高频幅度调制器

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1、0课课程程设计说设计说明明书书幅度调制器系 部： 电气与信息工程系 学生姓名： 贺 腾 指导教师：张松华 职称 讲师 专 业： 电子信息工程 班 级： 电子 0804 完成时间： 2010-12 1课课程程设课题设课题任任务书务书系：电气与信息工程系 专业：电子信息工程 指导教师张松华学生姓名贺腾课题名称幅度调制器内 容 跟 器 材内容：主要利用 MC1496 设计幅度调制器实验仪器设备：高频信号发生器 1 台数字存储示波器 1 台无感起子 1 把数字万用表 1 台12V 直流稳压电源 1 台 -12V 直流稳压电源 1 台要 求 和 技 术 指 标主要技术指标和要求载波频率：10MHz调制信

2、号：1kHz电源电压：直流 12V整机静态工作电流：100mA灵敏度为V10。能够成功的仿真出理想的效果。工作频率，输出功率，效率MHzf100mWPO50%502摘要摘要在当今时代，电子科技已经十分发达，而通信和广播等领域也随之高速发展。有时 为了提高通信质量和处理信号方便，需要在将语音、图象等有用信息经过调幅后再 发送出去，这就无疑需要一种振幅调制电路来实现。现介绍一种简易的振幅调制电 路，该电路的载波由高频信号发生器产生，经放大后和调制信号经乘法器后，输出 抑制载波的双边带调幅波，输出的双边带调辐波与放大后的载波再经过相加器后， 即可产生普通调幅波，本电路的设计思路十分清晰，原理较为易懂

3、，结构简单明了， 使用起来方便、稳定且实用价值较高。 而本次设计的实质就是熟练掌握集成电路模拟乘法器的应用，掌握 MC1496 的 及泵原理及其构成的振幅调制等电路的工作特点以及工作状态的调整方法。同时本 次课程设用到有 protel99，以及仿真软件 Multisum，因此课程设计的过程也是对已经 学习了的软件的实践的过程！课题所涉及的范围及理论意义。 本次设计主要涉及模拟电子线路中的放大器工作原理、通信电子线路中高频功 率放大器的工作原理，以及对振幅的普通调制和双边带调制原理。除此之外，本课 题还涉及到电子领域中一些比较基础的概念，例如：乘法器、加法器、选频网络等 等。其理论意义十分广泛且

4、重要，涉及方面广，而且对电路基础、模拟电子线路、 通信电子线路中的一些基础知识要求较高，对以往学过的知识是一次全面的复习。 同时也将理论知识应用到设与计与实践中。关键词：高频；载波；幅度调制；multisim ; protel99 3目录 第一章：绪论41.1 幅度调制的作用41.2 设计目的 4第二章 振幅调制 52.1 基本原理 52.2 集成模拟乘法器MC1496 52.3 幅度调制 6第三章：方案以及电路图73.1 设计方案73.2 幅度调制器原理图. 9第四章：实验结果以及仿真114.1 仿真软件 Multisum114.2 电路结果及仿真电路图11实验心得14参考文献15附录164

5、第一章：绪论1.1 幅度调制的作用在无线电技术中，调制与解调占有十分重要的地位。假如没有调制与解调技术，就没有无线电通信，没有广播和电视，也没有今天的 BP 寻呼、手持电话、传真、电脑通信及 Internet 国际互联网。幅度调制就是使一个信号（如光、高频电磁振荡等）的振幅按照另一个欲传输的信号（如声音、图像等）的特点变化的过程按照被调制信号参数的不同，调制的方式也不同。如果被控制的参数是高频振荡的幅度，则称这种调制方式为幅度调制，简称调幅调制在无线电发信机中应用最广.高频振荡器负责产生载波信号，把要传送的信号与高频振荡信号一起送入调制器后，高频振荡被调制，经放大后由天线以电磁波的形式辐射出去

6、。1.2 设计目的 掌握用集成模拟乘法器实现全载波 调幅、抑止载波双边带调幅 的方法。研究已调波与调制信号以及载波信号的关系。掌握调幅系数的测量与计算方法。通过实验对比全载波调幅、抑止载波双边带调幅波形。了解并掌握模拟乘法器（MC1496）的工作原理，掌握调整与测量其特性参数的方法 熟悉并巩固 protel 软件画原理图，PCB 图以及 Multisum 仿真软件进行仿真，独立完整地设计一定功能的电子电路，以及仿真和调试等的综合能力。5第二章 振幅调制2.1.基本原理：幅度调制就是载波的振幅（包络）随调制信号的参数变化而变化。本实验中载波是由实验箱的高频信号源产生的 10MHz 高频信号，利用

7、 DDS 信号发生器输出 1KHz 的低频信号为调制信号。振幅调制器即为产生调幅信号的装置。 2.2集成模拟乘法器 MC1496(1)内部结构以及图形在本设计中采用集成模拟乘法器 MC1496 来完成调幅作用，图 1-1 为 1496 芯片内部电路图，它是一个四象限模拟乘法器的基本电路，电路采用了两组差动对由 V1V4 组成，以反极性方式相连接，而且两组差分对的恒流源又组成一对差分电路，即 V5与 V6，因此恒流源的控制电压可正可负，以此实现了四象限工作进行调幅时，载波信号加在 V1V4 的输入端，即引脚的、之间；调制信号加在差动放大器 V5、V6 的输入端，即引脚的、之间，、脚外接 1K 电

8、位器，以扩大调制信号动态范围，已调制信号取自双差动放大器的两集电极（即引出脚、之间）输出。6图 1-1 MC1496 内部电路图用 1496 集成电路构成的调幅器电路图如图 1-1 所示，器件采用双电源供电方式（12V，12V），电阻 R29、R30、R31、R32、R52 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。调幅波解调方法主要有二极管峰值包络检波器，同步检波器。本实验板上主要完成二极管包络检波。二极管包络检波器主要用于解调含有较大载波分量的大信号，它具有电路简单，易于实现的优点。实验电路如图 4-3 所示，主要由二极管 D7 及 RC低通滤波器组成，利用二极管的单

9、向导电特性和检波负载 RC 的充放电过程实现检波.所以 RC 时间常数的选择很重要，RC 时间常数过大，则会产生对角切割失真又称惰性失真。RC 常数太小，高频分量会滤不干净.综合考虑要求满足下式： 其中：m 为调幅系数， 为调制信号最高角频率。当检波器的直流负载电阻 R 与交流音频负载电阻 R不相等，而且调幅度 又相当大时会产生负峰切割失真（又称底边切割失真），为了保证不产生负峰切割失真应满 。(2)静态工作点设置静态偏置电压的设置应保证各个晶体管工作在放大状态，即晶体管的集-基极间的电压应大于或等于 2V，小于或等于最大允许工作电压。根据 MC1496 的特性参数，对于图 1-1 所示的内部

10、电路，在应用时，静态偏置电压应满足下列关系：V8 = V10 V1 = V4 V6 = V1215V （V6- V8） 2V （1-1）15V (V8- V1 ) 2.7V （1-2）15V （V1- V4） 2.7V （1-3）2.3.幅度调制振幅调制就是使载波信号的振幅随信号的变化规律而变化的技术。通常载波信号为高频信号，调制信号为低频信号。幅度调制也是是正弦波或脉冲序列的幅度随调制信号线形变化的过程。调幅信号的表达式为：7高频信号 发生器高频功率放 大器乘法器低频信号 发生器调幅波第三章：设计方案以及电路图3.1设计方案1、整体方案分析本课题的原理框图（21）如下：图 2-1 原理图载波

11、由高频信号源直接产生即可，然后经过高频功率放大器进行放大，作为调幅波的载波，调制信号由低频信号源直接产生，二者经过乘法器后即可产生双边带的调幅波，工作原理如图 2-1。图 2-2 双边带调幅波产生原理框图8若在输出端添加一个相加器，将双边带调幅波和一个幅度适当的载波相加，便可得到标准调幅波，如图 3。 图 2-3 普通调幅波的产生原理框图2、部分电路方案分析（1）放大部分方案分析根据设计要求，放大部分需要由丙类放大器才能满足其技术指标，原 理框图如图 4。第一级由甲类放大器进行输入信号的第一级放大，第二级采用 丙类放大，其最大优点是效率比较高。如图 4。图 2-4 功率放大器的原理框图（2）调

12、幅电路的方案分析方案一：采用模拟集成运放构成的加法器时，由于输入的是频率高的9信号，因此这要就导致输出的波形会严重失真，而且电路极 其不稳定，故舍弃此方案。 方案二：乘法器、加法器部分直接采用集成乘法器和集成的加法器， 其优点是效率较高而且输出稳定，此方案可行，故选择此方 案经放大后的载波与调制信号经过乘法器 MC1496 后，可观察到双边 带的调幅波。其表达式为：（2-6）其中,可变电阻 RP 是用来抑制载波信号的,若要得到双边带调幅波,在调制信号为 0 的基础上，调节 RP，使输出端的载波信号电压值为 0V，然后再加上调制信号，此时输出的则是抑制载波的双边带调幅。而标准调幅波的工作原理：调

13、节 RP，使其不抑制载波信号，在调制信号为 0 的基础上，调节 RP，使输出端有载波信号电压输出，其幅值可根据需要而自行调节，而本电路中，将输出端的载波信号幅度调成为 6V。然后再加上调制信号，经乘法器后，输出有载波的标准调幅波。其表达式为：（2-7）式中的 称为调幅系数，亦称做调幅度 。（3）电路的主要器件选择与参数计算设调幅度为 0.5，载波的幅值为=6V, ，将估算成0.6 时，=5V。低频调制信号取幅值为 5V，频率为 3KHz。为了方便的观察波形，将其衰减系数设置为 0.1V/V。标准调幅波波形如图 2-6。( )coscos11cos()cos()22ooCoCoCu tUttUt

14、Ut/aaCmS UU( )( )cos(cos)cos(1cos)cos()ooCCaCCaCCu tUttUS UttUmtt /aaCmS UU10图 2-8 标准调幅波波形图3.2 幅度调制器原理图. 1、 由集成模拟模拟乘法器构成的幅度调制器的原理图如图 29 所示：其中载波信号 VC经高频耦合电容 C2从 10 脚输入，C3为高频旁路电容，使 8 脚交流接地；调制信号 V1经低频耦合电容 C1从 1 脚输入, C4为低频旁路电容,是 4 脚交流接地。调幅信号 V0从 12 脚单端输出。采用双电源供电方式，所以 5 脚接地。3 脚和 2 脚间接接入反馈电阻 RE,以扩展调制信号 V1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小。电阻 R6 ，R7 ，R8 及 R10，R11提供静态偏置电压，保证乘法器的内部结构的