AM调幅波设计电路高频电路课程设计.docx
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AM调幅波设计电路高频电路课程设计
1.引言及课程题目的分析...................................
2课程题目的框图·····························
3.课程设计的目的·····························
4课程设计的内容………………………
5课程设计的原理………………………
6课程设计的步骤或计算………………
7课程设计的结果与结论………………
8参考文献………………………………
一、引言
在高频电子线路中的振幅调制、同步检波、混
频、倍频、鉴频、鉴相等调制与解调的过程,均可视为两个信号相乘或包含相乘的过程[1]。
目前在无线电通信、广播电视等方面得到广泛应用。
本文利用Multisim11软件仿真平台,对MC1496构成的调幅电路进行软件仿真和实际电路测试,并分析比较测试结果。
二、题目分析
调幅调制和解调在理论上包括了信号处理,模拟电子,高频电子和通信原理等知识,涉及比较广泛。
在实际上包括了各种不同信息传输的最基本原理,是大多数设备发射与接收的基本部分,所以我们做的这个课题是有很大的意义的。
本设计报告总体分为两大问题:
信号的解调和调制。
在调制部分省略了载波信号的放大、功放部分,要调制的信号也同样省略了放大部分,所以在调制中保留了调制器中的主要部分—乘法器,在解调部分也只是保留了检波器部分,即二极管检波器。
在确定电路后,利用了EDA软件Multisim进行仿真来验证结果。
二、电路的总框图
三、课程设计的目的
目的:
通过课程设计,使学生加强对高频电子技术电路的理解,学会查寻资料﹑方案比较,以及设计计算等环节。
进一步提高分析解决实际问题的能力,创造一个动脑动手﹑独立开展电路实验的机会,锻炼分析﹑解决高频电子电路问题的实际本领,真正实现由课本知识向实际能力的转化;通过典型电路的设计与制作,加深对基本原理的了解,增强学生的实践能力。
四、课程设计的内容
1、AM振幅调制解调器的设计
(1)AM振幅调制解调器的设计
设计要求:
用模拟乘法器MC1496设计一振幅调制器,使其能实现AM信号调制
主要指标:
载波频率:
100kHz10MV正弦波调制信号:
1KHz100MV正弦波输出信号幅度:
大于等于5V(峰峰值)无明显失真
(2)AM信号同步检波器
设计要求:
用模拟乘法器MC1496设计一AM信号同步检波器
主要指标:
输入AM信号:
载波频100KHz正弦波,调制信号:
1KHz正弦波,幅度大于1V,调制度为60%。
输出信号:
无明显失真,幅度大于5V。
五、课程设计的原理
1.MC1496模拟乘法器
MC1496是双平衡四象限模拟乘法器。
其内部电路和引脚如下图(a)(b)所示。
其中VT1,VT2与VT3,VT4组成双差分放大器,VT5,VT6组成的单差分放大器用以激励VT1~VT4。
VT7、VT8及其偏置电路组成差分放大器、的恒流源。
引脚8与10接输入电压UX,1与4接另一输入电压Uy,输出电压U0从引脚6与12输出。
引脚2与3外接电阻RE,对差分放大器VT5、VT6产生串联电流负反馈,以扩展输入电压Uy的线性动态范围。
引脚14为负电源端(双电源供电时)或接地端(单电源供电使),引脚5外接电阻R5。
用来调节偏置电流I5及镜像电流I0的值。
1)MC1496的内部结构图
MC1496的引脚电路
2)静态工作点的设定
(1)静态偏置电压的设置
静态偏置电压的设置应保证各个晶体管工作在放大状态,即晶体管的集-基极间的电压应大于或等于2V,小于或等于最大允许工作电压。
根据MC1496的特性参数,对于图10-1所示的内部电路,应用时,静态偏置电压(输入电压为0时)应满足下列关系,即
ν8=ν10,ν1=ν4,ν6=ν12
12V≥ν6 (ν12)-ν8 (ν10)>2V
12V≥ν8 (ν10)-ν1 (ν4)>2.7V
12V≥ν1 (ν4)-ν5>2.7V
设载波信号的表达式为
,调制信号的表达式为
,则调幅信号的表达式为:
(2)静态偏置电流的确定
静态偏置电流主要由恒流源I0的值来确定。
当器件为单电源工作时,引脚14接地,5脚通过一电阻VR接正电源+VCC由于I0是I5的镜像电流,所以改变VR可以调节I0的大小,即
当器件为双电源工作时,引脚14接负电源-Vee,5脚通过一电阻VR接地,所以改变VR可以调节I0的大小,即
根据MC1496的性能参数,器件的静态电流应小于4mA,一般取
。
在本实验电路中VR用6.8K的电阻R15代替。
四.课程设计的步骤或计算
1.载波信号和调制信号的仿真
载波Uc(t)频率为100KHZ,振幅为10mv。
调制信号U(t)频率为1KHZ,振幅为100mv。
MC1496构成的双边带调幅波电路原理图
MC1496构成的振幅调制器的调试和仿真
MC1496构成的振幅调制器的仿真图
其中载波信号UC经高频耦合电容C2从Ux端输入,C3为高频旁路电容,使8脚接地。
调制信号U0经低频耦合电容C1从Uy端输入,C4为低频旁路电容,使4脚接地。
调幅信号从12脚单端输出。
器件采用双电供电方式,所以5脚的偏置电阻R5接地,可计算器件的静态偏置电流I5或I0,即
脚2与3间接入负反馈电阻RE,以扩展调制信号Uw的线性动态范围,增大线性范围增大,但乘法器的增益随之减少。
RP设置为一半状态,
在实现调幅时载波信号加载在Q1,Q4的输入
端,即IO8、IO10管脚。
调制信号加载在差动放大器
Q5、Q6即管脚IO1、IO4。
IO2、IO3管脚外接电阻,以
扩大调制信号动态范围。
已调制信号由双差动放大
器的两集电极输出。
接于正电源电路的电阻R6,R4
用来分压,以便提供相乘器内部Q1~Q4管的基极
偏压;负电源通过RP,R12,R13及R9,R10的分压
供给相乘器内部Q5、Q6管基极偏压,RP为载波调
零电位器,调节RP可使电路对称以减小载波信号
输出;R8,R14为输出端的负载电阻,接于IO2、IO3
端电阻R7用来扩大U的线性动态范围,同时控制
乘法器的增益。
1.调RP2电位器使载波输入端平衡,在调制信号输入锁IN2加峰峰值为100mv,频率为1KHZ的正弦信号,调节RP2电位器,用示波器观察输入端,使信号最小。
2.在载波输入端IN1加峰值为VC10mv,频率为100KHZ的正弦先好,
二
实现全载波调幅
1)低频信号不就加入,送入IN1段载波信号仍为Vs(t)=10sin2π*100000t(mv),调节PR1使Vab=0.25V,再将低频信号Vs(t)=10sin2π*1000t(mv)加至调制器输入端IN2,此时纪律调幅波波形
2)载波信号VC(t)不变,将调制的信号改为方波,幅值为100mv,观察记录此时的已调波
3)实现抑制载波调幅
1.低频信号不加入,送入IN1端载波信号仍为Vs(t)=10sin2π*100000t(mv),调节RP1,用示波器观察输出端波形,使输出V=0.
2.载波输入端不变,调制信号输入端IN2加为V(t)=10sin2π*1000t(mv)信号,记录波形
3)所加载波信号和调幅信号均不变,微调RP2为一个值,观察输出波形
五.课程设计的结果与结论
1)通过实验电路仿真所得到的结果满足预期所设定的结果,最后结果如下图所示:
2)通过实际电路所得数据与仿真数据的对比,
可以看出以下三个不同点:
①管脚1与管脚4的实际静态偏置电压与仿
真中的数值有所不同。
在实际静态工作电压数据
中,管脚1与管脚4的电压主要是由负电源的部分
分压提供的。
由于实际元器件都并不是处于理想状
态,这是造成差异的主要原因。
但这个误差对整个实验并无明显的影响。
可以加大RP的电阻值或者
同时加大R12,R13电阻值,以减小误差。
②在抑制载波振幅调制波形中,实际电路的波
形上下不对称。
主要是由于器件内部参数不可能完
全对称,致使输出波形出现载波漏信号。
管脚1和
4分别接两个51欧的电阻,以抑制载波漏信号和
改善温度性能。
所以可以通过在R9或R10或管脚
8中串联上一个100欧的电位器,调节该电位器即
可改善波形的对称性[3]。
③实际电路的波形的图像都有些毛刺现象,主
要原因是输出和输入都受到外界的干扰。
本文利用Multisim10软件强大的电路设计和仿
真功能以及电路参数调节的灵活性,创建MC1496
构成的双边带调幅电路,利用仿真平台自带的虚拟
仪器进行仿真测试,并结合实际电路测试实验对不同的实验结果进行比对和分析。
六.参考文献
[1]沈伟慈,通信电路(第二版).西安电子科技大学,2007
[1] 樊昌信,通信原理[M].北京:
国防工业出版社,2001.
[2] 张肃文,陆兆熊.高频电子线路[M].北京:
高等教育
出版社,1993.
[3] 于洪珍,通信电子电路[M].北京:
电子工业出版社,2002.
[4]梁恩主等,protel99SE电路设计仿真应用,清华大学出版社,2000.
[5] 胡宴如,高频电子线路.北京:
高等教育出版社,2009.1
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