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1、 综合课程设计报告 DSB波的调制与解调 系 别：物 理 系 专 业：*指导老师：* 小组成员：* * * 设计时间：2012年12月05日 目录一、摘要2二、关键词3三、正文 4第一章 设计总体思想 1.1系统框图 1.2 DSB调制与解调基本原理 1.3模拟乘法器MC1496的工作原理 1.4 DSB信号的调制电路 1.5 DSB信号的解调电路 第二章 电路调试与仿真 2.1 模拟乘法器MC1496的创建 2.2 DSB调幅设计 2.3 同步检波设计 2.4 总电路图 第三章 电路安装与性能测试 3.1 电路安装 3.2 性能测试四、心得体会6五、参考文献7一、摘要调制作用的实质就是使相同
2、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，不致相互干扰。而要还原出被调制的信号就需要解调电路。调制与解调在高频通信领域有着广泛的应用，同时也是信号处理应用的重要问题之一，系统的仿真和分析是设计过程中的重要步骤和必要的保证。本次设计我们就以振幅调制与解调为主，对DSB波进行处理，完成信号的发送和接收。在处理DSB波的过程中，我们对正弦波的调幅进行调制，并用同步检波进行解调。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，
3、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。Multisim软件广泛用于数字信号分析，动态仿真，本课题利用软件对DSB调制解调系统进行模拟仿真，利用100KHz正弦波对10KHz正弦波进行调制，观察调制信号、已调信号和解调信号的波形和频谱分布，了解及掌握DSB调制解调系统的性能。 接下来我们需要验证这个设计的可行性，即输入合适的调制信号和载波信号进行仿真，看我们的设计是否符合要求。二、关键字：信息传输 调制 调解 DSB波 模拟乘法器 同步检波器 Multisim软件三、正文 第一章 设计总体思想 1.1系统框图 含模拟乘法器1的调制电路 含模拟乘法器2的解调电路 低通滤
4、波器 图1-1 总体设计框图 DSB波的调制和解调总的来说分为三大部分：（1）模拟乘法器1 用于调制部分，即在传送信息的一方所要传送的较低频率的信息附加在载波上；（2）模拟乘法器2 用于解调部分，即将调幅信号中的原信号取出来；（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。1.2 DSB调制与解调原理调制原理DSB调制属于幅度调制。幅度调制是用调制信号去控制高频载波的振幅，使其按调制信号的规律而变化的过程。设载波信号uc(t)=Uccoswct,调制信号u(t）=U cos t根据调制定义，幅度调制信号（已调信
5、号）一般可表示为：u(t)=Uc(1+macost)coswct=Uccoswct+1/2Ucmacos(wc+)t+1/2Ucmacos(wc+)t 其中ma=KU/Uc，称调幅系数或调幅度，一般用%表示。ma表征载波受调制信号控制的程度。（ma越大，控制作用越大。）调幅波的表示式表明：（1） 调幅波的频率为载波的频率；（2） 调幅波的幅值随调制信号的变化规律而变。由以上表示式可见，在波形上，已调信号幅度随基带信号的规律呈正比地变化；在频谱结构上，它的频谱完全是基带信号频谱在频域内的简单搬移。标准振幅就是常规双边带调制，简称调幅（AM）。假设调制信号u(t)的平均值为0，将其叠加一个直流偏量
6、后与载波相乘，即可形成调幅信号。其时域表达式为:U(t)=m(t)cos(t)AM信号的频谱由载频分量、上边带、下边带三部分组成。AM信号的总功率包括载波功率（Po=Uc2/2R）和边带功率（Pwc+=Pwc-=ma2Po/4）两部分。只有边带功率才与调制信号有关，也就是说，载波分量并不携带信息。因此，AM信号的功率利用率比较低。图1-2 AM调制典型波形和频谱 如果在AM调制模型中将直流去掉，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(DSBSC)，简称双边带信号。其时域表达式为U(t)=Umcos(wc+)t+cos(wc-)t它可以由载波信号和调制信号相乘得到：Ut=kUc(t)
7、U(t)=kUcUcoswctcost=KUcUcos(wc+)t+cos(wc-)t/2 图1-3 DSB调制典型波形和频谱 双边带在调制信号相位变化时，其高频振荡相位要发生突变。 双边带由于失去载波，其包络线不能完全反映调制信号的实际变化规律，使解调困难。与AM信号比较，因为不存在载波分量，DSB信号的调制效率是100%，即全部效率都用于信息传输。解调原理解调是调制的逆过程，其作用是从接收的已调信号中恢复原基带信号（即调制信号），是振幅调制的逆过程，其实质是实现频谱的线性搬移。解调的方法可分为两类：相干解调和非相干解调（包络检波）。相干解调，也称同步检波，为了无失真地恢复原基带信号，接收端
8、必须提供一个与接收的已调载波严格同步（同频同相）的本地载波（称为相干载波），它与接受的已调信号相乘后，经低通滤波器取出低频分量，即可得到原始的基带调制信号。包络检波器就是直接从已调波的幅度中提取原调制信号，通常由半波或全波整流器和低通滤波器组成。由于DSB信号的包络不再与调制信号的变化规律一致，因而不能采用简单的包络检波来恢复调制信号。DSB信号解调时需采用相干解调（同步检波）。图1-4 DSB相干解调性能分析模型设解调器输入信号为Ui(t)= AUcmUmcoswctcost，与相干载波Ur(t)=Ur mcoswrt wr=wc 相乘后，得 U（t）=,Ui(t)Ur(t)=AUcmUmU
9、r mcos2wctcost+cost/2 经低通滤波器后，输出信号为:UO(t)=AUcmUmcost/21.3模拟乘法器MC1496的工作原理调制解调的实质是频率变换，而模拟乘法器是实现频率变换的常用器件。模拟乘法器具有频带宽、性能好、外接电路简单等优点。二象限模拟相乘器的的基本原理电路如下所示：基本电路是一个恒流源差分放大电路，不同之处在于恒流源管VT3的基极输入了信号Uy(t),即恒流源电流Io受Uy(t)控制。吉尔伯特乘法器吉尔伯特乘法器是一种四象限乘法器，也是大多数集成乘法器的基础电路。基本电路如下图所示：MC1496是双平衡四象限模拟乘法器，其内部电路图和引脚如图所示。其中VT1
10、、VT2与VT3、VT4组成双差分放大器，VT5、VT6组成的单差分放大器用以激励VT1-VT4。VT8、VT9极其偏置电路组成差分放大器VT5、VT6的恒流源。引脚8与10接输入电压Ux,1与4接另一输入电压Uy，输出电压Uo从引脚6与12输出。引脚2与3外接电阻Re，对差分放大器VT5、VT6产生串联电流负反馈，以扩展输入电压Uy的线性动态范围。引脚14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Io/2的值。静态工作点设置 静态偏置电压设置根据MC1496的特性参数和它的内部电路，在应用时，静态偏置电压应满足下列关系：V8=V10
11、,V1=V4，V6=V12，12V=(V6-V8)2V，12V=(V8-V1)2.7V，12V=(V1-V5)2.7V，静态偏置电流的确定静态偏置电流主要由恒流源Io的值来确定，当器件为单电源供电时，引脚14接地，5脚通过一个电阻Rs接正电源Vcc，由于Io/2是Is的镜像电流，所以改变电阻Rs可以调节Io的大小，即：Io/2Is=Vcc-0.7V/(Rs+500)当器件双电源供电时，引脚14接负电源，5脚通过电阻Rs接地，因此改变R5，也可以调节Io的大小，即Io/2Is=|-Vee|-0.7/(Rs+500)1.4 DSB信号的调制电路 图1-8 MC1496 构成的振幅调制器电路其中载波
12、信号Uc 经高频耦合电容C2 从ux 端输入，C3 为高频旁路电容，使8 脚接地。调制信号U经低频耦合电容C1 从uy 端输入，C4 为低频旁路电容，使4 脚接地。调幅信号Uo 从12 脚单端输出。器件采用双电源供电方式，所以5 脚的偏置电阻R5 接地，可计算出器件的静态偏置电流I5 或Io，即脚2 与3 间接入负反馈电阻RE，以扩展调制信号的U的线性动态范围，RE 增大，线性范围增大，但乘法器的增益随之减少。电阻R6、R7、R8 及RL 为器件提供静态偏置电压，保证器件内部的各个晶体管工作在放大状态。R1、R2 与电位器RP 组成平衡调节电路，改变RP可以使乘法器实现抑制载波的振幅调制或有载波的振幅调制。1.5 DSB信号的解调电路 图1-9 MC1496 构成的同步检波器电路其中ux端输入同步信号或载波信号Uc，uy端输入已调波
