AM振幅调制器和解调器--胡显

1、高频课程设计报告 题 目：AM振幅调制器和解调器的设计实习 学 校： 中国地质大学（武汉） 指导老师： 罗大鹏 组 员：胡显、赵昌昌、李子幸、邹武华 班 级： 071123 日 期： 2014年月5日5日 一、AM振幅调制器及解调器的设计要求： 设计要求：用模拟乘法器设计一个振幅调制器，使其能实现AM信号调 制，并设计解调器输出波形无失真，频率正常。 主要指标： 载波频率：465KHz 正弦波 调制信号：1KHz 正弦波 输出信号幅度：3V（峰-峰值）无明显失真 2、 主要元器件的选择： 模拟乘法器的选择 采用集成模拟乘法器实现上述功能比采用分离器件如二极管和三极管要简单的多，而且性能优越，所

2、以目前在无级通信、广播电视等方面应用较多。集成模拟乘法器的常见产品有BG314、F1595、F1596、MC1495、MC1496、LM1595、LM1596。本次设计选用MC1496。3、 模拟乘法器的工作原理：模拟乘法器是对两个模拟信号（电压或电流）实现相乘功能的有源非线性器件，主要功能是实现两个互不相关信号的相乘，即输出信号与两输入信号相乘积成正比。它有两个输入端口，即X 和Y 输入端口。根据双差分对模拟相乘器基本原理制成的单片集成模拟相乘器MC1496是四象限的乘法器8。其内部电路如图2-1所示，其中、和等组成多路电流源电路，、为电流源的基准电路，、分别供给、管恒值电流，为外接电阻，可

3、用以调节的大小。由、两管的发射极引出接线端2和3，外接电阻，利用的负反馈作用，以扩大输入电压的动态范围。为外接负载电阻。根据差分电路的基本工作原理，可以得到 (2-1) (2-2) (2-3)式中、 、分别是三极管、的集电集电流。为温度的电压当量，在常温T=300K时，。由图2-1可知，相乘器的输出差值电流 (2-4)将(2-1)、(2-2)、(2-3)代入(2-4)，可得 (2-5)由于、两管发射极之间跨接负反馈电阻，当远大于、管的发射结电阻时 (2-6)将式(2-6)代入(2-5)可得 (2-7)可见，输出电流中包含两个输入信号的乘积。MC1496的管脚排列如图2-2所示，其符号如图2-3

4、所示。图2- MC1496的内部结构四、AM调制原理集成模拟乘法器是完成两个模拟量（电压或电流）相乘的电子器件。在高频电子线路中，振幅调制与解调的过程，均可视为两个信号相乘或包含相乘的过程。 在幅度调制过程中，根据所取出已调信号的频谱分量不同，分为普通调幅（AM）、抑制载波的双边带调幅（DSB）等。它们的主要区别如表2-1所示。表2-1 普通调幅与双边带调幅的区别普通调幅抑制载波双边带调幅电压表达式波形图信号带宽如果把已调调幅波加到负载电阻R上，则载波和边频都将给电阻传送功率，它们的功率分别表示为： 载波功率： (2-8) 每个边频功率（上边频或下边频）： (2-9)上、下边频总功率： (2-

5、10)称为调幅指数即调幅度，是调幅波的主要参数之一，它表示载波电压振幅受调制信号控制后改变的程度，一般。 普通调幅电路的原理框图如图2-4（a）所示，双边带调幅电路的原理框图如图2-4（b）所示图2-4（a）普通调幅波实现框图图2-4（b）双边带调幅波实现框图5、 同步检波原理振幅调制信号的解调过程称为检波。常用方法有包络检波和同步检波两种。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，所以无法用包络检波进行解调，必须采用同步检波方法10。同步检波又分为叠加型同步检波和乘积型同步检波。利用模拟乘法器的相乘原理，实现同步检波是很方便的，其系统框图如下： 图2-5同步

6、检波系统框图其工作原理如下：在乘法器的一个输入端输入振幅调制信号如抑制波的双边带信号,另一输入端输入同步信号（即载波信号）,经乘法器相乘，由此可得输出信号为 (2-11)上式中，第一项是所需要的低频调制信号分量，后两项为高频分量，可用低通滤波器滤掉，从而实现双边带信号的解调。若输入信号为单边带振幅调制信号，即,则乘法器的输出为 (2-12)上式中，第一项是所需要的低频调制信号分量，第二项为高频分量，也可以被低通滤波器滤掉。如果输入信号为有载波振幅调制信号，同步信号为载波信号，利用乘法器的相乘原理，同样也能实现解调。设 , ,则输出电压为（2-13）上式中，第一项为直流分量，第二项是所需要的低频

7、调制信号分量，后面三项为高频分量，利用隔直电容及低通滤波器可滤掉直流分量及高频分量，从而实现了有载波振幅调制信号的解调。6、 各个模块的设计（1） 电压放大器的设计由“虚短”“虚断”以R1和R3的阻值关系实现电压放大5倍的作用。（2）乘法器调幅AM的设计（3）同步检波的设计图中同步信号，加到相乘器的8、10脚，其值一般比较大，使相乘器工作在双向开关状态。为高频调幅信号，即单边带或双边带信号，加到相乘器的1、4脚，其幅度可以很小，即使在几毫伏以下，也能获得不失真的解调。解调信号由12脚单端输出，为输出耦合隔直电容，用以耦合低频、隔除直流。MC1496采用单电源供电，5脚通过过接到正电源，以便为器

8、件内部管子提供合适的静态偏置电流。设输入信号为双边带信号 （3-10）同步信号与载波信号同频同相关信号，当大信号时用付利叶级数展开成 （3-11）则输出信号为（3-12）由上式可见，只要用低通滤波器滤除高频分量，即可获得低频信号输出。若输入信号为单边带信号，同理也获得低频信号输出。7、 实习结果图载波输入 AM已调波输出解调波输出八、心得体会 通过这次对AM振幅调制器和解调器的设计，我们才真切的感受到书上的东西看似简单，但在真正去用才发现比没有想象中的那样容易，将理论变为实际还需要一定的条件。我们参阅了大量的资料和相关书籍，并不断地对所做的电路进行改进，在这个过程中，我们逐渐发现捅破这层窗户纸

9、要付出巨大的努力。在这次的电路设计过程中，我们遇到了许多从未想到的困难。比如，在正弦波信号产生电路上，我们在网上找到了很多方案，并尝试了很多都不行，最后确认了文氏振荡电路，很好地产生了一定频率的正弦波。另外，虽然各个模块可以正常地工作，但一连接到一起就互相影响很大，最后找到了解决方案，用电压跟随器很好地解决了问题。不得不提的一点是我们从这次设计中领悟到了团队协作的重要性，由于时间比较紧，仅靠一个人的力量是远远不够的，我们进行了明确的分工。有找资料的，有画原理图的，有研究理论计算的，同时又相互联系和沟通，力争做到最好状态。团队成员之间的相互鼓励和帮助是一个团队成功的必要条件，也是团队精神的魅力所在。我们熬了一两个通宵，花了不少时间，但是我们并没有放弃，而是突破重重困难，最终获得了一定程度上的成功。总的来说，这次设计和仿真还比较成功，我们组做成了一整套AM和DSB的调制解调电路。其中，由于将题目的指标电压输出大于3V错误的理解为了最终解调的输出电压大于3V。我们这次从中受益匪浅，各自在设计电路方面都有了自己的见解。但是我们这次做的结果离题目的要求还有一段距离，要加倍努力，力争在下次的设计中做得