高频电子线路 课程设计(论文) 相干解调电路设计(常规调幅解调)
院(系)名称 | 电子与信息工程学院 | 专业班级 | 电子* | 学号 | 1580* | 学生姓名 | * | 指导教师 | * |
课程设计(论文)任务及评语 院(系):电子与信息工程学院 教研室:通信工程 | | | | | | | | | 任务要求: 1,对一个常规调幅信号进行相干解调并用Multisim仿真。 2,观察输入输出波形。 3,根据电路结果求出电压利用系数。 技术参数: 1,常规调幅信号调幅系数为0.5。 2,输入信号载波频率10000HZ。 3,载波电压100mV左右。
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总成绩: 指导教师签字: 年 月 日 |
注:平时成绩占20%,答辩成绩占20%,论文成绩占20%,作品成绩40%
摘 要 相干解调用于所有线性调制信号的解调。在使用时必须外加一个频率和相位都与被抑止的载波相同的电压。实际相干解调是接收端要恢复出一个与调制载波严格同步的相干载波,相干解调用于对载波被抑止的双边带或单边带信号进行解调。外加载波信号电压加入周步检波器可以有两种方式:一种是将它与接收信号在检波器中相乘,经低通滤波器后,检出原调制信号,另一种是权巳与接收信号相加,经包络检波器后取出原调制信号。传递信息都用到了调制与解调,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。 经过解调过程后,把载波所携带的信号取出来,得到原有的信息。反调制过程也叫检波。调制与解调都是频谱变换的过程,必须用非线性元件才能完成。 基本原理是利用信号与系统的频域分析和傅里叶变换的基本性质,将信号的频谱进行搬移,使之满足一定需要,从而完成信号的传输或处理。 本文采用Multisim仿真软件对实验进行了仿真分析,得出了稳定的解调信号,其性能指标满足设计要求。证明了设计的电路可以满足要求。 关键词:调制; 检波; 模拟乘法器
目 录
第1章 绪论 1 1.1相干解调电路(常规调幅解调)的意义 1 1.2本文研究内容 1 第2章 相干解调电路(常规调幅解调)总体设计方案 2 2.1相干解调电路(常规调幅解调)设计方案论证 2 2.2总体设计方案框图及分析 2 第3章 相干解调电路(常规调幅解调)单元电路设计 3 3.1相干解调电路(常规调幅解调)具体电路设计 3 3.1.1乘法器电路设计 3 3.2低通滤波电路设计 4 3.3相干调制电路设计 4 3.4相干解调电路(常规调幅解调)总体电路图 5 第4章 相干解调电路(常规调幅解调)仿真与调试 6 4.1 Multisim仿真与调试 6 4.2 仿真结果分析 6 第5章 总结 7 参考文献 8 附 录 I 9 附 录 II 10
第1章 绪论
1.1相干解调电路(常规调幅解调)的意义调制解调器是一种计算机硬件,它能把计算机的数字信号翻译成可沿普通电话线传送的模拟信号,而这些模拟信号又可被线路另一端的另一个调制解调器接收,并译成计算机可懂的语言。 同步检波器用于对载波被抑止的双边带或单这带信号进行解调。外加载波信号电压加入同步检波器可以有两种方式:一种是将它与接收信号在检波器中相乘,经低通滤波器后,检出原调制信号。另一种是将它与接收信号相加,经包络检波器后取出原调制信号。同步检波器的特点是必须外加一个频率和相位部与被抑止的载波相同的电压。 1.2本文研究内容本设计由模拟乘法器电路产生调制信号,输送给由乘法器和低通滤波器构成的同步检波器电路电路,输出信号为原信号。 要求: 1.对一个常规调幅信号进行相干解调并用Multisim仿真。 2.观察输入输出波形。 3.根据电路结果求出电压利用系数。 参数: 常规调幅信号调幅系数为0.5。 输入信号载波频率10000HZ。 载波电压100mV。
第2章 相干解调电路(常规调幅解调)总体设计方案
2.1相干解调电路(常规调幅解调)设计方案论证方案1:用模拟乘法器电路产生调制信号,输送给由乘法器和低通滤波器构成的同步检波器电路电路,输出信号为原信号。 方案2:用模拟乘法器产生双边带信号,消除一个边带信号,让另一个边带信号发射出去,输送给同步检波器电路电路,进行解调过程。 比较两种设计方案,与方案2相比,方案1用三极管、电阻元器件就能满足相干解调电路设计(常规调幅解调)性能要求,而且方案2过程比方案1复杂。方案1可靠性更高、制作成本低廉、调试更加方便。所以选择方案1。 2.2总体设计方案框图及分析相干解调电路设计主要由模拟乘法器电路、同步检波器电路组成。如图2.1所示,为相干解调电路设计的总体方框图。
图2.1相干解调电路(常规调幅解调)方框图 输入信号V1(t)与输入载波信号V2(t)同时输送到模拟乘法器电路中,电路输出已调波V0(t),将输出已调波V0(t)输送到同步检波器中,同时加入载波信号V(t),,最后输出信号VΩ(t),如图2.2所示,为同步检波器组成的方框图。
图2.2 同步检波器组成方框图 第3章 相干解调电路(常规调幅解调)单元电路设计3.1相干解调电路(常规调幅解调)具体电路设计
3.1.1 乘法器电路设计乘法器的具体设计和工作原理: 与 也是一对差分放大器,作为上述两对放大器的电流源; 信号也是对称双端输入。 由此实现了乘法器的功能。乘法器的内部电路如图3.1所示: 具体乘法公式: (为常数) (3-1) 输入参数的计算式: (3-2) (3-3) (3-4)
图3.1乘法器电路图 由于 在 与 中激起大小是相等的,相位相反的集电极交流电流。 即 (3-6) (3-7) 为直流分量, 为交流分量。 因此,通过 的总电流 (3-8) 即只有直流,没有交流分量。 同理, 在 在 与 中激起大小相等,相位相反的集电极交流电流, 所以二者的总合有直流无交流,输出电压为零。 3.2低通滤波电路设计低通滤波电路图设计,如图3.2。
图3.2低通滤波器电路图 参数设定: (3-9)
3.3相干调制电路设计相干调制电路设计输入信号频率10000Hz,电压500mV左右,放大倍数10左右。 电路图设计如图3.3。 图 3.3 相干调制电路图 3.4相干解调电路(常规调幅解调)总体电路图由模拟乘法器构成的信号调制电路输出双边带调制信号。同步检波器由乘法器和低通滤波器构成,将双边带调制信号与本地载波信号一同输入乘法器,乘积结果再通过低通滤波器进行检波,得到原波形。
图3.4 整体电路图
第4章 相干解调电路(常规调幅解调)仿真与调试4.1 Multisim仿真与调试应用Multisim 14.0仿真软件对各部分电路进行仿真测试,便于在电路实物制作之前及时发现设计问题,改正设计错误、调试电路。 对模拟乘法器电路进行仿真,如图4.1所示,为模拟乘法器电路产生的双边带调制波形仿真图。
图4.1双边带调制波形图
如图4.2所示,为同步检波器电路输出的还原信号的波形图。
图4.2同步检波器电路输出的波形图
4.2 仿真结果分析对模拟乘法器电路进行了较全面的仿真,根据仿真结果,输出波形为规则的双边带调制波,达到了调制的目的,在误差允许的范围内,结果表明此电路能稳定输出双边带调制波,可以作为已调制信号输送到同步检波器。 对同步检波器电路进行仿真测试,根据仿真结果,同步检波器电路输出信号为原输入信号,达到了解调的目的。在误差允许的范围内,满足任务书要求,可以运行。 将两部分电路整理结合后,进行仿真测试,仿真结果几乎无变化,满足任务书的要求,可以运行。
第5章 总结通过这次课程设计,加强了对相干解调原理的理解,并且了解到相干解调的相关实际应用,是对高频电子线路课程学习的巩固和拓展。该课设不仅设计并仿真了相干解调电路部分,而且在信号调制方面也进行了设计和仿真。 其中相干解调电路部分又具体划分为相乘器电路和低通滤波器电路,从而进行深入分析。整个设计对参数进行了合理选择和精密计算,并连同结论一起在仿真实验中得到了验证。该课设主要还是基于理论与仿真的设计,与实际生产应用有一定差距,但对今后的的应用也具有很大的指导意义。 相干解调电路(常规调制解调)电路中,含有模拟乘法器电路与同步检波器电路,模拟乘法器电路可以实现对信号的调制过程,同步检波器电路可以实现对已调信号的解调过程,输出原信号。相干解调电路(常规调制解调)使低频信号有效的辐射出去,提高了发射与接收的效率,同时还可以对不同的信号加以选择。 本设计通过方案对比选出如下方案,由模拟乘法器电路产生调制信号送给同步检波器电路,输送调制信号的同时加入载波信号,经过同步检波器的低通滤波器后,输出原信号。通过Multisim仿真软件对电路进行仿真后,结果满足设计要求,完成了本设计。 通过这段时间里的学习,我了解到了很多知识,也对电路设计的过程有了一个更深的了解,并且对电路的基本设计思路有了较深的认识,学会并掌握了仿真软件的使用方法,加深了模电知识应用的熟练程度。
本人签字:
参考文献[1] 张素文编著. 高频电子线路[M].第五版.北京:高等教育出版社出版,2012 [2] 关维国,王景利等编著.电子技术基础实验[M].沈阳:东北大学出版社,2011 [3] 闫石编著. 数字电子技术基础[M].第五版.北京:高等教育出版社出版,2012 [4] 康华光编著. 电子技术基础(模拟部分) [M].第五版.北京: 高等教育出版社出版,2005 [5] 杨旭东,刘行景,杨兴瑶主编.实用电子电路精选[M].北京:化学工业出版社,1999 [6] 黄智伟.调制解调器电路设计. 西安:西安电子科技大学出版社,2009 [7] 陈永真等编著. 全国大学生电子设计竞赛试题精解选[M].北京:电子工业出版社,2007 [8] 谭博学编著.集成电路原理及应用[M]. 北京:电子工业出版社,2008 [9] 王冬霞等编著. 电子与通信工程专业基础实验教程[M].沈阳:东北大学出版社,2007 [10] 张梅.高职计算机网络技术专业“工学结合”人才培养模式的探讨[J].电脑知识与技术,2010(2):504-505. [11] 谢晶.《高频电子线路》课程教学改革的研究与探索[J].教育教学论坛,2016(05). [12] 张洁,刘波粒,段再超.高频电子线路教学改革的探讨[J].中国市场,2016(10)
附 录 I 总体电路图
附 录 II
元器件清单
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