高频电子线路(调相解调电路)

通信电路课题名称PM调相/解调电路设计院系电气信息工程学院专业通信工程班级通信1班学号学生姓名联系方式2012 年12 月摘要在无线电通信中，角度调制是一种重要的调制方式，它包括频率调制（FM）和相位调制（PM）。

角度调制的定义是高频振荡的振幅不变，而其总瞬时相角岁调制信号()按一u t定的关系变化。

与振幅调制相比，角度调制具有抗干扰能力强和较高的载波功率利用系数等优点，但占有更宽的传送频带。

调频主要应用于调频广播、广播电视、通信及遥测遥控等，而调相主要用于数字通信系统中的移相键控。

关键词：相位调制；鉴相器；Multisim目录1.设计目的 (4)2.设计要求 (4)3.设计原理 (4)3.1 调相原理 (4)3.2 解调原理 (5)4.设计方案 (5)5.设计电路图 (7)5.1低频信号产生模块 (7)5.2高频信号产生模块 (8)5.3低频信号放大模块 (9)5.4高频功率放大模块 (9)5.5调相模块 (10)5.6解调模块 (10)6.电路仿真 (11)7.结果分析 (12)8.设计小结 (13)参考文献 (15)1.设计目的通过对电路的设计实现相位随调制信号()u t Ω的变化而变化，然后再通过鉴相器从调相波中取出原调制信号。

2.设计要求（1）选取合适的调相解调电路； （2）画出电路图；（3）用Multisim 仿真电路图；（4）画出相关仿真的波形，频率波形图。

3.设计原理3.1 调相原理调相信号是瞬时相位以未调载波相位c ϕ为中心按调制信号规律变化的等幅高频振荡信号。

设调制信号为()cos u t U t ΩΩ=Ω（初始相位为零），载波信号为()cos c c c u t U w t =，那么调相波的瞬时相位可以表示为()()()cos cos c c p c m c p t t t t k U t t t t m t ϕωϕωωϕωΩ=+∆=+=+∆Ω=+Ω则调相信号可以表示为()cos(cos )C c p u t U m t ω=+Ω其中，m p p k U m ϕΩ∆== ，为最大相偏，p m 称为调相指数。

对于一确定的电路/p m k U ϕΩ=∆为调相灵敏度，他表示单位调制电压所引起的相位偏移值。

调相波的瞬时角频率为()()sin sin c p c dt t m t dtωϕωωω==-ΩΩ=-∆Ω 其中，mp p m k U ωΩ∆=Ω=Ω，为调相波的最大频偏。

它不仅与调制信号的幅度成正比，而且还与调制频率成正比。

调制频率愈高，频偏愈大。

若m ω∆的值是限定的，那么就需要限制调制频率。

3.2 解调原理解调电路主要是通过鉴相器，其原理为：鉴相器就是使输出电压与两个输入信号之间的相位差有确定关系的电路。

表示其间关系的函数称为鉴相特性。

鉴相器是锁相环的基本部件之一，也用于调频和调相信号的解调。

常见的鉴相特性有余弦型、锯齿型与三角型等。

当输入调相波()cos(2cos )C c u t U t ω=+Ω时，其输出电压cos o m u U t =Ω。

因为p m =2，输入调相波的频谱为c ω、c ω±Ω、2c ω±Ω、3c ω±Ω，经鉴相器解调出频谱Ω。

其输入输出频谱变换关系如图3-1所示。

图3-1 解调电路的功能鉴相器分类： （1）模拟鉴相器模拟鉴相器中做常见的为二极管平衡鉴相器。

原理：两个输入的正弦信号的和与差分别加于检波二极管，检波后的电位差即为鉴相器的输出电压。

其鉴相特性通常为余弦型的。

（2）数字鉴相器鉴频鉴相器是一种数字鉴相器。

原理：两个输入信号是脉冲序列，其前沿（或后沿）分别代表各自的相位。

比较这两个脉冲序列的频率和相位即可得到与相位差有关的输出。

这种鉴相器的鉴相特性为锯齿形。

因它兼具鉴频作用，故称鉴频鉴相器。

4设计方案1、可供选择的调相电路有三类：一类是可变移相法调相；第二类是可变时延法调相；第三类是适量合成法调相。

因此设计方案有三种：（1）可变移相法调相电路将载波振荡信号电压通过一个受调制信号电压控制的相移网络，既可以实现调相。

可控相移网络有多种实现电路。

其中，应用最广的是变容二极管调相电路。

图4-1电路是单回路变容二极管调相电路。

它是利用由电感L 和变容二极管组成的谐振回路的谐振频率随变容二极管接电容变化而变化来实现调相的。

如下电路图4-1图4-1可变时延法调相电路将载波振荡电压通过一个受调制信号的时延网络，如图4-2所示。

时延网络的输出电压为()cos[()]o m c u t U t ωτ=-式中，cos m ku t τΩ=Ω，则()o u t 就是调相波()cos[()]cos[cos ]o m c c m c p u t U t ku t U t m t ωωωΩ=-=-Ω式中，p c m m kU ωΩ=。

图4-2可变时延调相电路方框图（3）脉冲调相电路脉冲调相电路是一种对脉冲进行可控时延的调相电路。

脉冲调相电路可得到较大的相移，而且调制线性较好，只是电路复杂。

因此，用脉冲调相实现间接调频所获得的调频波的线性较好，在调频广播发射机和电视伴音发射机中得到广泛的应用。

2、鉴相电路通常分为模拟电路型和数字电路型，常用电路有乘积型鉴相和门电路鉴相。

（1）乘积型鉴相电路这种鉴相电路采用模拟乘法器作为非线性器件进行频率变换，然后通过低通滤波器取出原调制信号。

其方框原理图如图4-3所示。

图中1u 是需要解调的调相波，2u 是由1u 变化来的，或是系统本身产生的与1u 有确定关系的参考信号。

图4-3 乘积型鉴相方框图（2）门电路鉴相器门电路鉴相器的电路简单，线性鉴相范围大、易于集成化，得到较为广泛的应用。

常用的有或门鉴相器和异或门鉴相器。

3、从易于仿真，电路简单的角度考虑，本次课程设计的主要方案是用可变移相法调相和乘积型鉴相电路。

5.设计电路图5.1低频信号产生模块常用LC 振荡电路产生正弦波频率较高，若要产生频率较低的正弦振荡，势必要求振荡回路要有较大的电感和电容，这样不但原件体积大、笨重、安装不便，而且制造麻烦、成本高。

RC 振荡电路适用于低频振荡，一般用于产1HZ~1MHZ 的低频信号。

增大电阻R 可降低振荡频率。

如下电路图5-1图5-1低频产生模块5.2高频信号产生模块对于高频信号产生可用电容三点式振荡器，电感三点式振荡器，晶体振荡器。

电容三点式振荡器的优点有：输出波形好，接近于正弦波；可以适当增加回路电容提高稳定性；减少极间电容的影响，提高了电路频率的稳定性；工作频率可以做的较高，输出波形好、震荡频率可达100MHZ以上。

如下图5-2所示图5-2高频信号产生模块5.3低频信号放大模块低频小信号放大器有很多种类型，这里选用的是负反馈放大，可以有效地放大低频信号的幅值，而且可以控制输出电压的幅值，防止放大产生的失真。

如下图5-3.图5-3 低频信号产生模块5.4高频功率放大模块按其工作频率带宽窄分为宽带功率放大电路和窄带功率放大电路，丙类功率谐振放大电路具有：输出功率大、功率高和非线性失真小，且具有上述4个特点功率放大电路称为丙类功率谐振放大电路。

这里需要输出效率高的，非线性失真小的功率放大器，故选用丙类放大器，如图5-4图5-4高频功率放大模块5.5调相模块调相是间接调频的关键，常用的调相电路有：回路参数移相电路；RC网络移相电路；可变延时法调相电路。

本电路要求的变容二极管调相电路是回路参数移相电路，此种电路的频偏不是很大，但是多级电路级联可是实现要求相移。

电路图如线图5-5图5-5调相模块5.6解调模块鉴相电路通常可分为模拟电路型和数字电路型两大类。

而在集成电路系统中，常用的电路有乘积型鉴相和门电路鉴相。

鉴相器除了用于解调调相波以外，还可构成移相鉴频电路。

图中的鉴相器电路采用了模拟乘法器作为非线性器件进行频率交换，然后通过低通滤波器取出原调制信号。

TI左端输入调相波，示波器中可得到原调制信号，当然参数设置不同，仿真出的波形也会相应的很大，如图5-6图5-6解调模块6.电路仿真调制信号的波形如图7所示图7 调制信号波形高频载波信号的波形如图8所示图8高频载波信号波形调相波信号如下图9图9调相波信号7.结果分析调相波的图形应是疏密相间的正弦波，但由于参数设置存在一些误差，导致调相信号的波形疏密程度基本是均匀的，由于参数的设置和电路仿真器件的不完整导致输出是一条直线，故没能得到原调制信号，这是此次课程设计的一个遗憾，但相信只要我们继续进行调制仿真，合理设置参数，就能够得到想要的调相信号和解调信号。

正弦波相位调制电路是使受调波的相位随调制信号而变化的电路。

调相波与调频波的差别是调相波的瞬时相位的变化与调制信号成线性关系,调频波的瞬时频率与调制信号成线性关系。

正弦载波的瞬时相位随调制信号而变化的调制，简称调相(PM)。

调相器分直接调相和间接调相两类。

前一种方法利用调制信号直接改变谐振回路的参数，使载波（受调波）信号通过回路时产生相移而形成调相波。

现介绍这么一种简易的相位调制电路，该电路的调制信号由RC桥式震荡电路产生，经放大后和载波信号经相位调制器后，输出调相波，输出的调相波经前置放大后再经过功率放大，最后通过匹配网络匹配后就可产生用于天线发送的调相波。

8.设计小结通过这次的课程设计学习我对书上讲的电路实际应用有了更加深刻的认识，激发了学习兴趣，增强了思考和解决实际问题的能力。

虽然仿真的波形有偏差中频放大电路的这一环节，也是解调过程中不可或缺的部分，因此，要注意的方面有很多。

当然，在设计中，遇到过不少的困难，但是，我和同组同学通过网上查找相关资料，及参考书本，得到了意想不到的结果。

不仅学到了许多有关调制与解调的理论知识，而且也通过学习计算机仿真技术，一方面了解了mulitism仿真技术的强大功能，另一方面验证了所设计电路的正确性。

在学习过程中，我知道了放大器的主要技术参数：电压增益为输出信号电压占输入信号电压的百分比，功率增益为输出信号功率占输入信号功率的百分比；通频带可以表示为回路谐振频率与回路品质因数的比值，且在电路电感、电容不变的情况下，频带宽与回路的品质因数有关，两者呈反比的关系，通常品质因数越大，频带越窄选择性往往也更好；影响放大器稳定性的因素有增益改变、中心频率偏移、通频带变窄等。

同时也了解了晶体管调谐回路的功率放大原理以及进一步掌握了组成中放电路的各与器件的参数及性能。

在最后，通过举例，将理论与实际相结合，证明出所设计的中放器在功能上的合理性，并且能够得出产生误差的原因。

在我与同学的合作过程中，彼此都表现得很积极也很认真。

我们合理分配设计任务，不懂的地方相互请教，从一开始到设计结束，我们都配合得相当默契，现在回想起当初查找资料时渴望知识的迫切心情还有为争取时间忘记休息时的狼狈神态，我总会有种莫名的感动，而且我坚信我们的辛勤劳动一定会有收获！附：完整电路图参考文献[1] 张海燕，苏新红.高频电子电路与仿真设计[M]北京邮电大学出版社,2010[2] 黄智伟.基于NI Mulitisim的电子电路计算机仿真设计与分析[M].电子工业出版社,2008[3] 阳昌汉.高频电子线路[M].高等教育出版社,2006[4]谢自美主编，《电子线路设计、实验、测试》，华中理工大学出版社[5]沈伟慈主编，《通信电路》，西安电子科技大学出版设。