幅度调制器 高频(通信电子线路)课程设计

1、课程设计说明书幅度调制器系 部：学生姓名：学 号：指导教师：专 业： _班 级：完成时间：课程设计（论文）课题任务书系：电气与信息工程系 专业：电子信息工程II在电子科技发达的今天，通信和广播领域也在电气界中扮演着重要的角色。而通信又成为人们生活、工作当中不可或缺的组成部分。为了提高通信质量和处理信号方便，需要在将语音、图象等有用信息经过调幅后再发送出去，这就无疑需要一种振幅调制电路来实现。幅度调制就是载波的振幅（包络）受调制信号的控制作周期性的变化。变化的周期与调制信号周期相同。即振幅变化与调制信号的振幅成正比。通常称高频信号为载波信号。现设计一种简易的振幅调制电路，该电路的载波由高频信号发

2、生器产生，经放大后和调制信号经乘法器后，输出抑制载波的双边带调幅波，输出的双边带调辐波与放大后的载波再经过相加器后，即可产生普通调幅波。本实验中载波是由晶体振荡产生的10MHZ高频信号。1KHZ的低频信号为调制信号。振幅调制器即为产生调幅信号的装置。同时本次课程设用到有protel99，以及仿真软件Multisum，因此课程设计的过程也是对已经学习了的软件的实践的过程！本电路的设计思路十分清晰，原理较为易懂，结构简单明了，使用起来方便、稳定且实用价值较高。关键词：高频；通信；Multisum；幅度调制；乘法器IIINowadays, electronic technology has a hi

3、ghly developed, and communication and broadcasting of high speed development 。Sometimes in order to improve the communication quality and easy to handle signal, you need to add a voice, images, and other useful information through amplitude modulation and sent, this will no doubt need a way to imple

4、ment amplitude modulation circuit. Amplitude modulation is the carrier of the amplitude (envelope) modulation control changes periodically. Changes of the period and the same modulation signal cycle. That is, the amplitude and changes the amplitude modulated signal is proportional。Typically refer to

5、 high-frequency signal as a signal. Now a simple of amplitude modulation circuit, the circuit of the carrier by high-frequency signal generator to produce, amplified and modulation signal output via the multiplier, suppressed carrier in amplitude, output in tone-arm, wave and enlarged carrier after

6、adding converters, you can produce ordinary amplitude modulation wave. This experiment carrier is generated by Crystal oscillation 10MHZ high-frequency signal. 1KHZ-frequency signal is modulated signals. While this course with the protel99, Multisum, as well as simulation software so course design p

7、rocess is to have learned the practice of software process!Amplitude modulator that produce the am signal appliances. this circuit design principle is very clear, intelligible, structure is simple and straightforward, easy to use, stable and practical value higher.Key words： High-frequency signal；Ci

8、rcuit of the carrier；Multiplier；Amplitude Modulation；MultisumIV目 录 课程设计（论文）课题任务书- 摘要- ABSTRACT- 1 设计报告1.1 课程的设计性质-11.2 课程设计目的-11.3 课程设计内容及要求-11.4 课程设计基本原理-11.4.1 基本原理-11.4.2 集成模拟乘法器MC1496-11.4.3 幅度调制-3 2 设计方案以及电路图2.1 课程设计方案-42.1.1 整体方案分析-42.1.2 部分电路方案分析-52.2 MC1496构成的条幅电路分析-52.3 幅度调制器原理图-7 3 电路仿真3.1

9、 输入载波信号及调制信号-83.2 Multisum仿真电路-9 4 实物制作及其调制4.1 实物制作-104.2 实物调试-11总结-13参考文献-15 附录-16附录1：元件清单-16 附录2：调试仪器-16 附录3：幅度调制电路原理图-16 附录4：Multisum仿真电路-17 附录5：实物图-17V第一章：设计报告1.1 课程设计性质综合设计性试验，本课程设计涉及的主要学科分支为通信电子线路。1.2 课程设计目的1. 掌握用集成模拟乘法器实现全载波 调幅、抑止载波双边带调幅的方法。研究已调波与调制信号以及载波信号的关系。2. 掌握调幅系数的测量与计算方法。3. 通过实验对比全载波调幅

10、、抑止载波双边带调幅波形。4. 了解并掌握模拟乘法器（MC1496）的工作原理，掌握调整与测量其特性参数的方法5. 熟悉并巩固Protel软件画原理图，以及Multisum仿真软件进行仿真，独立完整地设计一定功能的电子电路，以及仿真和调试等的综合能力。1.3 课程设计内容及要求内容：主要利用MC1496设计幅度调制器要求：在已知电源电压为 +12V和-12V下，工作频率f010MHz，设计幅度调制器，要求输出功率：PO50mW，效率>50%1.4 课程设计基本原理1.4.1 基本原理：幅度调制就是载波的振幅（包络）随调制信号的参数变化而变化。本实验中载波是由实验箱的高频信号源产生的10M

11、Hz高频信号，利用DDS信号发生器输出1KHz的低频信号为调制信号。振幅调制器即为产生调幅信号的装置。1.4.2 集成模拟乘法器MC1496(1)内部结构以及图形- 1 -本次课程设计主要采用集成芯片MC1496来实现幅度调制器的设计。在本设计中采用集成模拟乘法器MC1496来完成调幅作用，图1-1为1496芯片内部电路图，它是一个四象限模拟乘法器的基本电路，电路采用了两组差动对由V1V4组成，以反极性方式相连接，而且两组差分对的恒流源又组成一对差分电路，即V5与V6，因此恒流源的控制电压可正可负，以此实现了四象限工作。D、V7、V8为差动放大器V5与V6的恒流源。进行调幅时，载波信号加在V1

12、V4的输入端，即引脚的、之间；调制信号加在差动放大器V5、V6的输入端，即引脚的、之间，、脚外接1K电位器，以扩大调制信号动态范围，已调制信号取自双差动放大器的两集电极（即引出脚、之间）输出。图1-1 MC1496内部电路图时间常数的 - 2 -选择很重要，RC时间常数过大，则会产生对角切割失真又称惰性失真。RC常数太小，高频分量会滤不干净.综合考虑要求满足下式：RC<<2-mamamax (1-1)其中：m为调幅系数， 为调制信号最高角频率。当检波器的直流负载电阻R与交流音频负载电阻R不相等，而且调幅度 又相当大时会产生负峰切割失真（又称底边切割失真），为了保证不产生负峰切割失真

13、应满足：ma(2)静态工作点设置 RR=a (1-2) R+RgR静态偏置电压的设置应保证各个晶体管工作在放大状态，即晶体管的集-基极间的电压应大于或等于2V，小于或等于最大允许工作电压。根据MC1496的特性参数，对于图1-1所示的内部电路，在应用时，静态偏置电压应满足下列关系：V8 = V10 V1 = V4 V6 = V1215V （V6- V8） 2V （1-3）15V (V8- V1 ) 2.7V （1-4）15V （V1- V4） 2.7V （1-5）1.4.3 幅度调制振幅调制就是使载波信号的振幅随信号的变化规律而变化的技术。通常载波信号为高频信号，调制信号为低频信号。幅度调制也

14、是是正弦波或脉冲序列的幅度随调制信号线形变化的过程。调幅信号的表达式为：SAM(t)=AC+f(t)cos ct=m(t)cosct (1-6)其中AC为外加直流，f(t)表示调制信号- 3 -第二章：设计方案以及电路图2.1 课程设计方案2.1.1 整体方案分析本课题涉及的原理框图（21）如下：调幅波图2-1 原理框图载波由高频信号源直接产生即可，然后经过高频功率放大器进行放大，作为调幅波的载波，调制信号由低频信号源直接产生，二者经过乘法器后即可产生双边带的调幅波，工作原理如图2-2。图2-2 双边带调幅波产生原理框图若在输出端添加一个相加器，将双边带调幅波和一个幅度适当的载波相加，便可得到

15、标准调幅波，如图2-3。图2-3 普通调幅波的产生原理框图- 4 -2.1.2 部分电路方案分析（1）放大部分方案分析根据设计要求，放大部分需要由丙类放大器才能满足其技术指标，原理框图如图2-4。第一级由甲类放大器进行输入信号的第一级放大，第二级采用丙类放大，其最大优点是效率比较高。图2-4 功率放大器的原理框图（2）调幅电路的方案分析方案一：高电平调幅电路。即采用三极管作为非线性元件，但该电路主要用于产生AM波，有一定的局限性，并且该种电路的调制线性度差，故不采用。方案二：低电平调幅电路。此电路主要用二极管和集成模拟乘法器来实现。用单二极管电路和平衡二极管电路作为调制电路，都可以产生调制信号

16、。但若采用此种电路对元器件的工作性能要求很高，如平衡电路中就必须要求二极管的特性一致，变压器对称，如果谐波分量不能完全抵消，就会造成载波信号的泄露，即载漏。方案三：集成模拟乘法器调幅电路。模拟乘法器可实现输出电压为两个输入电压的线性积。而普通调幅波、双边带调幅波和单边带调幅波都含有调制信号和载波的乘积项，所以可以用模拟乘法信号来构成调幅器。乘法器、加法器部分直接采用集成乘法器和集成的加法器，其优点是效率较高而且输出稳定，调整方便。此方案可行，故选择此方案。2.2 MC1496构成的调幅电路分析经放大后的载波与调制信号经过乘法器MC1496后，可观察到双边带的调幅波。其表达式为：（2-1）其中,

17、可变电阻RP是用来抑制载波信号的,若要得到双边带调幅波,在调制信号为0的基础上，调节RP，使输出端的载波信号电压值为0V，然后再加上调制信号，此时输出的则 - 5 -是抑制载波的双边带调幅。而标准调幅波的工作原理：调节RP，使其不抑制载波信号，在调制信号为0的基础上，调节RP，使输出端有载波信号电压输出，其幅值可根据需要而自行调节，而本电路中，将输出端的载波信号幅度调成为6V。然后再加上调制信号，经乘法器后，输出有载波的标准调幅波。其表达式为：=U(1+mcos)tcost (<<) （2-2）u(t)=U(t)cost=+(USUcos)tcostooCCaCCaCC式中的ma=

18、SaU/Uc称为调幅系数，亦称做调幅度 。设调幅度为0.5，载波的幅值为UC=6V，ma=SaU/Uc，将Sa估算成0.6时，U=5V。低频调制信号取幅值为5V，频率为3KHz。为了方便的观察波形，将其衰减系数设置为0.1V/V。标准调幅波波形如图2-7。图2-5 调制波 图2-6 载波图2-7 标准调幅波波形图- 6 -2.3 幅度调制器原理图(由集成模拟模拟乘法器构成的幅度调制器的原理图)如图2-8所示：其中载波信号VC经高频耦合电容C2从10脚输入，C3为高频旁路电容，使8脚交流接地；调制信号V1经低频耦合电容C1从1脚输入, C4为低频旁路电容,是4脚交流接地。调幅信号V0从12脚单端

19、输出。采用双电源供电方式，所以5脚接地。3脚和2脚间接接入反馈电阻RE,以扩展调制信号V1的线性动态范围，RE增大，线性范围增大，但乘法器的增益随之减小。电阻R6 ，R7 ，R8 及R10，R11提供静态偏置电压，保证乘法器的内部结构的晶体管工作在放大状态。图2-8 MC1496构成的幅度调制电路原理图- 7 -第三章：电路仿真3.1 Multisum仿真电路用Multisum软件绘制的仿真电路图如下：图3-1 Multisum仿真电路3.2 输入载波信号及调制信号将两个函数信号发生器的输出频率分别调至10MHZ和1KHZ,输出波形图如下：图3-2 输入载波信号频率为10MHZ- 8 -图3-

20、3 输入调制信号频率为1KHZ最后从MC1496的14引脚接示波器，可得输出调幅波如下：图3-4 输出调幅波- 9 -第四章 实物制作及其调制4.1 实物制作将元器件按照图2-8所示原理图接线焊接，期间应但注意焊接点的牢固性，防止虚焊，接触不良等现象。（1）焊接工艺焊接是制造电子产品的重要环节之一，如果没有相应的工艺质量保证，任何一个优良的电子产品都难以达到设计要求。焊接技术在电子工业中的应用非常广泛，在电子产品制造过程中，几乎各种焊接方法都要用到，但使用最普遍、最有代表性的是锡焊方法。锡焊是焊接的一种，它是将焊件和熔点比焊件低的焊料共同加热到锡焊温度，在焊件不熔化的情况下，焊料熔化并浸润焊接

21、面，依靠二者原子的扩散形成焊件的连接。其主要特征有以下三点： 焊料熔点低于焊件； 焊接时将焊料与焊件共同加热到锡焊温度，焊料熔化而焊件不熔化； 焊接的形成依靠熔化状态的焊料浸润焊接面，由毛细作用使焊料进入焊件的间隙，形成一个合金层，从而实现焊件的结合。这里我们主要运用的是手工焊接。（2）制板过程元器件的排布首先用万用表将各元器件的参数确定出来，然后按照原理图将元器件按要求放置在电路板上，尽量保持整洁和美观。焊接用导线将各元器件按要求连接并焊接固定在板子上，焊接过程应注意元件的正负极性，以免焊接错误。检测用万用表测试各相关焊点之间的连通性，接触不良的重新焊接。- 10 -4.2 实物调试可变电阻

22、RP可抑制载波信号,若要得到双边带调幅波,在调制信号为0的基础上，调节RP，使输出端的载波信号电压值为0V，然后再加上调制信号，此时输出的则是抑制载波的双边带调幅。已调波的相位在波谷处会发生180°的突变。图4-1抑制载波的双边带调幅而标准调幅波的工作原理是调节RP，使其不抑制载波信号，在调制信号为0的基础上，调节RP，使输出端有载波信号电压输出，其幅值可根据需要而自行调节，而本电路中，将输出端的载波信号幅度调成为6V。然后再加上调制信号，经乘法器后，输出有载波的标准调幅波。当调制波从0逐渐增大时，会有以下几种情况出现：图4-2 单频调幅的波形图- 11 -测调制器电路静态工作点时应

23、使本振信号V0=0.先测MC1496五角的电压Vs，调整R5的值，是V5R5=I0；然后测量各点静态工作电压，其值应与设计值大致相同。加本振电压v0=100mV，使调制电压v=0，调节RP3使mc1496输出信号为最小值，再使v=100mV，这时测得的输出波形应为载波被抑制的双边带信号波形，再调节RP3使输出波形为ma=50%的调幅波，如图所示：图4-3 调幅波此外，还可根据调试得到的时域特性分析得到它的频域特性如下：uAM(t)=Ucm(1+macost)cosct=Ucmcosct+maUcmmUcos(c+)t+acmcos(c-)t（4-1） 22u(t)=Umcostuc(t)=Uc

24、mcosctfc-FuAM(t)=Ucm(1+macost)cosctfc+F图4-4 频域特性分析图- 12 -总 结信息时代，电子设计技术不断发展，而这对于我们新一代的电子设计人才来说是一种挑战，也是一种机遇！“学以治之，思以精之。”任何时候，对待任何事情，总是需要一种求索、不懈的精神。这一次的设计对于我来说是一种考验。为我以后能设计出更多更好的数字电子产品打下了坚实的基础；也使我体会到了团队合作精神；更重要的是大大提高了我在设计方面的信心。在这次课程设计中,我学到了在课本上学习不到的东西。本次设计我主要负责了仿真实验部分，这使我更熟练的掌握Multisum绘图的过程和某些技巧，同时也在动

25、手技能方面有了很大进步，更认识到了理论知识的重要性，本次设计还用到了仿真软件Proteus和EWB等工具。我觉得做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，平时看课本时，有时问题老是弄不懂，做完课程设计，那些问题就迎刃而解了。而且还可以记住很多东西。比如一些芯片的功能，每一个脚的作用，它的内部结构等等。认识来源于实践，实践是认识的动力和最终目的，实践是检验真理的唯一标准。一个小小的课程设计，对我们的作用是如此之大。设计过程中和同学翻阅了很多资料，也从网上了解了其他同学在做相关课题时遇到的困难，以及他们的过程和结果，以便于借鉴他们设计过程中的好的方法及经验。在接电路之前，一定要把电路的原理搞清楚，

26、通过查资料把电路中的每个元件的作用弄明白和把每个芯片的管脚的功能弄清楚，明白每个元件的各个管脚与它对应的位置，最主要的是要搞清楚元件与元件之间的连接关系，它们接在一起可以实现哪些功能。接线时不仅要仔细并且还要有耐心，不能急于求成，只要做到了这些才能保证电路成功率比较高。在电路设计中，我觉得电路检查是非常重要的一步，从中我们可以学到很多东西，可以提高自己发现问题解决问题的能力，使自己的动手能力有一定的提高。在调试的过程中，产生的故障也很多。有的是一种原因引起的简单故障，有的是多种原因相互作用引起的复杂故障，很多的问题积累在一起，使得情况变得更为复杂。因此需要掌握故障的一般诊断方法，循序渐进，依次解开一个一个问题。故障诊断过程就是以故障现象出发，通过反