multisim仿真教程 抑制载波双边带调幅

基于Multisim10的MC1596振幅调制器仿真设计摘要Multisim10可设计、测试和演示各种电子电路,为我们提供了一个方便、快捷的仿真环境。

本文在Multisim下创建了MC1596构成的振幅调制电路,对其进行了仿真测试,调制波形清晰准确,并改变电路参数分析了过调制产生的原因。

关键词Multisim10;MC1596;调幅0 引言调制电路和解调电路是通信系统的重要组成部分。

幅度调制反映到频域里就是把调制信号的频谱搬移到载频的左右两旁,而信号的频谱结构不变;反映到时域里则是用一个高频余弦函数去乘调制信号,所以必须使用具有乘法功能的器件。

单片的模拟集成乘法器MC1596由于技术性能高,价格低廉,使用方便,因而广泛用作调制、解调、混频和相位检测电路中。

本文介绍了MC1596的内部结构,并在Multisim10仿真环境下对MC1596构成的振幅调制器进行了仿真测试分析。

1 MC1596内部结构及仿真构建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12输出电压。

引脚14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 振幅调制器的仿真测试用MC1596构成的乘法器电路如图2所示,12端接12V电源,14端接-8V电源,载波信号通过耦合电容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。

*******************实践教学*******************高频电子线路课程设计题目：抑制载波双边带调制专业班级：姓名：学号：指导教师：成绩：目录摘要 (1)一、电路设计 (1)1.1设计的意义 (2)1.2 原理分析 (2)1.2.1 DSB信号的调制 (2)1.2.2 DSB解调原理 (4)1.3 电路设计 (5)1.3.1调制电路 (5)1.3.2 解调电路 (6)1.3.3 总体电路 (7)1.3.4 电路分析 (8)二、multisim软件简介 (13)三、仿真电路 (14)3.1 调制电路仿真 (14)3.2 解调电路仿真 (16)3.2.1 无噪声源时解调电路仿真 (16)3.2.2 有噪声源时的解调电路仿真 (18)3.3 仿真结果分析 (18)四、参考文献 (19)五、总结 (20)摘要在常规AM调幅时，由于载波分量不包含任何信息，又占整个调幅波平均功率的很大比例，造成了发射功率的极大浪费。

为了提高调制效率，使总功率包含在边带中。

因此，在传输前把载波抑制掉，就可以在不影响传输信息的条件下，大大节省发射机的发射功率。

针对AM波的不足，产生了双边带（DSB）信号调制与解调。

本次课程设计为一个DSB调制解调过程电路。

DSB调幅调制过程中将载波完全抑制，它的产生原理是调制信号与载波信号直接相乘。

DSB解调过程中将已调信号经过一个低通通滤波器然后与载波信号直接相乘。

从而提高了调制效率。

关键词：双边带、高频载波、调幅、调制信号、仿真一、电路设计1.1设计的意义调制就是对信号源的信息进行处理，使其变为适合于信道传输的形式的过程。

一般来说，信号源的信息（也称为信源）含有直流分量和频率较低的频率分量，称为基带信号。

基带信号往往不能作为传输信号，因此必须把基带信号转变为一个相对基带频率而言频率非常高的信号以适合于信道传输。

这个信号叫做已调信号，而基带信号叫做调制信号。

调制是通过改变高频载波的幅度、相位或者频率，使其随着基带信号幅度的变化而变化来实现的。

multisim仿真教程调幅电路6.5调幅电路调幅(振幅调制)是用低频调制信号去控制高频载波的振幅，使其振幅按调制信号的规律而变化，调制是一个非线性过程。

从频谱结构来看，调幅又是一个对调制信号进行频谱搬移的过程，即把较低的频谱搬到较高频谱。

6.5.1普通调幅(AM)电路普通调幅电路可分为高电平调制电路和低电平调制电路两大类。

前者属于发射机的最后一级，直接产生发射机输出功率要求的已调波；后者属于发射机前级产生小功率的已调波，再经过线性功率放大达到所需的发射机功率电平。

现在设载波电压为：uctUcmcoct(6.5.1)调制电压为：uEcUmcot(6.5.2)上两式相乘为普通振幅调制信号。

utKEcUmcotcmcoctUKUcmEcUmcotcoctU1macotcoct(6.5.3)式中称为调幅系数(或调制指数),它表示调幅波的幅度的最大变化量与载波振幅之比，即幅度变化量的最大值。

显然否则已调波会产生失真。

根据6.6.3式，由乘法器(K=1)组成的普通调幅(AM)电路图6.5.1所示，可获得通信系统中常用的普通调幅(AM)。

高频载波信号电压uc(t)(图中的V2)加到Y输入端口；直流电压U3(图中的V3)和低频调制信号uΩ(t)(图中的V1)加到某输入端口，仿真运行图6.5.1电路，可得输出电压波形如图6.5.1(b),满足式(6.5.1)关系。

(a)乘法器组成的普通调幅(AM)电路(b)普通调幅(AM)仿真输出波形图6.5.1乘法器组成的普通调幅(AM)电路6.5.2抑制载波双边带调幅(DSB/SCAM)调制电路在抑制载波调幅波的产生电路中，设载波电压为：uc(t)UcmcoCt调制电压为：u(t)Umcot(6.5.4)(6.5.5)经过模拟乘法器电路后输出电压为抑制载波双边带振幅调制信号为:u0(t)Kuc(t)u(t)KUcmUmco(t)co(Ct)1KUcmUmco(C)tco(C)t2(6.5.6)利用乘法器(K=1)组成的抑制载波双边带调幅(DSB/SCAM)电路如图6.5.2所示，可获得通信系统中常用的抑制载波双边带信号(DSB/SCAM)。

实验三 抑制载波双边带调幅(DSB)
一、概述
在常规调幅时，载波不携带任何信息，信息完全由边带携带，造成发射功率的极大浪费。

为了提高调制效率，就要抑制掉载波分量，使总功率全部包含在边带中。

这种调制方式称为抑制载波双边带调幅DSB 。

二、实验原理
实现DSB 实质是完成调制信号与载波信号的相乘运算。

节省了载波功率，提高了调制效率，但已调信号的带宽仍与调制信号一样，是基带信号带宽的两倍。

由于双边带信号的频谱是基带信号频谱的线性搬移，所以属于线性调制。

双边带调制信号的时间表示式：t cos )t (m )t (S c DSB ω= 双边带调制信号的频域表示式：)]()([2
1)(c c DSB M M S ωωωωω+++= 三、实验步骤
1.用Systemview 软件建立的一个DSB 系统仿真电路，如下图所示：
2.元件参数的配置
3.系统运行时间设置
运行时间=0.1 秒 采样频率=10,000Hz 采样点数：1024
4.运行系统
在Systemview 设计窗内运行该系统后，转到分析窗口观察输出波形。

5.功率谱：在分析窗口接收计算其中选择Spectrum ，观察调制后的功率谱。

四、实验报告
1.观察并记录实验波形：Token 5-调制信号波形； Token 4-载波波形；Token
3-已调波形。

2.观察DSB的波形图，分析其与AM调制系统差别。

3.观察DSB的功率谱，并与AM信号功率谱相比较，说明其优劣。

4.改变参数配置，将所得不同结果存档后，与实验结果进行比较，说明参数改
变对实验结果的影响。

5.参考理论波形如下图所示：。

计算机与信息工程学院综合性、设计性实验报告一、实验内容设基带信号为m(t)=sin(2000*pi*t)+2cos(1000*pi*t),载波频率为20kHz。

用MATLAB编程仿真出DSB-SC AM信号，绘出原始信号和已调信号及频谱的波形。

二、实验仪器或设备装有MATLAB软件的电脑一台。

三、实验原理1、双边带抑制载波调幅（DSB—SC AM）信号的产生。

双边带抑制载波调幅信号s(t)是利用均值为0的模拟基带信号m(t)和正弦载波c(t)相乘得到，如图所示：m(t)和正弦载波s(t)的信号波形如图所示：若调制信号m(t)是确定的，其相应的傅立叶频谱为M(f)，载波信号c(t)的傅立叶频谱是C(f),调制信号s(t)的傅立叶频谱S(f)由M(f)和C(f)相卷积得到，因此经过调制之后，基带信号的频谱被搬移到了载频fc处，若模拟基带信号带宽为W，则调制信号带宽为2W，并且频谱中不含有离散的载频分量，这是由于模拟基带信号的频谱成分中不含离散的直流分量。

四、实验步骤实验代码见附录。

1、基带信号的时域及频域波形如下：2、调制后的信号的时域波形，频谱，自相关函数及功率谱如下：3、解调后的波形如下：五、实验结果分析：本次实验较为简单，双边带抑制载波调制过程就是基带信号的频谱搬移，由实验知滤波后的信号与原始信号相比有了一定的相移，这是由于不同步引起的，因此在相干解调中要提取同步载波才行。

附录：实验代码：%2014年4月15日%求基带信号为m(t)=sinc(200t),载波频率为fc=200Hz的DSB-SC信号并解调。

clear%参数设置fs=1000; %采样频率。

T=4; %截短时间dt=1/fS; %时域采样间隔t=-T/2:dt:T/2-dt; %时域采样点L=T*fs; %信号长度（即采样点数）fc=200; %载波频率%1、基带信号：y1=sinc(200*t);figure(1),subplot(211),plot(t,y1)title('基带信号时域波形y1');xlabel('t/s');grid onxlim([-0.05,0.05])%求基带信号频谱N=2^nextpow2(L);fw1=[-N/2:N/2-1]/N*fs;yk1=fft(y1,N);yw1=2*pi/N*abs(fftshift(yk1));subplot(212),plot(fw1,yw1);grid ontitle('基带信号频谱yw1');xlabel('f/Hz');xlim([-250 250]);%2、信号的调制：y2=y1.*cos(2*pi*fc*t); %注意要用点乘figure(2),subplot(411),plot(t,y2);title('DSB_SC时域波形y2');xlim([-0.05,0.05]);grid onfw2=[-N/2:N/2-1]/N*fs;yk2=fft(y2,N);yw2=2*pi/N*abs(fftshift(yk2));subplot(412),plot(fw2,yw2);grid ontitle('DSB_SC频谱yw2'); %DSB_SC信号的频谱xlabel('f/Hz');[c,lags]=xcorr(y2,200); %DSB_SC信号自相关函数subplot(413),plot(lags/fs,c);title('DSB_SC信号自相关函数');xlabel('t');ylabel('Rxx(t)');grid onxlim([-0.05,0.05]);fw3=[-N/2:N/2-1]/N*fs;yk3=fft(c,N);yw3=2*pi/N*abs(fftshift(yk3));subplot(414),plot(fw3,yw3);title('DSB_SC信号功率谱'); %DSB_SC信号的功率谱xlabel('w');ylabel('Pxx(w)');grid on%3、信号的解调：y3=y2.*cos(2*pi*fc*t); %相干解调figure(3),subplot(211),plot(t,y3);title('解调信号时域波形y3');xlim([-0.05,0.05]);grid on%滤波后的f(t)信号Rp=0.1;Rs=80;Wp=40/100;Ws=45/100;[n,Wn]=ellipord(Wp,Ws,Rp,Rs); %阶数n[b,a]=ellip(n,Rp,Rs,Wn); %传递函数分子分母X1=5*filter(b,a,y3);subplot(212),plot(t,X1);title('滤波后的信号');xlabel('t');xlim([-0.05,0.05]);grid on。

摘要 (1)第1章设计意义 (1)第2章 Multisim软件的介绍 (2)2.1 软件的发展与简介 (2)2.2Multisim10的特点 (3)第3章设计要求 (5)3.1 目的 (5)3.2 主要的技术指标 (5)3.3 基本要求 (6)第4章调幅的调制与解调原理概述 (6)4.1 调幅原理 (6)4.2 DSB调制部分原理 (7)4.3 DSB解调部分原理 (8)4.4 低通滤波器部分原理 (8)第5章设计过程 (9)5.1 总体方案 (9)5.2电路设计及参数选择 (10)第6章仿真过程 (15)6.1实验结果 (15)6.2 结果分析 (17)参考文献 (18)课程设计总结 (19)在信息传递过程中,为保质保量地传输信号,都要用到调制与解调。

本次设计以双边带调制解调为主,对DSB波进行处理。

在调制部分用MC1496芯片的内部电路对输入信号进行了调制。

采用Multisim软件工具实现对信号进行抑制载波双边带的调幅和解调，并且绘制相关的电路图形。

对信号进行抑制载波双边带的调幅和解调设计中，首先针对题目进行分析，根据高频中所学的相关知识，将调制、解调波形及频谱做了研究，对双边带调制解调原理进行分析。

根据所学通信电子线路内容以及结合通信原理知识，对双边带调制与解调过程做详细的分析，并绘制电路图，用Multisim10软件进行仿真，及对结果做出判断。

由于电路中选择的芯片原因，应用Multisim软件仿真产生的解调波形有些失真。

关键词DSB调制解调双边带 Multisim 仿真第1章设计意义通过此次课程设计，掌握通信系统仿真软件，加深对所学的通信电子线路知识理解及Multisim软件工具的应用，培养对所学电路系统的调试和检测的能力，采用软件工具实现对信号进行抑制载波双边带调幅和解调，学会绘制相关的图形，对实验结果进行分析总结。

双边带抑制载波(DSB-SC)是一种传输设置。

由调幅所产生的频率是被对称性地上下与载波器隔开,载波的水平被降低到可行的最低限度，最为理想的情形是完全被抑制。

调幅与检波电路的Multisim 仿真分析一、实验目的：（1）在掌握理论知识的基础上，学会利用multisim 等仿真软件进行实验的虚拟仿真，熟练掌握仿真的设计过程与方法。

（2）通过仿真以及仿真得到的结果能够进一步理解调幅、检波电路的结构与原理。

（3）通过观察仿真输出波形，分析仿真结果，得出并验证相关结论。

二、实验原理2.1 AM 信号AM 信号是载波信号振幅在0m V 上下按输入调制信号规律变化的一种调幅信号，表达式如下：t w t u k V t v c a m o cos )()(0（1）由表达式（1）可知，在数学上，调幅电路的组成模型可由一个相加器和一个相乘器组成。

设调制信号为：)(t u =M c U E cos t 载波电压为：cM t c U u )(cos t w c 上两式相乘为普通振幅调制信号：cM C t s U E K u ()(cos t ）tw U c cM cos =C cM E KU (+tw t U c M cos )cos =tw t M E KU c a c cM cos )cos 1(=tw t M U c a S cos )cos 1(式中,CM a E U M 称为调幅系数(或调制指数) ，其中0＜a M ≤1。

而当a M ＞1时，在t 附近，)(t u c 变为负值，它的包络已不能反映调制信号的变化而造成失真，通常将这种失真成为过调幅失)(t u c真，此种现象是要尽量避免的。

2.2 DSB 信号抑制掉调幅信号频谱结构中无用的载频分量，仅传输两个边频的调制方式成为抑制载波的双边带调制，简称双边带调制，并表示为：tw t u k t u c a cos )()(0显然，它与调幅信号的区别就在于其载波电压振幅不是在0m V 上下按调制信号规律变化。

这样，当调制信号)(t u 进入负半周时，)(t u o 就变为负值。

表明载波电压产生0180相移。

因而当)(t u 自正值或负值通过零值变化时，双边带调制信号波形均将出现0180的相移突变。

实验二 基于multisim 的环形调幅实验一、实验目的1． 通过实验了解的低电平调幅电路的工作原理，验证调制过程的相关理论。

2． 掌握用multisim 仿真软件的方法，研究调制信号、载波信号与调幅波之间的关系。

3． 掌握频谱特性的分析方法。

二、实验基本原理与电路 1.调幅信号的分析(一) 普通调幅波（AM ）（表达式、波形、频谱、功率）(1)．普通调幅波（AM ）的表达式、波形设调制信号为单一频率的余弦波：tU u m Ω=ΩΩcos ,载波信号为 ：t U u c cm c ωcos =普通调幅波（AM ）的表达式为AM u =t t U c AM ωcos )()cos 1(t m U a cm Ω+=t c ωcos 式中，a m 称为调幅系数或调幅度。

（2）. 普通调幅波（AM ）的频谱 普通调幅波（AM ）的表达式展开得：t U m t U m t U u c cm a c cm a c cm AM )cos(21)cos(21cos Ω-+Ω++=ωωω （5-2） 它由三个高频分量组成。

将这三个频率分量用图画出，便可得到图1-2所示的频谱图，在这个图上调幅波的每一个正弦分量用一个线段表示，线段的长度代表其幅度，线段在横轴上的位置代表其频率。

图1-2 普通调幅波的频谱图（3）．普通调幅波（AM ）的功率 载波分量功率：Lcmc R U P 221=上边频分量功率：c a L cm a L cma P m R U m R U m P 2222141811)2(21=== 下边频分量功率：c a L cm a L cm a P m R U m R U m P 2222241811)2(21===因此，调幅波在调制信号的一个周期内给出的平均功率为：c a c P mP P P P )21(221+=++=可见，边频功率随a m 的增大而增加，当1=a m 时，边频功率为最大，即C P P 23=。

通信原理课程设计题目：基于MATLAB的抑制载波的双边带幅度调制（DSB）与解调分析——解调分析学院计算机与通信工程学院专业通信工程学号 20130000姓名 XXX指导老师童峥嵘宫铭举2015年12月通信原理课程设计评分标准摘要信号的调制与解调在通信系统中具有重要的作用。

调制过程实际上是一个频谱搬移的过程，即是将低频信号的频谱（调制信号）搬移到载频位置（载波）。

而解调是调制的逆过程，即是将已调制信号还原成原始基带信号的过程。

调制与解调方式往往能够决定一个通信系统的性能。

幅度调制就是一种很常见的模拟调制方法，在AM信号中，载波分量并不携带信息，仍占据大部分功率，如果抑制载波分量的发送，就能够提高功率效率，这就抑制载波双边带调制DSB-SC（Double Side Band with Suppressed Carrier），因为不存在载波分量，DSB-SC信号的调制效率就是100%，即全部功率都用于信息传输。

但由于DSB-SC信号的包络不再与调制信号的变化规律一致，因而不能采用简单的包络检波来恢复调制信号，需采用同步检波来解调。

这种解调方式被广泛应用在载波通信和短波无线电话通信中。

但是由于在信道传输过程中必将引入高斯白噪声，虽然经过带通滤波器后会使其转化为窄带噪声，但它依然会对解调信号造成影响，使其有一定程度的失真，而这种失真是不可避免的。

本文介绍了M文件编程方法来仿真DSB-SC系统的整个解调过程。

关键词 DSB-SC调制同步检波信道噪声 M语言目录第一章绪论 11.1 引言 11.2 信号的处理 11.3 本章小结 2第二章 DSB-SC的基本原理 32.1 DSB-SC解调原理 32.1.1 DSB-SC的解调原理分析 3 2.1.2 DSB-SC的解调框图 3 2.2 DSB-SC系统框图 42.3 本章小结 4第三章 Matlab介绍 53.1 Matlab简介 53.2 m语言的特点及构成 53.3 本章小结 6第四章ｍ语言的模块与仿真图 7 4.1 高斯白噪声 74.1.1.高斯白噪声下的信道特征 84.1.2.噪声仿真程序及仿真图 84.2 解调部分程序及仿真图 84.3 带通滤波器 94.4 本章小结 9第五章 M文件完整程序 11第六章总结 17参考文献 17第1章绪论1.1 引言通信的首要目的是传输信息，如何准确高效地传输信息是通信的一个重要目标。

数字通信原理课程设计报告书课题名称 基于MATLAB 的抑制载波双边带调幅和解调的实现设计姓 名学 号院、系、部物理与电信工程系 专 业通信工程 指导教师2010年01月09日※※※※※※※※※ ※※※※※※ 2007级学生数字通信原理课程设计基于MATLAB的抑制载波双边带调幅和解调的实现一、设计目的加深对《数字通信原理与技术》及《MATLAB》课程的认识，进一步熟悉M 语言编程中各个指令语句的运用；进一步了解和掌握数字通信原理课程设计中各种原理程序的设计技巧；掌握宏汇编语言的设计方法；掌握MATLAB软件的使用方法，加深对试验设备的了解以及对硬件设备的正确使用。

加强对于电路图的描绘技能，巩固独立设计实验的实验技能。

提高实践动手能力。

二、设计要求采用matlab或者其它软件工具实现对信号进行抑制载波双边带调幅（DSB-SC）和解调，并且绘制相关的图形；通过编程设置对参数进行调整，可以调节输出信号的显示效果。

所有设计要求，均必须在实验室调试，保证功能能够实现。

三、设计原理3.1调制与解调的MATLAB实现：调制在通信过程中起着极其重要的作用：无线电通信是通过空间辐射方式传输信号的，调制过程可以将信号的频谱搬移到容易一电磁波形式辐射的较高频范围；此外，调制过程可以将不同的信号通过频谱搬移托付至不同频率的载波上，实现多路复用，不至于互相干扰。

振幅调制是一种实用很广的连续波调制方式。

调幅信号X(t)主要有调制信号和载波信号组成。

调幅器原理如图1所示：图一调幅器原理框图其中载波信号C(t)用于搭载有用信号，其频率较高。

幅度调制信号g(t)含有有用信息，频率较低。

运用MATLAB信号g(t)处理工具箱的有关函数可以对信号进行调制。

对于信号x(t),通信系统就可以有效而可靠的传输了。

在接收端，分析已调信号的频谱，进而对它进行解调，以恢复原调制信号。

解调器原理如图2所示：图二 解调器原理框图 对于调制解调的过程以及其中所包含的对于信号的频谱分析均可以通过MATLAB 的相关函数实现。