高頻電子線路課程設(shè)計(jì)---信號(hào)的調(diào)制—解調(diào)電路設(shè)計(jì)與調(diào)試

1、<p><b>　　《高頻電子線路》</b></p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)報(bào)告</b></p><p>　　設(shè)計(jì)題目：信號(hào)的調(diào)制—解調(diào)電路設(shè)計(jì)與調(diào)試</p><p>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 </p><p><b>　　摘 要</b></p>

2、<p>　　幅度調(diào)制是由調(diào)制信號(hào)去控制載波的振幅，使它按調(diào)制信號(hào)的規(guī)律變化。嚴(yán)格地講，是使高頻振蕩的振幅與調(diào)制信號(hào)呈線性關(guān)系，其頻率和相位不變。這是使高頻振蕩的振幅載有消息的調(diào)制方式。信號(hào)調(diào)制可以將信號(hào)的頻譜搬移到任意位置，從而有利于信號(hào)的傳送，并且是頻譜資源得到充分利用。調(diào)制作用的實(shí)質(zhì)就是使相同頻率范圍的信號(hào)分別依托于不同頻率的載波上，接收機(jī)就可以分離出所需的頻率信號(hào)，而不產(chǎn)生相互干擾。</p><p

3、>　　而要還原出被調(diào)制的信號(hào)就需要解調(diào)電路。本文使用的同步檢波方法是利用利用一個(gè)和調(diào)幅信號(hào)的載波同頻同相的載波信號(hào)與調(diào)幅波相乘，再通過低通濾波器濾除高頻分量而獲得調(diào)制信號(hào)的。從而實(shí)現(xiàn)檢波的方法。</p><p>　　本文中的實(shí)現(xiàn)方案使用了MC1496乘法器分別實(shí)現(xiàn)了信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)，在Multisim進(jìn)行了電路仿真分析后，在實(shí)際電路上進(jìn)行了測試驗(yàn)證。</p><p>　　關(guān)鍵詞：AM

4、幅度調(diào)制解調(diào)；Multisim仿真；模擬乘法器 ；MC1496</p><p>　　目 錄</p><p>　　1.課程設(shè)計(jì)目的1</p><p>　　2.課程設(shè)計(jì)題目描述和要求1</p><p>　　3.課程設(shè)計(jì)報(bào)告內(nèi)容1</p><p>　　3.1.實(shí)驗(yàn)原理1</p>&

5、lt;p>　　3.1.1.幅度調(diào)制的一般模型1</p><p>　　3.1.2.相干解調(diào)2</p><p>　　3.2.電路設(shè)計(jì)及仿真3</p><p>　　3.2.1.模擬乘法器MC14963</p><p>　　3.2.2.電路設(shè)計(jì)及Multisim仿真4</p><p>　　3.2.2.

6、1.模擬乘法器MC1496模塊的創(chuàng)建4</p><p>　　3.2.2.2.調(diào)制部分仿真及結(jié)果5</p><p>　　4.電路調(diào)試及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測試10</p><p>　　4.1.所用儀器儀表10</p><p>　　4.2.測試步驟及內(nèi)容10</p><p>　　4.3.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄12<

7、;/p><p>　　5.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析12</p><p>　　6.課程設(shè)計(jì)總結(jié)12</p><p>　　6.1.設(shè)計(jì)過程中遇到的問題及解決方法13</p><p>　　6.2.設(shè)計(jì)體會(huì)13</p><p>　　6.3.對(duì)課程設(shè)計(jì)的建議13</p><p><b>　　參

8、考書目：13</b></p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　通過課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生加強(qiáng)對(duì)高頻電子技術(shù)電路的理解，學(xué)會(huì)查尋資料﹑方案比較，以及設(shè)計(jì)計(jì)算等環(huán)節(jié)。進(jìn)一步提高分析解決實(shí)際問題的能力，創(chuàng)造一個(gè)動(dòng)腦動(dòng)手﹑獨(dú)立開展電路實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)，鍛煉分析﹑解決高頻電子電路問題的實(shí)際本領(lǐng)，真正實(shí)現(xiàn)由課本知識(shí)向?qū)嶋H能力的轉(zhuǎn)化；通過典型電路的設(shè)

9、計(jì)與制作，加深對(duì)基本原理的了解，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐能力。</p><p>　　課程設(shè)計(jì)題目描述和要求</p><p>　　信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)總體上可分為兩大部分：信號(hào)的調(diào)制和信號(hào)的解調(diào)。在調(diào)制部分省略了載波信號(hào)的放大、功放部分，需要調(diào)制的信號(hào)也同樣省略了放大部分，在調(diào)制中僅僅保留了調(diào)制器中的主要部分——乘法器，在解調(diào)部分同樣也只是保留了檢波器部分，采用同步檢波加低通濾波的方式解調(diào)出調(diào)制信號(hào)。&l

10、t;/p><p>　　選用振幅調(diào)制解調(diào)方法，采用集成芯片MC1496乘法器實(shí)現(xiàn)信號(hào)調(diào)制以及同步解調(diào)。要求自行設(shè)計(jì)信號(hào)的調(diào)制解調(diào)電路，并在multisim 10軟件環(huán)境下進(jìn)行仿真，完成電路的安裝、調(diào)試、測試，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。無失真地實(shí)現(xiàn)信號(hào)的調(diào)試與解調(diào)。</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)報(bào)告內(nèi)容</b></p><p><b&g

11、t;　　實(shí)驗(yàn)原理</b></p><p><b>　　幅度調(diào)制的一般模型</b></p><p>　　本次實(shí)驗(yàn)使用常規(guī)雙邊帶調(diào)制的方法。幅度調(diào)制是用調(diào)制信號(hào)去控制高頻正弦載波的幅度，使其按調(diào)制信號(hào)的規(guī)律變化的過程。幅度調(diào)制器的一般模型如圖3-1所示。</p><p>　　圖3-1 幅度調(diào)制器的一般模型</p><

12、p>　　圖中，為調(diào)制信號(hào)，為已調(diào)信號(hào)，為濾波器的沖激響應(yīng)，則已調(diào)信號(hào)的時(shí)域和頻域一般表達(dá)式分別為</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　式中，為調(diào)制信號(hào)的頻譜，為載波角頻率。由以上表達(dá)式可見，對(duì)于幅度調(diào)制信號(hào)，在波形上，它的幅度隨基帶信號(hào)

13、規(guī)律而變化；在頻譜結(jié)構(gòu)上，它的頻譜完全是基帶信號(hào)頻譜在頻域內(nèi)的簡單搬移。由于這種搬移是線性的，因此幅度調(diào)制通常又稱為線性調(diào)制，相應(yīng)地，幅度調(diào)制系統(tǒng)也稱為線性調(diào)制系統(tǒng)。 在圖3-1的一般模型中，適當(dāng)選擇濾波器的特性，便可得到各種幅度調(diào)制信號(hào)，例如：常規(guī)雙邊帶調(diào)幅（AM）、抑制載波雙邊帶調(diào)幅（DSB-SC）、單邊帶調(diào)制（SSB）和殘留邊帶調(diào)制（VSB）信號(hào)等。</p><p><b>　　相干解調(diào)&

14、lt;/b></p><p>　　由AM信號(hào)的頻譜可知，如果將已調(diào)信號(hào)的頻譜搬回到原點(diǎn)位置，即可得到原始的調(diào)制信號(hào)頻譜，從而恢復(fù)出原始信號(hào)。解調(diào)中的頻譜搬移同樣可用調(diào)制時(shí)的相乘運(yùn)算來實(shí)現(xiàn)。相干解調(diào)的原理框圖如圖3-2所示。</p><p>　　圖 3-2相干解調(diào)原理框圖</p><p>　　將已調(diào)信號(hào)乘上一個(gè)與調(diào)制器同頻同相的載波，得</p>&

15、lt;p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　由上式可知，只要用一個(gè)低通濾波器，就可以將第1項(xiàng)與第2項(xiàng)分離，無失真的恢復(fù)出原始的調(diào)制信號(hào)</p><p><b>　?。?-4）</b></p><p><b>　　電路設(shè)計(jì)及仿真</b></p><p>　

16、　模擬乘法器MC1496</p><p>　　MC1496是雙平衡四象限模擬乘法器。其內(nèi)部電路和引腳如下圖3-3所示。其中VT1,VT2與VT3,VT4組成雙差分放大器，VT5,VT6組成的單差分放大器用以激勵(lì)VT1～VT4。VT7、VT8及其偏置電路組成差分放大器、的恒流源。引腳8與10接輸入電壓UX，1與4接另一輸入電壓Uy，輸出電壓U0從引腳6與12輸出。引腳2與3 外接電阻RE，對(duì)差分放大器VT5、VT6

17、 產(chǎn)生串聯(lián)電流負(fù)反饋，以擴(kuò)展輸入電壓Uy的線性動(dòng)態(tài)范圍。引腳14為負(fù)電源端（雙電源供電時(shí)）或接地端（單電源供電使） ，引腳5外接電阻R5。用來調(diào)節(jié)偏置電流I5及鏡像電流I0的值。</p><p>　　圖3-3 MC1496的內(nèi)部電路圖</p><p>　　圖3-4 MC1496引腳圖</p><p>　　電路設(shè)計(jì)及Multisim仿真</p><

18、p>　　模擬乘法器MC1496模塊的創(chuàng)建</p><p>　　啟動(dòng)multisim10程序，Ctrl+N新建電路圖文件，按照MC1496內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，將元器件放到電子工作平臺(tái)的電路窗口上，按住鼠標(biāo)左鍵拖動(dòng)，全部選中。被選擇的電路部分由周圍的方框標(biāo)示，表示完成子電路的選擇。為了能對(duì)子電路進(jìn)行外部連接，需要對(duì)子電路添加輸入/輸出。單擊Place / HB/SB Connecter 命令或使用Ctrl+I 快捷操

19、作，屏幕上出現(xiàn)輸入/輸出符號(hào)，將其與子電路的輸入/輸出信號(hào)端進(jìn)行連接。帶有輸入/輸出符號(hào)的子電路才能與外電路連接。單擊Place/Replace by Subcircuit命令，屏幕上出現(xiàn)Subcircuit Name對(duì)話框，在對(duì)話框中輸入MC1496，單擊OK，完成子電路的創(chuàng)建選擇電路復(fù)制到用戶器件庫，同時(shí)給出子電路圖標(biāo)。雙擊子電路模塊，在出現(xiàn)的對(duì)話框中單擊Edit Subcircuit 命令，屏幕顯示子電路的電路圖，可直接修改該電路

20、圖。MC1496內(nèi)部結(jié)構(gòu)multisim電路圖如圖3-5所示。電路模塊如圖3-6所示。</p><p>　　圖3-5 乘法器內(nèi)部電路</p><p>　　圖3-6 乘法器電路模塊</p><p><b>　　調(diào)制部分仿真及結(jié)果</b></p><p>　　調(diào)制部分電路如圖3-7所示，對(duì)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器進(jìn)行設(shè)置，設(shè)置載波輸入

21、信號(hào)頻率為60kHz，信號(hào)幅度大小為200mVpp；設(shè)置調(diào)制信號(hào)輸入頻率為1kHz，信號(hào)幅度大小為200mVpp。</p><p><b>　　圖3-7 調(diào)制電路</b></p><p>　　在輸出端接一示波器觀察已調(diào)信號(hào)的波形，如圖3-8所示，已調(diào)信號(hào)有明顯的包絡(luò)且相鄰的兩個(gè)包絡(luò)周期近似相等。</p><p>　　圖3-8 調(diào)制后信號(hào)輸出&l

22、t;/p><p>　　接入頻譜分析儀對(duì)已調(diào)信號(hào)進(jìn)行頻譜分析，得到如圖3-9所示的頻譜圖，左右移動(dòng)縱坐標(biāo)指示線觀察并測量譜峰所對(duì)應(yīng)的頻率和幅度值。其中載波頻率為中心頻率f0=59.678kHz，幅值A(chǔ)0=106.379mV；兩個(gè)邊帶頻率分別為f1=58.851kHz和f2=60.917kHz，幅值分別為A1=247.577mV和A2=268.290mV</p><p>　　圖3-9調(diào)制后信號(hào)頻譜

23、</p><p>　　解調(diào)部分的仿真及結(jié)果</p><p>　　解調(diào)部分電路如圖3-10所示，已調(diào)信號(hào)作為輸入信號(hào)經(jīng)過同步檢波器和低通濾波器后輸出相應(yīng)的解調(diào)信號(hào)并在示波器上加以顯示。</p><p><b>　　圖3-10解調(diào)電路</b></p><p>　　示波器上顯示出解調(diào)信號(hào)波形近似為周期性的正弦波如圖3-11；用

24、頻率計(jì)測量解調(diào)輸出信號(hào)的頻率，恰好為1kHz，如圖3-12。</p><p>　　圖3-11解調(diào)后信號(hào)輸出</p><p>　　圖3-12頻率計(jì)測量解調(diào)輸出信號(hào)的頻率</p><p>　　仿真結(jié)果顯示所設(shè)計(jì)的調(diào)制——解調(diào)電路能夠完成相應(yīng)的功能，具有可行性，可以應(yīng)用到實(shí)際電路中去。</p><p>　　元件清單及整體電路原理圖</p>

25、;<p><b>　　元件清單：</b></p><p><b>　　表3-1元件清單</b></p><p>　　整體電路原理圖如圖3-13：</p><p>　　其中，左半部分為信號(hào)調(diào)制電路，右半部分為信號(hào)解調(diào)電路。</p><p>　　圖3-13整體電路原理圖</p>

26、<p>　　電路調(diào)試及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測試</p><p><b>　　所用儀器儀表</b></p><p><b>　　表4-1 實(shí)驗(yàn)儀器</b></p><p>　　具體儀器型號(hào)如圖4-1所示。</p><p>　　a.函數(shù)信號(hào)發(fā)生器b.電壓源</p><

27、;p><b>　　c.雙蹤示波器</b></p><p>　　圖4-1 主要實(shí)驗(yàn)儀器照片</p><p><b>　　測試步驟及內(nèi)容</b></p><p>　　按仿真電路圖焊接電路，安裝后電路如圖4-2所示。</p><p>　　圖4-2 AM調(diào)制與解調(diào)實(shí)際測試電路</p>&

28、lt;p>　　查看電路焊接無虛焊、地線連接正常，通電測試芯片供電電壓工作正常。</p><p>　　安裝芯片，測試調(diào)制輸出端、解調(diào)輸出端信號(hào)工作正常。</p><p>　　將信號(hào)源、示波器、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器與測試電路板連接，連接后如圖4-3所示 。</p><p><b>　　圖4-3儀器連接</b></p><p>

29、;　　觀察各級(jí)輸出波形，記錄數(shù)據(jù)。</p><p>　　波形及結(jié)果見4.3圖4-3。</p><p><b>　　實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄</b></p><p>　　圖4-3調(diào)制及解調(diào)波形</p><p><b>　　實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析</b></p><p><b>　　供電電壓

30、：±8V</b></p><p>　　輸入信號(hào)：200mv正弦信號(hào)</p><p>　　載波信號(hào)：200mv正弦信號(hào)，60kHz</p><p>　　測得調(diào)制信號(hào)輸出：呈明顯的倆信號(hào)相乘后疊加的波形，輸出頻率60kHz，與載波信號(hào)相同。</p><p>　　測得借條信號(hào)輸出：呈與輸入信號(hào)相同的正弦波形，隨輸入信號(hào)頻率變化

31、而變化，且始終與輸入信號(hào)相同。</p><p>　　調(diào)制輸出端可觀測到完整的調(diào)制信號(hào)，解調(diào)輸出端可觀測到無失真、與輸入信號(hào)同頻的輸出信號(hào)。改變輸入信號(hào)頻率，可同時(shí)觀測到解調(diào)信號(hào)頻率也隨之改變。</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)總結(jié)</b></p><p>　　設(shè)計(jì)過程中遇到的問題及解決方法</p><p>　　采用同

32、步檢波和包絡(luò)檢波兩種解調(diào)方式中何種解調(diào)方式？</p><p>　　解決辦法:由于采用的調(diào)制方式為常規(guī)雙邊帶調(diào)制方式，調(diào)制信號(hào)的包絡(luò)不能直接反映調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律，無法用包絡(luò)檢波進(jìn)行解調(diào)，必須采用同步檢波方法。</p><p>　　同步檢波方式中的低通濾波器如何設(shè)計(jì)？</p><p>　　解決辦法：由于需要濾除除了與調(diào)制信號(hào)頻率相同的信號(hào)外的其它高頻信號(hào)，可以簡單地采

33、用RC低通濾波器對(duì)高頻信號(hào)進(jìn)行濾除。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)體會(huì)</b></p><p>　　通過這次高頻課程設(shè)計(jì)，使我加深了對(duì)高頻理論知識(shí)的理解，并通過設(shè)計(jì)電路將功能完好的實(shí)現(xiàn)。體會(huì)到了理論與實(shí)際工程應(yīng)用中的微妙差異，熟悉了電路的安裝、調(diào)試、測試，以及相關(guān)實(shí)驗(yàn)儀器的使用。 </p><p>　　這個(gè)仿真調(diào)試過程中，我們不斷在原定方案

34、基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，最終實(shí)現(xiàn)了更加準(zhǔn)確的調(diào)制與解調(diào)功能。測試結(jié)果符合預(yù)定要求，成功完成了此次課程設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　對(duì)課程設(shè)計(jì)的建議</b></p><p>　　希望課程設(shè)計(jì)提前進(jìn)行，增加選題的多樣性，可適當(dāng)增加難度。同時(shí)應(yīng)更多考慮題目的工程實(shí)用性和創(chuàng)新性，鼓勵(lì)學(xué)生自主選題。加大對(duì)學(xué)生動(dòng)手實(shí)際制作的支持力度。</p><p><