AM调幅电路设计.doc

河南科技学院新科学院高频电子课程设计AM调幅电路 学生姓名： 耿 彦院系： 电气系学 号： 2013040229班 级： 电子132时 间： 2015.6.6引言在通信系统中，从消息变换过来的信号是频率很低的电信号，其频谱特点是包括(或不包括)直流 分量的低通频谱，如电话信号的频率范围在 300到3000Hz，称为基带信号。这种基带信号在很多信道 中不能直接传播为了使基带信号适宜在信道中传输，就需要采用调制解调技术。调制通常可以分为模拟调制和数字调制两种方式。在本系统中，基带信号和载波信号都为连续的正弦波，采用集成模拟乘 法器MC1496实现AM模拟调制。本文将通过集成模拟乘法器芯片MC1496的原理、作用和功能出发，阐述整个设计过程。整个课程设计将丰富读者的应用知识。也为MC1496芯片的应用和功能多添一项展示。1 课程设计的目的和任务l 掌握手工电烙铁的焊接技术，能够独立的完成简单电子产品的安装与焊接。熟悉电子产品的安装工艺的流程。l 能够自己设计绘制电路原理图并根据原理图以及元器件实物设计并制作小工艺品。l 熟悉常用电子器件的类别、型号、规格、性能及其使用范围，能查阅有关的电子器件图书。l 能够正确识别和选用常用的电子器件。了解电子产品的焊接、调试方法。l 根据所学知识设计一个基于MC1496的AM调制器，要求载波在6M-10M之间。l 要求作品功能表现突出，结构明确。l 认真调试作品，并记录主要数据和波形，并且仔细撰写课程设计报告。2 硬件电路设计2.1 设计方案l 设计的调制器，在能在6M-10M的载波信号下调制；l 能够使调制器实现抑制载波的振幅调制或有载波的振幅调制；调幅发射机方框图图1 总体图 调幅发射的电路形式及工作原理 高频振荡器电路图2 高频振荡电路电路如上图所示，振荡器是无线电发射的心脏部分高频振荡器的主要作用是产生频率稳定的载波,它的频率叫做载频。 由于晶体稳定性好，Q值高，故频率稳定度也高。因此，主振级(高频振荡器)采用晶体振荡器，满足所需的频率稳定度。此电路中其工作在较低的7MHZ频率，一般晶体振荡器都能实现，且具有一定的输出电压，而其频率稳定度高，无须进行倍频。频率输出需要通过C4微调。C1、C2为回路电容，改变C8可以改变耦合程度，R1、R2为偏置电阻，R3为集电极负载电阻，R4为发射极电阻，C3为旁路电阻，Z1为高频扼流圈，C6、C7为电容退耦电容。高频振荡器所输出的波形如下图所示：图3 高频振荡器输出波形2.2 如何实现调制所谓“调制”就是对信号源的信息进行处理，使其变为适合于信道传输的形式的过程。一般来说，信号源的信息（也称为信源）含有直流分量和频率较低的频率分量，称为基带信号。基带信号往往不能作为传输信号，因此必须把基带信号转变为一个相对基带频率而言频率非常高的信号以适合于信道传输。这个信号叫做已调信号，而基带信号叫做调制信号。调制是通过改变高频载波即消息的载体信号的幅度、相位或者频率，使其随着基带信号幅度的变化而变化来实现的。2.3 AM调制原理标准振幅调制（Amplitude Modulation,AM）是一种相对便宜的，质量不高的调制形式。主要用于声频和视频的商业广播。我们首先讨论单频信号的调制情况。如果设单频调制信号，载波，那么调幅信号（已调波）可表示为：式中，为已调波的瞬时振幅值（也称为调幅波的包络函数）。由于调幅信号的瞬时振幅与调制信号成线性关系，即有：式中，为比例常数，一般由调制电路的参数决定；为调制系数，反映了调幅波振幅的该变量，常用百分数表示。把式(1.2)带入(1.1)，可得单频信号调幅波的表达式为：或可见，要完成AM调制，其核心部分在于实现调制信号与载波相乘。2.4 MC1496芯片介绍MC1496PG是摩托罗拉（Motorola）公司生产的一款单片集成模拟乘法器，该芯片内部非常简单，只集成了8个晶体管。它是一款可应用于抑制载波调幅、普通调幅，同步解调，FM解调，相位解调等应用的模拟乘法器，其性能良好，外围电路简单，十分适合在普通调幅器中选用。引脚图如图2-1（a）所示其主要特性有：l 极好的载波抑制度 -65dB typ0.5 MHz -50dB typ10 MHzl 可调节的增益与信号处理l 平衡输入输出l -85dB典型值的高共模抑制比图3-1(a)MC1496为平衡调制器的核心器件，其内部结构原理图如图2-1(b)所示。图3-1 (b)MC1496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。最上的四个三极管构成两对差动放大器；中间两个三极管也构成一对差动放大器，用于激励上述两对差动放大器及相关的偏置电路；下面两个三极管构成恒流源电路。引脚8与1O接输入电压V1，引脚1与4接另一输入电压V2 ；输出电压 V0从引脚6与12输出。引脚2和3外接电阻Ry对中间一对差分放大器产生电流负反馈，以扩展输入电压的线性动态范围。采用双电源供电时，引脚14接负电源；若采用单电源供电，脚14接地。2.5 原理图设计用MC1496设计调幅电路时除了遵循上述原则外，还要考虑共模摆幅、互导纳带宽、耦合和旁路电容、输出信号、信号端口的稳定性等因素的影响。综合以上各种因素，最终设计出的AM调制器的原理图如图2-2所示：图2-2 调制器2.6 几个重要参数的计算MC1496可以采用单电源供电，也可以采用双电源供电。器件的静态工作点由外接元件确定。静态偏置电压的设置应保证各个晶体管工作在放大状态，即晶体管c-b间电压应大于或等于2V，小于或等于最大允许工作电压。根据上述内部电路图及特性参数，应用时，静态偏置电压（输入为0时）应满足下列关系，即，一般情况下，晶体管的基极电流很小，对于图（），三对差分放大器的基极电流I8，I10，I1,I4可以忽略不记，因此器件的静态偏置电流主要由恒流源I0的值确定。现MC1496PG为双电源工作，其恒流源I0可由下式确定：根据MC1496PG的特性参数，器件的静态电流小于4mA，一般取左右。图中R11取值为6.8K，经计算。器件的总耗散功率可由下式估算PD应小于器件的最大允许耗散功率（33mW）。3 AM调制器的实际测试3.1 性能测试3.1.1 有载波振幅调制输入频率6MHz，幅度40mVpp正弦信号至载波输入端。输入频率20KHz，幅度100mVpp正弦信号至调制信号输入端。调节电位器可得到如图3-1所示有载拨振幅调制波形。调节，可以改变调制系数，使得调制系数在0-1间连续变化。图3-1 有载波调节器幅波3.1.2 仿真对比图图3-3 调制波形对比3.1.3 抑制载波振幅调制 图3-2 抑制载波调幅波 输入频率6MHz，幅度40mVpp正弦信号至载波输入端。输入频率20KHz，先使幅度为0的正弦信号至调制信号输入端。调节电位器，使输出(此时)，再逐渐增加调制信号幅度，则输出信号幅度的幅度逐渐增大，最后出现如图3-2所示的抑制载波的条幅信号。由于器件内部参数不可能完全对称，致使输出出现漏信号。脚1和4分别接电阻和可以较好地抑制载波漏信号和改善温度性能。心得体会在这次的高频电子线路设计的过程中，自己感到虽然课本上的理论知识掌握的可以，但是一到实际应用上、具体的课程设计的时候，自己不能够