AM波的调制与解调.docx

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AM波的调制与解调

高频课程设计

题  目：

  AM波调制与解调   

学  号：

  20111601310019    

姓  名：

  乔子超        

同  组：

  韦志东（27号）    

年  级：

  电子信息工程一班    

学  院：

  信息科学技术学院    

指导教师：

  黄 艳         

完成日期：

  2014年 1月 10 日 

一、题目分析....................................................4

二、集电极调幅设计方案..........................................4

2.1调幅器...................................................4

2.2集电极调幅...............................................4

2.3集电极调幅的要求及技术指标..............................5

三、集电极调幅的工作原理及分析..................................5

3.1集电极调幅的工作原理......................................5

3.2集电极脉冲的变化情况..................................6

3.3集电极的调幅波形图...................................7

3.4集电极的静态调制特性..................................

4、集电极调幅电路设计与仿真..................................9

4.1设计电路..................................9

4.2载波波形..................................10

4.3调制波形..................................10

4.4输出波形与频谱..................................11

4.5功率分布与效率...................................12

5、包络检波设计方案...................................12

5.1包络检波..................................12

5.2数学模型..................................2

5.3包络检波的要求及技术指标..................................13

6、包络检波的原理及分析..................................

6.1串联型二极管峰值包络检波电路..................................

6.2检波指标..................................

6.3非线性失真..................................

7、包络检波技术仿真...........................................16

7.1参数计算.................................................16

7.2检波电路...........................................16

7.3调制解调总电路图..................................17

7.4输出波形与频谱.............................................17八、元器件清单...........................................18

九、问题分析................................................18

十、参考文献.......................................19

一．名称：

AM波的调制与解调

二．内容摘要：

调制就是在传送信号的一方将要传送的信号“附加”在高频振荡上，再由天线发射出去。

在接受信号的一方，经过解调的过程，把载波所携带的信号取出来，得到原有的信息，反调制的过程也叫检波。

而调幅（AM）：

就是用信号的变化来改变无线电波震荡的幅度，也就是让电波震荡幅度随信号变化而变化。

选择好电路后，利用了EDA软件Multisim进行仿真来验证结果。

三．设计方案

1.集电极调幅

所谓的集电极调幅，就是用调幅信号来改变高频功率放大器的集电极直流电

源电压，以实现调幅。

集电极调幅的特点：

（1）集电极调幅工作于过压状态；

用于大功率调幅。

（2）需要大功率的调制信号源。

（3）集电极调幅的集电极效率高，晶体管得到充分利用。

2.3集电极调幅的要求及技术指标

要求：

1．用Multisi仿真，能够观察输入输出波形。

2．针对所设计的电路进行分析，并计算输出功率。

3．三极管工作在丙类状态

4．采用单调谐做为负载

5．采用三极管作为放大器

三、集电极调幅的工作原理及分析

3.1集电极调幅的工作原理

集电极调幅是利用低频调制电压去控制晶体管的集电极电压，通过集电极电压的变化，使集电极高频电流的基波分量随调制电压的规律变化，从而实现调幅。

实际上，它是一个集电极电源受调制信号控制的谐振功率放大器，属高电平调幅。

调幅管处于丙类工作状态。

要完成无线电通信，首先必须产生高频率的载波电流，然后设法将电报、电话等信号“加到”载波上去。

将声音电流加在高频电流上，这个过程称为调制。

一个载波电流有三个参数可以改变，即振幅、频率和相位。

本次设计要求采用调幅方式。

它的基本原理是，将要传送的调制信号从低频率搬移到高频，使它能通过电离层反射进行传输，在远距离接收端我们用适当的解调装置再把原信号不失真的恢复出来，就达到了信号传输的目的。

即载波的频率和相角不变，载波的振幅按照信号的变化规律而变化，高频振幅变化所形成的包络信号就是原信号的波形。

集电极调幅的基本原理电路如图3—1所示：

图3－1 集电极调幅原理电路

高电平调幅是将功率放大和调制一起完成，调制之后的信号不需要在放大，可以直接发送出去。

如上图所示是集电极调幅电路。

该电路是利用集电极的直流电压来控制集电极的高频电压的振幅，载波信号加到三极管的基极，调制信号极到集电极回路与电源V4串联，此时集电极电压随调制信号变化。

集电极电流的基波分量随调制信号呈线性变化，经过LC回路滤波后输出AM信号。

3.2集电极电路脉冲的变化情况

调制信号电压

加在集电极电路中，与集电极直流电压

串联，Ec=V4+U（t）,Vcc为集电极固定电源电压;

为调幅指数。

通过Ec的变化，控制Ic变化从而实现调制。

集电极的有效电源电压V随调制信号压变化而变化。

由图3—2所示

图3－2 同集电极电压相对应的集电极电流脉冲的变化情形

图中，由于

与

不变，故为常数，又RP不变，因此动态特性曲线的斜率也不变。

若电源电压变化，则动态线随

值的不同，沿

平行移动。

由图可以看出，在欠压区内，当

由

变至

（临界）时，集电极电流脉冲的振幅与通角变化很小，因此分解出的

的变化也很小，因而回路上的输出电压

的变化也很小。

这就是说在欠压区内不能产生有效的调幅作用。

3.3集电极调幅波形图

在这种情况下，分解出的

随集电极电压

的变化而变化，集电极回路两端的高频电压也随

而变化。

输出高频电压的振幅

=

?

，

不变，

随

而变化，而

是受

控制的，回路两端输出的高频电压也随

变化，因而实现了集电极调幅。

其波形如图3—3所示。

由图可知，AM信号波形的包络与输入基带信号

成正比，故用包络检波的方法很容易恢复原始调制信号。

但为了保证包络检波时不发生失真，必须满足

，否则将出现过调幅现象而带来失真。

由频谱图可知，AM信号的频谱

是由载频分量和上、下两个边带组成（通常称频谱中画斜线的部分为上边带，不画斜线的部分为下边带）。

上边带的频谱与原调制信号的频谱结构相同，下边带是上边带的镜像。

显然，无论是上边带还是下边带，都含有原调制信号的完整信息。

故AM信号是带有载波的双边带信号，它的带宽为基带信号带宽的两倍，即

式中，

为调制信号

的带宽，

为调制信号的最高频率。

3.4集电极调幅的静态调制特性

当没有加入低频调制电压

（即

=0）时，逐步改变集电极直流电压

的大小，同样可使

电流脉冲发生变化，分解出的

或

也会发生变化。

我们称集电极高频电流

随

变化的关系线为静态调制特性曲线。

根据分析结果可作出静态调制特性曲线如图3—4所示。

图3－4 集电极调幅的静态调制特性

静态调制特性曲线不能完全反映实际的调制过程，因为没有加入调制信号，输出电压中没有边频存在，只有载波频率，不是调幅波。

通常调制信号角频率

要比载波角频率

低得多，因此对载波来说，调制信号的变化是很缓慢的，可以认为在载波电压交变的一周内，调制信号电压基本上不变。

这样，静态调制特性曲线仍然能正确反映调制过程。

我们可以利用它来确定已调波包络的非线性失真的大小。

由图3—4可知，为了减小非线性失真，当加上调制信号电压时，保证整个调制过程都工作在过压状态，所以工作点Q应选在调制特性曲线直线段的中央，即

=

处，

为临界工作状态时的集电极直流电压。

否则，工作点Q偏高或偏低，都会使已调波的包络产生失真。

在本实验中会得到证实。

四、集电极调幅电路设计与仿真

4.1设计电路

（1）理论数值及参数设计

载波信号为

，调制信号为

则普通调幅信号为

其中调幅指数

最终调幅信号为

为了让三极管处在过压状态

的取值不能过大，本题设为6v

其中选频网络参数为

L=18uH ,C=255nF

Ubb=1V

（2）调幅电路

4.2载波信号

=82kHz   

=6v

4.3调制信号

=3000HZ  

=3v

4.4输出波形与频谱图

如图有：

=12V

=4V

=

=0.5

=81.699kHz

AM信号的调制效率总是小于1。

在不过调的情况下，AM的最大值等于

这是最大功率为50％，但所有不含直流分量的信号进行标准调幅（不过调），其效率都不会超过50％。

五、包络检波设计方案

5.1包络检波

定义：

振幅调制波的解调电路称振幅检波电路，简称检波电路。

检波是从振幅调制波中不失真的检出调制信号的过程。

（它是振幅调制的逆过程）