通信基本电路课程设计.doc

河南理工大学计算机学院—通信工程专业课程设计

《通信基本电路》
课程设计

题 目： AM调制与解调电路的设计
专业班级：通信09
姓 名：
学 号： 310909020
指导教师：
日 期： 2012-9-

目录
摘要 0
一、题目分析 1
二、电路的总框图 1
三. 调制 2
3.1模拟调制系统原理 2
3.2 AM调制方法一 3
3.2.1工作电路 3
3.2.2 工作原理 4
3.2.3 仿真 6
3.3 调制方法二 7
3.3.1工作电路 7
3.3.2工作原理 7
3.3.3仿真 8
四、解调 8
4.1乘积型同步检波 9
4.1.1工作电路 9
4.1.2工作原理 9
4.1.3仿真 10
4.2.叠加型同步检波 10
4.2.1 工作电路 10
4.2.2工作原理 11
五 .完整电路图 12
六．课程设计总结 13
1. 设计电路说明 13
2. 心得体会 13
七、 参考文献 14

摘要

AM的调制与解调电路应用广泛，在理论上包括了信号处理，模拟电子，高频电子和通信原理等知识。
设计报告总体分为两大部分：AM信号的解调和调制。
在调制部分介绍了两种产生AM的方法，即用输出的双边带调辐波与载波经过相加或用调制信号与载波相乘后产生。
在解调部分用相干解调即同步检波方法，介绍了乘积型相干解调和叠加型相干解调两种方法。
在确定电路后，利用了Multisim进行仿真来验证结果。

关键词： AM调制 AM解调 　同步检波 Multisim仿真

一、题目分析
调幅调制和解调在理论上包括了信号处理，模拟电子，高频电子和通信原理等知识，涉及比较广泛。在实际上包括了各种不同信息传输的最基本原理，是大多数设备发射与接收的基本部分，所以我们做的这个课题是有很大的意义的。
本设计报告总体分为两大问题：信号的解调和调制。在调制部分省略了载波信号的放大、功放部分，要调制的信号也同样省略了放大部分，所以在调制中保留了调制器中的主要部分—乘法器，在解调部分也只是保留了检波器部分，即二极管检波器。
在确定电路后，利用了EDA 软件Multisim进行仿真来验证结果。
二、电路的总框图
调制信号
乘法器
载波信号
半波整流器
低通滤波器
已调波

三、调制
3.1模拟调制系统原理
模拟调制系统可分为线性调制和非线性调制，线性调制系统中，常用的方法有AM调制，DSB调制等。本课程设计只研究线性调制系统的设计与仿真。线性调制的一般原理：
载波： 调制信号：
式中—基带信号。

乘法器

线性调制器一般模型如图：

线性调制系统的一般模型

解调器
带通滤波器
加法器

线性解调系统的一般模型

在该模型中，适当选择带通滤波器的冲击响应，便可以得到各种线性调制信号。线性解调器的一般模型如下：

图3-2线性解调系统的一般模型
其中—已调信号，—信道加性高斯白噪声

3.2 AM调制方法一

（图1）AM调幅波波形

3.2.1工作电路

（图2）工作电路　

3.2.2 工作原理
双边带调幅：将调幅波中的载频分量抑制掉，仅将上、下边带向外发送。又称为抑制载波的双边带调幅 。

（图3）双边带调幅的理想波形图

该电路是用产生的DSB双边带信号与载波信号相加之后产生AM调幅波。其中D1和D2，D3和D4两组二极管上的调制信号是以互为反相的形式加入的，D3和D4是反接于电路中的。当载波振幅远大于调制信号振幅时，即>>，二极管实际工作在开关状态，其通断受载波的瞬时电压正负极性控制。输入信号为调制信号=cost和载波信号=cost。当载波信号为正半周时，二极管D1和D2导通，反之截至。当载波信号为负半周时，二极管D3和D4导通，反之截至。输出=g[cos(—)t+cos(+)t]，载波为15V功率为15KHz。
此种调制器的重要优点就是有效的抑制了载波，为了保证输出信号的质量，必须十分注意原件性能和安装方面的平衡与对称问题。
DSB没有载波，因此将此产生的DSB信号与载波通过运算放大器组成的加法电路即可产生AM调幅波。加法电路中利用运算放大器“虚断”性质，列出KCL方程++=0整理得= —（+）其中为输出信号，和为输入信号，和为300。

（图4）
普通调幅波的理想波形图

3.2.3 仿真

（图5）产生的DSB信号

（图6）产生的AM信号

3.3 调制方法二
3.3.1工作电路

（图7）工作电路

3.3.2工作原理
这是用乘法器产生AM信号。其中应注意AM信号的包络变化的最大值不允许超过载波振幅值，否则会出现过调现象。调制信号(t)=cost=cos2Ft 高频信号（t）=cost=cos2t根据调幅的定义，AM信号的表达式为（t）=[+(t)]cost=[1+cost]cost式中，是由调幅电路决定的系数；=/称为调幅系数或调幅度，表示载波振幅受调制信号控制的强弱程度。要求<1，一般广播信号调幅度的平均值约为0.3左右。应用500mv 1.5kHz为产生调制信号与10v 15kH z的载波通过相乘器即可产生AM调制波。
3.3.3仿真

（图8）其中A为调制信号B为AM调幅信号

四、解调
本设计用相干解调。同步检波又称相干检波，主要用来解调AM信号，双边带DSB和单边带SSB调制信号。同步检波器可用以对一般调幅信号、平衡调幅信号、单边带调幅信号等进行检波的检波器。相干解调有两种实现电路：一种是由乘法器和低通滤波器组成；另一种将输入信号与同步信号叠加再经二极管包络检波器，解调出低频信号。
4.1乘积型同步检波
4.1.1工作电路

（图9）乘积型同步检波电路

4.1.2工作原理
乘积型同步检波是直接把本地恢复载波与接收信号相乘，用低通滤波器将低频信号提取出来。在这种检波器中，要求恢复载波与发端的载波同频同相。如果其频率或相位有一定的偏差．将会使恢复出来的调制信号产生失真。输入信号为(t)，同步信号为(t)，输入信号与同步信号相乘再通过低通滤波器。要求加入的载波信号与被解调信号同频同相，且幅度足够大即大于被解调信号的幅度。同步检波原理可以理解为还原成一般调幅信号之后进行检波。+=costcost+cost=(1+mcost)cost=经低通滤波器输出为(t)=cost解调出低频调制信号(t)。用RC比例积分滤波器，其传递函数为F(s)==，。
4.1.3仿真

（图10） 检波出信号
4.2.叠加型同步检波
4.2.1 工作电路

（图11）叠加型同步检波电路
4.2.2工作原理
叠加型同步检波是将DSB或SSB信号插入恢复载波，使之成为或近似为AM信号，利用包络检波器将调制信号恢复出来。对于DSB信号而言，只要加入的恢复载波电压在数值上满足一定的关系，就可得到一个不失真的AM波。包络检波可以用二极管包络检波器。其中组成二极管峰值包络检波器。检波二极管在输入信号正半周导通，其导通阻抗为，这时输入信号经过二极管给电容C充电，充电时间常数为，由于很小，充电很快到达的峰值；峰值过后，二极管两端电压为反向偏置而截至，C上的电压经放电，放电时间常数较大，放电较慢，直到下一个正峰值快到来时，二极管才导通。

五、完整电路图
用DSB信号与载波相加产生AM波，解调用AM波与载波相乘再经过低通滤波器。

（图12）
用调制信号与载波信号相乘产生AM调幅波，检波用乘积型同步检波。

（图13）
六、课程设计总结
1. 设计电路说明
调幅电路又称幅度调制电路，是指能使高频载波信号的幅度随调制信号的规律而变化的调制电路。幅度调制电路有多种电路型式，例如用输出抑制载波的双边带调幅波与载波相加即可形成AM波，也可以用调制信号与载波相乘产生AM波。
在此设计中采用了相干解调即同步检波法。同步检波分为乘积型同步检波和叠加型同步检波。其中乘积型同步检波用AM信号与载波相乘再通过低通滤波器。叠加型同步检波用DSB信号或SSB信号与载波相加再通过包络检波电路。
2. 心得体会
模拟调制系统是电子信息工程通信方向最主要的模块之一，通过在课堂上对理论知识的学习，我们了解到模拟调制系统的基本方式以及其原理。然而，如何将理论在实践中得到验证和应用，是我们学习当中的一个问题。而通过本次课程设计，我们在强大的Multisim平台上对数字信号的调制解调进行了一次仿真，有效的完善了学习过程中实践不足的问题，同时进一步巩固了原先的基础知识。
另一方面，我们通过本次的课程设计，着实领教了Multisim强大的功能和实力。通过在Multisim环境下对系统进行模块化设计与仿真，使我们获得两方面具体经验，第一是Multisim中各个功能模块的使用方法，第二是图形化和结构化的系统设计方法。这些经验虽然并不高深，但是对于刚入门的初学者来说，对以后步入专业领域进行设计或研发无疑具有重大的意义。

七、 参考文献
[1] 张肃文. 高频电子线路. 第四版. 北京：高等教育出版社，2004年。
[2] 杨翠娥.高频电子线路实验与课程设计. 哈尔滨工程大学出版社，2001年。
[3] 杨欣、王玉凤、 刘湘黔电路设计与仿真——基于Multisim 8与Protel 2004。
清华大学出版社，2006年
[4] 郝晓剑 仪器电路设计与应用 电子工业出版社，2007
[5] 童诗白 模拟电子技术基础（第四版）高等教育出版社，2006
[6] 樊昌信 曹丽娜 通信原理（第六版）国防工业出版社，2010
[7] 康晓明 卫俊玲 电路仿真与绘图快速入门教程 国防工业出版社，2009

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