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1、基于Multisim的振幅调制与解调电路设计与仿真 作者： 日期：24 基于Multisim10的振幅调制与解调电路设计与仿真 摘要：信号调制可以将信号的频谱搬移到任意位置，从而有利于信号的传送，并且使频谱资源得到充分利用。调制作用的实质就是使相同频率范围的信号分别依托于不同频率的载波上，接收机就可以分离出所需的频率信号，不致互相干扰。这也是在同一信道中实现多路复用的基础。而要还原出被调制的信号就需要解调电路。所以现在调制与解调在高频通信领域有着更为广泛的应用。关键词：振幅调制与解调，检波失真 ，参数选取一、振幅调制电路原理及工作过程首先将语音（调制）信号叠加直流后再与载波相乘，本电路采用乘法
2、调幅进行调制语音信号频谱为300到3400,这里选择频率为1000的信号模拟语音信号。选择2M作为载波信号。让模拟语音信号（调制信号）与载波信号经过乘法器产生调制系数=0.2的普通调幅波。如图：图1（调制电路电路图）图2（调制信号与调幅波仿真图）二、解调电路工作原理及说明普通调幅波的包络反映了调制信号的变化规律，其中大信号检波电路利用了二极管的整流工作原理。解调电路输入信号为载波为2M，调制信号为1000，调制系数=0.2的普通调幅波，电路如图:图3（解调电路图）图4（调幅波波形）图5：（电路输出解调端波形）我们可以看到输出波形周期为1.002ms,输出信号频率为1000说明解调电路成功解调出
3、调制信号。三、解调(检波)电路元件参数的选取电路元件参数主要是基于检波效率、滤波效果来选取的。其中滤波效果中的检波失真是决定解调电路元件参数的主要方面。（一）、大信号检波器存在的两种失真对参数选取的影响1、 对角线失真(放电失真)产生原因：很大，放电很慢，可能在随后的若干的高频周期内，包络线电压虽已下降，而C上的电压还大于包络线电压，这就使二极管方向截止，失去检波作用。在截至期间，检波输出波形呈倾斜的对角线形状，对角线失真可以总结为电容放电曲线的下降速度慢于包络线电压下降的速度。不发生放电失真的条件： 包络线下降速度小于放电速率，即:将=0.2,，=1k代入上面不等式得到8.66uF但在实际调
4、试中当=1.2uF时即产生对角线失真，如图6：=1.2uF）我们可以看到有微弱的放电失真，放电时间549.906us大于半个周期，这也在一定程度上说明了理论计算与实际应用中还是存在一定误差的；当取值变大时，放电失真更加严重，如图7：图7（）此外，在不发生放电失真的前提下应尽量取大些，对提高检波效率及滤波效果均有利。如图：=1uF） =1nF）可以看到=1uF比=1nF滤波效果好。2、 割底失真产生原因：在接收机中，检波器输出耦合到下级的电容比较大，对检波器输出的直流而言，上有一个直流电压,借助于有源二端网络可把，用一个等效电路E和代替。这样如果输入信号调制度很深，即调制系数很大或检波器交直流电
5、阻之比很小，以致在一部分时间内其幅值比E还小，则在此期间内将处于反向截止状态，产生失真，表现为输出波形中的底部被割去。不发生割底失真条件：本电路中，采取将分成和，通过隔直流电容将并接在两端，越大，交、直流负载电阻值的差别就越小，但是输出音频电压也就越小。同时为了提高检波效率，宜大，但过大则交流负载与之相比就小，宜产生割底失真。取=0.8,，=1nF时可以观察到割底失真，同时也可以看到与相比输出音频电压变大，如图10:图10（二）、其他电路元件参数的选取1、检波二极管V为了提高检波效率，应选取正向电阻小，反向电阻大、同时要求PN结电容小的管子。这里选取IN4148型号二极管。2、输出耦合电容：选
6、取的比较大，这样低频也容易通过。3、 的选取：通过图5（电路输出解调端波形）我们可以观察到，通过检波电路的输出的调制信号衰减很大，所以一般会在检波电路后接低频功率放大器，这样等效为检波电路后下一级低频功率放大器的输入电阻。四、结束语至此，本课题所设计的电路设计与仿真就结束了，虽然电路实现比较简单，但是其中体现的原理还是很深奥的，通过此次电路仿真，也对振幅调制与解调电路的实现有了更为直观的认识。笔者相信随着近几年电子元件制作工艺越来越精湛，调制与解调在通信领域必将会有更广泛的应用。五、参考文献 1.于洪珍，通信电子电路，清华大学出版社聂典，Multisim9计算机仿真在电子电路设计中的应用，电子
7、工业出版社课程设计报告题 目： 基于Multisim的DSB的调制与解调电路的仿真分析 学生姓名： * 学生学号： * 系 别： 电气信息工程学院 专 业： 通信工程 届 别： 2014届 指导教师： * 电气信息工程学院制2013年4月基于Multisim的DSB的调制与解调电路的仿真分析学生：*指导教师：*电气信息工程学院 通信工程专业1 课程设计的任务与要求1.1 课程设计的任务本课程设计是实现DSB的调制解调。在此次课程设计中，我将通过多方搜集资料与分析，来理解DSB调制解调的具体过程和它在multisim中的实现方法。通过这个阶段学习，更清晰地认识DSB的调制解调原理，同时加深对mu
8、ltisim这款通信仿真软件操作的熟练度，并在使用中去感受multisim的应用方式与特色。利用自主的设计过程来锻炼自己独立思考，分析和解决问题的能力，为我今后的自主学习研究提供具有实用性的经验。1.2 课程设计的要求（1）熟悉multisim的使用方法，掌握DSB信号的调制解调原理，以此为基础在软件中画出电路图。（2）绘制出DSB信号调制解调前后在时域和频域中的波形，观察两者在解调前后的变化，通过对分析结果来加强对DSB信号调制解调原理的理解。（3）在老师的指导下，独立完成课程设计的全部内容，并按要求编写课程设计论文，文中能正确阐述和分析设计和实验结果。 1.3 课程设计的研究基础（设计所用
9、的基础理论）（1）DSB调制过程的分析：在AM信号中，载波分量并不携带信息，信息完全有边带传送。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的调制方式抑制载波双边带信号（DSB-SC），简称双边带信号（DSB），表示为： 显然，它与调幅信号的区别就在于其载波电压振幅不是在上下按调制信号规律变化。这样，当调制信号进入负半周时，就变为负值。表明载波电压产生相移。因而当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的相移突变。双边带调制信号的包络已不再反映的变化，但它仍保持频谱搬移的特性，因而仍是振幅调制波的一种，并可用相乘器作 为双边带调制电路的组成模型，如图所示，图中。图1
10、 双边带调制信号组成模型调制过程的数学表达式：设载波电压为：。调制信号为： 。经过模拟乘法器A1后输出电压为抑制载波双边带调制信号，其数学表达式为： = 图3 DSB调制过程的波形及频谱（2）DSB解调过程的分析：调制过程是一个频谱搬移的过程，它是将低频信号的频谱搬移到载频位置。而解调是将位于载频的信号频谱再搬回来，并且不失真地恢复出原始基带信号。双边带解调通常采用相干解调的方式，它使用一个同步解调器，即由相乘器和低通滤波器组成。在解调过程中，输入信号和噪声可以分别单独解调。相干解调的原理框图 如图所示： 图2 双边带解调信号组成模型解调过程的数学表达式：双边带调幅波的电压可表示为：本机载波电
11、压为： 解调波的表达式： = = 2 DSB的调制与解调系统方案制定2.1 方案提出（需有系统框图，系统功能参数）振幅调制方式是用传递的低频信号去控制作为传送载体的高频振荡波（称为载波）的幅度，是已调波的幅度随调制信号的大小线性变化，而保持载波的角频率不变。在振幅调制中，根据所输出已调波信号频谱分量的不同，分为普通调幅（AM）、抑制载波的双边带调幅（DSB）、抑制载波的单边带调幅（SSB）等。AM的载波振幅随调制信号大小线性变化。DSB是在普通调幅的基础上抑制掉不携带有用信息的载波，保留携带有用信息的两个边带。SSB是在双边带调幅的基础上，去掉一个边带，只传输一个边带的调制方式。它们的主要区别
12、是产生的方法和频谱的结构不同。这里重点研究抑制载波的双边带调幅（DSB）。下图为DSB调制与解调的系统框图。调制信号输入相乘器调制信号输出相乘器解调信号输出高频载波信号高频载波信号图4 DSB调制与解调的系统框图2.2 方案论证在现实的环境中，我们所得到的一般信号振幅，频率都比较低，不能满足远距离，高清度的传输要求，必须将信号采用高频载波调制传输。我们在实际的生活中要将声音，图像，语言，文字等这些采集的低频信号进行远距离的传输是不理性的信号。由于要传输的基于低频范围，如果信号直接发射出去，需要的发射和接受天线尺寸太大，辐射效率太低，不易实现。我们知道，天线如果要想有效的辐射，需要天线的尺寸l与
13、信号的波长v可以比拟。即使天线的尺寸为波长的十分之一，即l=v/10，对于频率为10kHz的信号，需要的天线长度为3Km，这样长的天线几乎是无法实现的。若将信号调制到10MHz的载波频率上，需要的天线长度仅为3m，这样的天线尺寸小，实现起来也比较容易。在模拟调制中，AM调制优点在于系统结构简单，价格低廉，所以至今仍广泛应用于无线但广播。DSB与AM信号相比，因为不存在载波分量，DSB调制效率是100%，即将全部功率都用于信息传输，所以选择DSB调制与解调作为课程设计的题目具有很大的实际意义。3 DSB的调制与解调系统方案设计3.1各单元模块功能介绍及电路设计由于从消息转换过来的调制信号具有频率较低的频谱分量，这种信号在许多信道中不宜传输。因此，在通信系统的发送端通常需要有调制过程，同时在接受端则需要有解调过程从而还原出调制信号。所谓调制就是利用原始信号控制高频载波信号的某一参数，使这个参数随调制信号的变化而变化。解调是与调制相反的过程，即从接收到的已调波信号中恢复原调制信息的过程。图5 DSB的调制电路部分
