题 目 《高频电子线路》课程设计 学院(部) 信息工程学院 专 业 班 级 学生姓名 学 号 一、课程设计目的1.掌握电子通信系统的基本组成及各部分的作用；2.进一步理解各种调制与解调的基本理论和实现方法；3.学会应用LabVIEW软件进行仿真设计；4.提高依据所学知识及查阅的课外资料来分析问题解决问题的能力二、设计内容及要求内容：1. 调幅调制与检波(1) DSBFC产生与检波； （2）DSBSC产生与检波；2.FM波产生与解调；要求：1.载波频率为100kHz， 频率为5kHz的正弦波作为调制信号；2. DSBFC和DSBSC检波不可用相同的方法；即DSBFC用包络检波的方法解调，DSBSC用相干检波（同步检波）的方法解调。
3. 明确设计任务，合理选择设计方案；4. 利用LabVIEW进行仿真设计；三、设计原理（一）电子通信系统的组成通信是从一地向另一地传递和交换信息 实现信息传递所需的一切技术设备和传输媒质的总和称为通信系统基于点与点之间的通信系统的模型可用图 1来描述:信源接收机发送机噪声信宿图1 通信系统一般模型（1）发送机是将信源和信道匹配起来的设备，它将信源产生的消息信号变换成适合在信道中传输的信号变换方式有调制变换方式、信源编码、信道编码 发射机的核心是调制器，它的组成如下图2：调制信号载波调制器功率放大器图2 发送机组成框图（2）接收机是完成发送设备的反变换的设备， 即进行解调、译码、解码等它的任务是从带有干扰的接收信号中正确恢复出相应的原始基带信号来，对于多路复用信号，还包括解除多路复用，实现正确分路 接受机的主要设备是解调器，它的组成如下图3：电压放大器转换器解调器混频器本地振荡器图3 接收机组成框图（3）调制器在发送机中的位置及解调器在接收机中的位置如下图4和图5所示：图4调制器在发送机中的位置图图5解调器在接收机中的位置图（二）调制与解调概述调制和解调系统称为调制系统或调制方式，而且调制和解调在一个通信系统中总是同时出现。
所谓调制就是在信号的发送端用低频调制信号去控制高频振荡信号的参数，使高频振荡信号的某一个或某几个参数（振幅，频率或相位）按照调制信号的规律进行变化的过程，这个高频振荡信号成为载波信号，而已经调制了的信号被称为已调信号或已调波，即在发射端把基带信号频谱搬移到给定的信道通带内的过程所谓解调就是为了得到原来的信号，对在接收端受到的已调信号进行还原，还原是进行反调制的过程，即在接收端已搬移到给定的信道通带内频谱还原为基带信号频谱的过程调幅波的解调即是从调幅信号中取出调制信号的过程，通常称之为检波根据是否需要同步信号，检波可分为同步检波和包络检波本课题主要研究二极管包络检波器及采用模拟乘法器构成的同步检波器实现调幅信号（AM）解调使载波信号的频率按调制信号规律变化的一种调制方式称为调频（FM），使载波信号的相位按调制信号规律变化的一种调制方式称为调相（PM），调频和调相都表现为高频载波的瞬时相位随调制信号的变化而变化，总称为角度调制调制信号既可以是数字信号，也可以是模拟信号，而高频载波则可以是正弦信号或脉冲序列当调制信号是模拟信号而载波是正弦信号时，相应的调制是模拟调制模拟调制中应用最广泛的是振幅调制和角度调制。
模拟信号调制解调的目的就是要使基带信号经过调制后能在有线信道上同时传输多路基带信号，同时也适合于无线信道中实现频带信号的传输调制解调的目的在于减小干扰，提高系统抗干扰能力，同时还可以实现传输带宽与信噪比之间的转换三）AM波的调制与解调1．DSBFC的产生：(1).当调制信号控制的参数是载波信号的振幅时，就可以使载波信号的振幅按照调制信号的规律变化，这种调制叫做振幅调制，简称普通调制（AM）或双边带全载波调幅(DSBFC)；AM过程是用调制信号对载波信号的振幅进行控制的过程，为线性调制即已调信号的频谱与调制信号的频谱之间呈线性搬移关系振幅调制是将一个高频简谐信号（或称载波）与加直流的测试信号相乘，使高频信号幅值随测试信号的变化而变化由傅立叶变化的性质可知，在时域中两个信号相乘，则对应在频域中对这两个信号进行卷积则一个函数与单位脉冲函数卷积的结果，就是将其图形由坐标原点平移到该脉冲函数处所以，若以高频余弦信号与测试信号相乘，其结果就相当于把测试信号（原始信号）频谱图形由原点平移至载波频率处（正负fc 处因为正弦函数的频谱图形是一对脉冲函数，所以幅值调制过程就相当于频率搬移过程为避免调幅波的重叠失真，要求载波频率必须大于测试信号的最高频率，实际应用中，往往选择载波频率至少数倍甚至数十倍于信号中的最高频率。
2).若载波信号是频率为wc的高频正弦信号，表达式是Vc=Vcmcoswct按照调幅的定义，调幅信号的表达式为vAM（t）=Vcm (t) coswct式中，vAM（t）为调幅信号的瞬时值，Vm (t)是调幅信号的振幅在普通调幅波中，已调信号的包络形状不失真地反映了调制信号的变化可假定调制信号为频率是Ω的单音频正弦信号，表达式为vΩ=VΩmcosΩt那么，普通调幅信号的瞬时振幅为Vm (t)=Vcm+kVΩmcosΩt式中，k为振幅电路的比例系数该式表明，已调信号的瞬时振幅叠加进了调制信号，受调制信号控制，是调制信号的函数则普通调幅信号的表达式为vAM（t）= (Vcm+kVΩmcosΩt) coswct= Vcm（1+macosΩt）coswct 其中ma=kVΩm／Vcm叫做调幅指数，它通常以百分数表示3).AM调幅器模型如下图6所示：图6 AM调幅器模型图（4）普通调幅信号波形及过调制时的波形如下图7所示：图7 AM波形及过调制时的波形其中，（a）调制信号波形 （b）载波信号波形 （c）已调信号波形 （d）ma =1时的过调制波形 （e）ma >1时的过载波形l 已调信号波形中，虚线所表示的包络线形状与调制信号完全相同；l 普通调幅使载波的振幅发生了变化，而频率相位保持不变；l 如要完整保持调制信号形状，应该使瞬时振幅大于或等于零，否则将会出现失真现象，即过调幅失真。
则一般要求调制度满足：0< ma ≤1：2．DSBFC的检波：（1）大信号峰值包络检波器、平均值检波器统称为包络检波，适用于普通调幅波的解调这里选择包络（峰值）检波的方法对已调波进行解调包络检波：把调制信号进行偏置，叠加一个直流分量A使偏置后的信号都具有正电压，那么调幅波的包络恢复原调制信号的形状把该调幅波简单地整流、滤波就可以恢复原调制信号一个简单的包络检波器，就是调幅波两端中一端经过一个二极管，然后经过一个RC的并联电路，再返回另一端输出信号从R两端取出实际该电路就是由一个二极管和一个RC低通滤波器组成如果如果原信号有直流分量，则在整流后准确地减去所加的偏置电压即实现了解调这种方法调制称为非抑制幅值调制（因为，它不会出现信号过零线的情况，也就不会发生幅值的翻转和相位的变化与抑制幅值调制相对）但此种方法必须要偏置电压足够大，使信号电压都在零线一侧，否则对调幅波只是简单的整流就不能恢复原信号这种问题可以用相敏检波技术解决2）AM包络检波具体原理如下所示：图8 AM调幅波的解调框图图9 二极管峰值包络检波器（a） （b）图10 二极管峰值包络检波器原理图图9为二极管大信号峰值包络检波器电路原理图，它由输入回路、检波二极管D、RLC低通滤波器串联组成。
RLC电路有两个作用：一是作为检波器的负载，在其两端输出调制信号电压；二是起载频滤波作用因此，必须满足及即：高频时，电容的容抗必须远远小于RL，RLC电路相当于电容C或短路；低频时，电容的容抗必须远远大于RL，RLC电路相当于电阻RL当输入信号的振幅大于0.5V时，检波器即工作于大信号峰值包络检波状态设二极管正向导通电压为0V，则在检波输入信号的一个周期内，当为正向电压时，如图10(a)所示，二极管D导通，输入信号通过二极管D对电容C充电，充电快慢可用充电时间常数来描述，式中为检波二极管正向导通电阻，一般有；当为反向电压时，如图10(b)所示，二极管截止，电容C对RL放电，放电快慢可用放电时间常数来描述图11所示为检波器加入等幅波时的波形转换图图(a)中虚线所示为检波器输入高频等幅波，实线所示为检波负载电容C上电压波形；图(b)为检波二极管上电流波形图；图(c)为RLC低通滤波器输出信号，即检波输出信号波形图图11加入等幅波时检波器各电压、电流的波形图12所示为检波器加入高频调幅波时的波形转换图图(a)中虚线所示为检波器输入高频调幅波，实线所示为检波负载电容C上电压波形；图(b)为检波输出信号波形图。
图12 输入为AM信号时检波器的输出波形图（四）双边带抑制载波DSBSC的调制与解调1.DSBSC的产生：（1）由于载波不携带信息，因此为了节省发射功率，可以只发射含有信息的边带信号，而不发射载波，得到的调幅信号称为抑制载波的调幅波，抑制载波的双边带调幅信号是没有载波只有上下两个边带的调幅信号，则只将载波信号与调制信号相乘即可，单音频调制的双边带调幅信号表达式为VDSB (t)=k vcvΩ= kVcm coswct VΩmcosΩt =1/2 kVcm VΩmcos(ωc+Ω)t +1/2 kVcm VΩm cos(ωc－Ω)t其中，k为调制电路的比例系数双边带调幅信号的瞬时振幅为VDSB (t)= kVcm VΩmcosΩt高频载波信号的振幅在调制后受到调制信号的控制，但与AM不同的是，这种变化不再是在Vcm基础上，而是在零值基础上变化，数值可正可负时域波形就是把测试信号由一个变成了两个，相对称的这就可能存在信号过零线的问题而在过零线时，信号的幅值就会发生由正到负（或由负到正）的变化，此时调幅波的相位（相对于载波）也相应地发生了180度的相位变化抑制调幅波须采用同步解调，方能反映出原始信号的幅值和极性。
2）此调制波的产生类似AM的产生电路，只需将直流电平去掉就可以得到双边带调制波：图13 双边带调制波电路图（3）抑制载波双边带调幅信号的有关波形如下图14所示：图14 双边带调幅信号的有关波形（4）由于DSB波的包络已不反映调制信号的变化规律，当调制信号由上半周进入负半周瞬时，高频电流相位出现180所以双边带DSBSC波形如下图15所示： 图15 双边带调制波形2.DSBSC的检波：（1）同步检波又称为相干检波，有叠加型同步检波和乘积型同步检波两类，其组成框图如图16所示a)图所示为叠加型同步检波器，它是将本地载波与接收到的已调波信号相加，经包络检波器后取出原调制信号b)图所示为乘积型同步检波器，它是将本地载波与接收信号在检波器中相乘，经低通滤波后，检出原调制信号。