1、课程设计班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 成 绩： 线路高频课程设计报告电子与信息工程学院信息与通信工程系目 录摘 要 .II关键词 .II第一章 引言 .11.1 课程设计目的 11.2 课程设计内容 1第二章 AM 和 DSB 调制、相干解调原理 12.1 MC1496 内部结构及原理 .12.2 AM 调制、相干解调原理 .22.2.1 AM 调制原理 22.2.2 AM 相干解调原理 22.3 DSB 调制、相干解调原理 32.3.1 DSB 调制原理 .32.3.2 DSB 相干解调原理 .4第三章 电路设计及仿真结果 .53.1 外围电路设计 53.2 AM 电路设计及仿真
2、 .53.2.1 AM 调制 53.2.2 AM 解调 63.3 DSB 电路设计及仿真 73.3.1 DSB 调制 .73.3.2 DSB 解调 .93.4 仿真过程中出现的问题 9第四章 心得体会 10第五章 参考文献 .11同步检波器的设计摘 要信息传输是人类社会生活的重要内容。而信息的传递很大程度上而言离不开调制和解调技术。解调也称作检波，就是从从接收端最大程度不失真的恢复出有用的信息。同步检波器是解调技术的一个重要分支。同步检波，又称相干检波，它利用与已调幅波的载波（同频同向) 与已调幅波相乘，再利用低通滤波器滤除高频分量，从而得到调制信号。本论文详细介绍了集成模拟乘法器 MC149
3、6 的内部结构及原理，AM 调制系统和 DSB 模拟调制器的具体方案和设计电路，给出了基于 Multisim 软件的调制和解调仿真结果。关键词：MC1496 ；同步检波； Multisim仿真01 引言1.1 课程设计目的1） 加深理解和巩固理论课上所学的有关 AM 和 DSB 调制与解调系统的基本概念、基本理论和基本方法2） 学习Multisim 仿真软件的使用方法。3） 锻炼分析问题和解决问题的能力，进行良好的独立工作习惯和科学素质的培养，为今后参加科学工作打下良好的基础。1.2 课程设计内容在Multisim仿真软件的集成环境中绘出自己设计的AM、DSB模拟调制电路图和解调电路图，加入基
4、带信号和载波信号，用示波器观察解调波形，分析波形的特点，如输出解调波形产生失真则调整电路参数并分析，直到得到理论的正确结果为止。2 AM和DSB调制、相干解调原理2.1 MC1496 内部结构及原理MC1496是双平衡四象限模拟乘法器，是平衡调制器的核心器件,是Motorola公司出品的一种具有多种用途的集成模拟乘法器，输出电压为输入信号和载波信号的乘积，可以应用于抑制载波、调幅(振幅调制)、同步检测、调频检测和相位检测等功能，其内部电路如下图2-1 所示。图 2-1 单片集成模拟相乘器 MC1496 内部结构图1MC1496 中包含了由带双电流源的标准差动放大器驱动的四个高位放大器，输出集电
5、极交叉耦合，故产生了两输入电压的全波平衡调制乘积现象。其中载波输入(Carrier Input)输入至 4 个三极管组成的双差分放大器，信号输入(Signal Input)输入至 2 个三极管组成的单差分放大器用以激励载波。其中 Q1、Q2 与 VQ5、Q6 组成两对差分放大器，Q3 、Q7组成的单差分放大器，用以激励 Q1、Q2、Q5、Q6 及其偏置电路；Q4 、Q8 组成差分放大器的恒流源。引脚 8 与 10 接输入电压 ,1 与 4 接另一输入电压 ，输出电压 从引脚cu1uou6 与 12 输出。引脚 2 与 3 外接电阻 ，对差分放大器 Q3、Q7 产生电流负反馈，以扩展ER输入电压
6、的线性动态范围。采用双电源供电时，引脚 14 接负电源,正电源由 6 脚和 12 脚引集电极电阻接入。引脚 5 外接电阻 ，用来调节偏置电流 及镜像电流 的值。5 5I0I2.2 AM 调制、相干解调原理2.2.1 AM调制原理如果载波信号是单频正弦波,调制器输出已调信号的包络与输入调制信号为线性关系,则称这种调制为常规调幅,或简称调幅( AM: Amplitude Modulation)。在AM调幅中,输出已调信号的包络与输入调制信号成正比,其时域表达式为：(2-1) ttmAtScMos0式中: 为外加的直流分量， 为基带调制信号, 为载波信号的角频率。根据已0A)(调信号的时域表达式,
7、可以得出AM调制的一般模型如图2-2:tcosm )(c 0)( tst m图2-2 AM调制模型该模型中的核心器件是模拟乘法器,它实现了对基带信号的调制，本系统中采用的是MC1496来实现调制器的设计。2.2.2 AM相干解调原理相干解调也叫同步检波。解调是调制的反过程，把在载频位置的已调信号的频谱搬2回到原始基带位置，因此可以用相乘器与载波相乘实现。AM系统相干解调的一般模型如图2-3：图 2-3 相干解调的一般模型设输入的已调波为 AM 信号 为1u(2-2)(t ttmUcs os)c另一输入端输入同步信号（即本地载波信号） ： cu(2-3) ttucsmcco21)(经乘法器相乘
8、,可得 为2)(2tuttmUcsc 2os)1( (2-4) )2cos()2os( ttcc 用低通滤波器 滤除 2 附近的频率分量后，得到频率为 的低频信号和 直流分量c(2-5)cs1(2)(tmUtucso再去掉直流分量, 就可恢复原调制信号。本系统中采用的是MC1496来实现解调器的设计。2.3 DSB 调制、相干解调原理2.3.1 DSB调制原理在AM信号中，载波分量并不携带信息，信息完全由边带传送。如果在AM调制模型中将直流分量去掉，即可得到一种高调制效率的调制方式抑制载波双边带信号(DSBSC)，简称双边带信号(DSB)。其时域表达式为：3(2-6)ttmtScDBos)()
9、(式中: 为基带调制信号, 为载波的角频率。根据已调信号的时域表达式, 可tmc以得出 DSB 调制的一般模型如图 2-4: ttStcDBos )()( 图 2-4 DSB 调制模型本系统中采用的是 MC1496 来实现调制器的设计。2.3.2 DSB相干解调原理同步检波又分为叠加型同步检波和乘积型同步检波。将外加载波信号电压与接收信号在检波器中相乘，再经过低通滤波器，最后检出原调制信号，如图 2-5 所示。图 2-5 DSB 解调模型设输入的已调波为抑制载波的 DSB 信号 为：1u(2-7)tUtuccmsos)(1另一输入端输入同步信号（即本地载波信号） ： (2-8)ttccmcs)
10、(即本地载波的角频率等于输入信号的角频率，它们的相位不一定相同, 经乘法器相乘 ,可得 为2uttUtucccms oso)(24= (2-9)2112costtUsmc低通滤波器滤除 2 附近的频率分量后，得到频率为 的低频信号：c(2-10)ttusmco21)(03 电路设计及仿真结果3.1 外围电路设计要实现同步检波需将与高频载波同频的同步信号与已调信号相乘，实现同步解调。经过低通滤波器滤除2 附近的频率分量后，得到频率为的低频信号如公式为（2-10） 。1同步检波亦采用模拟乘法器MC1496将同步信号与已调信号相乘。 端输入同步信号xv或载波信号 ， 端输入已调波信号 ，输出端接有电
11、阻R 11、C 6组成的低通滤波器和cvysv1uF的隔直电容，所以该电路对有载波调幅信号及抑制载波的调幅信号均可实现解调，但要合理的选择低通滤波器的截止频率。3.2 AM 电路设计及仿真结果3.2.1 AM调制在Multisim集成仿真环境中绘制下图3-1：5图3-1 AM调制电路图电路参数：VCC 为+12V，VEE为-8V ，调零滑变为正中间50%。输入基带信号为50mv Vp-p,1KHz的正弦信号，外加50mv的直流电压；载波为100mv Vp-p,500KHz的正弦信号。仿真结果如下图3-2：图3-2 AM调制波形仿真分析：由于载波频率较高，所以波形密集，显然仿真出的波形与理论波形
12、相符。3.2.2 AM解调在调制的基础上，在Multisim集成仿真环境中绘制下图3-3：6图3-3 AM解调电路图仿真结果如下图3-4： 图3-4 AM 解调波形3.3 DSB 电路设计及仿真结果3.3.1 DSB调制在 Multisim 集成仿真环境中绘制下图 3-5：7图3-5 DSB调制电路图电路参数：VCC 为+12V，VEE为-1V ，调零滑变为50%。输入基带信号为150mv Vp-p,1KHz的正弦信号，没有外加直流电压；载波为100mv Vp-p,500KHz的正弦信号。仿真结果如下图3-6(a) 、3-6(b)： 图3-6(a) DSB调制波形8图3-6(b) DSB调制波
13、形仿真分析：由于载波频率较高，所以波形密集，显然仿真出的波形与理论波形相符。3.3.2 DSB解调在调制的基础上，在Multisim集成仿真环境中绘制下图图3-7：图3-7 DSB解调电路图仿真结果如下图3-8： 9图3-8 DSB 解调波形3.4 仿真过程中出现的问题当检波负载取值过大造成了惰性失真，如下图3-9：10图3-9 惰性失真波形4 心得体会通过本次课程设计，我们主要了解了 AM 及 DSB 调制与相干解调原理，把本学期学的高频电子线路等科目的内容应用到本课程设计中来，进一步巩固复习高频电子线路等课程，以达到融会贯通的目的。同时也掌握了简单电子产品的设计方法。在设计时根据课题要求，
14、复习相关的知识，查询相关的资料。同时也加强了对高频电子线路的理解，学会查寻资料、方案比较，以及设计计算及仿真等环节，进一步提高了分析解决实际问题的能力。在学习高频电子线路理论后进行一次电子设计与制作，锻炼了分析、解决电子电路问题的实际本领。做设计的过程中，需要对已经学过的课本上的知识进行回顾总结，达到了对知识巩固的目的，同时还需要应用到 Multisim 软件进行仿真，这就需要对这个软件有更深的了解，进一步熟悉了 Multisim 软件的操作过程，为以后的工作打下良好的基础。相信这此的经历对以后在社会上工作和学习会有很多帮助，让我们能更好的进入工作状态。作为一名电信工程的大三学生，我们觉得做高频课程设计是十分有意义的，而且是十分必要的。虽然过去从未独立应用过它们去做电子产品，但在学习的过程中带着问题去学我们发现效率很高，这是我们做这次课程设计的又一收获。本次设计的时间仓促，难免有不完善之处，望老师谅解，感谢老师的批阅指导！5 参考文献1 樊昌信，曹丽娜.通信原理.国防工业出版社.20122 杨翠娥.高频电子线路实验与课程设计.哈尔滨工程大学出版社 .20053 张肃文.高频电子线路第三版.北京.高教出版社.19934 张义芳.高频电子线路第四版.哈尔滨工业大学出版社 .2009
