AM调制与解调DOC

1、姓名:口号:指导教师:成 绩:电子与信息工程学院信息与通信工程系摘要振幅调制信号的解调过程称为同步检波。有载波振幅调制信号的包络直接反应调制信号的变化规 律，可以用二极管包络检波的方法进行检波。 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 接反应调制信号的变化规律，无法用包络检波进行解调，所以要采用同步检波方法。同步检波器主要适用于对DSB和SSB信号进行解调，也可以用于 AM但是一般AM调制信号都用包络检波来进行检波。 同步检波法是加一个与载波同频同相的恢复载波信号。 外加载波信号电压加入同步 检波器的方法有两种。利用模拟乘法器的相乘原理，将已调信号频谱从载波频率附近搬移到原来位置，

2、 并通过低通滤波器提取多需要的调制 （基带） 信号，滤除无用的高频分量， 从而实现双边带信号的解调。本文详细介绍了根据模拟乘法器MC1496的AM调制系统和同步检波器的详细方案和各种参数。给出了基于 Multisim 软件的解调和解调仿真结果。关键字 ：同步检波； AM；Multisim ；调制目录1 MC1496 芯片设计1.1 MC1496 内部结构及基本性能2 信号调制的一般方法2.1 模拟调制2.2 数字调制2.3 脉冲调制3 振幅调制3.1 基本原理3.2AM 调制与仿真实现3.3 DSB 调制与仿真实现4 解调4.1 同步检波器原理框图4.2 同步检波解调电路图4.3 分析解调过程

3、4.4 解调仿真结果104.4.1 AM 解调与仿真实现104.4.2 DSB 解调与仿真实现115 小结与体会126 附录：总电路图12191 MC1496芯片设计1.1 MC1496内部结构及基本性能在高频电子线路，振幅调制、同步检波、混频、倍频、鉴频等调制与解调的过程均可视为两个信号 相乘的过程，而集成模拟乘法器正式实现两个模拟量电压或电流相乘的电子器件。采用集成模拟乘法器实现上述功能比用分立器件要简单得多，而且性能优越，因此集成模拟乘法器在无线通信、广播电视等方面应用较为广泛。MC1496是一款完全四通道四象限电压输出模拟乘法器，适用于电压控制放大器、可变滤波器、多通道功率计算以及低频

4、解调器等电路。非常适用于产生复杂的要求高的波形，于高精度CRT显示系统的几何修正，其内部结构及引脚排列如图1.1所示尤其适用09Q10|qii -L 6倬JOB.£1-2222lat'Cli :-1硼绍卜如-013 -：LQ14 a-:lot :推222305oR18 'MW；:心n > 0*6 -：干1 :2tC232 ；I ,-I>1117$5005；'itilj图1.1 MC1496内部结构图MC1496是由互补双极性工艺制作而成，它包含有四个高精度四象限乘法单元。温度漂移小于 0. 005%/C。0. 3卩VZ Hz的点噪声电压使低失真的

5、丫通道只有0. 02%的总谐波失真噪声, 通道的总静止功耗也仅为 150mW/ MC1496的工作温度范围为一40C+ 85C。MC1496的其它主要特性如下：四个独立输入通道；四象限乘法信号；电压输入电压输出；乘法运算无需外部元件；电压输出：W=( XX Y)/ 2.5V，其中X或丫上的线性度误差仅为 0.2 %；具有优良的温度稳定性：0. 005 % ；模拟输入范围为± 2. 5V,采用± 5V电压供电；低功耗一般为150mW/四个8MHz2 信号调制的一般方法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

6、) 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。 而解调则是将基带信号从载波中提取出来以 便预定的接收者(也称为信宿)处理和理解的过程。通过调制， 不仅可以进行频谱搬移， 把调制信号的频谱搬而且它对系统的传输有效性和传 在通信中，我们常常采用的调制在通信系统中有十分重要的作用。移到所希望的位置上， 从而将调制信号转换成适合于

7、传播的已调信号， 输的可靠性有着很大的影响，调制方式往往决定了一个通信系统的性能。 调制方式有以下几种。2.1 模拟调制模拟调制就是用用连续变化的信号去调制一个高频正弦波。主要有：(a) 幅度调制：调幅AM双边带调制DSB单边带调幅SSB残留边带调制VSB以及独立边带ISB。(b) 角度调制：调频FM调相PM因为相位的变化率就是频率，所以调相波和调频波是密切相关 的。2.2 数字调制用数字信号对正弦或余弦高频振荡进行调制 . 主要有：(a) 振幅键控 ASK；(b) 频率键控 FSK；(c) 相位键控 PSK.2.3 脉冲调制用脉冲序列作为载波。主要有：1. 脉冲幅度调制 PAM；2. 脉宽调

8、制 PDM；3. 脉位调制 PPM；4. 脉冲编码调制 PCM.3振幅调制3.1基本原理在本设计中调制方法采用的是振幅调制。振幅调制，也可简称为调幅，AM（Amplitude Modulation）,通过改变输出信号的振幅，来实现传送信息的目的。一般在调制端输出的高频信号的幅度变化与原始信号成一定的函数关系，在解调端进行解调并输出原始信号。实际上的函数关系一般是正比关系。这种调制方式的最大好处是调制和解调非常简单，只需要一个二极管和一个电容器即可，当然最大的缺点是失真比较大，同时对干扰比较敏感，相对来说是一种比较古老的技术。不过技术古老并不表示应用不广泛，目前仍然在很多领域应用，如收音机（中波

9、广播）及航空无线电，尤其在航空无线电的领域，飞机的行进速度非常快，战斗机更快，对调频而言，多普勒效应 太大了，会影响通讯，而调幅不受多普勒效应的影响，故无法被取代。同时调幅也有一些改进的技术，如单边带调制（Si ngle Side Ba nd, SSB ，又称旁波调制）、残边带调制（Vestigial Side Band, VSB） ， 以及调幅的变种如目前在移动通信广泛使用的多幅度数字调制等。使受调波的幅度随调制信号而变化的电路。调幅器输出信号幅度ua与调制信号瞬时值的关系曲线叫作调幅特性。理想的调幅特性应是直线，否则便会产生失真。用于大功率广播或通信发射机的调幅器， 还要求有足够大的输出功

10、率和较高的效率。调幅器主要由非线性器件和选择性电路构成。非线性器件实现频率变换，产生边带和谐波分量；选择性电路用来选出所需的频率分量并滤掉其他成分，如高次谐波等。常用的非线性器件有晶体二极管、 晶体管、场效应晶体管和电子管等。选择性电路大多用谐振回路或带通滤波器。按照电平的高低，调幅器可分为高电平调幅和低电平调幅。大功率调幅发射机多采用高电平调幅器。这种调幅器输出功率大，效率高。载波电话机和各种电子仪器多采用低电平调幅器。它们对输出功率和3-1所示。效率要求不高，可以选用调幅特性较好的电路。幅度调制系统框图如图汕）跑叫O睥Ck.r止尅4奋图3-1幅度调制系统原理方框图3.2 AM调制与仿真实现

11、本次设计中采用的基于 MC1496的AM调制，电路如图 3-3所示。图3-3基于Multisim的AM调制仿真电路图 其中，两路输入端口加载的信号如下：载波输入端加入的信号为：f=500KHZ, Vp-p=200mv。调制信号输入端加入的信号为：f=1KHZ，Vp-p=200mv。直流电压为110mv仿真输出波形如图 3-4所示：嫁 Oscilloscope-XSC2 ° 回 °cojUh Vi厂-I- Jh-TimeChiannel AChannel 0T1 TT0,000 3J.lOSuVftevefMT2 >±0.000 s34&. 105 L

12、iVT2-TL0,000 s0.000 VSavelimebaseCannel ACharnel B TriggerScate pM m' ¥ position |0Ext, TriggerrScak 11 ms/tK portion forV/T Add b/a| a/b| 申c| qJEE"Scale |S V/DivEdgeY position pLevelo応匚 I 0 JdC _-J Type jSing, | Mgr, | AiitioJlMorig jE I ExtIV图3-4 AM调制仿真输出波形3.3 DSB调制与仿真实现基于MC1496的DSB调

13、制,调制电路如图3-5图3-5基于Multisim的DSB调制仿真电路图 f=500KHZ, Vp-p=200mv。f=1KHZ, Vp-p=200mv。*IIIIIIIIIIIIII同样载波输入端加入的信号为： 调制信号输入端加入的信号为： 仿真输出波形如图 3-6超 OsdIloscape-XSCZip十十十十IIIIIIIIITime0,0005Channel A 6,791uVChafinel_BRe-'.'erseSaveT2-T1Est. TriggerrTimebaseScalep|X positian o 而Add| 日丛 I A出I I MI JETYhann

14、el A5匚* I lQ(JmV/DivY position or-Chann 6Scale k WivT position |oAC I Q fpc" -I rTriggerEd9e T' % ir E |eILeweIType Sing J Nor. | Auto | 师one图3-6 DSB调制仿真输出波形4解调4.1同步检波器原理框图这种方法是将外加载波信号电压与接收信号在检波器中相乘，再经过低通滤波器，最后检出原调制信号，如图4-1所示。低通滤波器图4-1乘积型同步检波器设输入的已调波为载波分量被抑制的DSB言号U1为：比-ScosOtcos叭(4-1 )本地载波电

15、压:Uc =UcCOS®ct+护)(4-2)上两式中，G)c=«>)1，即本地载波的角频率等于输入信号的角频率，它们的相位不一定相同U2 =U-,UC cotcoitcosi +®)(4-3)低通滤波器滤除2斜附近的频率分量后，得到频率为 O的低频信号:u。=-U1UcCOsWcosOt2由上式可见，低频信号的cos申成正比。当9=0时，低频信号电压最大，随着相位差变大，输出(4-4)电压变小。所以我们不但要求本地载波与输出信号载波的角频率必须相等。根据公式可知，要实现同步检波需将与高频载波同频的同步信号与已调信号相乘，实现同步解调。经过低通滤波器滤除2切1

16、附近的频率分量后，得到频率为Q的低频信号:Uo H-UJcCOsWcOsOt2(4-5)同步检波亦采用模拟乘法器 MC149将同步信号与已调信号相乘，其电路图如图3.5所示。vx端输入同步信号或载波信号 Vc，Vy端输入已调波信号 Vs，输出端接有电阻R1、O组成的低通滤波器和1uF的隔但要合理的选择低通滤波直电容，所以该电路对有载波调幅信号及抑制载波的调幅信号均可实现解调, 器的截止频率。0t* IV (t)心)* Uo(t)000rT0%ihfyUm maxt Qn nfI. H'U' HnUm BinIt，U)图4-2同步检波电路4.2同步检波解调电路图图4-2同步检波电

17、路4.3分析解调过程在模拟乘法器MC1496的一个输入端输入振幅调制信号如抑制载波的双边带信号Us（t ）=UsmCOS%tCOS0t，另一输入端输入同步信号（即载波信号）Uc（t AUcmCOSM，经乘法器相乘，可得输出信号 U）（t）为Uo(t )=KEUs(tUc(t)111=-KEUsmUcm COSOt + - KeUse COc 十。X + - KEUsmUcm(20 -O )244（条件：Ux=UcC26mV，Uy=Us为大信号）(4-6)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。Uo(t )为:若输入信号Us（t厉

18、单边带振幅调制信号，则乘法器的输1Uoft >2KEUsmU cm COS c 十 t CO声 ct11=KEUsmCOSOt +-KEUsmUcm（知 c +0 t44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。(4-7)如果输入信号Us（t场有载波振幅调制信号，同步信号为载波信号Uc（t）,利用乘法器的相乘原理,同样也能实现解调。设Us (t )=Usm(1 +mcosOt )C0SWc(t ), Uc(t ) = %皿 cosWc(t)则输出电压u0(t )为1 1 1U0 (t )= KEUs(t )Uc(t ) =-KEUsmUc m + K EmUcm COSCt + K EUsmUcm C0S2Wct 2 2 211+ -KEmUsmUcm cos(2wc+fj )t + -KEmUsmUcm cos(2wc-fj )t44(4-8 )( 条件：Ux =Uc v26mV，Uy =Us为大信号)利用隔上式中，第一项为直流分量，第二项是所需要的低频调制信号分量，后面三项为高频分量, 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。4.4解调仿真结果4.4.1 AM解调与仿真实现其中，两路输入端口加载的信号如下：载波输入端加入的信号为：f=500KHZ,