課程設(shè)計---am調(diào)制與解調(diào)報告

1、<p><b>　　第一章 引言</b></p><p>　　調(diào)幅，英文是Amplitude Modulation（AM）。調(diào)幅也就是通常說的中波，范圍在503---1060KHz。調(diào)幅是用聲音的高低變?yōu)榉鹊淖兓碾娦盘枴?距離較遠，受天氣因素影響較大，適合省際電臺的廣播。 </p><p>　　一般中波廣播(MW: Medium Wave) 采用了調(diào)幅

2、(Amplitude Modulation) 的方式,在不知不覺中，MW 及 AM 之間就劃上了等號。實際上MW只是諸多利用AM調(diào)制方式的一種廣播.像在高頻(3-30MHz)中的國際短波廣播所使用的調(diào)制方式也是AM，甚至比調(diào)頻廣播更高頻率的航空導(dǎo)航通訊(116-136MHz)也是采用AM的方式，只是我們?nèi)粘Ｋf的AM波段指的就是中波廣播(MW） </p><p>　　調(diào)幅是使高頻載波信號的振幅隨調(diào)制信號的瞬時變化

3、而變化。也就是說，通過用調(diào)制信號來改變高頻信號的幅度大小，使得調(diào)制信號的信息包含入高頻信號之中，通過天線把高頻信號發(fā)射出去，然后就把調(diào)制信號也傳播出去了。這時候在接收端可以把調(diào)制信號解調(diào)出來，也就是把高頻信號的幅度解讀出來就可以得到調(diào)制信號了。 </p><p>　　早期VHF 頻段的移動通信電臺大都采用調(diào)幅方式，由于信道快衰落會使模擬調(diào)幅產(chǎn)生附加調(diào)幅而造成失真，目前已很少采用。調(diào)頻制在抗干擾和抗衰落性能方面優(yōu)于

4、調(diào)幅制，對移動信道有較好的適應(yīng)性，現(xiàn)在世界上幾乎所有模擬蜂窩系統(tǒng)都使用頻率調(diào)制。</p><p>　　AM調(diào)制電路常用于通信系統(tǒng)和其它無線電系統(tǒng)中，特別是在中短波廣播通信的領(lǐng)域里更是得到了廣泛應(yīng)用。原因是AM調(diào)制電路簡便，設(shè)備簡單，調(diào)制所占的頻帶窄，并且與之對應(yīng)的解調(diào)接收設(shè)備簡單，所以AM調(diào)制電路常用于通信設(shè)備成本低，對通信質(zhì)量要求不高的場合，如中、短波調(diào)幅廣播系統(tǒng)。</p><p>　　

5、工程實際中，人們通常將調(diào)幅、同步檢波、混頻等調(diào)制/解調(diào)過程看作兩個信號相乘的過程，一般都采用集成模擬乘法器來實現(xiàn)，這比采用分立器件電路簡單，且性能優(yōu)越。集成模擬乘法器的常見產(chǎn)品有BG314、F1595、F1596、MC1595、MC1496、MC1495、LM1595、LM1596等。</p><p><b>　　第二章 方案論證</b></p><p><b&

6、gt;　　2.1 設(shè)計要求</b></p><p>　　運用相乘器MC1495（或MC1596）設(shè)計一個AM調(diào)制器，實現(xiàn)低頻調(diào)制信號對載波的調(diào)制。電路采用正負電源供電，要求芯片板上的信號輸入端安裝接線端子。調(diào)試時，低頻調(diào)制信號和載波由信號發(fā)生器產(chǎn)生。低頻調(diào)制信號選用頻率為1kHz、峰峰值為0.5v的正弦波，載波信號選用頻率為100kHz、峰峰值為0.1v的正弦波。調(diào)制輸出為常規(guī)雙邊帶波形。</p

7、><p><b>　　2.2 方案結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　常規(guī)雙邊帶調(diào)制（AM）就是指用調(diào)制信號去控制載波的振幅，使載波的幅度按調(diào)制信號的變化規(guī)律而變化。常規(guī)雙邊帶調(diào)制信號的時域表達式為： </p><p>　　根據(jù)時域表達式可以畫出其調(diào)制電路的設(shè)計框圖，如圖2.1所示。</p><p>　　圖2.1 設(shè)計

8、理論框圖</p><p>　　為基帶信號， 為疊加的直流分量。為載波信號，圖中的相乘器一般都是采用集成模擬乘法器來實現(xiàn)，集成模擬乘法器的常見產(chǎn)品有BG314、F1595、F1596、MC1595、MC1496、MC1495、LM1595、LM1596等。 其中MC1496比較常見，性能穩(wěn)定。使用MC1496制成的調(diào)幅器輸出的調(diào)幅信號還需通過一個射隨電路后濾波輸出。</p><p><

9、b>　　2.3 方案選擇</b></p><p>　　集成模擬乘法器性能好，外圍電路結(jié)構(gòu)簡單，可實現(xiàn)振幅調(diào)制、同步檢波、混頻、倍頻、鑒頻等過程，目前在無線通信、廣播電視等領(lǐng)域應(yīng)用較多。常見的產(chǎn)品型號有MC1495/1496、LM1595/1596等。</p><p>　　運算放大器是模擬電路中的特殊放大器，只要適當(dāng)選取外部元件，就能構(gòu)成各種運算電路，如放大、加法、減法、微

10、分和積分等，并因此而得名。自20世紀(jì)60年代集成運放問世以來，運放各個系列產(chǎn)品層出不窮，以價格低廉、性能優(yōu)越得到廣泛應(yīng)用，現(xiàn)已持續(xù)不斷地滲透到模擬和混合模擬——數(shù)字電子學(xué)的各個領(lǐng)域。集成運放應(yīng)用范圍十分廣泛。</p><p>　　本AM調(diào)制電路核心器件采用MC1496乘法器，這是由于市場上器件MC1496比MC1596常見，且MC1496性能更優(yōu)越。電壓跟隨電路采用LM124運放電路，低通濾波器采用RC和運算放大

11、器電路構(gòu)成。</p><p>　　2.4 選用的芯片 介紹</p><p>　　MC1496的介紹:MC 1496集成模擬乘法器，圖2.2為MC1496引腳圖，圖2.3為MC1496芯片內(nèi)部電路圖，它是一個四象限模擬乘法器的基本電路。電路采用了兩組差動對由V1—V4組成，以反極性方式相連接，而且兩組差分對的恒流源又V5與V6組成一級差分電路，因此恒流源的控制電壓可正可負，以此實現(xiàn)了四象限工

12、作。D、V7、V8為差動放大器V5、V6的恒流源。進行調(diào)幅時，載波信號加在V1與V4的輸入端，即引腳的⑧、⑩之間；調(diào)制信號加在差動放大器V5、V6的輸入端，即引腳①、④之間；②、③腳外接1KΩ電阻，以擴大調(diào)制信號動態(tài)范圍；已調(diào)制信號由雙差動放大器的兩集電極(即引出腳⑹、⑿之間)輸出。</p><p>　　LM124介紹：LM324是四運放集成電路，它采用14腳雙列直插塑料封裝。它的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運算放

13、大器，除電源共用外，四組運放相互獨立。每一組運算放大器可用圖2.4所示的符號來表示，它有5個引出腳，其中“+”、“-”為兩個信號輸入端，“V+”、“V-”為正、負電源端，“Vo”為輸出端。兩個信號輸入端中，Vi-（-）為反相輸入端，表示運放輸出端Vo的信號與該輸入端的位相反；Vi+（+）為同相輸入端，表示運放輸出端Vo的信號與該輸入端的相位相同。LM324的引腳排列見圖2.5。</p><p>　　由于LM32

14、4四運放電路具有電源電壓范圍寬，靜態(tài)功耗小，可單電源使用，價格低廉等優(yōu)點，因此被廣泛應(yīng)用在各種電路中。</p><p>　　第三章 電路原理分析</p><p>　　3.1 AM調(diào)制原理</p><p>　　調(diào)制就是在傳送信號的發(fā)送端，利用要傳送的低頻原始信號去控制高頻振蕩信號的某一參數(shù)（幅度、相位或頻率），使這個參數(shù)隨控制信號的變化而變化。AM調(diào)制中，高頻振蕩波就

15、是載波，原始控制信號即調(diào)制信號。AM調(diào)制是使載波的信號的峰值正比于調(diào)制信號的瞬時值的變換過程。通常載波信號為高頻信號，調(diào)制信號為低頻信號。</p><p>　　設(shè)調(diào)制信號的表達式為UΩ(t)＝UΩm cosΩt= UΩm cos2πFt（圖3.1）, 載波信號的表達式為uc(t)＝Ucmcosωct=Ucmcos2πfct（圖3.2）,則調(diào)幅信號的表達為:</p><p>　　uo(t)=

16、 Ucm(1+m cosΩt) cosωct= Ucmcosωct+1/2 Ucmcos(ωc+Ω)t+ 1/2Ucmcos(ωc-Ω)t</p><p>　　式中：m—調(diào)幅系數(shù)，m= UΩm/ Ucm;</p><p>　　Ucmcosωct—載波信號</p><p>　　1/2 Ucmcos(ωc+Ω)t—上邊帶信號</p><p>　　

17、1/2Ucmcos(ωc-Ω)t—下邊帶信號</p><p><b>　　各信號波形圖：</b></p><p>　　從頻譜的角度，線性調(diào)制——輸出已調(diào)信號X(t)d 頻譜和調(diào)制信號UΩ(t)的頻譜呈線性關(guān)系。AM調(diào)制是將調(diào)制信號的頻譜沿頻率軸線做線性搬移的過程。</p><p><b>　　頻譜圖如圖3.4。</b>&l

18、t;/p><p>　　第四章 電路分析、設(shè)計</p><p><b>　　4.1 電路原理圖</b></p><p>　　圖 4.1 調(diào)制電路（上）和濾波輸出（下）</p><p><b>　　4.2 原理圖分析</b></p><p>　　該電路分為兩個部分即調(diào)制部分與濾波輸

19、出電路。</p><p>　　4.2.1 調(diào)制電路分析 </p><p>　　該部分電路的核心元件是MC1496集成模擬乘法器。電路中采用+12雙電源供電，MC1496器件的靜態(tài)工作點由外接元件確定。</p><p>　?。?）靜態(tài)偏置電壓的確定：靜態(tài)偏置電壓的設(shè)置應(yīng)保證各個晶體管工作在放大狀態(tài)，即晶體管的集——基極間的電壓應(yīng)大于或等于2V，小于或等于最大允許工作電

20、壓。根據(jù)MC1496的特性參數(shù)，對于圖4.1（上）所示的內(nèi)部電路，靜態(tài)偏置電壓滿足下列關(guān)系，即</p><p>　　U8=U10，U1=U4，U6=U12 （4.1）</p><p>　　15V>=(U6，U12)-(U8，U10)>=2V （4.2）</p>

21、<p>　　15V>=(U8，U10)-(U1，U14) >=2V （4.3）</p><p>　　15V>=(U1，U14)-U5>=2V (4.4)</p><p>　　(2)靜態(tài)偏置電流的確定：一般情況下，晶體管的基極電流很小，對于圖2.3所示的三對差分放大器的基極電流I8、I1

22、0、I1和I4忽略不計，所以器件的靜態(tài)偏置電流主要有恒流源I0的值確定。當(dāng)器件為雙電源工作是，引腳14接負電源-UEE，5腳通過電阻R5接地，因此，改變R5可以調(diào)節(jié)I0的大小，即</p><p>　　I0=I5=(|-UEE|-0.7V)/(R5+500Ω) (4.5)</p><p>　　根據(jù)MC1496的性能參數(shù)，器件的靜態(tài)電流小于4mA。</p>

23、;<p>　　(3)載波信號Uc經(jīng)高頻耦合電容C4從Ux端輸入，C3為高頻旁路電容，使8腳接地。調(diào)制信號UΩ經(jīng)低頻耦合電容C1從Uy端輸入，C2為低頻旁路電容，使4腳接地。調(diào)幅信號Uo從12腳單端輸出。</p><p>　　器件采用雙電源供電方式，所以5腳的偏置電阻接地。</p><p>　　腳2與3間接入負反饋電阻R1，以擴展調(diào)制信號UΩ的線性動態(tài)范圍。</p>

24、<p>　　電阻R2、R3和R6為器件提供靜態(tài)偏置電壓，保證器件內(nèi)部各個晶體管工作在放大狀態(tài)，所以阻值滿足式4.1～4.4。</p><p>　　R9、R10和Rp組成平衡調(diào)節(jié)電路，改變Rp可以改變疊加的直流分量的大小，即改變調(diào)制系數(shù)的大小，使乘法器實現(xiàn)抑制載波的雙邊帶調(diào)制或常規(guī)雙邊帶調(diào)制。</p><p>　　4.2.2濾波輸出電路</p><p>

25、　?。?）電壓跟隨電路的確定：由于集成運算放大器開環(huán)增益很高，所以它構(gòu)成的線性應(yīng)用電路均為深度負反饋電路，運算放大器兩輸入端之間滿足“虛短”和“虛斷”。在同相比例運算電路中，其比例系數(shù)為：</p><p>　　Auf=Uo/Ui=1+Rf/R1 （4.6）</p><p>　　如取R1=∞或Rf=0，則有式（4.6）可得Auf=1，這種電路稱為電壓跟隨器。</p

26、><p>　　即圖4.1（下）前半部分</p><p>　　圖 4.2 圖4.3</p><p>　　（2）濾波器的設(shè)計：應(yīng)用集成運算放大器的理想化條件，得濾波電路的特征頻率為：</p><p>　　fn=Wn/2π=1/2πRC.（4.6）</p><p>　　由

27、此確定電路，如圖4.3。</p><p>　　第五章 調(diào)試、測試分析及結(jié)果</p><p><b>　　5.1 調(diào)試與測試</b></p><p>　　調(diào)試：低頻調(diào)制信號選用頻率為1KHz、峰峰值為0.5V的正弦波，載波信號選用頻率為100KHz、峰峰值為1V的正弦波。調(diào)節(jié)電位器Rp，可得如圖5.1波形：</p><p>

28、;<b>　　用萬用表測試：</b></p><p>　　器件Mc1496參數(shù)（Uc=0，UΩ=0）：</p><p>　　U8=U10=5.6V U1=U4=0V U6=U12=8.2V U2=U3=-0.8V U5=-6.0V</p><p>　　當(dāng)U14=-8.6v時得出較好的常規(guī)雙邊帶波形。</p><p

29、>　　載波的頻率在45 KHz--100 KHz之間波形較好，改變電位器Rp的值，使調(diào)制系數(shù)大于1時，雙邊帶波形出現(xiàn)上下邊帶不對稱。</p><p><b>　　5.2 結(jié)果分析</b></p><p>　　從測試得出的參數(shù)看及調(diào)制的波形，電路設(shè)計達到基本要求，但仍然存在缺陷，過調(diào)時上下邊帶不對稱。缺少一調(diào)節(jié)波形對稱的電位器。改進的方法是在載波輸入端（即MC14

30、96的8腳和10腳間）加一電位器，調(diào)節(jié)使載波輸入端平衡，能解決波形不對稱的情況。</p><p>　　在調(diào)制常規(guī)雙邊帶時（m<1），各工作電壓在正常值范圍，調(diào)制后輸出的調(diào)幅(AM)波形較好,設(shè)計達到要求。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 胡宴如，耿蘇燕。模擬電子技術(shù) [M] （第三版）。 北京：高

31、等教育出版社2008.6</p><p>　　[2] 陶亞雄，劉南平，王堅。現(xiàn)代通信原理[M]（第三版）。北京：電子工業(yè)出版社，2009.4</p><p>　　[3] 解相吾，解文博。通信電子電路[M]。北京：人民郵電出版社 2010.6</p><p>　　[4] 陳磊，唐曉輝?，F(xiàn)代通信原理實驗指導(dǎo)書。桂林:桂林航天工業(yè)高等?？茖W(xué)校，電子工程系。2009.7&l

32、t;/p><p><b>　　附錄</b></p><p><b>　　A</b></p><p><b>　　AM調(diào)制原理圖：</b></p><p><b>　　元件清單：</b></p><p>　　電阻：1K*3 100*3

33、 750*2 3.3K*2 100K 6.8K 510 </p><p>　　2.2K 8.2K </p><p>　　電容：0.1uF*3 20uF/25V*2 1000p 330p </p><p>　　IC: MC1496 LM124運放</p><p><b>　　插針*8&