单边带调幅电路的设计与仿真 (2).docx

J* #J* #J* #J* #J* #J* #J* #J* #J* #J* #J* #J* #J* #J* #J* #J* #J* #J* #J*实践教学#J* #J* #J* #J* #J* #J* #J* #J* #J* #J* #J* #J* #J* #J* #J* #J* #J* #J* #J*兰州理工大学计算机与通信学院2010年秋季学期高频电子线路课程设计题 目：单边带调幅电路的设计与仿真专业班级： 通信工程⑶班 姓 名学 号指导教师成 绩： 单边带幅度调制由于占用更窄的频带和更高的频率利用率，在通信系统中得到更广泛的 应用本文简单介绍信号的振幅调制的产生原理，以及单边带信号产生的两种方法，滤波法 和相移法重点介绍如何以相移法和相干解调法为基础，进行单边带调幅电路的设计，并且 以mul tisimlO为工具，对调制解调系统进行仿真，同时对其仿真结果进行分析关键词：单边带 调制 解调 mul tisim 仿真目 录一调制电路原理及电路设计 11振幅调制产生原理 12标准调幅波（AM）产生原理 13单边带调幅（SSB）产生原理 34调制电路的设计 4二相干解调原理及电路设计 51乘法器电路设计 62低通滤波电路设计 73相干解调电路设计 7三总体电路的设计与仿真 81总体电路设计 82仿真软件介绍 83单边带信号的调制电路仿真分析 94相干解调电路仿真分析 13总结 15参考文献 16附录： 16调制电路原理及电路设计1振幅调制产生原理所谓调制，就是在传送信号的一方将所要传送的信号附加在高频振荡上，再由天线发射 出去。

这里高频振荡波就是携带信号的运载工具，也叫载波振幅调制，就是由调制信号去 控制高频载波的振幅，直至随调制信号做线性变化性调制系列中，最先应用的一种幅 度调制是全调幅或常规调幅，简称为调幅（AM）为了提咼传输的效率，还有载波受到抑制的 双边带调幅波（DSB）和单边带调幅波（SSB）在频域中已调波频谱是基带调制信号频谱的线 性位移；在时域中，已调波包络与调制信号波形呈线性关系设正弦载波为c（t） = Acos@ t +0 ） （i）c o式中，A为载波幅度；①为载波角频率；甲为载波初始相位（通常假设甲=0）.c 0 0调制信号（基带信号）为m（t）根据调制的定义，振幅调制信号（已调信号）一般可以表示为:s (t) = Am(t)cos(® t)m c(2)设调制信号m（t）的频谱为M®），贝U已调信号s （t）的频谱S （o）:m mA(3)S (o) = [M (o + o ) + M (o — o )]m 2 c c2标准调幅波（AM）产生原理调制信号是只来来自信源的消息信号（基带信号），这些信号可以是模拟的，亦可以是数 字的为首调制的高频振荡信号可称为载波，它可以是正弦波，亦可以是非正弦波（如周期性 脉冲序列）。

载波由高频信号源直接产生即可，然后经过高频功率放大器进行放大，作为调幅 波的载波，调制信号由低频信号源直接产生，二者经过乘法器后即可产生双边带的调幅波， 工作原理如图1法乘甘狞、田十［|/亠口.基带调制信号1 加法法高频载波器器>L 标准调幅波图1标准调幅波产生原理框图设载波信号的表达式为u (t) = u cosQt，调制信号的表达式为u (t) = u COSW t，则调c cm c Qm c幅信号的表达式为u (t) = u (1 + m cos Qt)cos w t0 cm c=u COS W t +cm c1mu2 cmcos(w + Q)t +c1mu2 mcos(w -Q)tc(4)式中，m 调幅系数，m= u / uQm cmuQmmu cos(w2 cmmu cos(w2 cm载波信号+ Q)t ——上边带信号(5)(6)-Q )t——下边带信号由图2可见，调幅波中载波分量占有很大比重，因此信息传输效率较低，称这种调制为有载波调制为提高信息传输效率，广泛采用抑制载波的双边带或单边带振幅调制3单边带调幅(SSB)产生原理单边带调制信号时将双边带信号中的一个便带滤掉而形成的。

根据滤除的方法不同，产生 SSB信号的方法由滤波法和相移法1)滤波法产生SSB信号最直观的方法时，现残生一个双边带信号，然后让其通过一个带通滤波器, 滤除不要的边带，即可获得单边带信号我们通常把这种方法称为滤波法，它是最简单也是 最常用的方法其原理框图如图3图3单边带信号产生框图设传递函数为H(o)，若它具有如下理想高通特性:(7)H (o) = H (o) = 1USB则可滤除下边带，保留上边带(USB)；若它具有如下理想低通特性:H (o) = H (o) = 1USBo

4调制电路的设计图5调制电路(1)乘法器的设计乘法器用集成元件MC1496，其工作原理与内部电路图见解调部分2)加法器的设计图6加法器电路 加法器电路如图6所示，其输出电压为：(12)R RV =—(―fV +—fV )o R i R 21 2 式中的负号表示反相加法器二相干解调原理及电路设计检波过程是一个解调过程，它与调制过程正相反检波器的作用是从振幅受调制的高频信 号中还原出原调制的信气还原所得的信号与高频调幅信号的包络变化规律一致，故又称为包 络检波同步检波器用于对载波被抑止的双边带或单这带信号进行解调它的特点是必须外 加一个频率和相位部与被抑止的载波相同的电压信号经调制器件(相干调制)调制后，通 过乘法器和低通滤波器得到幅度变化了的原信号它有自身的解调优势，可以几乎无失真的 恢复出原信号，但是包络检波则需要有直流分量，有失真 低通滤波器基带信号—►图5相干解调原理图1乘法器电路设计乘法器我们用集成芯片mcl496，其内部电路如图所示,具体乘法公式：V 0=K • V • V1 1 2（K1为常数）输入参数的计算式：v = V cos® t1 1m o :v = V cos Q t， 2 2m（13）代入乘法公式得v = K V Vcos® tcos Q to 1 ]m 2mo=KV V [cos(®2 1 1m 2m o+ Q)t + cos(® —Q)t ]o（14）图6所示的电路中，载波由线333和444输入，其中333接负极，444接正极，信号由 线555和666输入，555接负极，666接正极，相乘后的信号由111和222输出，111接正极, 222接负极，分别对应于MC1496的管脚为10、8、4、1、6、12。

2低通滤波电路设计..........7.• ± r~~i-;;;「；；； WkOci 1JS9MF0 图7低通滤波器电路图图7为由RC构成的低通滤波器，信号由2输入，滤波后的信号由1输出参数算法：由于设计所采用的基带信号频率是10KHz，所以低通滤波器的频率为10KHzfi低通滤 波器的各元件参数取值：二 10 kHz2兀RC(15)取 R=10KHz,贝U C =12兀 *108F = 1.59*10-io F3相干解调电路设计图8为解调电路图，电路图由乘法器A4,电阻R1,电容C1, C2组成，R1, C1构成了低通滤波器，C2为隔直电容三总体电路的设计与仿真1总体电路设计图9单边带信号的调制解调的总体设计方案对单边带信号的调制解调，设计方案如图9所示，载波信号和基带信号经过乘法器，产生双边带已调信号，同时，载波信号和基带信号经过相移网络，使相位移动90o,然后经过 乘法器，产生双边带信号，两个双边带信号经过加法器，滤除一边，成为单边带信号，然后 经过乘法器，在经过由RC电路组成的低通滤波器，滤除高频，就可以解调出基带信号参数选择：基带信号：A=5V f=10kHz 载波信号：A=10V f=100kHz1相移网络A5的系数k二 二1.59*10-62兀 *100k1A6 的系数k 二 二 1.59*10-52 兀 *10 kR1=10KC1=15.9nF2仿真软件介绍multisim 10 概述•通过直观的电路图捕捉环境，轻松设计电路•通过交互式SPICE仿真，迅速了解电路行为•借助高级电路分析，理解基本设计特征•通过一个工具链，无缝地集成电路设计和虚拟测试•通过改进、整合设计流程，减少建模错误并缩短上市时间NI Multisim软件结合了直观的捕捉和功能强大的仿真，能够快速、轻松、高效地对电 路进行设计和验证。

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