高频电子课程设计

课程设计
班级：*********
姓名：*****
学号：*********
指导教师：***
成绩：
电子与信息工程学院
信息与通信工程系
目录
1.概述 (2)
1.1标准调幅（AM） (2)
1.2双边带调幅（DSB） (4)
2.硬件设计 (6)
2.1MC1596内部结构 (6)
2.2乘法器调制器电路 (7)
3.软件仿真 (8)
3.1标准调幅（AM） (8)
3.2双边带调幅（DSB） (9)
4.结论 (11)
4.1仿真分析 (11)
4.2心得体会 (11)
基于Multisim10的AM 和DSB 振幅调制器仿真设计
1.概述
振幅调制的主要功能就是将低频调制信号通过高频载波信号进行频率的提升，产生高频的已调波，以使携带信息的电信号更适合在信道中传输。

所谓调制，就是在传送信号的一方将所要传送的信号附加在高频振荡上，再由天线发射出去。

这里高频振荡波就是携带信号的运载工具，也叫载波。

振幅调制，就是由调制信号去控制高频载波的振幅，直至随调制信号做线性变化。

在线性调制系列中，最先应用的一种幅度调制是全调幅或常规调幅，简称为调幅（AM ）。

为了提高传输的效率，还有载波受到抑制的双边带调幅波（DSB ）和单边带调幅波（SSB ）。

在频域中已调波频谱是基带调制信号频谱的线性位移；在时域中，已调波包络与调制信号波形呈线性关系。

1.1标准调幅（AM ）
振幅调制就是使载波信号的振幅随调制信号的变化规律而变化的技术。

通常载波信号为高频信号，调制信号为低频信号。

设载波信号的表达式为：()t U u c cm c ωcos =，
调制信号的表达式为t V t u cm Ω=Ωcos )(则调制信号的表达式
为：t t m V u c cm ωcos )cos 1(0Ω+=
=t mV t t mV t V c cm c cm c cm )cos(21)cos(21cos Ω-+Ω++ωωω 式中，m 为调幅系数，m=cm m V V /Ω；t V c cm ωcos 为载波信号；
t mV c cm )cos(21Ω+ω为上边带信号；t mV c cm )cos(21Ω-ω
为下边带信号。

并且满足m ≤1的条件，其包络曲线完全反映调制信号的变化规律。

调制原理如图1.1-1所示
调制信号
载波信号
调幅波形
图1.1-1
标准调幅波的实现模型有两种，如图1.1-2所示
图1.1-2
AM 调制优点在于系统结构简单，价格低廉，所以至今仍广泛应用于无线但广播。

1.2双边带调幅（DSB ）
双边带调幅的全称是抑制载波双边带调幅，双边带调幅信号时域表示式，可从标准调幅表示式中去掉载波分量得到
t t V k t v k V c m a c a DSB ωωcos cos cos Ω==ΩΩ
调制原理如图1.2-1所示
调制信号
载波信号
图1.2-1
实现模型如图1.2-2所示
图1.2-2
与AM信号相比，因为不存在载波分量，DSB调制效率是100%，目前广泛应用于彩色电视和调频-调幅制立体声广播等系统中。

2.硬件设计
2.1MC1596内部结构
图2.1-1
MC1596 是以双差分电路为基础的四象限双平衡式模拟乘法器，用以实现两个模拟信号的相乘功能，是调幅电路的核心组成，但 Multisim 元器件库中没有这个元件，所以我们要创建一个MC1596 的内部结构图，连接上输入/ 输出端符号后，通过编辑设置生成子电路，以便调用。

其内部结构如图2.1-1所示：Q1 和 Q2 组成第一对差分放大器，Q5是它的恒流源；Q3和Q4 组成第二对差分放大器，Q6是它的恒流源，和Q5组成单差分放大器用以激励 Q1-Q4，Q7和Q8组成的具有负反馈电阻的镜像恒流源，电阻Re1、Re2、Re3为负反馈电阻，用以扩展输入电压的线性动态范围。

其引脚8和10接输入电压，引脚1和4接另一个输入电压，引脚6
和9输出电压。

引脚7为负电源端。

引脚2和3接电阻对差分放大器 Q5、Q6产生电流负反馈 ，调节乘法器的信号增益，引脚 5 外接电阻，用来偏置电流以及镜像电流
2.2乘法器调制器电路
图2.2-1
用 MC1596 构成的乘法器电路如图2所示，9端接12V 电源，7端接-8V 电源 ，载波信号)(t U c 通过耦合电容C8接至10端，8端外面有Rt2、R12、C1、C3、R1组成的偏置电路，用来滤除加到载波端的直流分量及低频干扰。

调制信号)(t U F 通过耦合电容C2加至1端，由R2-R5构成的偏置电路，用来调节加到4端直流分量的大小。

输出信号从6 端引出后经过后级缓冲器输出。

3.软件仿真
3.1标准调幅（AM ）
首先在调制信号端输入mv V PP 200=，f=2kHz 的正弦调制信号 ，调节2t R ，通过示波器观察使其输出信号幅度最小 ，这时载波输入端的直流分量可近似为 0。

然后在输入端加120kHz 的载波信号 ，调节1t R ，使万用表的电压V=0.1v ，改变)(t u F 端所加调制信号的幅度pp V =40mv ，打开仿真开关
示波器输出波形如图3.1-1所示。

此时系数min
max min max V V V V m a +-=
<1，调幅波包络能够反映调制信号波形。

图3.1-1
改变调制信号幅度pp V 为150mV ，其余参数保持不变，波形如图3.1-2，此时包络形状与调制信号形状不再形同，min
max min max V V V V m a +-=
>1，调幅波产生了失真，此种情况成为过调制。

图3.1-2
3.2双边带调幅（DSB ）
调节2t R ,使12V =0V ，在载波信号输入端所加载波信号不变，在调制信号输入端加 200 pp V ，f=1kHz 的正弦调制信号，运行仿真开关，如图
3.2-1所示, 由图可看出双边带调幅信号的幅度仍然随调制信号而变化，但其包络不再反映调制信号波形的变化，而且在调制信号正半周区间的载波相位与调制信号负半周的载波相位反相，即在调制信号波形过零点处的高频相位发生了180的突变。

这种只发射边带不发射载波的抑制载波双边带调幅波克服了普通调幅波功率利用率低的缺点。

图3.2-1
改变Rt1参数偏离50%，调整至80%，示波器显示波如图3.2-2所示，此时调幅波波形发生了失真
图3.2-2
4.结论
4.1仿真分析
对于标准调幅，应使其调幅系数小于或等于1，此时调幅波包络能够反映调制信号波形。

当条幅系数大于1时，调幅波会出现失真，因此在标准调幅时应保证条幅系数小于或等于1.
对于双边带调幅，双边带调幅信号的幅度仍然随调制信号而变化，但其包络不再反映调制信号波形的变化，而且在调制信号正半周区间的载波相位与调制信号负半周的载波相位反相，即在调制信号波形过零点处的高频相位发生了180的突变。

当给载波信号输入端叠加了一个直流分量，这样就出现了正负幅值不相等的输入信号，所以调幅波也出现了上下不对称的 DSB 波形。

4.2心得体会
在本次课程设计，通过在Multisim中仿真AM和DSB振幅调制，首先对Mulsitim这个软件的功能和使用有了一个基本了解；其次对“高频电子线路”中振幅调制部分的知识有了进一步的认识，加深了对此方面知识的理解。

但在完成课程设计的过程中，我也充分的认识到自己在此方面专业知识上还才在很大欠缺，表现在对知识的理解仅仅局限在表面，对其原理并没有理解，导致在制作过程中遇到了很多麻烦。

我会把这次课程设计当做一个起点，因为在此中认识到了自己的不足，在以后的课程学习中应注意钻研，着重于理解原理，以使以后能更好的完成每一个课程设计，并从其中有所收获。

参考文献
[1]姚曼.基于Multisim10的MC1596振幅调制器仿真设计.《科技传播》2010-7（上）124
\[2]张义芳.高频电子线路（第4版）。