基于Multisim的同步检波电路的设计
基于乘法器同步检波电路的设计与仿真
• 164•高频电子技术中，同步检波的理解和频谱分析是难点。
根据同步检波的理论知识，直观地用乘法器来实现信号的调制和同步检波。
通过示波器观察调制和同步检波后的信号波形，利用Multisim 提供的傅里叶分析功能，分析调制和同步检波后的信号波形频谱图，实现对电路的仿真分析。
仿真结果表明，利用乘法器能实现信号的同步检波。
传统的电子设计方法采用的是硬件搭建电路测试的方法。
随着计算机技术的发展，电子仿真技术得到快速发展，现代电子设计通常采用先仿真调试，然后再硬件电路实现的方法进行。
在高频电子技术中同步检波的知识点是难点，为了掌握和理解同步检波，本文利用Multisim 软件提供的电子电路仿真工具，设计了同步检波电路，并对电路进行了仿真分析（朱彩莲，基于乘法器调幅电路设计与仿真[J].电子设计工程，2015，23(19)：143-145）。
1.同步检波理论知识假设输入平衡调幅波为：利用三角函数变换，可得到：上式表明平衡调幅波只有上边频和实现同步检波，再经R1和C1构成低通滤波器从而将低频调制信号解调出来。
图中C2是输出耦合电容，隔离直流输出信号（聂典，丁伟，Multisim 10计算机仿真在电子电路设计中的应用[M].北京：电子工业出版社，2009；郑步生，Multisim 2001电路设计及仿真入门与应用[M].北京：电子工业出版社，2002；韦思健，电脑辅助电路设计[M].北京：中国铁道出版社，2002）。
图1 同步检波器3.电路仿真分析Multisim 仿真软件提供了强大的电路仿真功能，下面通过对电路的仿真分析研究电路实现同步检波的过程。
3.1 时域分析在Multisim 软件中按图1所示连接电路。
用示波器A 通道观察平衡调幅波，B 通道观察经过同步检波后的低频信号。
双击示波器，打开仿真开关，观察到的波形如图2所示，可以看到同步检波器输入波形是平衡调幅波，经同步检波后，输出的是低频调制信号。
图2 同步检波器输入输出信号3.2 频域分析Multisim 提供了丰富的电路分析方法（朱力恒，电子技术仿真实验教程[M].北京：电子工业出版社，2003；解月珍，谢沅清，电子电路计算机辅助分析与设计[M].北京：北京邮电大学出版社，2001；路而红，虚拟电子实验室[M].北京：人民邮电出版社，2001），其中傅里叶分析（Fourier Analysis ）方法，可用于分析信号中的谐波分布情况，得到信号的频谱图。
基于MC1496的同步检波电路与Multisim仿真
基于MC1496的同步检波电路与Multisim 仿真作者：王晓鹏来源：《中国新通信》2015年第11期【摘要】本文基于MC1496模拟乘法器，根据相干解调原理设计的同步检波电路，利用Multisim软件进行电路仿真，测试同步检波电路性能，并通过四踪示波器，跟踪调制信号、已调信号、解调信号的波形，分析其延迟情况。
【关键词】同步检波低通滤波器MC1496 Multisim仿真经过低通滤波器之后，高频部分被滤除，得到s=0.5m（t），恢复出原信号波形。
所以在设计同步检波电路过程中，过程为输入输入信号→提取载波频率→乘法器电路→低通滤波器→输出。
由于在实际情况中，已调信号和载波信号常存在相位差，随着相位差的改变，会影响输出信号的振幅，但是不会引起失真，但是由于相位差存在随机性，输出信号会产生起伏式衰减，影响解调质量。
所以在解调过程中我们要求本地信号与输入信号尽可能同频同相。
二、模拟乘法器MC1496MC1496为模拟乘法器，其是依据双差分对电路的原理设计的，它由两个基本差分对电路组成，两个差分对电路的输出端交叉耦合。
输入电压u1交叉的加到两个差分对管的输入，输入电压u2加到Q5和Q6组成的差分对管输入端，三个差分都是差模输入。
当端口2和端口3之间接入相对较大的反馈电阻后，差分对管输出电流近似与输入电压u2成正比，当输入电压u1较小时，差动电流近似为Ku1u2，加入负反馈，双差分对电路工作在线性时变状态或开关状态，从而适合作为频谱搬移电路。
三、同步检波电路设计与Multisim仿真四、结果分析设置输入信号：ym=[200cos2π（2k*t）+150cos2π（1.5k*t）]（mv）载波信号为yc=50*cos2π（500k*t）（mv），运行仿真，四踪示波器仿真结果如图2：从示波器中可知，通过同步检波，DSB可被恢复，但两者波形有细微差别，这主要是因为滤波器通带边缘不可能是理想矩形。
该电路延时T2-T1为1.833ms，系统延迟主要由低通滤波器模块产生。
基于multisim的2PSK载波同步设计方案及仿真
y(t)=^ -■h^-c〇s(2棕ct+201(t))
关 键 词 ：2P S K ; 平 方 环 载 波 同 步 ; multisim
中 图 分 类 号 :TN 913.6
文 献 标 志 码 ：A
文 章 编 号 院2095-2945 (2 0 1 8 )1 9 -0 1 0 0 -0 2
A b s tra c t：Carrier synchronization is a key technology in coherent dem odulation of PSK signal. It is directly related to the d e modulation index. At present, the most commonly used carrier synchronization methods are square loop, in-phase orthogonal loop and decision feedback loop. The square ring is widely used because of its simple structure. Based on the square loop carrier synchroniza tion theory, this paper designs a scheme to realize 2PSK carrier synchronization, simulates it with multisim software, and gets the ex pected results.
调幅与检波multisim仿真
调幅与检波电路的Multisim 仿真分析一、实验目的：（1）在掌握理论知识的基础上，学会利用multisim 等仿真软件进行实验的虚拟仿真，熟练掌握仿真的设计过程与方法。
（2）通过仿真以及仿真得到的结果能够进一步理解调幅、检波电路的结构与原理。
（3）通过观察仿真输出波形，分析仿真结果，得出并验证相关结论。
二、实验原理2.1 AM 信号AM 信号是载波信号振幅在0m V 上下按输入调制信号规律变化的一种调幅信号，表达式如下：t w t u k V t v c a m o cos )()(0（1）由表达式（1）可知，在数学上，调幅电路的组成模型可由一个相加器和一个相乘器组成。
设调制信号为：)(t u =M c U E cos t 载波电压为：cM t c U u )(cos t w c 上两式相乘为普通振幅调制信号：cM C t s U E K u ()(cos t ）tw U c cM cos =C cM E KU (+tw t U c M cos )cos =tw t M E KU c a c cM cos )cos 1(=tw t M U c a S cos )cos 1(式中,CM a E U M 称为调幅系数(或调制指数) ，其中0＜a M ≤1。
而当a M ＞1时，在t 附近，)(t u c 变为负值，它的包络已不能反映调制信号的变化而造成失真，通常将这种失真成为过调幅失)(t u c真，此种现象是要尽量避免的。
2.2 DSB 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，并表示为：tw t u k t u c a cos )()(0显然，它与调幅信号的区别就在于其载波电压振幅不是在0m V 上下按调制信号规律变化。
这样，当调制信号)(t u 进入负半周时，)(t u o 就变为负值。
表明载波电压产生0180相移。
因而当)(t u 自正值或负值通过零值变化时，双边带调制信号波形均将出现0180的相移突变。
同步检波器
班级：姓名：学号：指导教师：成绩：电子与信息工程学院信息与通信工程系1 实验目的1、更好的理解高频课程内容，掌握数字系统设计和调试的方法，培养我们分析、解决问题的能力。
2、加深理解和巩固理论课上所学的有关AM和DSB调制与解调的方法与概念3、学会设计中小型高频电子线路的方法，独立完成调试过程，在Multisim仿真软件的集成环境中绘出自己设计的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，分析波形的特点2 实验内容1、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。
2、要求理解系统的各部分功能，原理电路以及相关参数的计算3、软件仿真的相关调试，得出结论3 功能分析3.1 同步检波器功能分析根据高频电子线路理论分析,双边带信号DSB,就是抑制了载波后的调制信号,它的有用信号成分以边带形式对称地分布在被抑制载波的两侧。
由于有用信号所在的双边带调制信号的上、下边频功率之和只有载波功率的一半,即它只占整个调幅波功率1/3，实际运用中,调制度m在0.1～1之间变化,其平均值仅为0.3,所以边频所占整个调幅波的功率还要a小。
为了节省发射功率和提高有限频带资源的利用率,一般采用传送抑制载波的单边带调制信号SSB,因为上下边带已经包含了所有有用的信号成分。
而要实现对抑制载波的双边带调制信号DSB或单边带调制信号SSB进行解调,检出我们所需要的调制有用信号,不能用普通的二极管包络检波电路,需要用同步检波电路。
同步检波电路与包络检波不同,同步检波时需要同时加入与载波信号同频同相的同步信号。
利用乘法器可以实现调幅波的乘积检波功能,普通调幅电压乘积器的原理框图如图3-1所示。
图3-1中,设输入信号)(t U AM 为普通调幅信号:t t m U U x y a XM AM ωωcos )cos 1(+= （3-1）限幅器输出为等幅载波信号 ,乘法器将两输入信号进行相乘后输出信号为:（3-2）（条件：s y c x v v mA V V =<=,28为大信号）再通过低通滤波器作为乘法器的负载,将所有高频分量去除,并用足够大的电容器隔断直流分量,就可以得到反映调制规律的低频电压。
基于Multisim10的振幅检波电路仿真及分析
目录摘要 (2)Abstract. ............................... 错误！未定义书签。
1、引言 (1)2、检波的原理 (2)2.1二极管包络检波原理 (2)2.2 大信号检波原理............................................................................. 错误！未定义书签。
2.3小信号检波原理 (5)3、用Multisim10仿真的电路及波形 (6)3.1仿真电路 (6)3.2仿真结果 (6)4、二极管包络检波仿真结果分析 (8)4.1惰性失真 (8)4.2负峰失真 (9)5、结束语 (10)参考文献 (11)致谢 (12)基于Multisim10的振幅检波电路仿真及分析摘要：本文介绍了以包络检波为例的振幅检波电路仿真及分析，通过Multisim10软件对电路的参数进行选择和输出波形进行了仿真与分析。
结果表明，利用该软件可以分析满足不同要求的检波电路系统，仿真的结果与理论相一致。
关键词：二极管；包络；检波电路；Multisim仿真Based on Multisim10 amplitude detection circuitsimulation and analysisAbstract:This paper introduces the envelope detection as an example of the amplitude detection circuit simulation and analysis, through Multisim10 software of circuit and parameters of the selection and output waveform is simulated and analyzed. Results show that, using the software can satisfy different requirements analysis detection circuit system, the results of simulation and theory of fsepg.Keywords: diode, Envelope, Detection circuit; Multisim simulation1、引言检波过程就是一个解调过程，是调制的逆过程，即从已调波提取调制信号的过程。
高频电路实验Multisim版含答案
试验一高频小信号放大器一、单调谐高频小信号放大器图1.1 高频小信号放大器1、依据电路中选频网络参数值，计算该电路的谐振频率ωp；2、通过仿真，视察示波器中的输入输出波形，计算电压增益A v0。
3、利用软件中的波特图仪视察通频带，并计算矩形系数。
4、变更信号源的频率（信号源幅值不变），通过示波器或着万用表测量输出电压的有效值，计算出输出电压的振幅值，完成下列表，并汇出f~A v相应的图，依据图粗略计算出通频带。
f0(KHz) 65 75 165 265 365 465 1065 1665 2265 2865 3465 4065U0(mv)A V5、在电路的输入端加入谐振频率的2、4、6次谐波，通过示波器视察图形，体会该电路的选频作用。
二、下图为双调谐高频小信号放大器图1.2 双调谐高频小信号放大器1、通过示波器视察输入输出波形，并计算出电压增益A v02、利用软件中的波特图仪视察通频带，并计算矩形系数。
试验二高频功率放大器一、高频功率放大器原理仿真，电路如图所示：(Q1选用元件Transistors中的BJT_NPN_VIRTUAL)图2.1 高频功率放大器原理图1、集电极电流ic（1）设输入信号的振幅为0.7V，利用瞬态分析对高频功率放大器进行分析设置。
要设置起始时间与终止时间，和输出变量。
（2）将输入信号的振幅修改为1V，用同样的设置，视察i c的波形。
（提示：单击simulate菜单中中analyses选项下的transient analysis...吩咐，在弹出的对话框中设置。
在设置起始时间与终止时间不能过大，影响仿真速度。
例如设起始时间为0.03s，终止时间设置为0.030005s。
在output variables页中设置输出节点变量时选择vv3#branch即可）（3）依据原理图中的元件参数，计算负载中的选频网络的谐振频率ω0，以及该网络的品质因数Q L。
依据各个电压值，计算此时的导通角θc。
基于Multisim 2001软件的同步检波电路仿真分析
作者： 马海燕;杨犀
作者机构： 洛阳师范学院物理与电子信息学院,河南洛阳471022
出版物刊名： 洛阳师范学院学报
页码： 192-194页
年卷期： 2010年 第2期
主题词： EDA软件;Multisim;检波电路;仿真分析;电子设计自动化;高频电子线路;同步;电子信息产业
摘要：集成电路（IC）是整个电子信息产业的基础．随着微电子技术和计算机技术的进步，高频电路的集成化已经成为高频电子线路发展的一个重要方向．采用EDA（电子设计自动化）软件对高频电子线路和系统进行分析和设计，不仅可以节省时间和费用，缩短设计周期和生产周期，而且可以快速准确地获得完善的电路方案．因此，各种方便快捷的EDA软件不断涌现，并越来越得到广泛的应用．。
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摘要随着信息传输在现代生活中重要性的增强，调制和解调作为无线电通信系统中必不可少的关键技术也越来越受到重视。
解调又称作检波，就是从接收端最大程度不失真的恢复出有用的信息。
同步检波，又称相干检波，利用与已调波载波同频同相的参考信号与已调波相乘，再利用低通滤波器滤除高频分量，从而得到调制信号。
本文介绍了基于模拟乘法器MC1596的AM调制系统和同步检波器的详细方案，并给出了基于Multisim软件的调制和解调仿真结果。
关键词：高频电子；同步检波；AM调制；Multisim目录摘要 (I)1. 概述 (1)1.1幅度解调原理 (1)1.2同步检波电路原理 (3)2. 电路设计 (4)2.1MC1596芯片介绍 (4)2.2M ULTISIM仿真电路 (5)3. 软件运行 (6)3.1参数设置 (6)3.2仿真结果 (8)4. 设计结论 (8)5. 总结体会 (9)参考资料 (11)基于Multisim 的同步检波电路的设计1. 概述调制信号的解调过程称为检波，常用的方法有包络检波和同步检波两种。
由于有载波的振幅调制信号包络直接反应了调制信号的变化规律，可以用包络检波法进行解调。
而抑制载波双边带或单边带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器进行解调，必须采用同步检波器。
同步检波器分为相乘型和相加型同步检波器。
可以利用模拟相乘器，实现该功能。
1.1 幅度解调原理调幅的实质是利用模拟相乘器将调制信号频谱线性搬移到载频附近，并通过带通滤波器提取所需要的频带信号。
解调作为调制的逆过程，必然是再次利用相乘电路将调制信号频谱从载波频率附近搬回原来你位置，并通过低通滤波器提取所需要的调制信号，即基带信号，滤除无用的高频分量。
viΩr图1.1-1 幅度解调器的组成框图图中，K M 是相乘电路的标尺因子，v r 是参考信号，v i 是输入的已调幅信号，无外乎以下的三种形式之一t t g c AMvωcos )(= 0)(≥t gt t g c DSBvωcos )(= 0)(=t g (1.1.1) ωωc c SSB t g t t g v sin 2)(cos 2)(∧±=式中，)(t g 代表调制信息，∧)(t g 是)(t g 的希尔伯特变换。
为了能从条幅波中恢复调制信号，需要输入一个与载波同频同相的高频电压信号v r ，即载波恢复信号。
设tc rm V v ωcos r= ，利用三角恒等式[])cos()cos(21cos cos βαβαβα-++=[])sin()sin(21cos sin βαβαβα-++=可以求出相乘器的输出电压v a 的表示式为 对AM 和DSB 信号 ⎥⎦⎤⎢⎣⎡+=t t g t g c M V K vω2cos 2)(2)(rm a（1.1.2） 对SSB 信号⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡±+=∧t t g t t g t g v c M V K v ωω2sin 4)(2cos 4)(4)(rm a （1.2.3） 假若低通滤波器能够滤除v a 中集中在角频率ωc2附近的高频分量，又具有足够的带宽就不会引起调制信号v Ω频率分量的失真，于是滤波器的输出信号电压为对A 和DSMB 信号)()0(k 21rm t g LMV K v =Ω （1.1.4）对SSB 信号)()0(k 41rm t g LMV K v =Ω （1.1.5）式中，)0(k L 是低通滤波器的传输系数。
由于这种检波过程必须在接收端产生一个与载波信号同步的参考信号v r ，故称为同步检波器。
同步检波器可以对AM 、DSB 、SSB 任何一种条幅波进行解调。
1.2 同步检波电路原理相乘型同步检波电路组成与解调原理，在 2.1中说明并得出结论，参看式（1.1.1）~（1.1.5），用模拟相乘器MC1596构成同步检波实用电路，有单电源供电与双电源供电，虽然供电方式不同，但原理相同。
此处采用单电源供电。
图1.2-1 单电源供电的同步检波实用电路模拟相乘器作同步检波时，不需要载波调零电路。
因为在其输出电流中，除了解调所需要的低频分量外，其余所有分量都属于高频范围，因而很容易在输出端给予滤除。
由载波恢复电路产生的载波信号通常加到MC1596的x输入端。
其电平大小只要能保证查分对管很好地处于工作状态即可。
通常在100~500mV之间。
根据待解调的单边带或双边带已调信号送到MC1596的y输入端，其电平应保持在线性工作的限度内。
该电路输入已调波电平高达100mV是，仍可获得很好的线性和无失真的输出。
载波恢复电路的任务是提供与载波同频同相的参考信号v r，它是实现各种同步检波的关键所在。
载波恢复电路可根据待解调的调幅信号中是否含有载波分量而采用不同的实现方法：对普通调幅信号，或者发送导频的双边带信号或单边带信号，可以采用窄带滤波器将载波信号提取出来；对于不含载波分量的双边带信号，采用非线性变换的方法恢复载波分量；对于不含导频分量的单边带信号，可采用发、收两端的载波都有频率稳定度很高的晶体振荡器产生。
2. 电路设计2.1 MC1596芯片介绍MC1596是美国Motorola 公司生产的单片集成模拟相乘器，即吉尔伯特相乘器。
MC1596的最高工作频率为300MHz ，被转换的信号频率可达80MHz ，它具有良好的载波抑制能力，应用广泛。
图2.1-1 MC1596内部电路图图中晶体管Q 1～Q 4组成双差分放大器，Q 5、Q 6组成单差分放大器，用以激励Q 1～Q 4；Q 7、Q 8、D2及相应的电阻等组成多路电流源电路、Q 7、Q 8分别给Q 5、Q 6提供恒流电流，R 为外接电阻，可用以调节电流的大小。
另外，由Q 5、Q 6两管的发射级引出接线端2和3，外接电阻R y ，利用R y 的负反馈作用可以扩大输入电压Uy 的动态范围。
MC1596的主要技术参数如下： 载波馈通 140V μ（mV MHz V fcm c300,10== 方波输入）载波抑制 65dB （mV MHz f 60,500= 输入） 50dB （mV MHz f 60,10= 输入）互导带宽 300MHz （mV R L 60,50Ω= 输入） 信道通道输入阻抗 200Ωk ，2pF 信号通道共模输入范围 5V 输入偏流12A μ输入失调电流 0.7A μ 输出阻抗 40Ωk 、2pF 正电源电流 2mA 负电源电流3mA2.2 Multisim 仿真电路在熟悉了电路的原理后，应用Multisim 软件进行仿真实现。
首先按照图2.2-1完成电路图的搭建，得到下图。
图2.2-1 单电源供电同步检波电路仿真图图中，载波输入端接入函数信号发生器XFG1，用以产生与调制信号载波同频同相的参考信号；已调信号输入端可以输入调制好的DSB 信号、SSB 信号和AM 信号，此处接入安捷伦函数发生器XFG2，用来产生AM 信号；在解调信号输出端接入双踪示波器，A 通道接解调信号，B 通道接安捷伦函数发生器，可以对比AM 信号的包络波形与同步检波后得到的解调波形。
3. 软件运行3.1 参数设置1. 函数信号发生器的参数设置设置参考信号 频率KHz fc10=振幅mVp V p p 100=- 在示波器上可得到参考信号的波形，如下图所示。
图3.1-1 参考信号参数设置图3.1-2 参考信号波形2.安捷伦函数发生器的参数设置安捷伦函数发生器能直接产生AM 波， 设置载波 频率KHz fc10=振幅mVp V p p 100=- 设置调制信号 频率Hz fm100=振幅mVp V p mp 50=-在示波器上可得到AM 信号的波形，如下图所示。
图3.1-2载波参数设置图3.1-3调制信号参图3.1-4 AM 信号的波形3.2 仿真结果在设置好所应用仪器的参数后，点击运行，可以在双踪示波器上清晰地观察到输出波形。
由于这里采用了AM信号，可以猜测，观测到的输出波形应该是输入已调信号中调制信号的波形，即AM信号的包络波形，与包络检波器的输出波形是一样的。
若采用DSB 或SSB信号，也会得到与其对应的相应波形。
图3.2-1 同步检波电路输出波形如上如所示波形，上边的波形为同步检波输出信号，下变的波形为输入的已调信号。
根据图形对比，在不计失真的情况下，同步检波器的输出波形与输入的已调信号中调制信号波形相同。
而单参考信号的参数设置与已调波载波的参数不一致时，会得到严重失真的波形。
4. 设计结论同步检波器可以对AM、DSB、SSB任何一种调幅波进行解调，在这里采用AM作为调制波，与DSB、SSB的实验过程基本相同，不再赘述。
从对于双边带或单边带调幅信号来说，无法直接从双边带或单边带调幅信号中提取参考信号。
为了产生同频同相的本地同步载频信号，往往在发射机发射双边带或单边带调幅信号的同时，附带发射一个载频信号，其功率远低于双边带或单边带调幅信号的功率，通常称为导频信号。
接收机在接收双边带或单边带调幅信号的同时也接收导频信号，由晶体滤波器从输人信号中取出该导频信号，经放大后作为本地载频信号。
如果发射机不发射导频信号，那么在接收端可采用与发射机相同的高稳定度的石英晶体振荡器或频率合成器来产生本地载频信号。
若本地载频信号与输入信号的载频不能保持同步，对检波性能会产生影响。
假如本地载频信号与输入信号的频率和相位都不同步，若用模拟乘法器构成同步检波电路解调双边带调幅信号，则经低通滤波器取出的低频信号将产生频率失真和相位失真。
若用模拟乘法器构成的乘积滤波电路解调单边带调幅信号．同理，检出的低频信号也将产生频率失真和相位失真。
在进行语言通信时，人耳对相位失真不敏感，但频率失真听上去会感到严重声音失真。
实验证明，当频率偏移值为20 Hz时，开始觉察声音不自然，而当频率偏移值为200 Hz时，语言可懂度就会下降。
在进行图像通信时，频率和相位偏移都会影响图像的质量。
所以参考信号v r的与载波的一致性是各种同步检波的关键。
同步检波器的抗干扰性能比包络检波器优越，在实际电路中，信道中都会存在随机噪声，若噪声超过某一个阈值，则包络检波器所解调的波形失真严重，得不到想要的信息，而同步检波器就不会有这种问题。
虽然同步检波器的电路比较复杂，但是随着电子技术的发展，这种解调方式会应用的越来越广泛。
5. 总结体会由于我们在以前的课程中没有接触过Multisim，在课程设计的第一天，老师给我们培训了这款软件的基本用法，下课后虽然有些地方忘记了，但在同学们的帮助下和在网络上查找的资料上学会了软件的使用，我也算是入了门。
在拿到课设题目后，我主要根据高频课的教材和实验手册来进行设计，仿真电路图也是按照书上的图连接的，在以前学习时有些没有注意到的细节问题通过这次课设也意识到了。