單邊帶調(diào)制電路仿真分析畢業(yè)論文

1、<p>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)</p><p><b>　　(2012屆)</b></p><p>　　論文題目單邊帶調(diào)制電路仿真分析 </p><p>　　(英文) Single side band modulation circuit simulation analysis </p>&

2、lt;p>　　單邊帶調(diào)制電路仿真分析</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　首先了解單邊帶的發(fā)展概況，其次理解單邊帶的原理的基礎(chǔ)上，介紹了傳統(tǒng)的濾波法，傳統(tǒng)的濾波法需要濾波器的精確度很高，不利于實(shí)現(xiàn)。移相法實(shí)現(xiàn)單邊帶調(diào)制，因帶寬移相90°的精確度很難實(shí)現(xiàn)，所以不利于實(shí)際應(yīng)用。維弗法具有移相法正交調(diào)制的優(yōu)點(diǎn)，又避免對(duì)調(diào)制信號(hào)帶

3、寬移相90°，只需對(duì)單一頻率的載波移相，同時(shí)邊帶濾波是在低頻范圍內(nèi)容易達(dá)到設(shè)計(jì)要求，易于用實(shí)際電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)比較理論的分析，提出設(shè)計(jì)方案。比較傳統(tǒng)的濾波法，移相法實(shí)現(xiàn)單邊帶調(diào)制，進(jìn)行分析它們的結(jié)果。并以維弗法實(shí)現(xiàn)單邊帶為目標(biāo)，分析其各自的設(shè)計(jì)過(guò)程。利用NI公司的Multisim軟件為仿真工具分別對(duì)它們進(jìn)行了仿真分析，對(duì)比它們的仿真波形。</p><p>　　關(guān)鍵詞：濾波法；移相法；維弗法</p&

4、gt;<p><b>　　Abstract</b></p><p>　　First of all know single side band, the development situation of second understand the principle of single side band was introduced on the basis of the tr

5、aditional filtering method, the traditional filter method requires the accuracy of the filter is very high, prevents the realization. Phase shifting with the single modulation method to implement, because 90 ° phase

6、 shifting bandwidth to the accuracy of the difficult to realize, go against so actual application. D eph method, with the method of</p><p>　　Keywords: phase shift; Weaver method</p><p><b>

7、　　目 錄</b></p><p><b>　　1 引言0</b></p><p>　　2 單邊帶調(diào)制技術(shù)原理1</p><p>　　2.1 單邊帶調(diào)制技術(shù)的發(fā)展1</p><p>　　2.2 SSB信號(hào)的調(diào)制原理2</p><p>　　3.實(shí)現(xiàn)單邊帶調(diào)制的若干方法4&l

8、t;/p><p><b>　　3.1濾波法4</b></p><p>　　3.2移相法實(shí)現(xiàn)單邊帶調(diào)制5</p><p>　　3.3維弗法實(shí)現(xiàn)單邊帶調(diào)制6</p><p><b>　　4．軟件仿真8</b></p><p>　　4.1濾波法實(shí)現(xiàn)的單邊帶的仿真8</p

9、><p>　　4.2相移法實(shí)現(xiàn)單邊帶調(diào)制11</p><p>　　4.3維弗法實(shí)現(xiàn)單邊帶調(diào)制13</p><p>　　4.3.1移相電路14</p><p>　　4.3.2 Butterworth 低通濾波器設(shè)計(jì)17</p><p>　　4.3.3維弗法的仿真分析：18</p><p>&

10、lt;b>　　5結(jié)論20</b></p><p><b>　　致 謝21</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)22</b></p><p><b>　　1 引言</b></p><p>　　消息的運(yùn)載是通過(guò)信號(hào)實(shí)現(xiàn)的，所以說(shuō)信號(hào)是消息的載體[1

11、]。隨著科技的迅速發(fā)展，二十一世紀(jì)不如了信息時(shí)代，信息傳輸無(wú)處不在，信息技術(shù)的發(fā)展和運(yùn)用為教學(xué)提供了豐富的學(xué)習(xí)資源。在傳統(tǒng)的通信中，線路中傳送的電信號(hào)是跟隨聲音的大小的變化而變化的，由此發(fā)出的電信號(hào)是連續(xù)的，它的原理是把信息轉(zhuǎn)化成與它一模一樣的電信號(hào)，傳輸出去，再由接收電信號(hào)的接收設(shè)備還原信息號(hào)，這就是模擬信號(hào)。模擬信號(hào)就是在時(shí)間軸上連續(xù)的、數(shù)值增幅大小也是連續(xù)不間斷的變化的信號(hào)。</p><p>　　模擬信號(hào)的

12、調(diào)制可分為幅度調(diào)制和角度調(diào)制。幅度調(diào)制又可分為常規(guī)雙邊帶調(diào)幅(AM)，抑制載波的雙邊帶調(diào)幅(DSB)，單邊帶調(diào)幅(SSB)，殘留邊帶調(diào)幅等。</p><p>　　DSB是載波經(jīng)音頻調(diào)制后得到的信號(hào)。由于調(diào)制器的非線性特性，當(dāng)載波被調(diào)制后除了存在幅度隨音頻信號(hào)變化的載波信號(hào)外還存在頻率隨音頻頻率變化的2個(gè)邊帶，這就是DSB信號(hào)了。簡(jiǎn)單說(shuō)DSB頻譜由如下組成：f0-f，f0，f0+f，實(shí)際上DSB是調(diào)制后的全信號(hào)。如

13、果濾除f0和f0+f，就是下邊帶，濾除f0和f0-f，就是上邊帶。</p><p>　　單邊帶通信是解決提高信道利用率的有效途徑之一[2]，尤其是在無(wú)線通信系統(tǒng)中，它的效益比較明顯。單邊帶技術(shù)的突出有點(diǎn)是信號(hào)傳輸帶寬，因而節(jié)約使用帶寬；同時(shí)它還能節(jié)省信號(hào)功率和提高抗干擾性能。在無(wú)線通信業(yè)務(wù)日益增多，信道十分擁擠的情況下，單邊帶通信具有占用頻帶窄，發(fā)射功率小等突出優(yōu)點(diǎn)，必然引起人們的格外重視。與普通調(diào)幅波和雙邊帶調(diào)

14、制相比，單邊帶調(diào)制的頻譜寬度減小一半，使有效性得到提高；不發(fā)送載頻，且只發(fā)送一個(gè)邊帶，節(jié)省了發(fā)送功率，因而在通信中得到廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　VSB調(diào)制：與SSB相似，但是允許濾波器有過(guò)過(guò)渡帶，其中一個(gè)邊帶損失的能夠恰好被另外一個(gè)邊帶殘留的部分補(bǔ)償，DSB經(jīng)濟(jì)，但是不如SSB。</p><p>　　本課題分別研究單邊帶調(diào)制的三種方法：濾波法、移相法、韋弗法，分析它們的頻譜圖。重點(diǎn)

15、介紹維弗法實(shí)現(xiàn)單邊帶調(diào)制的原理，通過(guò)仿真分析其工作過(guò)程和各級(jí)的頻譜特點(diǎn)。</p><p>　　2 單邊帶調(diào)制技術(shù)原理</p><p>　　2.1 單邊帶調(diào)制技術(shù)的發(fā)展</p><p>　　單邊帶發(fā)射和接收的歷史悠久，SSB的優(yōu)點(diǎn)是眾所周知的。單邊帶在20世紀(jì)2O年代末期首次開(kāi)始使用， 也就是在英國(guó)的拉格比電臺(tái)和紐約之間的越洋無(wú)線電話業(yè)務(wù)的SSB信號(hào)試驗(yàn)。在1935年

16、以前，單邊帶就已正式用于越洋短波電路，荷蘭很快便隨之把單邊帶用于困難的荷蘭遠(yuǎn)東電路。第二次世界大戰(zhàn)的爆發(fā)阻礙了SSB的進(jìn)一步發(fā)展。在1947年以前，大多數(shù)郵電當(dāng)局已把這種發(fā)射方式用于無(wú)線電話電路。在幾年的時(shí)間內(nèi)， 更多的主管部門(mén)都安裝TSSB發(fā)射機(jī)，例如民用航空局、航海無(wú)線電臺(tái)， 武裝部隊(duì)、軍用飛機(jī)等[3]。盡管如此，SSB技術(shù)在50年代以前已經(jīng)相當(dāng)成熟，存在的問(wèn)題也已為人們所了解。取得良好的SSB信號(hào)的主要問(wèn)題是在收音機(jī)中重新加入載波

17、信號(hào)的精度。這一重新加入的載波和遠(yuǎn)方發(fā)射機(jī)的抑制載波之間的任何頻率差將產(chǎn)生位移失真頻率，這個(gè)頻率甚至?xí)拐Z(yǔ)言無(wú)法理解。60年代的高穩(wěn)定度頻率標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)發(fā)提供了解決這一問(wèn)題的方法， 從而使SSB在廣播方面是一個(gè)可行的主張。</p><p>　　2.2 SSB信號(hào)的調(diào)制原理</p><p>　　幅度調(diào)制是發(fā)展最早的一種調(diào)制技術(shù)。幅度調(diào)制的基礎(chǔ)技術(shù)是常規(guī)雙邊帶調(diào)制(AM) [2]，其時(shí)域和頻域表示

18、式為：</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p><b>　　（2-2）</b></p><p>　　從公式上可以看出，AM的頻譜由三個(gè)分量組成，上邊帶、下邊帶和載頻分量，帶寬是基帶信號(hào)的兩倍，其中下邊帶是上邊帶的鏡像，上下邊帶對(duì)稱(chēng)，AM調(diào)制的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，可以用包絡(luò)檢波的技術(shù)對(duì)其實(shí)施非相

19、干解調(diào)。但由于AM信號(hào)的功率利用率最大也只有，所以大部分的功率用在不攜帶任何信息的載波功率上，加上抗噪性能差，這都是是限制AM調(diào)制的發(fā)展。基于AM信號(hào)中載波功率消耗了大部分信號(hào)功率的特點(diǎn)，可將載波功率剔除掉，只傳送邊帶信號(hào)，這種技術(shù)就叫做抑制載波的雙邊帶調(diào)制(DSB)，其時(shí)域和頻域表達(dá)式為：</p><p><b>　?。?-3）</b></p><p><b&

20、gt;　?。?-4）</b></p><p>　　從中可看出，DSB的頻譜不存在載頻分量，這使功率利用率大大提高，理論上可達(dá)到100％，即傳輸?shù)娜渴菙y帶有信息的信號(hào)。但由于剔除了載頻分量，這時(shí)的調(diào)制信號(hào)的時(shí)域包絡(luò)與信源信號(hào)已有了很大的差別。因此，在進(jìn)行解調(diào)時(shí)，不能用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的包絡(luò)檢波的方法進(jìn)行解調(diào)，只能用結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜的相干解調(diào)方法來(lái)提取出原始信號(hào)。DSB信號(hào)雖然有效的提高了功率利用率，但是由于其帶寬

21、仍是調(diào)制信號(hào)帶寬的2倍，在帶寬有限的條件下，其發(fā)展受到了限制。于是，單邊帶調(diào)制應(yīng)運(yùn)而生。</p><p>　　SSB 和AM,DSB 都屬于線性調(diào)制。AM信號(hào)具有直流分量,調(diào)制效率低;DSB 信號(hào)抑制了載波,將調(diào)制效率提高到100 % ,但帶寬仍與AM信號(hào)相同,為基帶信號(hào)的兩倍。鑒于DSB 信號(hào)的上、下兩邊帶是完全對(duì)稱(chēng)的,所攜帶的有用信號(hào)完全相同,可用一個(gè)邊帶來(lái)傳輸全部信息。SSB 信號(hào)即是DSB 信號(hào)中的一個(gè)邊

22、帶,比DSB 信號(hào)節(jié)省了一半的帶寬,這對(duì)于日益擁擠的短波波段(3 - 30MHz) 來(lái)說(shuō)有著重大的現(xiàn)實(shí)意義[4]。</p><p>　　雙邊帶調(diào)制信號(hào)包含有兩個(gè)邊帶，即上、下邊帶。由于這兩個(gè)邊帶包含的信息相同，因而，從信息傳輸?shù)慕嵌葋?lái)考慮，傳輸一個(gè)邊帶就夠了。所謂單邊帶調(diào)制，就是只產(chǎn)生一個(gè)邊帶的調(diào)制方式[4]。其頻域表達(dá)式為：</p><p><b>　?。?-5）</b&

23、gt;</p><p>　　單邊帶技術(shù)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵是邊帶濾波器的制作，不管是高通濾波器還是低通濾波器，單邊帶技術(shù)都要求濾波器具有陡峭的截止特性。但是濾波器越陡峭，其對(duì)制作工藝的要求也就越高。</p><p>　　單邊帶信號(hào)的頻譜如圖2-2所示。</p><p>　　圖2-2 SSB信號(hào)的頻譜序列</p><p>　　以上介紹了三種調(diào)制的原理，即

24、AM調(diào)制，DSP調(diào)制，SSB調(diào)制，并重點(diǎn)介紹了單邊帶調(diào)制的原理，下章將介紹單邊帶調(diào)制具體的若干實(shí)現(xiàn)的方法。</p><p>　　3.實(shí)現(xiàn)單邊帶調(diào)制的若干方法</p><p>　　單邊帶調(diào)制實(shí)現(xiàn)方案有多種，如使用正交調(diào)制器AD8346 和具有正交載波輸出功能的DDS芯片AD9854. 該方案所產(chǎn)生的抑制載波單邊帶信號(hào)的本振及無(wú)用邊帶能以大于36dB的數(shù)量衰減,無(wú)用邊帶信號(hào)的36dB 濾除,將

25、大大降低輸出端濾波器的復(fù)雜程度. 使一個(gè)原來(lái)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的濾波器設(shè)計(jì)成為可能[6]. 提出了一套基于復(fù)信號(hào)濾波和數(shù)字信號(hào)內(nèi)插/抽取原理的單邊帶調(diào)制/解調(diào)新方法。該方法不僅有助于減少單邊帶調(diào)制/解調(diào)過(guò)程中的信號(hào)失真，而且便于采用數(shù)字信號(hào)處理方法實(shí)現(xiàn)[7]。下面將重點(diǎn)介紹具體實(shí)現(xiàn)單邊帶調(diào)制的若干方法，以及它們的工作原理。</p><p><b>　　3.1濾波法</b></p><

26、;p>　　由于通阻帶滾降特性高的濾波網(wǎng)絡(luò)不易達(dá)到要求， 因此，在實(shí)際中， 需要采取多次移頻及多次濾波來(lái)達(dá)到目的，實(shí)現(xiàn)難度大，效率不高。所謂濾波法就是對(duì)雙邊帶信號(hào)利用濾波網(wǎng)絡(luò)濾去其中一個(gè)邊帶的信號(hào)，只傳送另一個(gè)邊帶的信號(hào)，其基本思想如圖2-2 所示，對(duì)雙邊帶信號(hào)利用濾波器濾掉不需要的邊帶得到單邊帶信號(hào)。</p><p>　　因?yàn)橐话愕木哂胸S富的低頻成分， 因而要求濾波器的截止特性極為陡峭才行。這就給實(shí)際制作帶

27、來(lái)困難,尤其是截止特性陡峭的高頻網(wǎng)絡(luò)更難制作。困此, 在實(shí)際中, 往往采用多次頻移及多次濾波的辦法來(lái)實(shí)現(xiàn)，其結(jié)構(gòu)如圖3-1所示。</p><p>　　圖3-1 濾波法產(chǎn)生SSB信號(hào)</p><p>　　圖中, 而且濾波器I 一般工作在較低頻率上,這樣做便于設(shè)計(jì)一個(gè)較為滿意的單邊帶濾波器。倘若不包含顯著的低頻成分,而這種濾波法是最有效的[3]。</p><p>　　

28、3.2移相法實(shí)現(xiàn)單邊帶調(diào)制</p><p>　　移相法實(shí)現(xiàn)單邊帶調(diào)制的原理框圖如圖3-2所示[5]，它的思想就是不需要濾波器來(lái)抑制載波和邊帶頻率，節(jié)省頻率的帶寬，加強(qiáng)實(shí)現(xiàn)單邊帶調(diào)制的利用率。</p><p>　　圖3-2 移相法產(chǎn)生BBS信號(hào)</p><p>　　圖中希爾伯特變換用π/2移相網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)。該電路不需要濾波器來(lái)抑制載波和邊帶頻率，因?yàn)檎{(diào)制過(guò)程已包含了頻率

29、甄別功能。調(diào)制過(guò)程（混頻）實(shí)際就是將載波和調(diào)制相乘。下邊帶SSB信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式為：</p><p><b>　　（3-1）</b></p><p>　　上邊帶SSB信號(hào)的表達(dá)式為：</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　式中，是的希爾伯特變換。</p>

30、<p>　　載波信號(hào)與調(diào)制信號(hào)相乘(即調(diào)制后)得到信號(hào)</p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　若將載波信號(hào)和調(diào)制信號(hào)分別移相90°，則變成余弦形式信號(hào)</p><p>　?。?-4）將移相90°后的兩路信號(hào)送入另一個(gè)平衡調(diào)制器相乘，得</p><p>　?。?-

31、5）將以上兩個(gè)調(diào)制器的輸出信號(hào)相加（求和），便得到加強(qiáng)了的含的下邊帶信號(hào)，而上邊帶信號(hào)被相互抵消。</p><p>　　移相法形成SSB 信號(hào)最大的困難恰恰在于寬帶相移網(wǎng)絡(luò)的制作,該網(wǎng)絡(luò)要對(duì)調(diào)制信號(hào)m ( t) 的所有頻率分量都準(zhǔn)確、穩(wěn)定地相移90°,這是很難實(shí)現(xiàn)的[5]。</p><p>　　3.3維弗法實(shí)現(xiàn)單邊帶調(diào)制</p><p>　　基于濾波法和移

32、相法的局限性,可以應(yīng)用維弗法(Weaver) [7] 進(jìn)行SSB 調(diào)制和解調(diào)。維弗法又稱(chēng)為混合法,它是濾波法和移相法的組合,在技術(shù)實(shí)現(xiàn)上即具有相移法利用正交調(diào)制的優(yōu)點(diǎn),又避免對(duì)調(diào)制信號(hào)寬帶移相90°,只需對(duì)單一頻率的載波移相,同時(shí)邊帶濾波是在低頻范圍內(nèi)較容易達(dá)到要求,易于用實(shí)際電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。其原理框圖如圖3-3所示,一對(duì)頻率位于邊帶正中間的正交預(yù)載波使下邊帶產(chǎn)生折疊,而不受影響的上邊帶被低通濾波器抑制掉,然后再用另一對(duì)正交載波把

33、頻譜搬移到合適位置,兩路信號(hào)相加或相減便可獲得SSB 信號(hào)。</p><p>　　圖3-3 維弗法產(chǎn)生單邊帶原理框圖</p><p>　　維弗法產(chǎn)生單邊帶信號(hào)的電路由四個(gè)乘法器、兩個(gè)90°的載波移相電路、兩個(gè)要求不高的低通濾波器以及加、減法器組成。</p><p>　　設(shè)調(diào)制信號(hào)M(t)=,其最高頻率為，正交預(yù)載波頻率為，第一次正交調(diào)制后得：</p&

34、gt;<p><b>　?。?-6）</b></p><p><b>　?。?-7）</b></p><p>　　經(jīng)低通濾波器LPF后，僅剩下邊帶，有：</p><p>　　, （3-8）</p><p>　　然后選載波頻率為，再經(jīng)過(guò)第二次正交調(diào)制后，和相加

35、或相減，便可獲得SSB信號(hào)。</p><p><b>　?。?-9）</b></p><p>　　單邊帶信號(hào)調(diào)制維弗法形成的一個(gè)特點(diǎn)就是對(duì)濾波器的邊沿陡峭度要求不高，從而使得單邊帶的產(chǎn)生變得簡(jiǎn)單。因此可以采用最簡(jiǎn)單的無(wú)源低通濾波器。</p><p><b>　　4．軟件仿真</b></p><p>

36、　　計(jì)算機(jī)仿真軟件NI Multisim 10是美國(guó)國(guó)家儀器公司推出的最新版本。NI Multisim 10是對(duì)各種基本電路和高級(jí)電路（包括復(fù)雜架構(gòu)）進(jìn)行設(shè)計(jì)、測(cè)試和故障排除的理想選擇，無(wú)任何節(jié)點(diǎn)或器件數(shù)量限制。Multisim 及其相關(guān)庫(kù)包的應(yīng)用對(duì)提高科研人員和學(xué)生的仿真設(shè)計(jì)能力，更新設(shè)計(jì)理念有較大的幫助。Multisim 軟件最突出的特點(diǎn)是用戶界面友好。Multisim 所包含的虛擬儀表有：示波器、萬(wàn)用表、函數(shù)發(fā)生器、波特圖圖示儀、

37、失真度分析儀、頻譜分析儀、邏輯分析儀、網(wǎng)絡(luò)分析儀等。本章利用Multisim工具分別對(duì)第三章提出三種實(shí)現(xiàn)單邊帶調(diào)制的方法分別進(jìn)行仿真分析，研究它們的各自特點(diǎn)。</p><p>　　4.1濾波法實(shí)現(xiàn)的單邊帶的仿真</p><p>　　濾波法是產(chǎn)生SSB 信號(hào)最簡(jiǎn)潔的方法,它先進(jìn)行載波調(diào)制產(chǎn)生DSB 信號(hào),然后通過(guò)邊帶濾波器保留所需的邊帶,濾除不需要的邊帶。設(shè)調(diào)制信號(hào)為，第一載波為10KHZ，

38、第一級(jí)乘法器輸出為公式4-1</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　經(jīng)過(guò)低通濾波器，濾除上邊帶，可以得到邊帶信號(hào)，第二級(jí)乘法器的輸出為</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　經(jīng)過(guò)低通濾波器，濾除上邊帶，可以得到單邊帶信號(hào)</p>

39、<p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　假設(shè)調(diào)制信號(hào)中心頻率為，第一級(jí)載波信號(hào)為，第二級(jí)載波信號(hào)為，所以根據(jù)公式4-3，可以得到</p><p><b>　?。?-4）</b></p><p>　　其完整的仿真電路如圖4-1所示：</p><p>　　圖4-1 濾

40、波法的電路圖</p><p>　　圖4-1中X1是截止頻率為10KHZ的七階Butterworth低通濾波器，其電路圖如圖4-2所示：</p><p>　　圖4-2 截止頻率為10KHZ低通濾波器的電路圖</p><p>　　該濾波器的幅頻特性如圖4-3所示，可見(jiàn)其特性可以滿足設(shè)計(jì)要求：</p><p>　　圖4-3 截止頻率為10K

41、HZ的低通濾波器的幅頻特性</p><p>　　圖4-1中X2為截止頻率為100KHZ的七階Butterworth低通濾波器，其特點(diǎn)與X1相同，就不給予介紹。</p><p>　　經(jīng)仿真得出頻譜圖如圖4-4所示：</p><p>　　圖4-4 濾波法的頻譜圖</p><p>　　根據(jù)對(duì)圖4-4分析得出，得到的SSB信號(hào)的頻譜在93.4KHZ處

42、有個(gè)明顯的峰值，與公式（4-4）的理論推導(dǎo)結(jié)果相符，但106.6KHZ處仍有殘留邊帶，這是因?yàn)闉V波器的設(shè)計(jì)不夠理想，對(duì)邊帶信號(hào)的濾除效果有限，所以一般該方法使用并不廣泛。</p><p>　　4.2相移法實(shí)現(xiàn)單邊帶調(diào)制</p><p>　　相移法實(shí)現(xiàn)單邊帶調(diào)制的原理框圖3-2所示，在電路圖中需要設(shè)置的移相網(wǎng)絡(luò)有2 個(gè)：一是對(duì)載波移相90°，由于載波頻率是單一頻率，故較易實(shí)現(xiàn)；而調(diào)

43、制頻率是所傳信息中全頻率范圍內(nèi)的頻率都移相90°，就很難實(shí)現(xiàn)了。這里需要將積分器（或微分器）作用在正弦波上可產(chǎn)生90°相移的余弦波。但相移正確，而幅度錯(cuò)誤；RC濾波電路能將輸入正弦波變成一對(duì)余弦波輸出，相位相差約90°， 但僅在相當(dāng)窄的頻率范圍內(nèi)能滿意地工作，且需要精確的電阻和電容；采用有源一階全通電路，可在很寬的頻率范圍內(nèi)使兩輸出端口的信號(hào)保持固定的90°相位差（小于規(guī)定誤差）；產(chǎn)生寬帶正交信號(hào)

44、的一個(gè)較好方法是采用“相位序列網(wǎng)絡(luò)” [5]，它由等值電阻、數(shù)值成等比下降的電容的循環(huán)重復(fù)結(jié)構(gòu)構(gòu)成，用一個(gè)信號(hào)及其反相信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)該網(wǎng)絡(luò)就可實(shí)現(xiàn)，其輸出的是四重正交信號(hào)。6 階網(wǎng)絡(luò)在100∶1 的頻率范圍內(nèi)可得到±0.5°的誤差。相位序列網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖4-5所示。</p><p>　　圖4-5移相網(wǎng)絡(luò)電路圖</p><p>　　如圖4-5，四組阻容網(wǎng)絡(luò)接成筒型結(jié)構(gòu)，首尾相連

45、，每一個(gè)移相的角度都分別為90°。</p><p>　　設(shè)調(diào)制信號(hào)的頻率范圍為100 Hz～10 kHz，若取~為16 kΩ，則＝0.1 μF，＝0.04 μF，＝15.8 nF，＝6.3 nF，＝2.51 nF，＝1 000 pF。其完整的移相電路結(jié)構(gòu)[5]如圖4-6所示</p><p>　　圖 4-6移相網(wǎng)絡(luò)總電路圖</p><p>　　經(jīng)過(guò)仿真得出的

46、相頻特性如圖4-7所示，</p><p>　　圖4-7移相網(wǎng)絡(luò)輸出的頻譜圖</p><p>　　對(duì)仿真波形分析，我們發(fā)現(xiàn)只有當(dāng)頻率為2KHZ時(shí)，它的移相角度為-90°移相，但其余的頻率都不是-90°移相，與設(shè)想的寬帶90°移相結(jié)果相差很大，必然影響單邊帶調(diào)制的結(jié)果，故我們沒(méi)有對(duì)整體移相法單邊帶調(diào)制電路進(jìn)行仿真。</p><p>　　4.

47、3維弗法實(shí)現(xiàn)單邊帶調(diào)制</p><p>　　維弗法實(shí)現(xiàn)單邊帶調(diào)制如圖3-3所示，需要四個(gè)乘法器，二個(gè)移相器，一個(gè)載波信號(hào)，二個(gè)低通濾波器，一個(gè)加法器組成的電路。設(shè)調(diào)制信號(hào)的最高頻率為，則正交預(yù)載波中心頻率為，設(shè)載波信號(hào)為20KHZ，所以需要制作1.7KHZ正弦波-90°移相器和一個(gè)20KHZ正弦波-90°移相器.另外需要設(shè)計(jì)截止頻率為1.7kHz的低通濾波器電路。本節(jié)分別對(duì)兩個(gè)移相電路和1.7

48、KHZ低通濾波器電路進(jìn)行設(shè)計(jì)并仿真。</p><p>　　4.3.1移相電路 </p><p>　　移相電路有多種，本節(jié)只選擇有源RC移相電路來(lái)實(shí)現(xiàn)90°移相器，原理框圖如圖4-8所示。</p><p>　　圖4-8 0°~180°移相器</p><p>　　RC移相電路主要是由電容器的電流超前電壓90

49、6;這一特性，輸入信號(hào)從電阻器進(jìn)入，輸出信號(hào)是從電容器上輸出。因?yàn)殡娙萜饕潆?，所以電壓要比電流滯?0°，等電容充滿電后才有電壓。輸出電路是與電容器并聯(lián)電壓相等，所以輸出電路的電壓也滯后電流。其傳輸函數(shù)</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p><b>　?。?-2）</b></p><p&g

50、t;　　根據(jù)公式（4-2），， 。設(shè), ,求得。在Multisim仿真軟件連接的1.7KHZ正弦波-90°移相器電路圖如圖4-9所示。</p><p>　　圖4-9 1.7KHZ正弦波-90°移相器電路</p><p>　　圖4-10 1.7KHZ正弦波-90°移相電路仿真波形</p><p>　　經(jīng)仿真圖4-10得出，輸入與輸出的相位

51、角度差約為90°。驗(yàn)證移相器1.7K與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)論相同，在實(shí)際操作下。同理得出，20KHZ信號(hào)90°移相器的電路圖如圖4-11：</p><p>　　圖4-11 20KHZ正弦波-90°移相器電路</p><p>　　圖4-12 20KHZ正弦波-90°移相器電路仿真波形</p><p>　　經(jīng)仿真得出如圖4-12，輸入與輸出

52、的相位角度差約為90°，證明所設(shè)計(jì)的移相器都滿足實(shí)驗(yàn)要求。</p><p>　　4.3.2 Butterworth 低通濾波器設(shè)計(jì)</p><p>　　根據(jù)公式（3-6）得出，需要設(shè)計(jì)截止頻率為的低通濾波器，本設(shè)計(jì)中我們采用Filter Solutions濾波器設(shè)計(jì)軟件完成濾波器設(shè)計(jì)。設(shè)，則，設(shè)計(jì)了七階Butterworth 低通濾波器，電路圖如圖4-13所示：</p>

53、;<p>　　圖4-13 七階Butterworth 低通濾波器電路圖</p><p>　　經(jīng)仿真得出1.7K的Butterworth 低通濾波器電路幅頻特性如圖4-14：</p><p>　　圖4-14 Butterworth 低通濾波器電路仿真波形</p><p>　　根據(jù)仿真波形分析，可見(jiàn)頻率為1.7KHZ時(shí)濾波器衰減為-3dB，指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)的要

54、求。</p><p>　　4.3.3維弗法的仿真分析</p><p>　　維弗法在Multisim仿真軟件電路總圖如圖4-15所示：</p><p>　　圖4-15 維弗法電路總圖</p><p>　　在調(diào)制信號(hào)分別為300HZ和3000HZ，載波信號(hào)為20KHZ時(shí)，設(shè)計(jì)維弗法電路圖。根據(jù)公式（3-6）通過(guò)乘法器得出的調(diào)制信號(hào)，通過(guò)1.7kH

55、z的Butterworth 低通濾波器濾波之后，在經(jīng)過(guò)乘法器得到，加入載波信號(hào)20KHZ，通過(guò)90°移相器得到信號(hào)，通過(guò) 和相加或相減得到SSB信號(hào)。用頻譜分析儀分析電路各級(jí)的工作過(guò)程，得出其頻譜圖如圖所示。</p><p>　　A B </p><p>　　圖4-16調(diào)制信號(hào)為300HZ

56、和3000HZ時(shí)的頻譜圖</p><p>　　分析圖4-16（A），得出通過(guò)300HZ的調(diào)制信號(hào)輸出，經(jīng)過(guò)乘法器得到的頻譜，根據(jù)公式（3-7），因有兩個(gè)頻率成份，即=1.4KHZ, =2KHZ。同理，調(diào)制信號(hào) 為3KHZ輸出時(shí)，亦有兩個(gè)頻率成份，根據(jù)公式（3-4）得出，即=1.3KHZ，=4.7KHZ。</p><p>　　A

57、 B </p><p>　　圖4-17調(diào)制信號(hào)為300HZ和3000HZ時(shí)的頻譜圖</p><p>　　圖4-17（A）是調(diào)制信號(hào)為300HZ時(shí)，經(jīng)過(guò)1.7kHz的Butterworth 低通濾波器濾波之后得到的信號(hào)頻譜?？梢园l(fā)現(xiàn)2KHZ的邊帶信號(hào)被濾除，留下了1.4KHZ頻率分量。因?yàn)闉V波器制作的不夠完美，所以不能把2KHZ的邊帶信號(hào)完全濾掉。同理可以得到調(diào)制信號(hào)為3000HZ的信

58、號(hào)頻譜，如圖4-17（B）所示</p><p>　　A B </p><p>　　圖4-18調(diào)制信號(hào)為300HZ和3000HZ時(shí)得到的SSB信號(hào)</p><p>　　圖4-18（A）是根據(jù)公式（3-9）得到的信號(hào)，經(jīng)過(guò)加法器，留下了上邊帶。從圖中可以看出，調(diào)制電路輸出信號(hào)頻譜基本呈現(xiàn)了單邊帶調(diào)

59、制特點(diǎn)，從而得到預(yù)想的SSB信號(hào)。因1.7K低通濾波器制作的不夠完美，所以不能把輸出信號(hào)頻譜中的19.7KHZ邊帶完全濾除。而當(dāng)調(diào)制信號(hào)頻率為3000HZ時(shí)，1.7K低通濾波器可以較好的濾除中的4.7K的頻率成份，所以圖4-18（B）中輸出信號(hào)頻譜下邊帶幾乎完全濾除，達(dá)到較好的單邊帶調(diào)制效果。</p><p><b>　　5結(jié)論</b></p><p>　　經(jīng)過(guò)4個(gè)多

60、月的努力，本設(shè)計(jì)方案按照任務(wù)書(shū)的要求，準(zhǔn)確的分析了單邊帶調(diào)制的原理，以及單邊帶調(diào)制的各種實(shí)現(xiàn)手段，對(duì)比了各種方法的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，在書(shū)本和網(wǎng)上查閱了很多的資料，終于完成了設(shè)計(jì)的基本要求。</p><p>　　按照任務(wù)書(shū)的要求，基本完成了任務(wù)。但移相法中移相網(wǎng)絡(luò)序列，產(chǎn)生的頻譜圖沒(méi)有達(dá)到任務(wù)要求。實(shí)現(xiàn)了維弗法產(chǎn)生單邊帶各種數(shù)據(jù)。還對(duì)若干種實(shí)現(xiàn)單邊帶調(diào)制的電路實(shí)現(xiàn)進(jìn)行方案論證，系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并在NI公司的Multisim軟件

61、下完成了仿真，對(duì)結(jié)果進(jìn)行了分析。結(jié)果也表明本設(shè)計(jì)滿足任務(wù)書(shū)指標(biāo)要求。</p><p>　　這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)還存在很多不完善的地方，但是由于時(shí)間和條件的不足，沒(méi)能做進(jìn)一步的設(shè)計(jì)。有些方案在實(shí)際設(shè)計(jì)中遇到了很多阻礙，在困難的情況下，積極思考，把不會(huì)的問(wèn)題一一解決，充實(shí)自己的思維觀。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我了解到自身的不足，通過(guò)學(xué)會(huì)利用書(shū)本和查閱資料，彌補(bǔ)了自己缺乏的知識(shí)面。 在整個(gè)過(guò)程中，也看到了自己很多方面的不足，今后需要多

62、多加強(qiáng)，繼續(xù)學(xué)習(xí)。本設(shè)計(jì)也有很多地方有待完善，希望在以后的學(xué)習(xí)中不斷提高。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　本次畢業(yè)設(shè)計(jì)即將完成，看到自己的勞動(dòng)成果，所有中間遇到的困難，煩惱和艱辛都轉(zhuǎn)化為了喜悅之情。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　

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