高頻電子線路同步檢波器課程設(shè)計

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　在通信領(lǐng)域中，DSB也代表調(diào)制中的一種方式，抑制載波雙邊帶調(diào)幅方式，這種方式叫雙邊帶調(diào)幅。這種調(diào)幅方式是在標(biāo)準(zhǔn)AM調(diào)幅波中去除其中的載波分量得到的，優(yōu)點在于這種調(diào)幅波的發(fā)射功率在不影響信號傳輸?shù)耐瑫r要比AM波小，節(jié)省了發(fā)射功率，但其解調(diào)電路要比AM波解調(diào)電路更復(fù)雜。而從已調(diào)信號中檢出調(diào)制信號的過程稱為解調(diào)或檢波。用以完成這個任務(wù)

2、的電路稱為檢波器。最簡單的檢波器僅需要一個二極管就可以完成，這種二極管就被稱做檢波二極管。 有載波振幅調(diào)制信號的包絡(luò)能夠直接反映調(diào)制信號的變化規(guī)律，因此可以采用二極管包絡(luò)檢波的方法進(jìn)行檢波。同步檢波器主要是用于對DSB和SSB信號進(jìn)行解調(diào)。它的特點是必須加一個與載波同頻同相的恢復(fù)載波信號，利用模擬乘法器的相乘原理，實現(xiàn)同步檢波。利用抑制載波的雙邊帶信號和輸入的同步信號，經(jīng)過乘法器相乘，可得輸出信號，實現(xiàn)了雙邊帶信號解調(diào)而抑制載波的單邊帶

3、或雙邊帶振幅調(diào)制信號。本文給出了基于Multisim軟件的調(diào)制和解調(diào)仿真結(jié)果。</p><p>　　關(guān)鍵詞：檢波器 DSB調(diào)制 同步檢波 Multisim</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　1 MC1496芯片介紹1</p><p>　　1.1 MC1496內(nèi)部結(jié)構(gòu)及基本性能1<

4、;/p><p>　　2 同步檢波器的設(shè)計2</p><p>　　2.1 同步檢波基本原理2</p><p>　　2.1.1 系統(tǒng)功能說明2</p><p>　　2.1.2 原理框圖2</p><p>　　2.1.3 流程圖2</p><p>　　2.2 同步檢波硬件設(shè)計4</p&g

5、t;<p>　　2.2.1 電路原理圖4</p><p>　　2.2.2 電路說明5</p><p>　　2.2.3 參數(shù)計算6</p><p>　　2.3 軟件仿真圖6</p><p><b>　　3 小結(jié)與體會7</b></p><p>　　4 附錄：總原理圖8&l

6、t;/p><p><b>　　同步檢波器設(shè)計</b></p><p>　　1 MC1496芯片介紹</p><p>　　1.1 MC1496內(nèi)部結(jié)構(gòu)及基本性能</p><p>　　在高頻電子線路中，振幅調(diào)制、同步檢波、混頻、倍頻、鑒頻等調(diào)制與解調(diào)的過程均可視為兩個信號相乘的過程，而集成模擬乘法器正是實現(xiàn)兩個模擬量電壓或電流

7、相乘的電子器件。采用集成模擬乘法器實現(xiàn)上述功能比用分立器件要簡單得多，而且性能優(yōu)越，因此集成模擬乘法器在無線通信、廣播電視等方面應(yīng)用較為廣泛。在目前的乘法器中，單通道器件無法實現(xiàn)多通道的復(fù)雜運算；二象限器件又會使負(fù)信號的應(yīng)用受到限制。而ADI公司的 MC1496則是一款完全四通道四象限電壓輸出模擬乘法器，這種完全乘法器克服了以上器件的諸多不足之處，適用于電壓控制放大器、可變?yōu)V波器、多通道功率計算以及低頻解調(diào)器等電路。非常適合于產(chǎn)生復(fù)雜

8、的要求高的波形，尤其適用于高精度CRT顯示系統(tǒng)的幾何修正。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳排列如圖1-1所示。</p><p>　　圖1-1 MC1496內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　MC1496是由互補雙極性工藝制作而成，它包含有四個高精度四象限乘法單元。溫度漂移小于0．005％／℃。0．3μV／Hz的點噪聲電壓使低失真的Y通道只有0．02％的總諧波失真噪聲，四個8MHz通道的總靜止功耗也僅為150m

9、W。MC1496的工作溫度范圍為－40℃～＋85℃。</p><p>　　MC1496的其它主要特性如下：</p><p>　　●四個獨立輸入通道；</p><p><b>　　●四象限乘法信號；</b></p><p>　　●電壓輸入電壓輸出；</p><p>　　●乘法運算無需外部元件；<

10、;/p><p>　　●電壓輸出：W＝（X×Y）／2．5V，其中X或Y上的線性度誤差僅為0．2％；</p><p>　　●具有優(yōu)良的溫度穩(wěn)定性：0．005％ ；</p><p>　　●模擬輸入范圍為±2．5V，采用±5V電壓供電；</p><p>　　●低功耗一般為150mW。</p><p>

11、;　　2 同步檢波器的設(shè)計</p><p>　　2.1 同步檢波基本原理</p><p>　　2.1.1 系統(tǒng)功能說明</p><p>　　同步檢波器又稱為相干檢波器，有疊加型同步檢波和乘積型同步檢波兩類。同步檢波器是由相乘器和低通濾波器兩部分組成，主要用于對抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波和單邊帶調(diào)幅波進(jìn)行解調(diào)，也可以用來解調(diào)普通調(diào)幅波。</p><p&

12、gt;　　同步檢波器的特點在于檢波器的輸入除了有需要進(jìn)行解調(diào)的調(diào)幅信號電壓外，還必須外加一個頻率和相位與輸入信號載頻完全相同的本地載頻信號電壓。同步檢波器主要用于對抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波和單邊帶調(diào)幅波進(jìn)行解調(diào)，也可以用來解調(diào)普通調(diào)幅波。</p><p>　　2.1.2 原理框圖</p><p>　　這種方法是將外加載波信號電壓接收信號在檢波器重相乘，再經(jīng)過低通濾波器，最后檢出原調(diào)制信號，原

13、理框圖如圖2-1所示。</p><p><b>　　已調(diào)振幅信號</b></p><p><b>　　插入載波信號</b></p><p>　　圖2-1乘積型同步檢波原理方框圖</p><p><b>　　2.1.3 流程圖</b></p><p>&l

14、t;b>　　u1u2u0</b></p><p><b>　　uc</b></p><p>　　圖2-2 乘積型同步檢波流程圖</p><p>　　設(shè)輸入的已調(diào)波為載波分量被抑制的DSB信號u1為：</p><p><b>　?。?-1）</b></p><

15、p><b>　　本地載波電壓：</b></p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　上兩式中，ωc=ω1，即本地載波的角頻率等于輸入信號的角頻率，它們的相位不一定相同 （2-3）</p><p>　　低通濾波器濾除2ω1

16、附近的頻率分量后，得到頻率為的低頻信號：</p><p><b>　?。?-4）</b></p><p>　　由上式可見，低頻信號的成正比。當(dāng)=0時，低頻信號電壓最大，隨著相位差變大，輸出電壓變小。所以我們不但要求本地載波與輸出信號載波的角頻率必須相等。</p><p>　　根據(jù)公式2-5可知，要實現(xiàn)同步檢波需將與高頻載波同頻的同步信號與已調(diào)信

17、號相乘，實現(xiàn)同步解調(diào)。經(jīng)過低通濾波器濾除2ω1附近的頻率分量后，得到頻率為Ω的低頻信號</p><p><b>　?。?-5）</b></p><p>　　同步檢波亦采用模擬乘法器MC1496將同步信號與已調(diào)信號相乘，其電路圖如圖2-3所示。</p><p>　　圖2-3 同步檢波電路</p><p>　　2.2 同步檢

18、波硬件設(shè)計</p><p>　　2.2.1 電路原理圖</p><p>　　圖2-4 相干解調(diào)原理圖</p><p>　　2.2.2 電路說明</p><p>　　在模擬乘法器MC1496的一個輸入端輸入振幅調(diào)制信號如抑制載波的雙邊帶信號，另一輸入端輸入同步信號（即載波信號），經(jīng)乘法器相乘，由式（7-9）可 得輸出信號U0（t）為</p

19、><p>　　（條件：，為大信號） （2-6）</p><p>　　上式中，第一項是所需要的低頻調(diào)制信號分量，后兩項為高頻分量，可用低通濾波器濾掉，從而實現(xiàn)雙邊帶信號的解調(diào)。 </p><p>　　如果輸入信號為有載波振幅調(diào)制信號，同步信號為載波信號,利用乘法器的相乘原理，同樣也能實現(xiàn)解調(diào)。</p><p>&

20、lt;b>　　設(shè)， </b></p><p><b>　　則輸出電壓為</b></p><p><b>　　+</b></p><p>　　+ </p><p>　　(條件：，為大信號)　　

21、 （2-7）　　　　　　　 </p><p>　　上式中，第一項為直流分量，第二項是所需要的低頻調(diào)制信號分量，后面三項為高頻分量，利用隔直電容及低通濾波器可濾掉直流分量及高頻分量，從而實現(xiàn)了有載波振幅調(diào)制信號的解調(diào)。</p><p>　　2.2.3 參數(shù)計算</p><p>　　載波輸入IN11端加入的是與調(diào)制端IN1端同頻同相的正旋信號。載波輸

22、入端IN11加上的信號為：f=400KHZ，Vp-p=400mv。已調(diào)幅信號輸入端IN2加上的為從調(diào)制電路輸出端OUT端口處輸出的信號。圖2-8為AM調(diào)制和解調(diào)整體仿真架構(gòu)。同步檢波仿真波形如圖2-9所示。</p><p>　　其中，兩路輸入端口加載的信號如下：</p><p>　　載波輸入端加入的信號為：f=500KHZ，Vp-p=100mv。</p><p>　

23、　調(diào)制信號輸入端加入的信號為：f=1KHZ，Vp-p=100mv。</p><p><b>　　直流電壓為1v</b></p><p>　　2.3 軟件仿真圖</p><p>　　3 小結(jié)與體會 </p><p>　　課程設(shè)計作為高頻電子線路課程的重要組成部分，目的是一方

24、面使我們能夠進(jìn)一步理解課程內(nèi)容，基本掌握數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計和調(diào)試的方法，其目的在于加深理解檢波的原理，進(jìn)一步對課本知識加以掌握，基本掌握數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計和調(diào)試方法，增加集成電路應(yīng)用知識，培養(yǎng)我們的實際動手能力和分析、解決問題的能力。 同時也可以使我們更好地鞏固和加深對基礎(chǔ)知識的理解，學(xué)會設(shè)計中小型高頻電子線路的方法，獨立完成調(diào)試過程，增強我們理論聯(lián)系實際的能力，提高電路分析和設(shè)計能力。通過實踐引導(dǎo)我們在理論指導(dǎo)下有所創(chuàng)新，為專業(yè)課的學(xué)習(xí)和日后工程

25、實踐奠定基礎(chǔ)。通過設(shè)計，一方面可以加深我們的理論知識，另一方面也可以提高我們考慮問題的全面性，將理論知識上升到一個實踐的階段。</p><p>　　這次設(shè)計的題目是同步檢波器。沉醉于查資料的生活，想想兩周的時間很快的過去了，學(xué)到了很多，通能夠過本次設(shè)計,讓我們更進(jìn)一步的了解了高頻電子線路中同步檢波器的工作原理以及它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作狀態(tài)，同時也讓我們認(rèn)識到在此次設(shè)計電路中所存在的問題。比如布線不合理、焊接不牢固等等

26、以前從未體驗過的問題。因此我們查閱了大量相關(guān)資料和書籍，這也是獲取知識最重要的途徑之一，吸取前人的經(jīng)驗也是解決問題的很好途徑，但是絕不能照抄別人的成品，先繼承后發(fā)展才能算是我們的收獲的?；谶@樣的良好態(tài)度，我解決了一個有一個的小問題，從而讓我對高頻的課程設(shè)計有了一個更深層次的認(rèn)識，同樣的，我也對同步檢波器有了一個更深刻的認(rèn)識。</p><p>　　這次的課程設(shè)計的過程中，我總結(jié)出了一個經(jīng)驗，那就是一個成功的電路必

27、須要有耐心和堅定的毅力，在整個電路的設(shè)計過程中，花費時間最多的是各個單元電路的連接及電路的細(xì)節(jié)設(shè)計上。因此，我在電路的連接以及電路的細(xì)節(jié)上花費的時間也是最多的。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 王康年 高頻電子線路 西南電子科技大學(xué)出版社.2009</p><p>　　[2] 高瑜翔 高頻電子線路 科學(xué)