振幅調(diào)制與解調(diào)multisim仿真

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)學(xué)生姓名： 專業(yè)班級(jí)： 指導(dǎo)教師： 工作單位： 題 目: 振幅調(diào)制與解調(diào) 初始條件： 振幅調(diào)制與解調(diào)原理，Multisim軟件要求完成的主要任務(wù): （1）設(shè)計(jì)任務(wù)根據(jù)振幅調(diào)制與解調(diào)的原理，設(shè)計(jì)電路圖，并在multisim軟件仿真出波形結(jié)果。（2）設(shè)計(jì)要求惰性失真測(cè)試；負(fù)峰切割失真的測(cè)試；檢波器電壓系數(shù)的測(cè)試；時(shí)間安排：1、 2014 年 11月 17 日集中，作課設(shè)具體實(shí)施計(jì)劃與課程設(shè)計(jì)報(bào)告格式的要求說(shuō)明。2、 2014 年 11月 17 日，查閱相關(guān)資料，學(xué)習(xí)基本原理。3、 2014 年 11月 18 日 至 2014 年 11月20日，方案選擇和電路

2、設(shè)計(jì)。4、 2014 年 11月 20 日 至 2014 年 11月21日，電路仿真和設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)撰寫(xiě)。5、 2014 年 11月 23 日上交課程設(shè)計(jì)報(bào)告，同時(shí)進(jìn)行答辯。課設(shè)答疑地點(diǎn)：鑒主13樓電子科學(xué)與技術(shù)實(shí)驗(yàn)室。指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日系主任（或責(zé)任教師）簽名： 年 月 日摘要本文是振幅調(diào)制與解調(diào)的原理分析與multisim仿真實(shí)現(xiàn)，其中包括其調(diào)制與解調(diào)的基本原理、數(shù)學(xué)定義、電路框圖、仿真原理、仿真波形及其在現(xiàn)代通信領(lǐng)域的重要性，其中詳細(xì)講述了電壓調(diào)制系數(shù)的定義、計(jì)算、及其對(duì)調(diào)制與解調(diào)結(jié)果的影響，最后對(duì)解調(diào)的兩種失真，惰性失真和負(fù)峰切割失真，進(jìn)行了深入的分析并給出了減小這種失真的辦法。關(guān)

3、鍵字：振幅調(diào)制，AM信號(hào)解調(diào)，multisim仿真。AbstractThis paper is the principle of amplitude modulation and demodulation analysis and multisim simulation implementation, including its basic principle of modulation and demodulation, mathematical definition, circuit diagram and simulation principle and simulation wavef

4、orm and its importance in the field of modern communications, the definition and calculation of voltage modulation coefficient is described in detail, and its effect on the result of the modulation and demodulation, the last of demodulation of the two kinds of distortion, inert distortion and negati

5、ve peak cutting distortion, carried on the thorough analysis and the way to minimize this distortion is given.Key words: amplitude modulation, AM signal demodulation, multisim simulation.目錄1振幅調(diào)制的原理1.1調(diào)制在通信系統(tǒng)中的作用調(diào)制技術(shù)是高頻電子線路課程中一個(gè)十分重要的技術(shù)，它是一種信號(hào)處理技術(shù)。無(wú)論在模擬通信、數(shù)字通信還是數(shù)據(jù)通信中都扮演著重要角色。調(diào)制的實(shí)質(zhì)是進(jìn)行頻譜的搬移,其作用與目的有以下三個(gè)方

6、面。(a)頻率變換：為了實(shí)現(xiàn)無(wú)線方式傳送信息，如將（0.3-3.4KHz）有效帶寬內(nèi)的語(yǔ)音信號(hào)調(diào)制到給定的高頻頻段上去，即將低頻信號(hào)變換為高頻信號(hào)，適應(yīng)無(wú)線信道傳輸要求。(b)實(shí)現(xiàn)頻率分配:保證多個(gè)電臺(tái)同時(shí)工作時(shí),發(fā)出的信號(hào)互不干擾(c)實(shí)現(xiàn)多路復(fù)用：例如將多路信號(hào)互不干擾的安排在同一物理信道中傳輸,即實(shí)現(xiàn)頻分復(fù)用。1.2 調(diào)制的基本方式根據(jù)載波受調(diào)制參量的不同, 調(diào)制可分為三種基本方式, 它們分別是：1.3振幅調(diào)制原理與實(shí)現(xiàn)方式所謂振幅調(diào)制(AM), 就是用調(diào)制信號(hào)U去控制高頻載波信號(hào)Uc的振幅,使載波信號(hào)的振幅按照調(diào)制信號(hào)U的規(guī)律變化。即已調(diào)制信號(hào)UAM變化的周期與調(diào)制信號(hào)U的周期相同，且

7、幅度的變化與調(diào)制信號(hào)的振幅成正比.三種振幅調(diào)制信號(hào)都有一個(gè)調(diào)制信號(hào)和載波的乘積項(xiàng)，所以振幅調(diào)制電路的實(shí)現(xiàn)是以乘法器為核心的頻譜線性搬移電路。1.4全載波調(diào)幅電路模型與工作原理 全載波振幅調(diào)制電路的模型如圖所示。圖1-1 全載波振幅調(diào)制電路的模型 式1-1有結(jié)果可以看出，輸出的調(diào)幅信號(hào)不僅含有邊帶信號(hào)，且含有高頻載波信號(hào)。1.5電壓調(diào)制系數(shù)全載波AM信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)形式為 式1-2其中ma為電壓調(diào)制系數(shù)，又叫電壓調(diào)制度，反映了載波振幅受控的強(qiáng)弱程度，一般ma值越大調(diào)幅越深： 由定義可得 式1-3其中Umax表示調(diào)幅信號(hào)的最大振幅，Umin表示調(diào)幅信號(hào)的最小振幅。2振幅調(diào)制的仿真2.1 multisim

8、軟件簡(jiǎn)介Multisim是美國(guó)國(guó)家儀器（NI）有限公司推出的以Windows為基礎(chǔ)的仿真工具，適用于板級(jí)的模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計(jì)工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語(yǔ)言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。工程師們可以使用Multisim交互式地搭建電路原理圖，并對(duì)電路進(jìn)行仿真。Multisim提煉了SPICE仿真的復(fù)雜內(nèi)容，這樣工程師無(wú)需懂得深入的SPICE技術(shù)就可以很快地進(jìn)行捕獲、仿真和分析新的設(shè)計(jì)，這也使其更適合電子學(xué)教育。通過(guò)Multisim和，PCB設(shè)計(jì)工程師和電子學(xué)教育工作者可以完成從理論到原理圖捕獲與仿真再到和測(cè)試這樣一個(gè)完整的綜合設(shè)計(jì)流程。2.2振幅調(diào)制的時(shí)域分析在mu

9、ltisim軟件中設(shè)計(jì)如圖2-1所示的電路圖，即可實(shí)現(xiàn)信號(hào)的振幅調(diào)制圖2-1 振幅調(diào)制仿真電路設(shè)定調(diào)制信號(hào)U的頻率為1kHz，載波Uc的頻率一般遠(yuǎn)大于調(diào)制信號(hào)的頻率，這里選為2MHz，振幅為2V，由于所加的直流信號(hào)為1V，故調(diào)制信號(hào)的振幅等于電壓調(diào)制系數(shù)，圖2-2是調(diào)制信號(hào)的波形，調(diào)制結(jié)果如圖2-3(a)、(b)、(c)所示，調(diào)制系數(shù)為別為0.5、1、1.5，即普通調(diào)幅、最大調(diào)幅和過(guò)調(diào)幅，可以看到，調(diào)幅波的振幅（包絡(luò)）變化規(guī)律與調(diào)制信號(hào)波形一致，包絡(luò)之內(nèi)的填充頻率是載波頻率，圖2-3(a)中，調(diào)幅波的最大振幅為3V，最小振幅為1V，已知調(diào)制系數(shù)為0.5，這印證了公式： 式2-1 圖2-2 調(diào)制

10、信號(hào)波形 圖2-3(a) AM信號(hào)波形ma=0.5圖2-3(b) AM信號(hào)波形ma=1 圖2-3(c) AM信號(hào)波形ma=1.52.3振幅調(diào)制的頻域分析當(dāng)選取的載波頻率遠(yuǎn)大于調(diào)制信號(hào)的頻率時(shí)，multisim中的示波器無(wú)法顯示全部的頻譜，這里為了直觀的顯示調(diào)幅信號(hào)的頻譜，選取了2kHz的載波和1kHz的調(diào)制信號(hào)，圖2-4是電路圖，圖2-5為調(diào)幅信號(hào)的頻譜圖，又有調(diào)幅波表達(dá)式 式2-2可知調(diào)幅波的特點(diǎn)有：(a)AM的頻譜由三部分組成：即載頻和上下邊頻.(b)載頻不含信息，兩邊頻包含相同的信息，所占帶寬為最高調(diào)制頻率fH的兩倍。(c)從功率利用率看，AM信號(hào)的功率利用率不充分，載波是不含傳送信息的

11、,但它至少占有2/3的功率，而載有信息的邊頻功率之和最多占總輸出功率的1/3。從有效地利用發(fā)射機(jī)功率來(lái)看，全載波調(diào)幅波是很不經(jīng)濟(jì)的。圖2-4 振幅調(diào)制頻域分析電路圖圖2-5 AM信號(hào)頻譜圖3調(diào)幅信號(hào)解調(diào)的原理3.1調(diào)制信號(hào)的解調(diào)解調(diào)是調(diào)制的逆過(guò)程，是從高頻已調(diào)波中恢復(fù)出原低頻調(diào)制信號(hào)的過(guò)程。從頻譜上看，解調(diào)也是一種信號(hào)頻譜的線性搬移過(guò)程，是將高頻端的信號(hào)頻譜搬移到低頻端，解調(diào)過(guò)程是和調(diào)制過(guò)程相對(duì)應(yīng)的，不同的調(diào)制方式對(duì)應(yīng)于不同的解調(diào)方式。一般的解調(diào)方法有兩種，一種是包絡(luò)檢波，一種是同步檢波，本設(shè)計(jì)采用的是包絡(luò)檢波，其電路簡(jiǎn)單，便于設(shè)計(jì)。3.2包絡(luò)檢波二極管包絡(luò)檢波器是包絡(luò)檢波器中最簡(jiǎn)單、最常用的

12、一種電路。它適合于解調(diào)信號(hào)電平較大（俗稱大信號(hào)，通常要求峰-峰值為0.5V 以上）的AM波。它具有電路簡(jiǎn)單，檢波線性好，易于實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)。4調(diào)幅信號(hào)解調(diào)的仿真根據(jù)包絡(luò)檢波的原理在multisim軟件中設(shè)計(jì)如圖4-1所示的電路圖，AM信號(hào)直接在元件庫(kù)中選取，AM信號(hào)的參數(shù)與2.2節(jié)中已調(diào)信號(hào)參數(shù)相同，解調(diào)的結(jié)果如圖4-2所示，可以看到信號(hào)的周期T=T2-T1=1.002ms，f=1kHz，即等于調(diào)制信號(hào)的周期，實(shí)現(xiàn)了AM調(diào)制信號(hào)的解調(diào)。其中，R1，C1電路有兩個(gè)作用，一是作為檢波器的負(fù)載，在其兩端產(chǎn)生調(diào)制頻率電壓；二是起到高頻電流的旁路作用，為此目的，需要滿足 式4-1計(jì)算可得R1C1在 之間。圖

13、4-1 AM信號(hào)解調(diào)仿真電路圖圖4-2 AM信號(hào)解調(diào)后波形5惰性失真的測(cè)試及分析5.1惰性失真產(chǎn)生原因AM信號(hào)包絡(luò)檢波檢波電路參數(shù)設(shè)置不當(dāng)會(huì)產(chǎn)生兩種失真，分別為惰性失真和負(fù)峰切割失真，其中惰性失真有稱為對(duì)角線失真或放電失真，其產(chǎn)生原因?yàn)椋珻1R1很大，放電很慢，可能在隨后的若干的高頻周期內(nèi)，包絡(luò)線電壓雖已下降，而C1上的電壓還大于包絡(luò)線電壓，這就使二極管方向截止，失去檢波作用。在截至期間，檢波輸出波形呈傾斜的對(duì)角線形狀，對(duì)角線失真可以總結(jié)為電容放電曲線uct的下降速度慢于包絡(luò)線電壓下降的速度。不失真的條件為： 式5-1由此可見(jiàn)，ma，W越大，包絡(luò)的下降速度越快，要求的R1C1就越小。5.2惰性

14、失真的仿真測(cè)試設(shè)置調(diào)制系數(shù)為0.5，R1從原來(lái)的10kW增大到100kW，其他參數(shù)不變，使其不滿足式5-1，運(yùn)行后，仿真結(jié)果如圖5-2，明顯可以看到出現(xiàn)惰性失真。圖5-1 惰性失真電路參數(shù)圖5-2 惰性失真波形6負(fù)峰切割失真的測(cè)試及分析6.1負(fù)峰切割失真的產(chǎn)生原因負(fù)峰切割失真又稱為底部切割失真，這種失真是因檢波器的交直流負(fù)載電阻不同引起的。為了取出低頻調(diào)制信號(hào)，檢波器電路加入C2和R2，電容C2應(yīng)對(duì)低頻呈現(xiàn)短路，R2是所接負(fù)載。當(dāng)檢波器接有C2和R2時(shí)，檢波器的直流負(fù)載電阻RDC仍等于R1，而低頻交流負(fù)載RAC等于R1與R2的并聯(lián)，因?yàn)镽DC不等于RAC，將引起底部失真。要避免負(fù)峰切割失真，應(yīng)

15、滿足： 式6-16.2負(fù)峰切割失真的仿真測(cè)試如圖6-1所示電路圖，設(shè)置調(diào)制系數(shù)為0.7，R2從原來(lái)的20kW減小到1kW，其他參數(shù)不變，即可得仿真結(jié)果，如圖6-2所示，為負(fù)峰切割失真。負(fù)峰切割失真圖6-1 負(fù)峰切割失真電路參數(shù)圖6-2 負(fù)峰切割失真波形7總結(jié)在這一周的課程設(shè)計(jì)中，我首先查閱教材和其他資料，深入理解振幅調(diào)制與解調(diào)的原理與電路實(shí)現(xiàn)，然后開(kāi)始在multisim軟件中設(shè)計(jì)仿真電路圖，振幅調(diào)制只涉及到一個(gè)乘法器，相對(duì)來(lái)說(shuō)比較簡(jiǎn)單，很快就得到了想要的仿真結(jié)果，接下來(lái)是AM信號(hào)的解調(diào)，搭建電路時(shí)只遇到了一個(gè)困難，就是AM信號(hào)源的選擇，由于我是第一次使用這個(gè)軟件，對(duì)軟件的各種操作不熟悉，不過(guò)百

16、度了一下就解決了，隨后是包絡(luò)檢波電路元件參數(shù)的設(shè)置，隨著接下來(lái)的各種嘗試，先是教材中給的限制條件，我發(fā)現(xiàn)這并不能很好的解決問(wèn)題，只能作大致參考，是不能得出正確的仿真結(jié)果的，然后是參照網(wǎng)上給的一些參數(shù)設(shè)置，還是不行，只能根據(jù)教材中的原理，靠自己摸索，還好沒(méi)有放棄，通過(guò)努力最后得到了正確的實(shí)現(xiàn)結(jié)果，也驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)原理的正確性。本課程設(shè)計(jì)的完成，增長(zhǎng)了我的知識(shí)，加深了我對(duì)振幅調(diào)制與解調(diào)的理解，鍛煉了我思考問(wèn)題并獨(dú)立解決問(wèn)題的能力，使我受益匪淺。8參考文獻(xiàn)：【1】 曾興雯. 高頻電子線路. 北京：高等教育出版社，2004【2】 陳邦媛. 射頻通信電路. 北京：科學(xué)出版社，2002【3】 張肅文. 高頻電子線路. 北京：高等教育出版社，1984【4】 何豐. 通信電子線路. 北京：人民郵電出版社，2003本科生課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表姓 名性 別專業(yè)、班級(jí)課程設(shè)計(jì)題目：振幅調(diào)制與解調(diào)課程設(shè)計(jì)答辯或質(zhì)疑記錄：（1）什么是調(diào)制系數(shù)？電壓調(diào)制系數(shù)，