高频电子课程设计报告——基于multisim的AM、DSB调制系统的仿真.doc

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课程设计报告

题 目： AM和DSB振幅调制器的设计
院 系： 电子与信息工程学院
班 级： 通信11-1班
指导老师： 杨顺
姓 名： 陈蕾
学 号： 1106030103
日 期： 2014年1月8日
成 绩：

精品资料
摘 要
调幅电路是指使高频载波信号的幅度随调制信号（通常是音频）的规律而作线性变化的调制电路。本系统是基于双平衡四象限模拟乘法器MC1496的模拟相乘器调幅电路。调幅波按调幅信号频谱幅度可以分为AM、DSB、SSB、VSB等几种调幅方式，本电路通过调节滑动变阻器，可以使模拟乘法器实现有载波的振幅调制或抑制载波的振幅调制。

关键词：幅度调制、模拟相乘器、AM、DSB

目 录

1.概述 3
1.1系统功能说明 3
1.2原理框图 3
2.硬件设计 3
2.1电路原理图及电路说明 3
2.2参数计算 6
3.软件仿真图 8
3.1 标准调幅波（AM） 8
3.2双边带调幅（DSB） 9
3.3 MC1496软件仿真图 11
3.4调幅电路仿真图 11
4.结论 12
4.1仿真分析 12
4.2心得体会 12
5.参考文献 12

1.概述
1.1系统功能说明
本系统是模拟相乘器MC1496实现的调幅电路。其功能是用输入的高频载波对输入的另一路低频调制信号进行线性调幅，通过调节滑动变阻器调节电路平衡，可以实现有载波的幅度调制和抑制载波的幅度调制。即输出AM信号和DSB信号。
1.2原理框图

图1
2.硬件设计
2.1电路原理图及电路说明
1）、MC1496内部电路原理图
MCl496芯片是Motorola公司出品的一种具有多种用途的集成模拟乘法器，输出电压为输入信号和载波信号的乘积，可以应用于抑制载波、调幅(振幅调制)、同步检测、调频检测和相位检测等。采用MCl496集成芯片设计振幅调制电路，比用分立元件设计振幅调制电路要简单得多。
MC1496是双平衡四象限模拟乘法器。其内部电路图如图1所示。其中VT1、VT2与VT3、VT4组成双差分放大器，VT5、VT6组成的单差分放大器用以激励VT1到VT4。VT7、VT8及其偏置电路组成差分放大器VT5、VT6的恒流源。引脚8与10接输入电压Ux,1与4接另一输入电压Uy, 输出电压U0从引脚6与12输出。引脚2与3外接电阻RE, 对差分放大器VT5 、VT6 产生串联电流负反馈，以扩展输入电压UY 的线性动态范围。引脚14为负电源（双电源供电时）或接地端（单电源供电时），引脚5外接电阻R5 。来调节偏置电流I5 及镜像电流I0 的值。

图2
2）、基于MC1496的平衡调幅电路
4
图 3
图3所示基于MCl496平衡调幅实验电路是由芯片MCl496和电阻、电容等元件组成的双边带调幅电路，载波信号通过C3输入，加在芯片引脚的8、10之间；调制信号通过C4和由R3、R14、R7组成的载波信号调零电路输入，加在芯片引脚的l、4之间；芯片2、3引脚外接R8(1K )电阻，以扩大调制信号动态范围；R14用来调节芯片8、10引脚之间的平衡；调制信号通过C1输出。
假设载波信号电压为：

调制信号电压为：
，
由于实验电路中采用了由R14、R3和R7组成的载波信号调零电路，因此加在MCl496芯片引脚I、42_间的调制信号电压为：

即在调制信号上叠加上了一个直流分量VAB。
根据模拟乘法器的原理，调幅波的数学表达式：

式中K为比例常数。
当VAB=0时，为一个抑制载波的双边带调幅波。
当VAB≠0时，
其中m称为调制度。
振幅调制的波形及频谱图：

图4 振幅调制波形及频谱图
R1 R2 与电位器RP 组成平衡调节电路，改变RP 可以是乘法器实现抑制载波的振幅调制或有载波的振幅调制，其操作过程如下：
（1）抑制载波振幅调制
UX 端输入载波信号UC(t),其频率fc=10.7MHZ。峰峰值Ucp-p=40mv。Uy 端输入调制信号UW(T),其频率为1KHZ，先使峰峰值为0，调节Rp，是输出电压为0，在逐渐增加峰峰值，则输出信号的幅度逐渐增大，最后出现下图（a）所示的抑制载波的调幅信号。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R3和R4 可以较好地抑制载波漏信号和改善温度性能。

图 5
（2）有载波振幅调制
Ux端输入载波信号UC(t),fc=10.7MHZ , UCPP=40mV调节平衡电位器Rp 使输出信号中有载波输出。再从UY端输入调制信号，其频率为1KHZ，当Ucpp由零逐渐增大是，则输出信号的幅度发生变化，最后出现如上图（b）所示的有载波调幅信号的波形，调幅系数为m。
2.2参数计算
调制度的计算
假设载波信号电压为：
调制信号电压为：
其中，由于实验电路中采用了由R14、R3和R7组成的载波信号调零电路，因此加在MCl496芯片引脚I、42_间的调制信号电压为：
即在调制信号上叠加上了一个直流分量VAB。
根据模拟乘法器的原理，调幅波的数学表达式：
，式中K为比例常数。
当VAB=0时，为一个抑制载波的双边带调幅波。
当VAB≠0时，
其中m称为调制度。

调制度m是一个描述普通调幅波特征的重要指标。它反映了载波振幅受调制信号控制的程度。在直流分量VAB不变的条件下，调制信号振幅越大，调制度腰。越大，或者说调幅越深，则高频载波振荡所携带的低频功率愈大。普通调幅波的波形如图3所示：
图 6
从上可以看出，普通调幅波的振幅Um(t)反映了调制信号的变化规律，也称为调幅波的包络，其数学表达式为：,调幅波振幅的最大值Ummax和最小值Ummin分别为：

所以 此式即为测量调制度的实验方法。
如当下图情况时，计算得调制度m=50%。

图 7
3.软件仿真图
3.1 标准调幅波（AM）
首先在调制信号端输入Vpp=150mV，f=3kHz的正弦调制信号 ，调节，通过示波器观察使其输出信号幅度最小，这时载波输入端的直流分量可近似为 0。然后在输入端加80kHz 的载波信号 ，调节R9，使万用表的电压V=0.1v，改变端所加调制信号的幅度=50mv，打开仿真开关示波器输出波形如图8所示。此时系数<1，调幅波包络能够反映调制信号波形。

图 8
3.2双边带调幅（DSB）
调节R9,使电压表示数为0，在载波信号输入端所加载波信号不变，在调制信号输入端加 Vpp=150mV，f=1.5kHz的正弦调制信号，运行仿真开关，如图9所示, 由图可看出双边带调幅信号的幅度仍然随调制信号而变化，但其包络不再反映调制信号波形的变化，而且在调制信号正半周区间的载波相位与调制信号负半周的载波相位反相，即在调制信号波形过零点处的高频相位发生了180的突变。这种只发射边带不发射载波的抑制载波双边带调幅波克服了普通调幅波功率利用率低的缺点。
DSB波，载波在过零点时会出现反相。下图可见反相情况：

图 9

图 10
改变R9参数偏离50%，调整至80%，此时调幅波波形会发生失真。

图 11

3.3 MC1496软件仿真图

图 12
3.4调幅电路仿真图

图 13
4.结论
4.1仿真分析
对于标准调幅，应使其调幅系数小于或等于1，此时调幅波包络能够反映调制信号波形。当条幅系数大于1时，调幅波会出现失真，因此在标准调幅时应保证条幅系数小于或等于1.
对于双边带调幅，双边带调幅信号的幅度仍然随调制信号而变化，但其包络不再反映调制信号波形的变化，而且在调制信号正半周区间的载波相位与调制信号负半周的载波相位反相，即在调制信号波形过零点处的高频相位发生了180的突变。当给载波信号输入端叠加了一个直流分量，这样就出现了正负幅值不相等的输入信号，所以调幅波也出现了上下不对称的 DSB 波形。
4.2心得体会
在本次课程设计，通过在Multisim中仿真AM和DSB振幅调制，我对Mulsitim这个软件的功能和使用有了基本了解；对“高频电子线路”中振幅调制部分的知识有了进一步的认识，加深了对这方面理论知识的理解。
本次课程设计还让我认识到其实我对很多专业知识不够掌握，对电路原理、调制原理理解不够深，导致我在课程设计中遇到了很多麻烦，今后学习中应扎实掌握原理部分；不实践，很多细小的东西是注意不到的，诸多环节往往影响整个系统的正常运转，在实际连电路或是调波形时应注意细节，在今后的专业知识学习中我应该更注重实际动手操作，锻炼自己的能力，注重能力的培养才能更好地学习更深层次的专业知识。
5.参考文献
1.张义芳.高频电子线路（第4版） 哈尔滨工业大学出版社, 2009年.
2.樊昌信 曹丽娜  通信原理（第六版）北京：国防工业出版社，2007年.
3.黄智伟.基于Multisim2001的电子电路计算机仿真设计与分析 国防工业出版社,2004年.
4.张肃文  高频电子线路. 第四版 北京:高等教育出版社,2008年.

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