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1、 射频电路基础大作业 学 院 电子工程学院姓 名 题目要求题目一：基于Multisim仿真的振幅调制电路设计1.1 基本要求参考教材射频电路基础第五章振幅调制与解调中有关差分对放大器调幅和二极管调幅的原理，选择元器件、调制信号和载波参数，完成Multisim电路设计、建模和仿真，实现振幅调制信号的输出和分析。1.2 实践任务(1) 选择合适的调制信号和载波的振幅、频率，通过理论计算分析，正确选择晶体管和其它元件；搭建单端输出的差分对放大器，实现载波作为差模输入电压，调制信号控制电流源情况下的振幅调制；调整二者振幅，实现基本无失真的线性时变电路调幅；观察记录电路参数、调制信号、载波和已调波的波形
2、和频谱。(2) 参考例5.3.1，修改电路为双端输出，对比研究平衡对消技术在该电路中的应用效果。(3) 选择合适的调制信号和载波的振幅、频率，通过理论计算分析，正确选择二极管和其它元件；搭建单二极管振幅调制电路，实现载波作为大信号，调制信号为小信号情况下的振幅调制；调整二者振幅，实现基本无失真的线性时变电路调幅；观察记录电路参数、调制信号、载波和已调波的波形和频谱。(4) 参考例5.3.2，修改电路为双回路，对比研究平衡对消技术在该电路中的应用效果。题目二：数字调制与解调的集成器件学习2.1 基本要求射频电路基础第八章数字调制与解调是调制信号为数字基带信号时的调制与解调，是第五章和第七章的扩展
3、，直接面向应用。学生可以通过自学了解基本理论，并认识数字调制与解调的集成器件。2.2 实践任务(1) 学习数字调制与解调的基本原理，重点是原理框图和波形。(2) 上网查询英文资料，选择一种数字调制或解调的集成芯片，根据芯片资料学习其性能参数、结构设计和相关电路。 题目一：基于Multisim仿真的振幅调制电路设计 摘要调制就是对信号源的信息进行处理加到载波上，使其变为适合于信道传输的形式的过程。就是使载波随信号而改变的技术。一般来说，信号源的信息也称为信源，含有直流分量和频率较低的频率分量，称为基带信号。基带信号往往不能作为传输信号因此必须把基带信号转变为一个相对基带频率而言频率非常高的信号以
4、适合于信道传输。这个信号叫做已调信号而基带信号叫做调制信号。调制是通过改变高频载波即消息的载体信号的幅度、相位或者频率使其随着基带信号幅度的变化而变化来实现的。而解调则是将基带信号从载波中提取出来以便预定的接收者也称为信宿处理和理解的过程。调制的种类很多分类方法也不一致。按调制信号的形式可分为模拟调制和数字调制。用模拟信号调制称为模拟调制，用数据或数字信号调制称为数字调制。按被调信号的种类可分为脉冲调制、正弦波调制和强度调制(如对非相干光调制)等。调制的载波分别是脉冲正弦波和光波等。正弦波调制有幅度调制、频率调制和相位调制三种基本方式后两者合称为角度调制。此外还有一些变异的调制，如单边带调幅、
5、残留边带调幅等。脉冲调制也可以按类似的方法分类。此外还有复合调制和多重调制等。不同的调制方式有不同的特点和性能。 第一章 信号振幅调制原理介绍 调制，就是用调制信号（如声音、图像等低频或视频信号）去控制载波（其频率远高于调制信号频率，通常又称“射频”）某个参数的过程。载波受调制后成为已调波。设载波uc(t)的表达式和调制信号u(t)的表达式分别为根据调幅的定义，当载波的振幅值随调制信号的大小作线性变化时，即为调幅信号，则已调波的波形如下图1。图1振幅调制即就是用调制信号去控制载波信号的振幅，使载波的振幅按调制信号的规律变化。 设调制信号为： 载波信号为： 则根据振幅调制的定义，可以得到普通调幅
6、波的表达式为：式中m称为调幅度（调制度）。为使已调波不失真，调制度m 应小于或等于1，当m1时，此时产生严重失真，称之为过调制失真。将上式用三角公式展开，可得到：由上式看出，单频调制的普通调幅波由三个高频正弦波叠加而成：载波分量，上边频分量，下边频分量。在多频调制的情况下，各边频分量就组成了上下边带。在调制过程中，将载波抑制就形成了抑制载波双边带信号，简称双边带信号，用 DSB表示；如果DSB信号经边带滤波器滤除一个边带或在调制过程中直接将一个边带抵消，就形成单边带信号，用 SSB 表示。 由以上讨论可以看出，若先将调制信号和一个直流电压相加，然后再与载波一起作用到 乘法器上，则乘法器的输出将
7、是一个普通调幅波；若调制信号直接与载波相乘，或在 AM 调 制的基础上抑制载波，即可实现 DSB 调制；将 DSB 信号滤掉一个边带，即可实现 SSB 调 制。从频域上看，振幅调制把调制信号u的频谱从低频频段搬移到高频频段，成为调幅信号uam的频谱；振幅解调则把uam的频谱从高频频段搬移回低频频段，恢复u的频谱。 u包含多个频率分量时，以上频谱搬移不改变各个频率分量的相对振幅和频差，即信号的频谱结构不变， 称为线性频谱搬移。 根据调幅的定义，当载波的振幅值随调制信号的大小作线性变化时，即为调幅信号。已调幅波振幅变化的包络形状与调制信号的变化规律相同，而其包络内的高频振荡频率仍与载波频率相同，表
8、明已调幅波实际上是一个高频信号。可见，调幅过程只是改变载波的振幅，使载波振幅与调制信号成线性关系，即使Ucm变为Ucm+KaUmcost。1 第二章 差分放大器调幅1：差分对放大器调幅原理差分放大器在电路调制中有着广泛的应用。如下图2所示的单端输出的差分对放大器调幅原理电路中，uc为差模输入电压， 在交流通路中加在晶体管V1和V2的基极之间; u控制电流源的电流，即晶体管V3的集电极电流iC3。图2图2(b)所示的转移特性给出了V1和V2的集电极电流。ic1和ic2与uc和ic3之间的关系。根据差分对放大器的电流方程，有：其中， UT为热电压。 对电流源进行分析可得到：则有以下分三种情况讨论I
9、0(t)和g(t)中的双曲正切函数(1) 当Ucm4UT时， 差动放大器工作在开关状态， 双曲正切函数的取值为1或1, 即其中， k2(ct)称为双向开关函数，其傅立叶级数展开式为(3) 当Ucm的取值介于情况(1)和情况(2)之间时， 差动放大器工作在非线性区， 双曲正切函数可以展开成傅立叶级数：傅立叶系数b2n 1(Ucm /UT)，n = 1，2，3，的取值见附录B，其中，x = Ucm /UT。仿真原理图：一、 单端输出（1）当UcmUT时：（Ucm=15mv），工作在线性区输出的一般调幅波和福频特性为：（2）当UTUcm4UT时：（Ucm=120mv），工作在开关区输出出的一般调幅波
10、和福频特性为2：差分对放大器平衡对消技术原理差分对放大器平衡对消技术原理图如下图3（a）（b）。图3为了获得更好得获得调幅信号，我们也可以采用双端输出的差分电路实现平衡对消，如图3(a)晶体管V1和V2的集电极电流分别为： 其中晶体管V3提供电流源电流：，V3电流将在LC并联谐振回路产生输出电压，而V1和V3中的集电极电流中的在LC回路中；流向相反，产生的电压反相相消，实现平衡对消，去除了再频分量。当时输出电流为：对其进行滤波就可以得到双边带调幅信号。仿真原理图：振幅特性：当，（Um=10mv）波形：输出波形具有过零倒相现象说明：此处会出现双边带调幅，其波形图仿真结果正确，但是理论其频谱不应该
11、出现中间的那条5MHZ的频率。（2）当UTum ，同时, ucm 足够大，二极管将在uc 的控制下轮流工作在导通区和截止区，此时，二极管的工作电流将为半个周期的余弦脉冲序列。 若忽略负载电阻 R L 的反作用； 当 UcmUB时，二极管导通，流过二极管的电流为： 当 Ucm0时，二极管截止，则流过二极管的电流为： iD=0 在 uc的整个周期内，流过二极管的电流可以表示为： 现引入开关函数（高度为 1 的单项周期性方波，称为单向开关函数） 于是，二极管电流 iD可改写为：其频谱如图所示：仿真电路图：振幅特性：幅频特性：2. 单平衡式二极管调制器 二极管特性实际是指数曲线，所以实际单个二极管调制
12、电路中存在着非线性失真。为了减小失真，采用了平衡对消技术，将两个完全相同的单个二极管调制器电路组成平衡式二极管调制器。由于UcmUm,因此VD1、VD2可以近似认为是受uc控制的开关。在理想二极管条件下，uc0,VD1导通、VD2截止；uc0时，VD2导通、VD1截止。故得则总的输出电压原理图：输出波形：频谱： 总结通过这次课程大作业,对信号振幅调制的原理和方法有了更深的了解；理解了差分对放大器调幅的原理和相关性能的分析，了解了平衡对消技术的在实际电路中应用和效果；对课本上的理论知识有了更客观的认识和理解。学会应用软件的仿真实验，提高了动手能力和分析问题解决问题的能力。参考文献 1 赵建勋陆曼
13、如邓军. 射频电路基础. 西安:西安电子科技大学出版社.2011 2 孙肖子. 模拟电子电路及技术基础. 西安:西安电子科技大学出版社.2008 3 张新喜 许军 Multisim10电路仿真及应用 北京 ：机械工程出版社.2010 题目二：数字调制与解调的集成器件学习芯片介绍： AD9852是近年推出的高速芯片，具有小型的80管脚表贴封装形式，其时钟频率为300MHz，并带有两个12位高速正交DA转换器、两个48位可编程频率寄存器、两个14位可编程相位移位寄存器、12位幅度调制器和可编程的波形开关键功能，并有单路FSK和BPSK数据接口，易产生单路线性或非线性调频信号。当采用标准时钟源时，AD9852可产生高稳定的频率
