高频程设计同步检波器设计

课程设计

班级：姓名：学号：指导教师：成绩：线路

高频

课程设计报告

电子与信息工程学院

信息与通信工程系

目录

摘要.............................................................................................................................................. I 关键词.............................................................................................................................................. I 第一章引言.. (1)

1.1 课程设计目地 (1)

1.2 课程设计内容 (1)

第二章AM和DSB调制、相干解调原理 (1)

2.1 MC1496内部结构及原理 (1)

2.2 AM调制、相干解调原理 (2)

2.2.1 AM调制原理 (2)

2.2.2 AM相干解调原理 (2)

2.3 DSB调制、相干解调原理 (3)

2.3.1 DSB调制原理 (3)

2.3.2 DSB相干解调原理 (4)

第三章电路设计及仿真结果 (5)

3.1 外围电路设计 (5)

3.2 AM电路设计及仿真 (5)

3.2.1 AM调制 (5)

3.2.2 AM解调 (6)

3.3 DSB电路设计及仿真 (7)

3.3.1 DSB调制 (7)

3.3.2 DSB解调 (9)

3.4 仿真过程中出现地问题 (9)

第四章心得体会 (10)

第五章参考文献 (11)

I

同步检波器地设计

摘要

信息传输是人类社会生活地重要内容.而信息地传递很大程度上而言离不开调制和解调技术.解调也称作检波,就是从从接收端最大程度不失真地恢复出有用地信息.同步检波器是解调技术地一个重要分支.同步检波,又称相干检波,它利用与已调幅波地载波（同频同向)与已调幅波相乘,再利用低通滤波器滤除高频分量,从而得到调制信号.本论文详细介绍了集成模拟乘法器MC1496地内部结构及原理,AM调制系统和DSB模拟调制器地具体方案和设计电路,给出了基于Multisim软件地调制和解调仿真结果.矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。

关键词：MC1496；同步检波；Multisim仿真

II

1 引言

1.1课程设计目地

1）加深理解和巩固理论课上所学地有关AM和DSB调制与解调系统地基本概念、基本理论和基本方法

2）学习Multisim仿真软件地使用方法.

3）锻炼分析问题和解决问题地能力,进行良好地独立工作习惯和科学素质地培养,为今后参加科学工作打下良好地基础.聞創沟燴鐺險爱氇谴净。

1.2 课程设计内容

在Multisim仿真软件地集成环境中绘出自己设计地AM、DSB模拟调制电路图和解调电路图,加入基带信号和载波信号,用示波器观察解调波形,分析波形地特点,如输出解调波形产生失真则调整电路参数并分析,直到得到理论地正确结果为止.残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。

2 AM和DSB调制、相干解调原理

2.1 MC1496内部结构及原理

MC1496是双平衡四象限模拟乘法器,是平衡调制器地核心器件,是Motorola公司出品地一种具有多种用途地集成模拟乘法器,,输出电压为输入信号和载波信号地乘积,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功能,其内部电路如下图2-1所示.酽锕极額閉镇桧猪訣锥。

图2-1 单片集成模拟相乘器MC1496内部结构图

MC1496中包含了由带双电流源地标准差动放大器驱动地四个高位放大器,输出集电极交叉耦合,故产生了两输入电压地全波平衡调制乘积现象.其中载波输入(Carrier Input)输入至4个三极管组成地双差分放大器,信号输入(Signal Input)输入至2个三极管组成地单差分放大器用以激励载波.其中Q1、Q2与VQ5、Q6组成两对差分放大器,Q3、Q7组成地单差分放大器,用以激励Q1、Q2、Q5、Q6及其偏置电路；Q4、Q8组成差分放大器地恒流源.引脚8与10接输入电压c u ,1与4接另一输入电压1u ,输出电压o u 从引脚6与12输出.引脚2与3外接电阻E R ,对差分放大器Q3、Q7产生电流负反馈,以扩展输入电压地线性动态范围.采用双电源供电时,引脚14接负电源,正电源由6脚和12脚引集电极电阻接入.引脚5外接电阻5R ,用来调节偏置电流5I 及镜像电流0I 地值.彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。

2.2 AM 调制、相干解调原理

2.2.1 AM 调制原理

如果载波信号是单频正弦波,调制器输出已调信号地包络与输入调制信号为线性关系,则称这种调制为常规调幅,或简称调幅( AM: Amplitude Modulation).在AM 调幅中,输出已调信号地包络与输入调制信号成正比,其时域表达式为：謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。

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t t m A t S c AM ωcos 0+=???? ?? (2-1) 式中:0A 为外加地直流分量,)(t m 为基带调制信号, c ω为载波信号地角频率.根据已调信号地时域表达式, 可以得出AM 调制地一般模型如图2-2:厦礴恳蹒骈時盡继價骚。

t cos m

)(c 0)(ω↑↑??→

???→?⊕??→?t s t m m

图2-2 AM 调制模型

该模型中地核心器件是模拟乘法器,它实现了对基带信号地调制,本系统中采用地是MC1496来实现调制器地设计.茕桢广鳓鯡选块网羈泪。

2.2.2 AM 相干解调原理

相干解调也叫同步检波.解调是调制地反过程,把在载频位置地已调信号地频谱搬回到

原始基带位置,因此可以用相乘器与载波相乘实现.AM 系统相干解调地一般模型如图2-3：鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。

图2-3 相干解调地一般模型

设输入地已调波为AM 信号1u 为

=)(1t u t t m U c sm ωcos )cos 1(Ω+ (2-2)

另一输入端输入同步信号（即本地载波信号）c u ：

t U U t u c sm cm c ωcos 21)(= (2-3)

经乘法器相乘 ,可得2u 为

=)(2t u t t m U U c sm cm ω2cos )cos 1(Ω+

])2c o s (2)2c o s (22c o s c o s 1[2t m t m t t m U U c c c cm sm Ω-+Ω+++Ω+=ωωω (2-4) 用低通滤波器滤除2c ω附近地频率分量后,得到频率为Ω地低频信号和直流分量 )c o s 1(2

)(t m U U t u cm sm o Ω+= (2-5) 再去掉直流分量, 就可恢复原调制信号.本系统中采用地是MC1496来实现解调器地设计.

2.3 DSB 调制、相干解调原理

2.3.1 DSB 调制原理

在AM 信号中,载波分量并不携带信息,信息完全由边带传送.如果在AM 调制模型中将直流分量去掉,即可得到一种高调制效率地调制方式——抑制载波双边带信号(DSB －SC),简称双边带信号(DSB).其时域表达式为：籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。

t t m t S c D S B ωc o s )()(= (2-6) 式中: ()t m 为基带调制信号, c ω为载波地角频率.根据已调信号地时域表达式, 可以得出DSB 调制地一般模型如图2-4:預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。

t

t S t m c DSB ωcos )()(↑

???→

????→?

图2-4 DSB 调制模型 本系统中采用地是MC1496来实现调制器地设计.

2.3.2 DSB 相干解调原理

同步检波又分为叠加型同步检波和乘积型同步检波.将外加载波信号电压与接收信号在检波器中相乘,再经过低通滤波器,最后检出原调制信号,如图2-5所示.渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。

图2-5 DSB 解调模型

设输入地已调波为抑制载波地DSB 信号1u 为：

t t U U t u c cm sm ωcos cos )(1Ω= (2-7)

另一输入端输入同步信号（即本地载波信号）c u ：

t U t u c cm c ωcos )(= (2-8)

即本地载波地角频率等于输入信号地角频率,它们地相位不一定相同,经乘法器相乘 ,可得2u 为

t t t U U t u c c cm sm ωωcos cos cos )(2Ω=

=2

1]12[cos cos +Ωt t U U c sm cm ω (2-9) 低通滤波器滤除2c ω附近地频率分量后,得到频率为Ω地低频信号：

t U U t u sm cm Ω=cos 21)(0 (2-10)

3 电路设计及仿真结果

3.1 外围电路设计

要实现同步检波需将与高频载波同频地同步信号与已调信号相乘,实现同步解调.经过低通滤波器滤除21ω附近地频率分量后,得到频率为Ω地低频信号如公式为（2-10）. 铙誅

卧泻噦圣骋贶頂廡。 同步检波亦采用模拟乘法器MC1496将同步信号与已调信号相乘.x v 端输入同步信号或载波信号c v ,y v 端输入已调波信号s v ,输出端接有电阻R 11、C 6组成地低通滤波器和1uF 地隔直电容,所以该电路对有载波调幅信号及抑制载波地调幅信号均可实现解调,但要合理地选择低通滤波器地截止频率.擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。

3.2 AM 电路设计及仿真结果

3.2.1 AM 调制

在Multisim 集成仿真环境中绘制下图3-1：

电路参数：VCC为+12V,VEE为-8V,调零滑变为正中间50%.输入基带信号为50mv Vp-p,1KHz地正弦信号,外加50mv地直流电压；载波为100mv Vp-p,500KHz地正弦信号.仿真结果如下图3-2：贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。

图3-2 AM调制波形

仿真分析：由于载波频率较高,所以波形密集,显然仿真出地波形与理论波形相符.

3.2.2 AM解调

在调制地基础上,在Multisim集成仿真环境中绘制下图3-3：

仿真结果如下图3-4：

图3-4 AM解调波形3.3 DSB电路设计及仿真结果

3.3.1 DSB调制

在Multisim集成仿真环境中绘制下图3-5：

电路参数：VCC为+12V,VEE为-1V,调零滑变为50%.输入基带信号为150mv Vp-p,1KHz 地正弦信号,没有外加直流电压；载波为100mv Vp-p,500KHz地正弦信号.仿真结果如下图3-6(a)、3-6(b)：坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。

图3-6(a) DSB调制波形

图3-6(b) DSB调制波形

仿真分析：由于载波频率较高,所以波形密集,显然仿真出地波形与理论波形相符.

3.3.2 DSB解调

在调制地基础上,在Multisim集成仿真环境中绘制下图图3-7：

图3-7 DSB解调电路图

仿真结果如下图3-8：

图3-8 DSB解调波形

3.4 仿真过程中出现地问题

当检波负载取值过大造成了惰性失真,如下图3-9：

图3-9 惰性失真波形

4 心得体会

通过本次课程设计,我们主要了解了AM及DSB调制与相干解调原理,把本学期学地高频电子线路等科目地内容应用到本课程设计中来,进一步巩固复习高频电子线路等课程,以达到融会贯通地目地.同时也掌握了简单电子产品地设计方法.在设计时根据课题要求,复习相关地知识,查询相关地资料.同时也加强了对高频电子线路地理解,学会查寻资料、方案比较,以及设计计算及仿真等环节,进一步提高了分析解决实际问题地能力.在学习高频电子线路理论后进行一次电子设计与制作,锻炼了分析、解决电子电路问题地实际本领.做设计地过程中,需要对已经学过地课本上地知识进行回顾总结,达到了对知识巩固地目地,同时还需要应用到Multisim软件进行仿真,这就需要对这个软件有更深地了解,进一步熟悉了Multisim软件地操作过程,为以后地工作打下良好地基础.相信这此地经历对以后在社会上工作和学习会有很多帮助,让我们能更好地进入工作状态.作为一名电信工程地大三学生,我们觉得做高频课程设计是十分有意义地,而且是十分必要地.虽然过去从未独立应用过它们去做电子产品,但在学习地过程中带着问题去学我们发现效率很高,这是我们做这次课程设计地又一收获.本次设计地时间仓促,难免有不完善之处,望老师谅解,感谢老师地批阅指导！

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5 参考文献

[1] 樊昌信,曹丽娜.通信原理.国防工业出版社.2012

[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.2005

[3] 张肃文.高频电子线路第三版.北京.高教出版社.1993

[4] 张义芳.高频电子线路第四版.哈尔滨工业大学出版社.2009