AM传输系统的设计解析.docx

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AM传输系统的设计解析

中原工学院

课程设计报告

课程名称：

现代通信电路课程设计

课程号：

专业：

班级：

学号：

学生姓名：

指导教师：

日期：

目录

第一章设计内容………………………………………………3

第一部分课题简介……………………………………3

一、设计内容和目的……………………………………3

二、设计流程图…………………………………………4

第二部分课题分析………………………………………5

一、课程设计方案…………………………………………5

二、设计模块……………………………………………6

第二章设计操作………………………………………………10

第一部分画图仿真……………………………………10

一、EWB模拟仿真……………………………………10

二、PROTEL画图…………………………………13

第二部分安装调试…………………………………14

一、安装焊接…………………………………………14

二、连线调试…………………………………………15

第三章实验分析…………………………………………15

第四章试验箱简介………………………………………17

第五章心得体会…………………………………………20

附录一：

器件清单……………………………………………21

附录二：

芯片资料……………………………………………22

附录三：

参考文献……………………………………………23附录四：

原理图………………………………………………24

第一章设计内容

第一部分课题简介

一、设计内容和目的

1．设计内容：

设计题目：

AM传输系统的设计

包含项目：

1.1信号源产生模块（模拟——语音信号）；

1.2载频信号产生（模拟——载波）；

1.3AM调制器：

平衡调制器

1.4AM解调器：

解调AM信号

2．设计目的:

（1）将学生专业知识（信号与系统、现代通信电路及通信原理）、专业技能（数电、模电、电子电工）及常用开发工具（EDA、DSP、单片机技术）相结合，在实际中进行综合运用。

（2）培养学生从零开始自己动手进行电路设计的能力，同时一般要求在进行综合设计师具有较高的成功率。

这是学生第一次动手设计自己的作品，是今后毕业工作的起点、浓缩、简化版，同时增强学生的信心也是综合设计的一个重要的任务。

（3）巩固和加深对高频电子线路基本知识的理解，提高学生综合运用本课程所学知识的能力，通过独立思考，深入钻研有关问题，掌握分析问题的方法。

二、设计流程图

图1-1-1

第二部分课题分析

一、课程设计方案

图1-2-1

1．信号产生模块（Ω=1KHz）

方案：

RC震荡器——桥式振荡器

优点：

电路原理简单，起振容易，波形好，频率稳定可调。

注意：

正弦波震荡电路是一个没有输入信号的带选频网络的正反馈放大电路，设计电路时要注意其震荡条件（振幅平衡条件和相位平衡条件）

方案：

压控振荡器——锁相环4046

2.载波产生模块（f0=100KHZ~10MHZ）

方案一：

LC振荡器（电容三点式、电感三点式、石英晶体振荡器优缺点：

电容三点式震荡频率高，一般工作在固定频率；电感三点式工作频率低，线圈的使用不方便；晶体振荡器的频率稳定度高。

方案二：

压控振荡器（VCO）

利用锁相环4046产生的矩形波作为载波，电路简单，不需编程

方案三：

EPLD

利用EDA技术进行编程设计

3．AM调制器

方案一：

模拟乘法器（MC1496）

模拟相乘器可用来实现振幅的调制、解调以及混频等线性频谱搬移电路，电路简单。

方案二：

分立元件

电路复杂，可能出现的问题多。

4.AM解调器

方案一：

二极管峰值包络检波

用于大信号的检波，利用RC的充放电实现检波。

电路简单，易于实现。

方案二：

模拟相乘器

外围电路复杂，原理复杂

二、设计模块

1．信号产生模块

实现方法：

RC振荡器

图1-2-2

2．载波产生模块

实现方法：

压控振荡器

3．AM调制模块

AM信号的产生可以采用高电平调制和低电平调制两种方式完成。

此模块采用双平衡乘法器，从相应借口输入即可完成两信号相乘。

AM信号的产生可用以下示意图表示：

乘法器电路图:

图1-2-4

模块内容如图1-2-5所示

该模块实现诸如AM、BPSK、QPSK等信号的调制和解调。

在该模块中有两个完全一样的模块

a.乘法器1：

信号从测试孔TPF01输入，载波信号从TPF02输入，输出信号经放大后从测试孔TPF03输出。

b.乘法器2：

信号从测试孔TPF06输入，输出信号从TPF07输入，输出信号经放大后从测试孔TPF08输出。

注意：

对与输入信号TPF06只有测试孔，其信号与测试双排之间没有信号连接线。

a）两信号相加：

信号电路板右排插针JA02的引脚1、5输入，结果从引脚9输出。

b）两信号相减：

被减信号从JA02的引脚14输入，减信号从引脚18输入，结果从引脚19输出。

c）单个信号的反相：

信号从JA02的引脚13输入，反相信号从17输出。

4．AM解调模块常用解调（同步解调）

（1）相干解调可用以下示意图表示

图1-2-6

该模块提供三种滤波器，这三种滤波器的参数可以通过改变不同的电阻值进行设置

a）3dB点为24HZ高通滤波器：

测试孔TP101输入信号，测试孔TP102输出滤波后的信号。

b）中心频率为1624KHZ、带宽为1024KHZ的带通滤波器：

测试孔TP103输出信号测试孔TP104输出滤波后的信号。

c）3dB点为1624KHZ低通滤波器：

测试孔TP105输入信号，测试孔TP106输出滤波后的信号

（2）二极管峰值包络检波法

说明：

包络检波是指解调器输出电压与输入已调波的包络成正比的检波方法检测过程就是信号源通过二极管给电容充电与电容对电阻放点的交替重复过程。

图1-2-7

第二章设计操作

第一部分画图仿真

一、EWB模拟仿真

1.RC振荡器产生调制信号

取C=10nf,由1/2лRC=1KHz得R=16KΩ，取R=16KΩ

取Rf=10kΩ,由Af=1+Rf/R1>=3得R1<=5KΩ,取R1=4.9KΩ

图2-1-1

仿真电路图如图所示：

图2-1-2

仿真结果如图所示：

图2-1-3

2.二极管峰值包络检波

（1）如下图2-1-4所示：

图2-1-4

波形如图所示：

图2-1-5

（2）由于波形质量差，增加一低通滤波器，如图：

图2-1-6

波形如图：

图2-1-7

（3）进一步改进，如图：

图2-1-8

波形如图：

二、protel画图

1.信号产生模块

图2-2-1

2.载波产生模块

图2-2-2

3.调制模块

图2-2-3

4．解调模块

第二部分安装调试

一、安装焊接

1．信号产生模块

选择R1为1KΩ的电阻，Rf为10KΩ的滑动变阻器，C的型号为103，R的阻值为10KΩ的元件进行焊接

2．二极管包络检波模块

选用普通二极管，R为10KΩ，型号为102的电容C，Rf为10KΩ的电阻进行焊接

注意：

①注意二极管的正负

②正确使用电烙铁，防触电，烧伤

③焊接顺序为先低（小）后高（大）

二、连线调试

调制信号输出后和载波分别由乘法器的TPF01、TPF02进，TPF03出或者TPF06、TPF07进，TPF08出，接着将输出接入二极管包络检波器中，再将输出接入滤波块，5孔进6孔出，输出的信号连接在示波器上进行观察。

说明：

需分步调试

第一步：

将信号产生模块的输出通过示波器观察波形

第二步：

将载波产生模块的输出通过示波器观察波形

第三步：

将信号和载波送入乘法器，通过示波器观察输出波形

第四步：

将调制信号进行解调，并观察输出波形

第五步：

若解调后的波形不理想，送滤波器进行滤波后观察

第三章实验分析

1、信号产生模块仿真及调试

①由C=10nf,R=16KΩ则fc=1/2лRC=0.995KHz

取Rf=10kΩ,由Af=1+Rf/R1>=3得R1<=5KΩ,取R1进行反复试验，当R1=4.9kΩ时波形质量最好

②由于失真太严重，输出波形为一矩形波而不是正弦波，调节滑动变阻器Rf使其出现理想正弦波，并调节幅度为2V，测得频率为1.455KHz。

2、压控振荡器调试

压控振荡器的输出为矩形波，其中一路输出频率为347.5KHz，另一路输出频率为137.9KHz。

取频率为137.9KHz的输出作为载波

3、乘法器模块调试

载波送入乘法器，调节输出幅度使其大于调制信号，即UΩ

将调制信号送入乘法器，若输出波形为矩形波，调节频率。

若波形为

即出现过调状态，则调节乘法器模块的电阻值使其输出为

4、二极管包络检波仿真及调试

①在仿真过程中用到AM波，改变参使载波频率为10KHz，调制信号为1KHz，幅度为2V，m=0.5，AM波形如图所示

检波电路满足RC<=√1-m²/Ωm可以防止惰性失真。

检波器输出端为正弦波和少量的高频纹波，在输出端加一低通滤波器可以将高频纹波滤掉。

然而得到的输出仍含有少量的高频分量，为此，在RC回路后加一滤波器滤除高频分量，输出波形中不再含有高频纹波。

②将调幅波送入检波电路检波，用示波器观察输出波形质量较差，需送入滤波模块进行滤波，得到理想波形。

第四章实验箱简介

ZH5006试验箱介绍

ZH5006综合设计实验箱为学生提供了一个开放的、可互连得工作平台，可充分地发挥学生的四维空间。

ZH5006综合设计试验箱包括以下三部分：

（1）主板：

提供了一个灵活的工作平台；

（2）标准模块：

提供了诸如80C31、EPLD、乘法器等标准模块；

（3）通用设计模块：

提供了一个可进行焊接的通用化模块；ZH5006试验箱的主板结构入下图4-1所示：

图4-1

在ZH5006试验箱中最多可插入两种类型的九块模板，其中上面三个模块（模块1~3）的结构一样，下面六个模块（模块4~9）的结构一样。

这两类模块的差别在于它们的右边双排的信号定义上的差别，下面将详细说明。

这两类模块的左排插针JX01连接电源和地，右排插针JX02

连接信号，下方（或者上方）有十个标准测试孔CJX01~CJX10，用于信号的连线及测量。

另外，在每个模块的四角上还有四个固定孔，是用于设计模块在插入主板上进行定位的。

每个模块的左边插针JX01的定义如图4-2：

图4-2图4-3

J-X01的电源脚定义模块0~3的J-X02引脚定义

1、ZH5006模块1~3的JX02引脚的定义如图4-3所示：

2、ZH5006模块4~9的JX02引脚的定义如图4-4所示：

图4-4模块4~9的IX02的信号引脚定义

3、对于双排的编号如下：

（如图4-5所示）

最后对于ZH5006主板还需要说明的是：

在主板的上方与下方有五个向外提供电源的标准插座，其主要提供+5V

+12V、—12V的电源。

电源定义如下：

图4-5双排针的编号

第五章心得体会

这次课程设计的基础课程是高频电子线路，由于课堂基础知识的学习和实验课的独立操作，我对AM传输系统的原理有一定的认识，为课程设计打下了基础。

在本次课程设计中我负责了EWB模拟仿真，二极管包络检波电路的焊接以及系统的连线调试。

二极管检波电路的焊接很容易做，并且一次性调试成功。

在这次设计中遇到了很多实际性的问题，在实际设计中才发现，书本上理论性的东西与在实际运用中的还是有一定的出入的。

在仿真调试过程中遇