AM信号同步检波器解析

华南理工大学广州学院

高频课程设计报告

题目：AM信号同步检波器

姓 名： 黄日志

学 号： 201230085232

序 号： 1

学 院： 电子信息工程学院

班 级： 12电信1班

指导老师： 羊梅君

完成时间： 2014-6-29

目录

1. 概述 .................................................................... 3

1.1 幅度解调原理 .......................................................... 3

1.2 同步检波电路原理 ...................................................... 5

2. 电路设计 ................................................................ 6

2.1 MC1596芯片介绍 ....................................................... 6

2.2 MULTISIM仿真电路 ....................................................... 8

3. 软件运行 ................................................................ 8

3.1 参数设置 .............................................................. 8

3.2 仿真结果 .............................................................. 7

4. 设计结论 ............................................................... 11

5. 总结体会 ............................................................... 12

参考资料 .................................................................. 10

同步检波电路的设计

1. 概述

调制信号的解调过程称为检波，常用的方法有包络检波和同步检波两种。由于有载波的振幅调制信号包络直接反应了调制信号的变化规律，可以用包络检波法进行解调。而抑制载波双边带或单边带信号的包络不能直接反映调制信号的变化规律，所以无法用包络检波器进行解调，必须采用同步检波器。

同步检波器分为相乘型和相加型同步检波器。可以利用模拟相乘器，实现该功能。

1.1 幅度解调原理

调幅的实质是利用模拟相乘器将调制信号频谱线性搬移到载频附近，并通过带通滤波器提取所需要的频带信号。解调作为调制的逆过程，必然是再次利用相乘电路将调制信号频谱从载波频率附近搬回原来你位置，并通过低通滤波器提取所需要的调制信号，即基带信号，滤除无用的高频分量。

KM

vi va v

vr

图1.1-1 幅度解调器的组成框图

图中，KM是相乘电路的标尺因子，vr是参考信号，vi是输入的已调幅信号，无外乎以下的三种形式之一

ttgcAMvcos)( 0)(tg

ttgcDSBvcos)( 0)(tg

(1.1.1) 低通滤波器

ccSSBtgttgvsin2)(cos2)(

式中，)(tg代表调制信息，)(tg是)(tg的希尔伯特变换。为了能从条幅波中恢复调制信号，需要输入一个与载波同频同相的高频电压信号vr，即载波恢复信号。

设tcrmVvcosr ，利用三角恒等式

)cos()cos(21coscos

)sin()sin(21cossin

可以求出相乘器的输出电压va的表示式为

对AM和DSB信号

ttgtgcMVKv2cos2)(2)(rma

（1.1.2）

对SSB信号

ttgttgtgvcMVKv2sin4)(2cos4)(4)(rma

（1.2.3）

假若低通滤波器能够滤除va中集中在角频率c2附近的高频分量，又具有足够的带宽就不会引起调制信号v频率分量的失真，于是滤波器的输出信号电压为

对A和DSMB信号

)()0(k21rmtgLMVKv

（1.1.4）

对SSB信号 )()0(k41rmtgLMVKv

（1.1.5）

式中，)0(kL是低通滤波器的传输系数。

由于这种检波过程必须在接收端产生一个与载波信号同步的参考信号vr，故称为同步检波器。同步检波器可以对AM、DSB、SSB任何一种条幅波进行解调。

1.2 同步检波电路原理

相乘型同步检波电路组成与解调原理，在2.1中说明并得出结论，参看式（1.1.1）~（1.1.5），用模拟相乘器MC1596构成同步检波实用电路，有单电源供电与双电源供电，虽然供电方式不同，但原理相同。此处采用单电源供电。

图1.2-1 单电源供电的同步检波实用电路

模拟相乘器作同步检波时，不需要载波调零电路。因为在其输出电流中，除了解调所需要的低频分量外，其余所有分量都属于高频范围，因而很容易在输出端给予滤除。

由载波恢复电路产生的载波信号通常加到MC1596的x输入端。其电平大小只要能保证查分对管很好地处于工作状态即可。通常在100~500mV之间。根据待解调的单边带或双边带已调信号送到MC1596的y输入端，其电平应保持在线 性工作的限度内。该电路输入已调波电平高达100mV是，仍可获得很好的线性和无失真的输出。

载波恢复电路的任务是提供与载波同频同相的参考信号vr，它是实现各种同步检波的关键所在。

载波恢复电路可根据待解调的调幅信号中是否含有载波分量而采用不同的实现方法：对普通调幅信号，或者发送导频的双边带信号或单边带信号，可以采用窄带滤波器将载波信号提取出来；对于不含载波分量的双边带信号，采用非线性变换的方法恢复载波分量；对于不含导频分量的单边带信号，可采用发、收两端的载波都有频率稳定度很高的晶体振荡器产生。

2. 电路设计

2.1 MC1596芯片介绍

MC1596是美国Motorola公司生产的单片集成模拟相乘器，即吉尔伯特相乘器。MC1596的最高工作频率为300MHz，被转换的信号频率可达80MHz，它具有良好的载波抑制能力，应用广泛。

图2.1-1 MC1596内部电路图

图中晶体管Q1～Q4组成双差分放大器，Q5、Q6组成单差分放大器，用以激励Q1～Q4；Q7、Q8、D2及相应的电阻等组成多路电流源电路、Q7、Q8分别给Q5、Q6提供恒流电流，R为外接电阻，可用以调节电流的大小。另外，由Q5、Q6两管的发射级引出接线端2和3，外接电阻Ry，利用Ry的负反馈作用可以扩大输入电压Uy的动态范围。

MC1596的主要技术参数如下：

载波馈通 140V（mVMHzVfcmc300,10 方波输入）

载波抑制 65dB（mVMHzf60,500 输入）

50dB（mVMHzf60,10 输入）

互导带宽 300MHz（mVRL60,50 输入）

信道通道输入阻抗 200k，2pF

信号通道共模输入范围 5V

输入偏流 12A

输入失调电流 0.7A 输出阻抗 40k、2pF

正电源电流 2mA

负电源电流 3mA

2.2 Multisim仿真电路

在熟悉了电路的原理后，应用Multisim软件进行仿真实现。首先按照图2.2-1完成电路图的搭建，得到下图。

图2.2-1 单电源供电同步检波电路仿真图

图中，载波输入端接入函数信号发生器XFG1，用以产生与调制信号载波同频同相的参考信号；已调信号输入端可以输入调制好的DSB信号、SSB信号和AM信号，此处接入安捷伦函数发生器XFG2，用来产生AM信号；在解调信号输出端接入双踪示波器，A通道接解调信号，B通道接安捷伦函数发生器，可以对比AM信号的包络波形与同步检波后得到的解调波形。

3. 软件运行

3.1 参数设置

1. 函数信号发生器的参数设置 设置参考信号

频率KHzfc465

振幅mVpVpp100

在示波器上可得到参考信号的波形，如下图所示。

图3.1-1 参考信号参数设置

图3.1-2 参考信号波形

2.安捷伦函数发生器的参数设置

安捷伦函数发生器能直接产生AM波，

设置载波 频率KHzfc465

振幅mVpVpp100

设置调制信号 频率HzfmK1

振幅VpVpmp2

在示波器上可得到AM信号的波形，如下图所示。

图3.1-4 AM信号的波形

3.2 仿真结果

在设置好所应用仪器的参数后，点击运行，可以在双踪示波器上清晰地观察到输出波形。 由于这里采用了AM信号，可以猜测，观测到的输出波形应该是输入已调信号中调制信号的波形，即AM信号的包络波形，与包络检波器的输出波形是一样的。若采用DSB或SSB信号，也会得到与其对应的相应波形。