高频电子线路课程设计――DSB波的调制和解调

1、海南大学高频电子线路课程设计DSB 波的调制与解调学院：信息与科学技术学院专业：08级电子信息工程时间：2010年12月28日目录摘要2一、 概述3二、 总体设计方案3三、 单元设计4四、 仿真结果10五、 元件清单16六、 总结设计方案评价 16七、 问题及其解答17八、 心得体会18九、 参考文献19摘要关键字：传输信息 调制 调解 DSB波 模拟乘法器 同步检波器一、概述信号从发送到接收中间要通过传输媒质。本次设计我们就以振幅调制与解调为主，对DSB 波进行处理，完成信号的发送和接收。在处理DSB 波的过程中，我们用到了正弦波的调幅进行调制，并用同步检波进行解调。因为在调制和解调过程中，

2、有复杂的频率变换，所以根据DSB 波的性质，我们选用非线性器件两个模拟乘法器来组成本设计的基本电路。在检波之后产生很多新频率，我们用一个低通滤波器把不符合要求的频率滤除，取出我们需要的频率，这样我们就完成了DSB 波的发送和接收原理设计。接下来我们需要验证这个设计的可行性，即输入合适的调制信号和载波信号进行仿真，看我们的设计是否符合要求。二、总体设计方案1、DSB 波的调制和解调总的来说分为三大部分：（1）模拟乘法器1 用于调制部分，即在传送信息的一方（发送端）所要传送的信息(它的频率一般是较低的 附加在载波上；（2）模拟乘法器2 用于解调部分，即将调幅信号中的原信号取出来；（3）低通滤波器

3、滤除从检波器解调出来的无用频率分量，取出所需要的原调制信号。将三个模块连在一起，就完成了整个DSB 波的发送和接收。2、系统设计总框图如下： 3、工作原理：调制是将信号“附加”在高频振荡上，利用调制信号来控制高频振荡的某一参数随信号而变化。调制分为连续波调制和脉冲调制，连续波调制是用信号来控制载波的振幅、频率和相位，因而有调幅、调频和调相三种方法。将原信号从接收到的调制信号中抽取出来称为解调。此电路运用的是简单调幅波的调制与解调，调制指的是用需要传送的信息（低频调制信号）去控制高频载波的振幅，使其随调制信号线性变化。检波有包络检波和同步检波，本设计采用同步检波方式。双边带条幅波中不含载波分量，

4、用相乘器进行检波时，需要在接收端产生一个载波。在检波的过程产生了许多新频率，经过低通滤波器滤除无用的频率分量，取出所需要的原调制信号。三、单元设计1、 调制电路（1） 工作原理将信号“附加”在高频振荡上，利用调制信号来控制高频振荡的某一参数随信号而变化（2）工作框图 ：（3）计算公式：令调制信号：v =V cos t 载波信号： v 1=V m 1cos 0t经过乘法器之后，得已调波信号：2v =KVm 1V cos 0tcos t =21K V m 1V (t t -+00cos cos（4）理论上调幅波的形成和频谱图 当调制信号为正弦波时，看下图调幅波的形成，由图可以看出，调幅波是载波振幅

5、按照调制信号的大小成线性变换的高频振荡。加入具体值计算： 载波频率f=1MHz，调制频率f=10kHz于是理论上得到调幅波的上边频为：1Mhz-10khz=990khz 下边频：1Mhz+10khz=1.01Mhz（5）调制电路原理图如下所示 工作性能：该电路运用国产集成电路双差分对模拟乘法器XFC1596。其中Q Q 21与Q Q 43组成双差分放大电路。Q Q 65组成单差分放大电路用以激励Q 1至Q 4，QQ 87及其偏置电路组成差分放大器QQ 65的恒流源。R 7对差分放大器QQ 65产生串联电流负反馈，以扩展输入电压u 0的线性动态范围。R 4用来调节偏置电流I 5及镜像电流I 0值

6、。由XFC1596HE 旁边的电容和电阻构成了双边带的调制电路。接在端的是调制信号v ；接在端和端的1K 电阻用作负反馈电阻，以扩大v 的线性动态范围；接在端的6.8 K电阻用来控制电流源的电流值I 0；接在端和端的3.9 K 电阻为两管的集电极负载电阻；从+12V电源到端和端的电阻为T 1T 4提供基极偏置电压；端输入载波电压V 1；R p 为载波调零电位器，其作用是：将v 移去，只加载波电压V1，调节R p ，使输出载波电压V 0=0。双差分对的工作特性取决于载波输入电压振幅V m1的大小。当Vm1>26mV时，电路工作于开关状态；当Vm1<26mV时，电路工作于线性状态。当同

7、时加入V 1和v 后，输出回路电压V 0即为载波被抑制的双边带调幅波。若想得到标准的调幅波输出，则只要在v =0时，调节Rp，使输出载波电压V 0为适当数值，则在加入v 后，即可获得标准的调幅输出。同时电路还加了一个射级跟随器，这样就可以抑制高次谐波，减小后级对前级的影响。2、 解调电路（1） 工作原理运用同步检波器对被抑制的双边带信号进行调节，这是必须外加一个频率和相位都与被抑制的载波相同的电压。（2）工作框图如图所示： （3）计算公式输入已调信号2v 为载波分量被抑制的双边带信号，vo 为与被抑制载波相同的载波信号 令2v =Vm1cos 1tcos t Vv=cos (+t 1表示相位差

8、假定乘法器传输系数为1 解调信号3v =Vm1V( cos1tcos t cos(+t 1=21Vm1Vcos cos t +41Vm1Vcos(+t 12+41V m1Vcos(+-t 12经低通滤波器滤除21附近的频率分量后就得到频率为的低频信号，有基带信号v =21Vm1Vcos cos t （3）理论上检波的形成和频谱图 加入具体值计算： 载波频率f=1MHz，调制频率f=10kHz于是理论上得到调幅波的上边频为：2x1Mhz-10khz=1.99Mhz 下边频：2x1Mhz+10khz=2.01Mhz（4）解调中的检波电路原理图如下 此图是与调制电路中的模拟乘法器一模一样，只是输入的

9、信号不同。在电路的调制中已详细介绍，。所以这里不再详述其工作原理（5）解调电路中的低通滤波器：RC 低通滤波器：所谓的低通滤波器就是允许低频信号通过，而将高频信号衰减的电路滤除。经滤波器之后，其基带信：3、完整电路图 其工作原理在前面已有详述，在此不再重复。tV V t cos cos 21 (0m 1m =v10具体值计算（k a =1）四、仿真结果经过设计原理图，我们进行仿真，得出如下仿真结果。 假设仿真参数如下所示： 载波频率f 0=1MHz ，载波幅值50mV 调制频率f=10kHz ，调制幅值 10mV仿真波形及频谱如下：1、取载波频率fc=1MHz 载波幅值50mV此为载波V 1波

10、形，在要求上应该为频率为3MHz ，幅值为500mV 的正弦波，试验中我们发现这样出来的波形不怎么好看，由于定义上的高频没有那么精确的分界，于是就选用差不多的1MHz 的正弦信号，这样的波形就相对而言就比较好看些。 图9 载波波形分析：载波是一个高频波，波形与输入值很接近 11图10 载波频谱分析；仿真值大约为1.78MHZ ，与理论值1.99MHZ 很接近2、取调制频率f=10kHz ，调制幅值 10mV图11 调制信号波形分析：调制信号频率较低，其输出波形符合要求 12图12 调制信号频谱分析：由图可看出其频率大约为10khz ，与理论值相符。3、经模拟乘法器1出来之后 图13 已调制信号

11、波形分析：由仿真图可看出，形成调幅波以后，它的载波频率维持不变，与未调之前一样，其包络波形与调制信号大体相同。 此为已调波波形，可知为调制信号：v =V cos t ,13载波信号：V 1 =Vm1cos 0t,经过乘法器之后，得已调波信号V 2 =V 1K V cos 0tcos t =0.5KVm1V (t t -+00cos cos该信号在误差范围内与我们理论上的波形相似。 图14 已调制信号频谱分析：由仿真图可看出，形成调幅波以后，它的载波频率维持不变，与未调之前一样。调制之后出现的频率与0-与0+的两个频率，其值与我们的理论值大体相同。4、经模拟乘法器2出来之后 图15 解调信号波形

12、14分析：理论的波形是已调波的一半，由仿真图可看出，它与理论波形有一定的差异，。这是因为在检波的过程波产生了一定的损耗。另一方面我们的图形有好多絮状边，这是因为3v =Vm1V( cosw 0tcos t cos(0+t w=21Vm1Vcos cos t +41Vm1Vcos02(+t w +41Vm1Vcos 2(0-w 在这过程中，可能会产生其他的谐波，故有那么多的边。 图16 解调信号频谱分析：解调之后出现的频率与20-与20+的两个频率，其值与我们的理论值大体相同。这是因为经检波器之后，解调信号3v =Vm1V( cos1tcos t cos(+t 1=21Vm1Vcos cos t

13、 +41Vm1Vcos(+t 12+41Vm1Vcos(+-t 125、经过低通滤波器之后 图17 基带信号波形分析：由取出的基带信号波形课知，其波形产生了一定的差异，但大体与调制波形相同。 图18 基带信号频谱分析：仿真基带信号频率大约为9.32khz ，与我们的理论值大体相同从仿真结果看，与计算结果有一定的差异。接收的基带信号与调制信号波形并不是完全相同，即信号在传送过程产生了一点变化。估计是因为在传送过程中，信号受到外界的影响幅值产生了损耗而产生误差。解调后波形的失真是由于载波并不能完全达到同步，即本地载波与输入信号载波和相位不同时，产生了输出减小。四、元件清单 五、总结设计方案评价这次

14、设计成功的完成了DSB 波的调制和解调，设计思想清晰明了，通俗易懂。 1、此设计方案的优点是：（1）运用双差分对模拟乘法器，由差分电路组成的镜像电流源抑制了其中存在的温度漂移；（2） 可以双端输入信号，操作方便：（3） 同步检波器直接反应调制信号变化规律，让我们清楚的看清它变化的过程。2、但从仿真结果我们也发现了其中的不足之处：（1），本地载波与输入信号载波的相位和频率不能同时相同，产生了误差；从检波器中检出的调制信号发生了变化，比原调制信号的幅度减小（3）在调制和解调过程中产生的中心频率稳定性不是很好。3、方案改善：可改用锁相环路对调幅波镜像解调，实际上是利用锁相回路供给一个稳定度高的载波电

15、压，与调幅波在在非线性器件中进行乘积检波，输出即可获得原调制信号。这种方法克服了用同步检波是本地载波不能与已调波稳定同步的缺陷，可以得到中心频率稳定度高的检波信号，从而得到较为精确的原调制波形。六、问题及其解答八、心得体会通过这次课程设计，我对课本知识又有了深入的了解，明白了我们平时接触最多的信息是如何发送和接收的。在充分了解了它的工作原理后，我们自己动手实践，增强了实践能力，将所学的模电和高频知识结合在一块，并运用到实际中在这次的课程设计中，我明显的体会到，对于基础知识的掌握与发挥的重要性及动手能力的必要性。知识的积累与运用，并不是表面上这么简单，学习中积累现实中运用，两者相结合，达到最佳效果。团队配合也是至关重要的，大家知识的相互交流，使解决问题的效率明显提高。这次设计让我体会到了以下几点道理：第一、是心态问题。要做好一件事，心态是很重要的。有好的心态，就会投入十二分的心力去努力，做事效果也是事半功倍。第二、就是遇事多动脑，并且注意学习其他人的长处，吸收老师和教导者的经验。 第三、动手能力的培养。这次实习，使我们动手能力得到很大的提高。在生活中遇到一些小事情时自己动手解决，这样可以增强我们的自信心，对我们将来去适应陌生事物是有很大帮助的。面对任何事情都不要缺少自信心，我们不怕失败，我们可以输得起任何东西，青春年华、精力、力量，惟独自信不可失。实习是短