AM振幅调制器和解调器.docx

高频课程设计报告题 目: AM振幅调制器和解调器的设计实习 学 校： 中国地质大学（武汉）指导老师： 罗天鹏组 员：胡显、赵昌昌、李子幸、邹武华 班 级： 071123日 期： 2014年月5日5日一、 AM振幅调制器及解调器的设计要求：设计要求：用模拟乘法器设计一个振幅调制器，使其能实现 AM信号调制，并设计解调器输出波形无失真，频率正常主要指标：载波频率：465KHz正弦波 调制信号：lKHz正弦波 输出信号幅度：±3V （峰-峰值）无明显失真二、 主要元器件的选择：模拟乘法器的选择采用集成模拟乘法器实现上述功能比采用分离器件如二极管和三极管要简单 的多，而且性能优越，所以目前在无级通信、广播电视等方面应用较多集成模 拟乘法器的常见产品有 BG314、F1595、F1596、MC1495、MC1496、LM1595、 LM1596本次设计选用MC1496三、 模拟乘法器的工作原理：模拟乘法器是对两个模拟信号（电压或电流）实现相乘功能的有源非线性器 件，主要功能是实现两个互不相关信号的相乘，即输出信号与两输入信号相乘积 成正比它有两个输入端口，即X和Y输入端口根据双差分对模拟相乘器基本原理制成的单片集成模拟相乘器MC1496是四象限的乘法器［8］其内部电路如图2-1所示，其中V、R、V、R、V、R和R7 1 8 2 9 3 5等组成多路电流源电路，V、R、R为电流源的基准电路，V、V分别供给V、7 5 1 8 9 5V管恒值电流I /2，R为外接电阻，可用以调节I /2的大小。

由V、V两管6 0 5 0 5 6的发射极引出接线端2和3,外接电阻R，利用R的负反馈作用，以扩大输入电Y Y压U的动态范围R为外接负载电阻2 C根据差分电路的基本工作原理，可以得到i — i 二 i th — (2—1)cl c 2 c 5 2UTi — i 二 i th — (2—2)c 4 c3 c 6 2UTi — i 二 I th i (2—3)c 5 c6 0 2UT式中i、i、i、i、 i、i分别是三极管V、V、V、V、V、V的集cl c 2 c 3 c 4 c 5 c6 1 2 3 4 5 6电集电流Et为温度的电压当量，在常温T=30OK时，UT〜26mV由图2-1可 知，相乘器的输出差值电流i = i — i = (i + i ) _ (i — i )二(i — i ) _ (i — i ) (2-4)13 24 cl c 3 c 2 c 4 cl c 2 c 3 c 4将(2T)、(2-2)、(2-3)代入(2-4),可得(2-5)u u ui = (i — i )th — = I th — i th 2C 5 C 6 2U 0 2U c 6 2U图2-1 MC1496的内部结构由于V、V两管发射极之间跨接负反馈电阻R，当R远大于V、V管的5 6Y Y5 6发射结电阻时i2u—1 沁 1 — 1 - 2(2-6)c 5c 6 E 5 E 6 RY将式(2-6)代入(2-5)可得.2u 了 u1 - 2 th 」R 2UY T(2-7)可见，输出电流中包含两个输入信号的乘积。

MC1496的管脚排列如图2-2所示，其符号如图2-3所示四、AM调制原理集成模拟乘法器是完成两个模拟量(电压或电流)相乘的电子器件在高频 电子线路中，振幅调制与解调的过程，均可视为两个信号相乘或包含相乘的过程在幅度调制过程中，根据所取出已调信号的频谱分量不同，分为普通调幅 (AM)、抑制载波的双边带调幅(DSB)等它们的主要区别如表2-1所示表2-1普通调幅与双边带调幅的区别普通调幅抑制载波双边带调幅电压表达式V (1+ m cos Qt)cos w tm V cos Qtcosw t波形图0 a 0JMXa 0 0JHX信号带宽2(学)2兀诗)2兀如果把已调调幅波加到负载电阻R上，则载波和边频都将给电阻传送功率, 它们的功率分别表示为：载波功率：(2-8)p = 1V020T 2 R每个边频功率(上边频或下边频)：P = P =SB1 SB 2 21 (im V2) 12 a 0 = m 2 PR 4 a 0T"2(2-9)上、下边频总功率:P = 2 PDSB SSB=丄 m 2 P2 a 0T(2-10)m称为调幅指数即调幅度，是调幅波的主要参数之一，它表示载波电压振 a幅受调制信号控制后改变的程度，一般0 < m < 1。

a普通调幅电路的原理框图如图2-4 (a)所示，双边带调幅电路的原理框图如 图2-4 (b)所示图2-4 (a)普通调幅波实现框图图2-4 (b)双边带调幅波实现框图五、同步检波原理振幅调制信号的解调过程称为检波常用方法有包络检波和同步检波两种 而抑制载波的双边带或单边带振幅调制信号的包络不能直接反映调制信号的变 化规律，所以无法用包络检波进行解调，必须采用同步检波方法［10输岀同步检波又分为叠加型同步检波和乘积型同步检波利用模拟乘法器的相乘 原理，实现同步检波是很方便的，其系统框图如下：u (t)s ► 乘法器u (t)c图2-5同步检波系统框图其工作原理如下：在乘法器的一个输入端输入振幅调制信号如抑制波的双边 带信号u (t) = u cosw cos0t ,另一输入端输入同步信号(即载波信号)s sm cu (t) = u cosw t，经乘法器相乘，由此可得输出信号u (t)为c cm c ou (t) = K u (t)u (t) = K u u cos Gt + K u cos(2w +G)tsmo E s c 2 E sm cm 2 E sm c(2-11)——Ku u (2w — G)tsm4 E sm cm c上式中，第一项是所需要的低频调制信号分量，后两项为高频分量，可用低 通滤波器滤掉，从而实现双边带信号的解调。

若输入信号u (t)为单边带振幅调制信号，即u (t) = u cos(w +G)t，则乘s s 2 sm c法器的输出u (t)为ou (t) = — Ku u cos(① + Q)t cos ① t = — K u cos Q2 E sm cm c c 4 E sm+ — Ku u (2® + Q)tsm4 E sm cm c(2-12)上式中，第一项是所需要的低频调制信号分量，第二项为高频分量，也可以 被低通滤波器滤掉如果输入信号u (t)为有载波振幅调制信号，同步信号为载波信号u (t)，利s c用乘法器的相乘原理，同样也能实现解调设 u (t) = U (1 + mcos Qt)cos® (t) , u (t) = U cos® t,则输出电压 u (t)s sm c c cm c o为u (t) = K u (t)uo E s+ — K u u4 E sm(t) = — K u u + — K u u cos Qt + — K u cos 2® t2 E sm cm 2 E sm cm(2® + Q)t + K u u (2® — Q)tcm c 4 E sm cm csmsmsmsm(2-13)上式中，第一项为直流分量，第二项是所需要的低频调制信号分量，后面三 项为高频分量，利用隔直电容及低通滤波器可滤掉直流分量及高频分量，从而实 现了有载波振幅调制信号的解调。

六、各个模块的设计(1) 电压放大器的设计由“虚短”“虚断”以R1和R3的阻值关系实现电压放大5倍的作用2) 乘法器调幅AM的设计_1_100mVrms1MHz0Deg-R2-」R11kQ—■''R5'^—510I024IO：R3 510R9 MC149610k01kOR4510 £100%47kO0・ 1uFSC2-108 10120IO10 I06I04 I02TU12I06V28 V（3）同步检波的设计-R140IO8 10120IO10 I06104 I02-IO1 IO3105 I014MC 1496—R»i0・ 1pFV2R7n3 QnL«f. 彌佃IO8TOTU4TOI05C3SC11.3kQLR103kQC2 0・ 1pF50mVrm；500kHz0Deg41012106102TU3I01R11 3kQ=±C6= = C，?05^10kQ0.0051肯R612 VC10 0.01吁47dF1kQ_LC50.005F图中u二U cosO t同步信号，加到相乘器的8、10脚，其值一般比较大，使相乘器工作c cm c在双向开关状态u为高频调幅信号，即单边带或双边带信号，加到相乘器的1、4脚，其s幅度可以很小，即使在几毫伏以下，也能获得不失真的解调。

解调信号由12脚单端输出，C7 为输出耦合隔直电容，用以耦合低频、隔除直流MC1496采用单电源供电，5脚通过R5过 接到正电源，以便为器件内部管子提供合适的静态偏置电流设输入信号为双边带信号u = U coso tcosGtU （3-10）s sm c同步信号u与载波信号同频同相关信号，当u大信号时用付利叶级数展开成c c4coso t/兀 一4cos3o t/3兀 + 4cos5o t/5兀-4cos7o t/7兀 + （3-11）c c c c则输出信号为u = Au u = AU cos① tcosQt(4cos① t/兀一 4cos3® t/3k + 4cos5® t/5兀0 c s sm c c c c―4 cos 7® t / 7兀 + …・)c=(2AU /兀)cosQt + (2AU /兀)cos2® tcosQt - (2AU /3k)cos2® tcosQtsm sm c sm c一 (2AU /3k)cos4® tcosQt + (2AU /5k)cos4® tcosQtsm c sm c+ (2AU /5k)cos6® tcosQt H—sm c(3-12) 由上式可见，只要用低通滤波器滤除高频分量，即可获得低频信号输出。

若输入信号 为单边带信号，同理也获得低频信号输出七、实习结果图 载波输入AM已调波输出解调波输出八、心得体会通过这次对AM振幅调制器和解调器的设计，我们才真切的感受到书上的东 西看似简单，但在真正去用才发现比没有想象中的那样容易，将理论变为实际还 需要一定的条件我们参阅了大量的资料和相关书籍，并不断地对所做的电路进 行改进，在这个过程中，我们逐渐发现捅破这层窗户纸要付出巨大的努力在这次的电路设计过程中，我们遇到了许多从未想到的困难比如，在正弦 波信号产生电路上，我们在网上找到了很多方案，并尝试了很多都不行，最后确 认了文氏振荡电路，很好地。