DSB波的调制与解调.docx
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DSB波的调制与解调
综合课程设计报告
—DSB波的调制与解调
系别：
物理系
专业：
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指导老师：
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小组成员：
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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
1.2DSB调制与解调基本原理
1.3模拟乘法器MC1496的工作原理
1.4DSB信号的调制电路
1.5DSB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
2.2DSB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，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。
1.2DSB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uΩ（t）=UΩcosΩt
根据调制定义，幅度调制信号（已调信号）一般可表示为：
u（t）=Uc（1+macosΩt）coswct=Uccoswct+1/2[Ucmacos（wc+Ω）t]+
1/2[Ucmacos（wc+Ω）t]
其中ma=KUΩ/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uΩ（t）的平均值为0，将其叠加一个直流偏量后与载波相乘，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+Ω=Pwc-Ω=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1-2AM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（DSB—SC），简称双边带信号。
其时域表达式为U（t）=Um[cos（wc+Ω）t+cos（wc-Ω）t]它可以由载波信号和调制信号相乘得到：
Ut=kUc（t）UΩ（t）=kUcUΩcoswctcosΩt
=KUcUΩ[cos（wc+Ω）t+cos（wc-Ω）t]/2
图1-3DSB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1-4DSB相干解调性能分析模型
设解调器输入信号为Ui（t）=AUcmUΩmcoswctcosΩt，与相干载波Ur（t）=Urmcoswrt[wr=wc]相乘后，得U（t）=,Ui（t）×Ur（t）=AUcmUΩmUrm[cos2wctcosΩt+cosΩt]/2经低通滤波器后，输出信号为:
UO（t）=AUcmUΩmcosΩt/2
1.3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、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,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/2≈Is=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/2≈Is=|-Vee|-0.7/（Rs+500）
1.4DSB信号的调制电路
图1-8MC1496构成的振幅调制器电路
其中载波信号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UΩ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UΩ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。
1.5DSB信号的解调电路
图1-9MC1496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端输入已调波信号Us。
输出端接有由R11与C6、C7组成的低通滤波器及隔直电容C8，所以该电路对有载波调幅信号及抑制载波的调幅信号均可实现解调。
第二章电路调试与仿真
2.1模拟乘法器MC1496的创建
2.2DSB调幅设计
2.3同步检波设计
2.4总电路图
第三章安装与性能测试
3.1电路安装
3.2性能测试
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