高频电子线路课程设计

高频电子线路课程设计

DSB波的调制与解调

目录

一、概述

二、技术指标

三、系统框图

四、部分电路分析

五、电路工作原理及设计说明

六、总电路的图设计

一、概述

调制电路是用待传输的低频信号控制高频载波某个参数电路的电路。解调是调试的逆过程，就是从已调的信号里还原出原调制信号。抑制掉调幅信号频谱结构中无用的载频分量，仅传输两个边频的调制方式成为抑制载波的双边带调制，简称双边带调制。DSB在调制部分，将一个小信号和一个高频载波经乘法器电路，就会输出抑制载波的双边带调幅波。在解调部分利用相干解调原理同步检波，因为在调制和解调过程中，有复杂的频率变换，所以根据DSB波的性质，我

们选用非线性器件——两个模拟乘法器来组成本设计的基本电路。在检波之后产生很多新频率，我们用一个低通滤波器把不符合要求的频率滤除，取出我们需要的频率，这样我们就完成了DSB波的发送和接收原理设计。

二、技术指标

(1) 调制信号的参数设置

信号 正弦信号幅度 400mVp 频率 100kHz 相位 0deg

(2) 载波信号的参数设置

信号正弦信号幅度 40mVp 频率 5MHz 相位 0deg (3) 本振信号的参数设置

信号 正弦信号幅度 20mVp 频率 5MHz 相位 0deg

三、系统框图

（1）、本课题DSB调制与解调总框图（图1）如下：

①模拟乘法器1 用于调制部分，即在发送端输入一个低频小信号

和一个高频载波，产生DSB 波；

② 模拟乘法器2 用于解调部分，即将DSB 波与本地载波（与高频载波同频同幅）相乘，恢复小信号；

③ 低通滤波器 滤除从检波器解调出来的无用频率分量，取出所需要的原调制信号。

将三个模块连在一起，就完成了整个DSB 波的发送和接收。 （2）、调制电路原理框图（图2）如下：

高频信号发生器产生载波，低频信号发生器产生小信号，输入乘法器之后，调幅波即是DSB 波.

（3）、解调电路原理框图（图3）如下：

图3 原理框图

高频信号发生器产生与调制同频同幅的载波，已调信号为DSB 波，经过乘法器即输出含有调制信号的信号组。 四、部分电路分析 1、MC1496乘法器分析:

率放大器低频信号发生器

调幅波高频信号

发生器

乘法器高频功率

放大器低频信号发生器

调幅波

高频信号发生器

乘法器

已调信号 高频功率

放大器

低频信号发生器

调幅波

高频信号发生器

乘法器

放大器低频信号发生器

调幅波高频信号发生器

乘法器调制信号

（1）内部结构

MC1496是双平衡四象限模拟乘法器，其内部电路如图4所示。其中，T1、T2与T3、T4组成双差分放大器，集电极负载电阻是Rc1，Rc2。T5，T6组成的单差分放大器用于激励T1~T4。T7、T8及其偏置电路构成恒流源电路。引脚⑧与⑩接入电压Vx，①与④接另一输入电压Vy，输出电压Vo从引脚②与引脚③外接电阻RE，对差分放大器T5~T6产生电流负反馈，可调节乘法器的信号增益，扩展输入电压Vy 的线性动态范围。引脚⒁为负电源端（双电源供电时）或接地端（单电源供电时），引脚⑤外接电阻R5，用来调节偏置电流I5及镜像电流I0的值。

（2）静态工作点设置

在设置乘法器各点的静态偏置电压时，应保证各个晶体管工作在放大状态，并尽量使静态工作点处于直流负载线的中点。MC1496的最大工作电压是+-15V，对于图4所示，在应用时，静态偏置电压应电压满足下列关系：

V8=V10，V1=V4，V6=V12

15V≥V6-V8≥2V 15V≥V8-V1≥2.7V 15V≥V1-V5≥2.7V 静态偏置电压的确定，一般情况下，晶体管的基极电流很小，对于图4，三对差分放大器的基极电流I8、I10、I1和I4可以忽略不记，因此器件的静态偏置电流主要由恒流源I0的值确定。当器件为单电源工作时，引脚14接地，5脚通过一电阻R5接正电源（+UCC的典型值为+12V），由于I0是I5的镜像电流，所以改变电阻R5可以调

节I0的大小，即

PD=2I5(V6-V14)+I5(V5-V14)

根据MC1496的性能参数，器件的静态电流应小于4mA，一般Io=I5=1mA。器件的总散耗功率可以由下式估算出PD应小于器件的最大散耗功率为33mW。

图4 MC1496乘法器原理图

2.低通滤波器电路的分析

（1）电路的组成（图5）：

图5 RC低通滤波器及隔直电容结构图

图5中由C5，R10，C7，组成低通滤波电路，C8是一个隔直电容。分析公式：

令，则

（3-19）

的模和幅角为

（3-20）

（3-21）

五、电路工作原理及设计说明

1、调制器部分

（1）工作原理（原理图见图7）：

调制是将信号“附加”在高频振荡上，利用调制信号来控制高频振荡的某一参数随信号而变化。调制分为连续波调制和脉冲调制，连续波调制是用信号来控制载波的振幅、频率和相位，因而有调幅、调频和调相三种方法。将原信号从接收到的调制信号中抽取出来称为解调。此电路运用的是简单调幅波的调制与解调，调制指的是用需要传送的信息（低频调制信号）去控制高频载波的振幅，使其随调制信号线性变化。

Vx端输入载波信号Vc(t)，其频率fc=5MHz，峰-峰值Vcp-p=40mV。Vy端输入调制信号VΩ(t)，其频率fΩ=100KHz，先使=0。调节RP，使输出V o=0（V4=V1）。再逐渐增加VΩp-p，峰-峰V

Ωp-p

为几百毫伏时，出现图6(c)则输出信号V o(t)的幅度逐渐增大，当V

Ωp-p

所示的抑制载波的调幅信号；此时V op-p约几十毫伏。由于内部参数不可能完全对称，致使输出波形出现载波漏信号。脚①和脚④分别接电阻R3和R4，以抑制载波漏信号和改善温度性能。如果Vo的波形上、下不对称，则可以在R3或R4或⑧脚的支路中串入100Ω电位器，调节该电位器即可改善波形对称性其理想波形如图6所示

()cos cos 11

cos()cos()22

o o C o C o C u t U t t

U t U t ωωω=Ω=

-Ω++

Ω图6双边带调幅的理想波形图

（2）电路的主要参数计算：

由（1）中分析调制电路的结果可以设调制信号为ν1=V 1m cos Ωt ，载波信号ν2=V 2m cos ωo t ，其V 1m =400mV ，V 2m =40mV ，Ω=100kHz ，ωo =5MHz 那么，

其中K 为常数。

模拟乘法器的输出为载波被抑止的调幅波，亦即实现了振幅调制。

Vx端输入信号载波Vc(t)

Vo端输出已调信

号V o(t)

Vy端输入调制信号VΩ(t)

2、解调器部分

（1）工作原理（原理图如图9）：

常用方法有包络检波和同步检波两种。由于有载波振幅调制信号

的包络直接反映了调制信号的变化规律，可以用二极管包络检波的方

法进行解调。而抑制载波的双边带或单边带振幅调制信号的包络不能

直接反映调制信号的变化规律，所以无法用包络检波进行解调，必须

采用同步检波方法。

利用模拟乘法器的相乘原理，实现同步检波是很方便的，其工作

原理如下：在乘法器的一个输入端输入振幅调制信号如抑制载波的双边带信号Us（t）= U sm*coswctcosΩt，另一输入端输入同步信号（即载波信号）Uc（t）=U cm*coswc(t)，经乘法器相乘，由式（7-9）可得输出信号U0（t）为

vo(t)=K E V s(t)V c(t)

=1 2K E v sm V cm cosΩt+1

4

K E V sm V cm cos(2ωc+Ω)t+1

4

K E V sm V cm cos(2ωc-Ω)t

第一项为解调信号，后面为高频分量，在输出端加低通滤波器滤除高

频分量。

（2）解调操作过程：

首先测量电路的静态工作点，再输入载波信号Vc，其fc=5MHz，Vcp-p=40mV。先令Vy=0，调节平衡电位器RP，使输出V o=0，即为

平衡状态。在输入有载波的调幅信号Vs，其fc=5MHz，f

Ω=100kHz，Vsp-p=200mV，调制度100%，这时乘法器的输出V o(t)经低通滤波器后输出V、o(t)经隔直电容C8后的输出为V(t)，波形如图8(a)所示。调节电位器可使输出波形V o(t)的幅度增大，波形失真减小。

解调器原理图：

六、总电路的图设计

除了根据前面各部分的分析外，总电路图还需考虑到各级的影响以及滤波电路，就得出图10。其中，C5,C41为旁路电容，其作用是通交阻直和防止后面一级对前面一级的影响。调制和解调电路都是采用以MC1496为主的电路，其中电路里乘法器②脚和③脚的R E起到负载的作用，扩大VΩ的线性动态范围；从+12V 电源到⑦端和⑧端的电阻为T1~T4提供基极偏置电压；⑦端输入载波电压V11；

R W为载波调零电位器。其中用二极管来抑制温漂。在解调中，经乘法器出来的

信号含有很多高频分量，需通过低通滤波器滤除高频分量，然后得到调制信号。低通滤波器中的C5、C7滤除高频含量，C8隔直。V o端输出调整剂信号

VΩ

Vx端输入载波信号V c(t) Vy端输入已调信号V s(t)