滤波器法产生单边带信号

1、辽 宁 工 业 大 学 高频电子线路 课程设计（论文）题目：滤波器法单边带信号生成电路院（系）： 电子与信息工程学院 专业班级： 学 号： 100405010 学生姓名 指导教师： 教师职称： 副教授 起止时间：2013.06.282013.07.07 II 高频电子线路课程设计（论文）课程设计（论文）任务及评语院（系）： 电子与信息工程学院 教研室：通信工程学院学 号学生姓名专业班级课程设计题目滤波器法单边带信号生成电路设计课程设计（论文）任务要求：1用滤波器法设计单边带信号 2分析采用共几级增加频率。3用EWB仿真，能够观察输入输出波形。参数：设调制信号频率1000HZ,载波频率10000

2、0HZ指导教师评语及成绩平时成绩（20%）： 答辩成绩（40%）： 论文成绩（40%）： 总成绩： 指导教师签字： 年 月 日摘 要 本课程设计在功能上实现了单边带滤波器法。与标准幅度调制相比,单边带调制（SSB）对于频谱和输出功率的利用率更高，单边带调制,就是通过某种办法,只传送一个边带的调制方法。单边带信号的产生,通常采用滤波法和相移法两种。本课程设计采用滤波法。 单边带信号对滤波器的要求很高，因为两个边带频率之间差距较小，所以该设计的本质是对滤波器的设置，对滤波器的选择和参数设置将是本设计的主题。 关键词：单边带信号，调制信号，载波信号，滤波器。 .目 录第一章 单边带信号滤波器法设计方

3、案论证11.1 单边带信号滤波器法的应用意义11.2 设计的要求及技术指标11.3 设计方案论证21.4 总体设计方案框图及分析2第二章 单边带信号滤波器单元电路设计42.1双边带信号产生电路42.2 滤波电路62.3滤波器法产生单边带信号总电路图7第三章 参数的计算与选择93.1乘法器的参数计算93.2滤波器的参数计算9第四章 单边带信号的EWB仿真114.1 乘法器产生的第一级双边带信号114.2 第一次多级滤波后仿真图114.3 乘法器产生的第二级双边带信号仿真124.4 第二次多级滤波器输出仿真12第五章 课程设计总结13参考文献14附录1513 第一章 单边带信号滤波器法设计方案论证

4、1.1 单边带信号滤波器法的应用意义 由于单边带信号的频带与双边带信号相比可节约一半，因而在同一波段内，使所容纳的频道数目增加一倍，大大提高了短波波段的利用率；单边带通信只传送携带信息的一个边带，因而在接收端获得同样的信噪比时，单边带通信能大大节省发送功率，并且可以获得很好的通信效果；与此同时，单边带通信的选择性衰落现象很轻。1.2 设计的要求及技术指标设计要求：1 .分析设计要求，明确性能指标。必须仔细分析课题要求、性能、指标及应用环境等，广开思路，构思出各种总体方案，绘制结构框图。2 .确定合理的总体方案。以电路的先进性、结构的繁简、成本的高低及制作的难易等方面作综合比较，并考虑器件的来源

5、，敲定可行方案。3 .设计各单元电路。总体方案化整为零，分解成若干子系统或单元电路，逐个设计。4. 组成系统。在一定幅面的图纸上合理布局，通常是按信号的流向，采用左进右出的规律摆放各电路，并标出必要的说明。技术指标： 设计调制信号频率1000HZ，载波频率100000HZ的单边带信号滤波器。1.3 设计方案论证在混频器后面加上合适的滤波器，把不需要的边带滤除，只让一个边带输出，这就是滤波器法获得的单边带信号。这种方法对滤波器的要求很高，而且由于载波频率不能太高，要将载波频率逐步提高到所需要的工作频率上，需要经过多次的混频与滤波。1.4 总体设计方案框图及分析BM11BM22BM33OSC2OS

6、C1OSC3图1.4 单边带信号滤波器法的总体框图一次的载波频率不能取得太高，假设最低调制频率为 ，载波频率为，则两个边带之间的相对距离为，即两个边带相距很近。要滤除一个边带，通过另一个边带，就必须对滤波器提出很高的要求。如果将降低为 HZ，则。这时对滤波器的要求虽然低了，但f0又嫌太低，滤波器的通频带可能不够宽，引起频率失真。由此可见，载频f0既不能太高，也不能太低，一般取为100KHZ。为提高载波频率，如上图所示。图中，第一平衡调幅器（BM1）输出的两个边带被第一滤波器（1）将下边带滤除，因此上边带（f1+F）成为第二平衡调幅器（BM2）的调制频率。这样，f2虽然可以远比f1高一般取f2=

7、(1030)f1,但BM2输出的两个频带相距为2（f1+F）,它与f2的比值2（f1+F）/f2仍然足够大，因而容易由第二滤波器（2）滤去一个边带，只让（f1+f2+F）通过，作为BM3的调制信号。以下依此类推，即可将载波频率逐步提高到预期值。本设计的调制信号频率为1000HZ，载波的频率为100000HZ。 ，但若采用一级调制滤波的方法，对滤波器要求过高，而且滤波效果相当不理想，故而采用二级滤波的方法，其中第一级的载波频率为10000HZ，然后用RC滤波器把频率为11000HZ的信号滤出来，然后通过第二级调制电路，其中载波为90000HZ，混频后再次经RC滤波器把频率为101000HZ的信号

8、滤波出来，即得到所要设计的单边带信号。第二章 单边带信号滤波器单元电路设计 2.1双边带信号产生电路 产生双边带信号的方法一般有两种，平衡调幅器和乘法器，现先讨论平衡调幅器。 图2.1平衡调幅器上图中：（1） 式中（2）将与的表达式代入式（1）中，参考上图所示的电流与电压正方向，即可求得输出电压为 （3）由式（3）可知，输出中没有载波分量，只有上下边带（）与调制信号频率（可用滤波器滤掉）。亦平衡调幅器的输出是载波被抑制的双边带。从平衡调幅器获得被抑制的双边带后，在设法滤去一条边带，即可获得单边带输出。乘法器电路：图2.2 乘法器电路图2.3 乘法器在EWB中的用法 乘法器的输出为载波被抑制的双

9、边带信号。但乘法器不产生调制信号频率，只产生上下边频带信号，而且输出波形稳定。但平衡调幅器的输出波形只能粗略的产生双边带信号，而且还有调制信号的成分存在，故而通过比较，本设计采用乘法器来产生双边带信号。2.2 滤波电路 滤波器的种类有很多，分为低通滤波器，高通滤波器，带通滤波器，和带阻滤波器，本设计要用滤波器滤除一个单边带信号，从而保留另一个边带，故而本设计采用带通滤波器，但滤波器的性能设置是滤波器设计的核心，本设计采用LC滤波的方法，将信号进行多次滤波进而达到滤除边带的效果，LC滤波器的单级滤波电路如下：图2.4 单级RC滤波器单级滤波器的选频 其中f为RC滤波器的中心频率，且其通频带为 但

10、是仅仅是单级的LC滤波器是不足以满足要求的，因为单级的LC滤波器实际上部可能做到只保留中心频带，二把其他频带进行滤除，因此就需要多级LC滤波器串联进行多次滤波，对不需要的频带的幅值进行多次衰减，进而达到选频的作用。多级LC滤波器的电路如下图所示：图2.5四级RC滤波器 因为本设计需要经过两次滤波，故会会两次采用多级滤波，具体参数会在下面给出。2.3滤波器法产生单边带信号总电路图 经过上面对个之路电路的分析与选择，本设计采用乘法器作为双边带信号产生电路，然后经LC选频网络把单边带进行滤出，又基于调制信号与载波的关系，故本设计采用两次混频和滤波，进而产生稳定的单边带信号。总电路图如下图所示：图2.

11、6总电路图第三章 参数的计算与选择3.1乘法器的参数计算 本设计主要是对载波与调制信号频率特性的一些研究，故而对载波与调制信号幅值的要求不是太高，因此可设置载波与调制信号的幅值均为1V，为了达到更好的滤波效果，乘法器的输入信号频率应由滤波器的性能决定，本设计的载波频率为100000HZ，但调制信号的频率仅为1000HZ,两者的相对频率为1:100，这对滤波器的要求就会很高，因此可以采用多级混频的方法，因此可以设置第一级载波的频率为10000HZ，即，调制信号为这样两者的频率的比值为1:10,这对滤波器的要求就很小，而且非常容易实现， 调制信号与载波混频后会产生两个频率分量，即频率为9000HZ

12、和11000HZ，这里本设计保留上边带，即保留11000HZ的频率分量。 第一次滤波完成后，信号中只含有频率为11000HZ的已调信号分量，将第一级的已调信号作为第二级的调制信号与频率为90000HZ的载波进行混频，可以的得到两个频率分量，即79000HZ和101000HZ，在将信号通过LC滤波器进行滤波，选取上边带，进而可得到所要选取的上边带信号。通过上面的讨论可得乘法器的两个载波频率分别为：3.2滤波器的参数计算 本设计共用了两次多级滤波器，第一次中两个频率分别为9000HZ和11000HZ，本设计选择保留上边带，滤去下边带，即保留11000HZ的已调信号，滤去频率为9000HZ,第二级多

13、级滤波器中的频率分量分别为79000HZ和101000HZ,本设计依然保留上边带，即最后所要实现的结果，对于第一级滤波, 由第一级的=11000HZ,故而可得到=1.44686。这里设L=C。L=C=14.4686。又因为LC滤波器的通频带内不能包含两个边频，所以选择=1000HZ,故而可得R=0.09。第一级参数计算完毕。第二级参数的中心频率为。由上面的公式可得电路的相关LC参数为。此时仍令L=C。；。同理令通频带。由上可得R =0.03。第二级滤波器的参数计算完毕。 第四章 单边带信号的EWB仿真4.1 乘法器产生的第一级双边带信号即。仿真如下：图4.1.1 频率为（100001000）H

14、Z的双边带信号4.2 第一次多级滤波后仿真图 经第一级滤波后频率为11000HZ的信号仿真图如下：图4.2.1 频率为11000HZ的单边带信号4.3 乘法器产生的第二级双边带信号仿真仿真图如下：图4.3.1 频率为（9000011000）HZ的双边带信号4.4 第二次多级滤波器输出仿真频率为101000HZ的仿真图如下：图4.4.1 频率为101000HZ的单边带信号第五章 课程设计总结 本课程的课程设计是设计一个简单的单边带滤波器，通过本次设计，让我们掌握了高频电子线路的设计方法，并将其与仿真联系起来，理论与实践相结合，培养了我们的动手能力和设计能力。同时，通过本次课设我还加深了对课堂上学

15、习的理论知识的理解，为以后学习相关的知识奠定了良好的基础。 这次的设计是通过自己在图书馆和网上查阅资料所完成的，课程设计的任务一般是设计、组装并调试一个简单的电子电路装置。需要综合运用“高频电子线路”课程的知识，通过调查研究、查阅资料、方案论证与选定；设计选取电路和元器件；组装和调试电路，测试指标及分析讨论，完成设计任务。在这次课程设计中，学会了怎样去根据课题的要求去设计电路和调试电路。动手能力得到很大的提高。从中发现自己并不能很好的熟练去使用所学到的数电知识。在以后学习中要加强对使用电路的设计和选用能力。但由于电路比较简单、定型，不是真实的生产、科研任务，所以基本上能有章可循，完成起来并不困

16、难。把过去熟悉的定型分析、定量计算逐步和工程估算、实验调整等手段结合起来，掌握工程设计的步骤和方法，了解科学实验的程序和实施方法。这对今后从事技术工作无疑是个启蒙训练。通过这种综合训练，可以掌握高频电子线路设计的基本方法，提高动手组织实验的基本技能，培养分析解决电路问题的际本领，为以后毕业设计和从事高频电子线路实验实际工作打下基础。 参考文献1 张素文.高频电子线路.第五版.北京：高等教育出版社，2009.52 陈健.高频电路原理与分析.第三版.西安电子科技大学出版社，2002.1 3 谢自美.电子线路设计-实验-测试.第二版.华中科技大学出版社，2000.5 4 沈海娟.电子线路.第一版.电子工业出版社，2003.95 林春方.高频电子线路.第一版. 电子工业出版社，2003.76 高卫斌.电子线路.第六版. 电子工业出版社，2004.27 【日】森 容二（著）薛培鼎（译）-LC滤波器设计与制作.科学出版社