同步检波器的设计

目录

1 绪论 (2)

2 任务概述 (2)

2.1 设计题目 (2)

2.2 设计目的 (2)

2.3 设计要求 (2)

3 MC1496芯片介绍 (2)

4 同步检波器的仿真设计 (4)

4.1 普通调幅波解调器的设计 (4)

4.1.1 普通调幅波的产生 (4)

4.1.2 普通调幅波的解调 (4)

4.2 抑制载波的双边带调幅波解调器的设计 (4)

4.2.1 抑制载波的双边带调幅波的产生 (4)

4.2.2 抑制载波的双边带调幅波的解调 (5)

5 工作原理及仿真波形 (5)

5.1 基本原理 (6)

5.2 仿真波形图及结果分析 (6)

6 心得体会 (7)

参考文献 (7)

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同步检波器设计

1 绪论

信息传输是人类社会生活的重要内容，而信息的传递很大程度上离不开调制和解调技术。振幅调制和解调是相对的过程，幅度调制波的解调称为检波，其作用是调幅波中不失真的恢复出调制信号。从频谱上看，就是将已调波的边带信号不失真的从高频出搬到零频附近。完成调幅解调作用的电路称为检波电路，可分为包络检波和同步检波两种，同步检波相比包络检波，其检波线性好，不存在惰性失真和底部切割失真问题，它采用一个与发射端载波同频同相的同步信号通过乘法器和低通滤波器来实现检波的。本次设计通过用Multisim12.0中的MC1496构建了同步检波电路，并对其进行仿真测试分析。

2 任务概述

2.1 设计题目

同步检波器的设计

2.2 设计目的

培养学生正确的设计思想，理论联系实际的工作作风，严肃认真、实事求是的科学态度和勇于探索的创新精神。

巩固所学的专业技术知识，培养学生综合运用所学知识与生产实践经验，分析和解决工程技术问题的能力，培养初步的独立设计能力；

通过课程设计实践，了解并掌握通信系统、通信信号处理等技术的一般设计方法，训练并提高学生在理论计算、结构设计、工程绘图、查阅设计资料、运用标准与规范和应用计算机等方面的能力，更好地将理论与实践相结合，提高综合运用所学理论知识独立分析和解决问题的能力。

2.3 设计要求

用模拟乘法器MC1496/1596设计一个同步检波电路，使其能实现对AM和DSB的解调，参数自行设计。

3 MC1496芯片介绍

在高频电子线路中，振幅调制、同步检波、混频、倍频、鉴频的调制与解调的过程均可视为两个信号相乘的过程，而模拟乘法器正是实现两个模拟量（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分立器件要简单的多，而且性能优越，因此集成乘法器在无线通信、广播电视等方面应用较为广泛。在目前的乘法器中，单通道器件（如MOTOROLA的MC1496）无法实现多通道的复杂运算；二象限器件（如ADI公司的AD539）又会使负信号的应用受到限制。而ADI公司的MC1496则是一款完全四通道四象限电压输出模拟乘法器，这种乘法器克服了以上器件的诸多不足之处，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解调器等电路。非常适合于产生复杂的要求高的波形，尤其适用于高精度CRT显示系统的几何修正。

图3-1 MC1496内部结构

Fig 3-1 MC1496 internal structure

MC1496是以双差分电路为基础的四象限双平衡式模拟乘法器，用以实现两个模拟信号的相乘功能，是调幅电路的核心组成。但Multisim元器件中不存在这个元件，所以我们要创建一个MC1496的内部结构图，连接上输入/输出端符号后，通过编辑设置生成子电路，以便调用。其内部结构如图3-1所示：Q1和Q2组成第一对差分放大器，Q5是它的恒流源；Q3和Q4组成第二对差分放大器，Q6是它的恒流源，和Q5组成单差分放大器用以激励Q1~Q4。Q7和Q8组成的具有负反馈电阻的镜像恒流源，电阻R1、R2、R3为负反馈电阻，用以扩展输入电压的线性动态范围。

其引脚8和引脚10接输入电压，引脚1和引脚4接另一个输入电压，应交6和引脚12输出电压，引脚14为负电源端，引脚2和引脚3接电阻对差分放大器Q5、Q6产生电流负反馈，调节乘法器的信号增益，引脚5外接电阻，用来偏置电流以及镜像电流。

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4 同步检波器的仿真设计

4.1 普通调幅波解调器的设计

4.1.1 普通调幅波的产生

普通调幅波使用Multisim软件中的安捷伦函数发生器产生，按下电源开关按钮，屏幕默认显示正弦波频率，先按下Shift键，再按下AM键，此时可以选择调幅波的载频频率，只要频率为处于跳动状态即可对它进行设置，此次设计将调幅波的载波频率设置为10KHz。确定好载波频率后，再按Ample键，设置载波的幅度，载波幅度设为300.0mVpp~。载波频率和幅度设置好后，点击Freq键，界面显示10.000000KHz。先按Shift键，再按Freq 键，可以设置调制波的频率，设置为1KHz。将调制波的频率设置好后点击Ampl键，设置调制波的幅度为400mV。调幅波的各参数都设置好后，点击Enter键，将以上设置的数据保存。

4.1.2 普通调幅波的解调

图4-1-1 AM的同步解调原理框图

Fig 4-1-1 AM synchronous demodulation principle block diagram

4.2 抑制载波的双边带调幅波解调器的设计

4.2.1 抑制载波的双边带调幅波的产生

DSB的内部结构如图4-2-1所示。

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图4-2-1 DSB 的内部结构

Fig 4-2-1 The internal structure of DSB

4.2.2 抑制载波的双边带调幅波的解调

图4-2-2 DSB 波的解调原理框图

Fig 4-2-2 The DSB wave demodulation principle block diagram

5 工作原理及仿真波形

同步检波器主要作用与抑制载波的双边带调幅波和单边带调幅波的解调，也可以用来解调普通调幅波。乘积型同步检波器主要是由相乘器和低通滤波器两部分组成。检波器的输入除了有需要解调的调幅信号电压外，还必须外加一个频率和相位与输入信号载频完全同步信号电压，此信号与输入已调波相乘产生一个含有原调制信号成分和其他频率成分的

组合信号，经低通滤波器后，检取出原调制信号，其原理框图如图5-1所示。

调制信号

解调输出

载波信号 图5-1 同步检波器原理框图

Fig 5-1 Synchronous detector principle block diagram

5.1 基本原理

在模拟乘法器MC1496的一个输入端输入振幅调制信号如抑制双边带载波信号t t U t U c im DSB Ω=cos cos )(ω，另一输入端输入载波信号t U t U c rm c ωcos )(=，经乘法器相乘，可得输出信号)(0t U 为

t t U AU t U AU t U t AU t U rm im rm im c DSB c 02cos cos 2

1cos 21)()()(ωΩ+Ω== （5-1） 式（5-1）中，第一项是所需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。

如果输入普通调幅波的信号t t m U t U c a m AM ωcos )cos 1()(s Ω+=，同步信号为载波信号)(cos )(t U t U c cm c ω=，经乘法器相乘，得到输出信号)(0t U 为

t U AU t t U AU t U AU t U t AU t U c cm sm c cm sm cm sm c AM ωω20cos 2cos cos 2

1cos 21)()()(+Ω+Ω==（5-2） 经低通滤波和隔直电容可滤除掉高频分量和直流分量，从而实现普通调幅波的信号解调。

5.2 仿真波形图及结果分析

图5-2-1 AM 波的同步检测波形

Fig 5-2-1 AM wave synchronous detection waveform

?低通滤波器

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图5-2-2 DSB 同步检测的波形

Fig 5-2-2 DSB synchronous detection of waveform

经运行后，出现的同步解调的波形如图5-2-1和图5-2-2所示。

6 心得体会

通过两周的课程设计，我的收获很大。利用所学的知识设计电子线路是我们将来必备的技能，这次课程设计恰恰给我们提供了一个应用自己所学知识的机会，从网上查找资料对电路的设计、对电路的仿真再到最后电路的成形，都对我所学的知识进行了检验，可以说，本次的课程设计有苦也有甜。

在此次课程设计中遇到很多问题，而这些问题正是我们今后学习工作的重点问题或者说是必备的技能。首先我们要有自己的设计思路，通过翻阅书籍、查找资料，建立自己的思路；其次要求我们有一个正确的调试方法，这要求我们灵活处理，在不影响实验的的前提下可以加快速度，要熟练的掌握课本上所学习的知识，这样才能对实验中所出现的问题进行分析。在设计的过程中，我深刻的体会到在设计的过程中，需要反复实践，其过程可能相当的繁琐，有时花很长时间设计出来的电路还是需要重做，那时心中不免有些灰心，有时还想要放弃，此时更加需要静下心来，查找原因，分析问题的原因以及可能出现问题的地方，在此期间是考验我们学习能力的最关键时刻，同时也是获取经验的最好途径，这为今后的工作奠定了坚实的基础，也是此次课程设计受益最多的环节。总体来说，此次的课程设计让我受益匪浅。

参考文献

[1] 于洪珍.通信电子电路（第2版）.清华大学出版社.2012

[2] 曾兴雯，陈健，刘乃安.高频电子线路辅导.西安电子科技大学出版社.2000