同步解调器的设计与实现

目 录前言 .11 同步解调器设计原理 .21.1 乘积型同步检波 .21.1.1 工作原理 .21.1.2 原理分析 .21.2 叠加型同步检波 .31.2.1 工作原理 .31.2.2 原理分析 .32 同步解调电路设计 .52.1 抑制双边带 DSB 产生电路 .52.2 单边带调幅 SSB 产生电路 .53 同步解调器电路的仿真 .83.1 仿真软件的介绍 .83.1.1Multisim 发展简介 .83.1.2Multisim 10 概述 .83.1.3 界面基本操作 .93.2 乘积型的电路仿真 .103.2.1 对 DSB 信号的仿真 .103.2.2 对 SSB 信号的仿真 .123.3 叠加型电路仿真 .133.3.1 对 DSB 信号的仿真 .133.3.2 对 SSB 信号的仿真 .144 同步解调器电路分析 .174.1 调制度 m 对信号的影响 .174.2 电压传输系数 Kd.21总结 .23参考文献 .241前言调幅波的解调即是从调幅信号中取出调制信号的过程，通常称为检波。检波（detection ） 广义的检波通常称为解调，是调制的逆过程，即从已调波提取调制信号的过程。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信号。常用的检波方法有包络直接反映了调制信号的变化规律，用二极管包络检波的方法进行解调。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，无法用包络检波进行解调，所以采用同步检波方法。同步检波器主要用于 DSB 和 SSB 信号进行解调（当然也可以用于 AM）。它的特点是必须外加一个与载波同频同相得恢复载波信号。同步检波器可用以对一般调幅信号、平衡调幅信号、单边带调幅信号等进行检波的检波器。相干解调有两种实现电路：一种是由乘法器和低通滤波器组成；另一种将输入信号与同步信号叠加再经二极管包络检波器，解调出低频信号。同步检波器主要用于 DSB 和 SSB 信号进行解调（当然也可以用于 AM）。它的特点是必须外加一个与载波同频同相得恢复载波信号。同步检波器可用以对一般调幅信号、平衡调幅信号、单边带调幅信号等进行检波的检波器。相干解调有两种实现电路：一种是由乘法器和低通滤波器组成；另一种将输入信号与同步信号叠加再经二极管包络检波器，解调出低频信号。课程设计作为高频电子线路课程的重要组成部分，目的是一方面使我们能够进一步理解课程内容，基本掌握数字系统设计和调试的方法，增加集成电路应用知识，培养我们的实际动手能力以及分析、解决问题的能力。21 同步解调器设计原理1.1 乘积型同步检波1.1.1 工作原理这种方法是将外加载波信号电压接收信号在检波器重相乘，再经过低通滤波器，最后检出原调制信号，原理框图如图 1-1 所示。图 1-1 乘积型同步检波器原理框图1.1.2 原理分析1.设输入信号为 DSB 信号,即coss cuUtcos()rruUts()1()2rsrcrcttt输出的频谱： rrcc经低通滤波器的输出,且考虑 在低通滤波器频带内有rccososcuUtt2.恢复载波与发射载波的关系octt(1)若当恢复载波与发射载波同频同相时,即则 ,0rccosuUt-无失真地将调制信号恢复出来(2)若恢复载波与发射载频有一定的频差,即则 rctcsooct-引起振幅失真低 通 滤 波 器 包 络 检 波 器 vs vt v v (a) (b) 3(3)若有一定的相差,则 cosuUt-引起振幅衰减1.2 叠加型同步检波1.2.1 工作原理将输入信号与同步信号叠加后，合成包络反映调制信号变化的普通调幅信号，再利用包络检波器实现解调，原理电路如图 1-2 所示。相加器 包络滤波器uDSBuc 本地载波u图 1-2 叠加型同步检波器原理方框图1.2.2 原理分析设单频调制的单边带信号(上边带)为cos()sinsccuUtt恢复载波： orrUt则： (cos)csins )(srrscmutttU式中： 2sin()arctco)sinrmsttUt2()1corUtmt4式中， 。当 ，即 时,上式可近似为srUm1rsU()12co(co)r rttmt(s)odmdruKtt52 同步解调电路设计2.1 抑制双边带 DSB 产生电路抑制掉调幅信号频谱结构中无用的载频分量，仅传输两个边频的调制方式成为抑制载波的双边带调制，简称双边带调制， 双边带调制信号波形均将出现的相移突变。双边带调制信号的包络已不再反映 的变化，但它仍保持018 )(tu频谱搬移的特性，因而仍是振幅调制波的一种，并可用相乘器作为双边带调制电路的组成模型，如下图 2-1 所示， 抑制载波双边带 DSB 产生电路.V10.71 Vrms 20kHz 0 V20.71 Vrms 1000 Hz 0 A11 V/V 0 V YX12图 2-1 DSB 产生电路2.2 单边带调幅 SSB 产生电路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移相法。下面我们用移相法产生SSB 信号 .相移法是利用相移网络，对载波和调制信号进行 90 度相移，以便在合成过程中将其中一个边带抵消而获得 SSB 信号。相移法不需要滤波器具有陡峭的截止特性，不论载频有多高，均可一次实现 SSB 调制。6tcosU)(mtu1cSSBUSSBU2图 2-2 SSB 产生电路图解分析 ttcosU(t)uUcmc1 （10）t)()s(cm2 tin*sict（11）)o()c(综合考虑，在本次课程设计中，我利用相移法法来实现单边带调制，实验以下边带为例。下图为 SSB 产生电路.V110 Vrms 100kHz 0 V25 Vrms 10kHz 0 A31 V/V 0 V YXA71 V/V 0 V YXA91 V/V 0 V A CB0A11.59e-005 V/V 0 V d/dtA21.59e-006 V/V 0 V d/dt53220188 700图 2-3 SSB 产生电路对单边带信号的调制解调，设计方案如图 2-3 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 90 度，然后经过乘法器，产生双边带信号，两个双边带信号经过加移相 90o 移相 90o907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=100kHz； 相移网络 A2 的系数 ； 610*59.10*2kkA1 的系数 。.83 同步解调器电路的仿真3.1 仿真软件的介绍3.1.1Multisim 发展简介工程师们可以使用 Multisim 交互式地搭建电路原理图，并对电路进行仿真。Multisim 提炼了 SPICE 仿真的复杂内容，这样工程师无需懂得深入的 SPICE 技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计，这也使其更适合电子学教育。通过 Multisim 和虚拟仪器技术， PCB 设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。目前在各高校教学中普遍使用 Multisim10.0，网上最为普遍的是 Multisim 10.0，NI 于 2007 年 08 月 26 日发行 NI 系列电子电路设计软件，NI Multisim v 10 作为其中一个组成部分包含于其中。3.1.2Multisim 10 概述Multisim10 是美国 NI 公司推出的以 Windows 为基础的仿真工具，适用于板级的模拟、数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。有了 Multisim 软件，就相当于拥有了一个设备齐全的实验室，可以非常方便的从事电路设计、仿真、分析工作。1.通过直观的电路图捕捉环境, 轻松设计电路。 2.通过交互式 SPICE 仿真 , 迅速了解电路行为。 3.借助高级电路分析, 理解基本设计特征。 4.通过一个工具链, 无缝地集成电路设计和虚拟测试。 5.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。凭借 NI Multisim，您可以立即创建具有完整组件库的电路图，并利用工业标准 SPICE 模拟器模仿电路行为。借助专业的高级SPICE 分析和虚拟仪器，您能在设计流程中提早对电路设计进行的迅速验证，从而缩短建模循环。与 NI LabVIEW 和 SignalExpress 软件的集成，完善了具有强大技术的设计流程，从而能够比较具有模拟数据的实现建模测量。 Multisim10 是一款知名的 EDA 仿真软件，由加拿大 IIT、公司于 2007 年推出最新版本。在 Windows 环境下，Multisim10 软件有一个完整的集成化设计环境，它将原理图的创建、电路的测试分析、结的图表显示等全部集成到同一个9电路窗口中。在搭建实际电路之前，采用 Multisim10 仿真软件进行虚拟测试，可使实验方法和实验手段现代化，扩展实验容量，使实验内容更完备，提高了实验效率，节省大量的实验资源。Multisim10 软件进行设计仿真分析的基本步骤为：设计创建仿真电路原理图电路图选项的设置使用仿真仪器设定仿真分析方法启动 Mult