课程设计一模拟线性调制系统标准的AM调制汇总Word下载.docx
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高频电子线路课程设计是专业实践环节之一,是学习完《高频电子线路》课程后进行的一次全面的综合练习。
其目的让学生掌握模拟通信系统的基本原理极其构造和运用,特别是理论联系实践,提高学生的综合应用能力。
二、课程设计的内容与任务
1.内容:
课程设计一、模拟线性调制系统-标准的AM调制
课程设计二、模拟线性调制系统-DSB-VC
课程设计三、模拟线性调制系统-SSB-VC
课程设计四、模拟线性调制系统-大信号包络检波
课程设计五、模拟线性调制系统-相干检波
课程设计六、模拟角度调制-FM直接调制
课程设计七、模拟角度调制-FM间接调制
课程设计八、模拟角度调制-相位鉴频
课程设计九、模拟角度调制-比例鉴频
2.任务:
学生自由组合,3-4人为一组,任选一个课题为自己的课程设计题目,各组所选题目不能重复,各组独立完成自己的任务。
三、课程设计的要求
1、通过资料查阅和学习,了解模拟通信系统的基本原理极其构造的一般方法。
2、参考和研究一些公司的规划和配置方案,结合《高频电子线路》课程中所学知识,积极完成设计任务。
3、对于课程设计完成所需的软件进行必要的学习和操作,确定课题实现的方案配置并进行仿真实现。
4、认真按时完成课程设计说明书。
四、课程设计的时间
2013-2014年度第一学期教学第17周,共1周(5个工作日)
五、课程设计的说明书撰写规范
1、在完成任务书中所要求的课题外,要撰写课程设计说明书1份(不少于3000字,10-15页),逻辑清楚,文字通顺,版面整洁,图表规范。
课程设计说明书须每组一份,独立完成。
2、设计说明书顺序为1、封面、2、任务书、3、目录、4、摘要、5、正文、6、参考文献(资料)、7、理论答辩作业等内容,以及附图或附件等材料。
正文包括课程设计的目的、课程设计的内容,课程设计的相关知识和技术。
3、题目字体用小三,黑体,正文字体用五号字,宋体,小标题用四号及小四,宋体,并用A4纸打印。
4、请在设计说明书注明同学各自完成的任务
六、课程设计参考资料
1、参考书:
[1]樊昌信.通信原理.国防工业出版社,2007.1
2、教材:
[2]张肃文.高频电子线路.高等教育出版社.2009.2
目录
一、摘要………………………………………………………………………………………1
二、整体设计…………………………………………………………………………………2
2.1AM调制设计………………………………………………………………………2
2.2AM解调设计………………………………………………………………………………2
2.3AM调制流程图………………………………………………………………………4
三、振幅调制产生原理……………………………………………………………………4
四、AM调制(常规双边带调制)原理………………………………………………5
五、调幅方案分析……………………………………………………………………………6
(1)标准调幅波(AM)产生原理……………………………………………………………6
(2)普通调幅波标准波形及失真波形……………………………………………………8
(3)AM调制系统框图………………………………………………………………………9
(4)运行系统,观察结果波形………………………………………………………………10
六、总结………………………………………………………………………………………12
七、参考文献………………………………………………………………………………12
八、任务分配………………………………………………………………………………12
九、理论答辩………………………………………………………………………………13
一、摘要
调幅电路又称幅度调制电路,是指能使高频载波信号的幅度随调制信号(通常是音频)的规律而变化的调制电路。
幅度调制电路有多种电路型式,现介绍一种简易的振幅调制电路,该电路的载波由高频信号发生器产生,经放大后和调制信号经乘法器后,输出抑制载波的双边带调幅波,输出的双边带调辐波与放大后的载波再经过相加器后,即可产生普通调幅波。
本课题其理论意义十分广泛且重要,涉及方面广,而且对电路基础、模拟电子线路、通信电子线路中的一些基础知识要求较高,对以往学过的知识是一次全面的复习,同时也将理论知识应用到实践中。
用待传输出的基带信号去改变高频载波信号的振幅,称为调幅。
在有关的非线性电子线路中,普通调幅波电路大多采用高电平调幅形式调幅电路,而抑制载波的双边带调幅电路采用低电平调幅的形式,两种形式的电路是分裂开来进行分析。
即在许多文献中,只对调幅系数
<1时的各项参数进行分析,而对于普通调幅波当调幅系数
>1时,认为调制波形产生严重失真。
这是由于采用了高电平调幅电路,在这类电路中,为了提高效率,往往采用工作在乙类或丙类状态的基极或集电极调幅电路,此时调制器只是在载波信号和调制信号均为正值时能完成乘法运算。
而采用四象限模拟相乘器低电平调幅电路,能够实现为任意值的调幅,结论证明,调幅系数为任意值的已调信号在发送端是可以实现,在接收端是可以解调的。
在通信系统中,从消息变换过来的信号是频率很低的电信号,其频谱特点是包括(或不包括)直流分量的低通频谱,如电话信号的频率范围在300到3000Hz,称为基带信号,这种基带信号在很多信道中不能直接传播。
为了使基带信号适宜在信道中传输,就需要采用调制解调技术。
调制通常可以分为模拟调制和数字调制两种方式。
二、整体设计
2.1AM调制设计
标准调幅就是常规双边带调制,简称调幅(AF)。
假设调制信号m(t)的平均值为0,将其叠加一个直流偏量后与载波相乘(图2-1),即可形成调幅信号。
载波
乘法器
加法器
m(t)S(t)
图2-1AM调制模型
AM信号的时域和频域表达式分别为
SAM=(t)[A0+m(t)]coswc(t)=A0coswc(t)+m(t)coswc(t)
(1)
SAM(ω)=πA0[δ(ω+ωC)+δ(ω-ω)]+1/2[M(ω+ω)+M(ω-ωC)]
(2)
式中,A0为外加的直流分量;
m(t)可以是确知信号也可以是随机信号,但通常认为其平均值为0,即m(t)=0。
AM信号的频谱SAM(t)是由载频分量和上、下两个边带组成(通常称频谱中画斜线的部分为上边带,不画斜线的部分为下边带)。
上边带的频谱与原调制信号的频谱结构相同,下边带是上边带的镜像。
显然,无论是上边带还是下边带,都含有原调制信号的完整信息。
故AM信号是带有载波的双边带信号,它的带宽为基带信号带宽的两倍,即
BAM=2Bm=2fH(3)
式中,Bm=fH为调制信号m(t)的带宽,fH为调制信号的最高频率。
2.2AM解调设计
(1)AM信号的解调原理及方式
解调是将位于载波的信号频谱再搬回来,并且不失真的恢复出原始基带信号。
解调的方式有两种:
相干解调和非相干解调。
相干解调适用于各种线性调制系统,非线性解调一般适用于幅度调制(AM)信号。
(2)相干解调
相干解调也叫同步检波。
解调与调制的实质一样,均是频谱搬移。
解调是把在载频位置的以调信号的谱搬回到原始基带位置。
由AM信号的频谱可知,如果将已调信号的频谱搬回到原点位置,即可得到原始的调制信号频谱,从而恢复出原始信号。
解调中的频谱搬移同样可用调制时的相乘运算来实现。
低通滤波器
S(t)m(t)
图2-2相干解调原理图
SAM(t)coswct=[A0+m(t)]cos2wct=1/2[A0+m(t)]+1/2[A0+m(t)]cos2wct
2.3AM调制流程图
开始
为各个变量赋初值
生成源信号m(t)
对m(t)进行AM调制
计算带宽
结束
图2-3AM调制流程图
三、振幅调制产生原理
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。
标准振幅调制(AmplitudeModulation,AM)是一种相对便宜的,质量不高的调制形式,主要用于声频和视频的商业广播。
我们讨论单频信号的调制情况。
如果设单频调制信号
,载波
,那么调幅信号(已调波)可表示为:
(2-1)
式中,
为已调波的瞬时振幅值(也称为调幅波的包络函数)。
由于调幅信号的瞬时振幅与调制信号成线性关系,即有:
(2-2)
四、AM调制(常规双边带调制)原理
假设调制信号m(t)的平均值为0,将其叠加一个直流偏量A后与载波相乘(如图1-1所示),即可形成调幅信号。
其时域表示式为
其中,m(t)-调制信号,均值为0,可以是确知
信号也可以是随机信号
A0-常数,表示叠加的直流分量
c=2πfc为载波信号的角频率
图1-1AM调制系统原理
AM调制的波形如图1-2所示:
由波形可以看出,当满足条件:
|m(t)|A0
时,其包络与调制信号波形相同,因此用包络检波法很容易恢复出原始调制信号。
否则,出现“过调幅”现象。
这时用包络检波将发生失真。
但是,可以
采用其他的解调方法,如同步检波
图1-2波形图
五、调幅电路方案分析
1、标准调幅波(AM)产生原理
调制信号是只来来自信源的消息信号(基带信号),这些信号可以是模拟的,亦可以是数字的。
为首调制的高频振荡信号可称为载波,它可以是正弦波,亦可以是非正弦波(如周期性脉冲序列)。
载波由高频信号源直接产生即可,然后经过高频功率放大器进行放大,作为调幅波的载波,调制信号由低频信号源直接产生,二者经过乘法器后即可产生双边带的调幅波,工作原理如图。
设载波信号
普通调幅波的频谱图如图所示:
幅度
上边带
下边带
ω
0
普通调幅波的频谱图
2、普通调幅波标准波形及失真波形
普通调幅波示意图如图所示:
标准调幅波示意图
由图可见,调幅波中载波分量占有很大比重,因此信息传输效率较低,称这种调制为有载波调制。
显然,AM波正负半周对称时:
调幅度为:
图所示为产生失真时的波形:
Ma>
1时的过调制波形
3、AM调制系统框图
AM调制系统框图
4.运行系统,观察结果波形
AM调制波形图如图2-1所示:
AM调制波形图
结果与分析:
要使输出已调信号的幅度与输入调制信号m(t)呈线性对应关系,应满足A0大于等于|m(t)|max,否则会出现过调制现象。
本实验中,不存在过调制现象,调整图中A0的增益可观察到过调制现象。
六、总结
在这一周的时间里我在做“AM调制器的设计”。
在这一过程中,真切感觉到自己知识能力的匮乏,好多东西都只是知道一些皮毛,真正搞懂会应用的东西很少。
或许一个人的进步需要一个缓慢的过程,在过程中需要不断地借鉴,学习,汲取别人的东西。
同别人的成果中攫取知识和营养,然后把它变成自己的东西。
收获之一是不做系统或者东西,许多细小的环节是注意不到的。
而这诸多环节往往影响你整个系统的正常运转。
这可真应验了那句话“细节决定一切”。
总之,在这次课程设计的制作的过程中学到了很多东西,能力也有相应的提升。
七、参考文献:
八、任务分配
设计说明:
肖行行
仿真:
肖博
理论答辩:
汪家栋
九、理论答辩
1、简述模拟线性调制系统的几种方法
幅度调制是用调制信号去控制高频载波的振幅,使其按调制信号的规律变化的过程,常分为标准调幅(AM)、抑制载波双边带调制(DSB)、单边带调制(SSB)和残留边带调制(VSB)等。
2、标准AM调制的特点
AM调制接收设备简单,功率利用率低,抗干扰能力差,在传输中如果载波遇到信道的选择性衰落,则在包络检波时会出现过调失真,信号频带较宽,频带利用率不高,因此AM调制用于通信质量要求不高的场合。
主要用在中波和短波的调幅广播中。
波形包络包含基带信号信息,频率是载波频率。
有直流分量。
频谱有边带分量和载波分量。
AM信号的时域波形的包络线反映了调制信号波形变换趋势。
AM频域是调制信号频谱的简单搬移,搬移至载频处,已调信号带宽是调制信号带宽的2倍。
3、标准AM调制中的过量调制产生的原因
AM调制的优点是接收设备简单,缺点是功率利用率低,抗干扰能力差,在传输中如果载波遇到信道的选择性衰落,则在包络检波时会出现过调失真。
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- 课程设计 模拟 线性调制 系统 标准 AM 调制 汇总
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