DSB調(diào)制與解調(diào)

1、海南大學(xué)高頻電子線路課程設(shè)計(jì)課題名稱： DSB波的調(diào)制與解調(diào) 學(xué)生姓名： 學(xué)生學(xué)號(hào)： 學(xué) 院： 班 級(jí)： 設(shè)計(jì)時(shí)間：2013年10月01日至2013年11月02日指導(dǎo)老師： 黃 艷 組員姓名： 目錄一、調(diào)幅與解調(diào)原理：.4二、DSB的調(diào)制原理：.4三、DSB調(diào)制與解調(diào)： .5.雙邊帶調(diào)制原理.5調(diào)幅波的解調(diào)： . 14乘法器原理.18四、單元電路設(shè)計(jì)：. 9調(diào)幅電路圖、波形圖以及頻譜圖及理論分析9解調(diào)電路圖、波形圖以及頻譜圖及理論分析74.低通濾波器電路圖、已調(diào)波波形圖以及頻譜圖及理論分析8五：總電路圖：.17六、自設(shè)問題并解答以及心得體會(huì).18七：附錄元器件清單：.191. 課題名稱：DSB

2、波的調(diào)制與解調(diào)2. 內(nèi)容摘要：本設(shè)計(jì)用3KHz的調(diào)制信號(hào)與500KHz的高頻經(jīng)乘法器得到已調(diào)波后，已調(diào)波與本地載波（與高頻載波同頻同相、500KHz）經(jīng)乘法器輸出后接入低通濾波器即可得到3KHz的已調(diào)信號(hào)。3. 設(shè)計(jì)指標(biāo)：將高頻載波信號(hào)與低頻調(diào)制信號(hào)經(jīng)乘法器即可輸出抑制雙邊帶的已調(diào)波。由于已調(diào)波為載波被抑制，因此不能用包絡(luò)檢波，只能選用同步檢波，即將已調(diào)波與本地載波（與高頻載波同頻同相）輸入乘法器，再經(jīng)低通濾波器后即可得到已調(diào)信號(hào)一、調(diào)幅與解調(diào)原理：所謂調(diào)幅，就是用調(diào)制信號(hào)去控制載波某個(gè)參數(shù)的過程。嚴(yán)格地說，是使高頻振蕩的振幅與調(diào)制信號(hào)成線性關(guān)系，其他參數(shù)（頻率、相位）不變。解調(diào)是調(diào)制的逆過程

3、，是將載于高頻振蕩信號(hào)上的調(diào)制信號(hào)恢復(fù)出來的過程。調(diào)幅電路是把調(diào)制信號(hào)和載波信號(hào)同時(shí)加在一個(gè)非線性元件上（例如晶體二極管或三極管）經(jīng)非線性變換成新的頻率分量，再利用諧振回路選出所需的頻率成分。它保持著高頻載波的頻率特性，調(diào)幅波振幅的包絡(luò)變化規(guī)律與調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律一致。 當(dāng)輸入的調(diào)制信號(hào)有直流分量時(shí)，稱為AM調(diào)制；沒有直流分量時(shí)，稱為雙邊帶調(diào)制（DSB調(diào)制）。本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)內(nèi)容為雙邊帶調(diào)制（DSB調(diào)制）。DSB調(diào)制中，高頻載波與調(diào)制信號(hào)相乘，由傅立葉變化的性質(zhì)可知，在時(shí)域中兩個(gè)信號(hào)相乘，則對(duì)應(yīng)在頻域中對(duì)這兩個(gè)信號(hào)進(jìn)行卷積。而由高等數(shù)學(xué)知識(shí)可知，一個(gè)函數(shù)與單位脈沖函數(shù)卷積的結(jié)果，就是將其圖形由坐標(biāo)原

4、點(diǎn)平移到該脈沖函數(shù)處。所以，若以高頻載波信號(hào)與調(diào)制信號(hào)相乘，其結(jié)果就相當(dāng)于把調(diào)制信號(hào)頻譜圖形由原點(diǎn)平移至載波頻率處（因?yàn)橛嘞液瘮?shù)的頻譜圖形是一對(duì)脈沖函數(shù)），其幅值減半。所以幅值調(diào)制過程就相當(dāng)于頻率搬移過程。為避免調(diào)幅波的重疊失真，要求載波頻率必須大于測試信號(hào)的最高頻率，實(shí)際應(yīng)用中，往往選擇載波頻率至少數(shù)倍甚至數(shù)十倍于信號(hào)中的最高頻率。二、DSB調(diào)制原理：低頻信號(hào)本地載波 圖 DSB信號(hào)調(diào)制與解調(diào)總系統(tǒng)框圖1.雙邊帶調(diào)制原理：（1）雙邊帶調(diào)制波分析1）定義：僅傳輸標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅波中兩個(gè)邊帶調(diào)制的方式稱為抑制載波的雙邊帶調(diào)制。 2）DSB傳送原因：調(diào)幅波中惟有上下邊頻分量才反映調(diào)制信號(hào)的頻譜結(jié)

5、構(gòu)，載波分量僅起到頻譜搬移作用。從傳輸觀點(diǎn)來看，占有絕大部分功率的載波分量是無用的，在傳輸中將其抑制掉，可節(jié)省發(fā)射功率。所以用雙邊帶波傳送比AM波傳送好。3）數(shù)學(xué)表達(dá)式：設(shè)載波為uC(t)=Ucosct，單頻調(diào)制信號(hào)為u(t)=Ucost (c)，則雙邊帶調(diào)幅信號(hào)為:uDSB(t)=ku(t)uc(t)=kUUcostcosct=12kUUcos (c+)t+cos (c-)t， 其中k為比例系數(shù)。可見雙邊帶調(diào)幅信號(hào)中僅包含兩個(gè)邊頻, 無載頻分量, 其頻帶寬度仍為調(diào)制信帶寬的兩倍。需要注意的是, 雙邊帶調(diào)幅信號(hào)不僅其包絡(luò)已不再反映調(diào)制信號(hào)波形的變化, 而且在調(diào)制信號(hào)波形過零點(diǎn)處的高頻相位有18

6、0°的突變?？梢钥闯? 在調(diào)制信號(hào)正半周, cost為正值, 雙邊帶調(diào)幅信號(hào)uDSB(t)與載波信號(hào)uc(t)同相；在調(diào)制信號(hào)負(fù)半周, cost為負(fù)值, uDSB(t)與uc(t)反相。 所以, 在正負(fù)半周交界處, uDSB(t)有180°相位突變。如下圖所示：圖圖3.3. DSB調(diào)幅波形與頻譜 因?yàn)殡p邊帶信號(hào)不包含載波，所以發(fā)送的全部功率都載有信息，功率有效利用率高。2、DSB的解調(diào)：()解調(diào)原理 解調(diào)是調(diào)制的逆過程，其作用是從接受的已調(diào)信號(hào)中恢復(fù)調(diào)制信號(hào)。解調(diào)方法分為兩類：相干解調(diào)（同步檢波）與非相干解調(diào)（包絡(luò)檢波）。的信號(hào)，所以用低通濾波器后，就可以復(fù)原信號(hào)。這一過程

7、稱為同步解調(diào)?！巴健笔侵附庹{(diào)時(shí)所乘信號(hào)與調(diào)制時(shí)的載波信號(hào)具有相同的頻率和相位。2）包絡(luò)檢波：也稱非相干解調(diào)。若把調(diào)制信號(hào)進(jìn)行偏置，疊加一個(gè)直流分量A使偏置后的信號(hào)都具有正電壓，那么調(diào)幅波的包絡(luò)恢復(fù)原調(diào)制信號(hào)的形狀。把該調(diào)幅波簡單地整流、濾波就可以恢復(fù)原調(diào)制信號(hào)。一個(gè)簡單的包絡(luò)檢波器，就是調(diào)幅波兩端中一端經(jīng)過一個(gè)二極管，然后經(jīng)過一個(gè)RC的并聯(lián)電路，再返回另一端。輸出信號(hào)從R兩端取出。實(shí)際該電路就是由一個(gè)二極管和一個(gè)RC低通濾波器組成。由于信號(hào)為抑制載波的調(diào)幅波，其包絡(luò)不再與調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律一致，因而不能采用簡單的包絡(luò)檢波來恢復(fù)信號(hào)，而是要采用同步檢波。解調(diào)與調(diào)制的實(shí)質(zhì)一樣，均是頻譜搬移。解調(diào)

8、是把在載頻位置的已調(diào)信號(hào)的頻譜回到原來的調(diào)制信號(hào)頻譜位置。同步檢波又分為乘積型和疊加型。本設(shè)計(jì)采用乘積型同步檢波方式。同步檢波時(shí)，為了無失真地恢復(fù)調(diào)制信號(hào)，接收端必須提供一個(gè)與接收的已調(diào)載波同頻同相的本地載波，它與接收的已調(diào)信號(hào)相乘后，經(jīng)低通濾波器取出低頻分量，即可得到調(diào)制信號(hào)。其框圖如下圖所示，圖3.5 同步檢波系統(tǒng)框圖設(shè)輸入為單頻調(diào)制的雙邊帶信號(hào)uDSB(t)= Uscostcosct (c)并假設(shè)載波信號(hào)與原載波信號(hào)同頻同相，則ur(t)= Urcos(ct)，相乘器的輸出信號(hào)u'o(t)=KUsUrcostcosctcos(c)=12KUsUcost+14KUsU cos(2c

9、+)t+ 14KUsU cos(2c-)t第一項(xiàng)與cost成正比，是反應(yīng)調(diào)制信號(hào)變化規(guī)律的有用分量，后兩項(xiàng)為2C的雙邊帶調(diào)制信號(hào)，為無用的寄生分量，通過低通濾波將高頻分量濾除，即可得到u(t)=12KUsUcost，即實(shí)現(xiàn)了檢波。3、乘法器原理：乘法器電路 接在1端的是調(diào)制信號(hào)，接在2端與3端的1千歐電阻用作反饋電阻，以擴(kuò)大調(diào)制信號(hào)的線性動(dòng)態(tài)范圍；接在5端的控制電流源電路的電流值I；接在6端與9端的為兩管的集電極負(fù)載電阻；從+12V電源到7端、8端的電阻為T1至T4提供基極偏置電壓；7端輸入高頻載波；雙差分對(duì)的工作特性取決于載波輸入電壓振幅V。當(dāng)V>26mV時(shí)，電路工作于線性狀態(tài)。當(dāng)同時(shí)

10、加入載波與調(diào)制信號(hào)后，輸出回路即為載波被抑制的DSB-SC.四、單元電路設(shè)計(jì)：1. 調(diào)制電路圖：圖調(diào)制電路圖輸入波形：高頻載波頻率=500kHz ，載波幅值；：圖高頻載波波形圖頻譜： 調(diào)制信號(hào)頻率=3kHz ，調(diào)制幅值1V：圖調(diào)制信號(hào)波形圖經(jīng)乘法器后輸出波形：圖4.4 DSB已調(diào)波波形頻譜分析如圖所示：圖4.5.1 DSB已調(diào)波頻譜圖4.5.2 DSB已調(diào)波頻譜理論分析：本設(shè)計(jì)載波頻率=500kHz ，載波幅值；調(diào)制信號(hào)頻率=3kHz ，調(diào)制幅值1V由uDSB(t)=ku(t)uc(t)=kUUcostcosct=12kUUcos (c+)t+cos (c-)t可得：uDSBkcos (503

11、×103)t+cos (497×103)t2.解調(diào)電路圖：圖4.6 同步檢波電路圖1.輸入波形為圖X的DSB已調(diào)波與圖的同頻同相的本地載波。2.輸出波形為：圖4.7 同步檢波后輸出波形頻譜分析：1. 低頻分量：圖4.8.1 同步檢波后輸出波形頻譜其他分量： 圖4.同步檢波后輸出波形頻譜圖4.同步檢波后輸出波形頻譜圖4.8.4同步檢波后輸出波形頻譜理論分析：由u'o(t)=KUsUrcostcosctcos(c)=12KUsUcost+14KUsU cos(2c+)t+ 14KUsU cos(2c-)t可得：u'o(t)=5×10-3Kcos3

12、15;103t+×10-3Kcos1003×103t+×10-3Kcos997×103t與頻譜圖相比較，頻譜圖顯示的頻率偏大，即信號(hào)發(fā)生了失真，由示波器波形圖也可得到這一結(jié)論。3、低通濾波器電路：圖4.9 低通濾波器電路圖1. 輸入波形為圖；2.輸出波形：信號(hào)波形頻譜分析：圖已調(diào)信號(hào)波形頻譜理論分析：由u(t)=12KUsUcost，可得：u(t)=5×10-3Kcos3×103t總電路圖六、自設(shè)問題并解答：1. 為什么不能夠直接把信號(hào)發(fā)射出去時(shí)要經(jīng)過調(diào)制:首先，因?yàn)樗獋魉偷男盘?hào)頻率太低或者頻帶太寬。天線要將低頻信號(hào)有效的輻射出去，

13、它的尺寸就必須很大，與實(shí)際不符。再則，為了使發(fā)射與接收效率高，在發(fā)射機(jī)與接收機(jī)方面都必須采用天線和諧振回路。但某些信號(hào)的頻率變化范圍很大，因此天線和諧振回路的參數(shù)應(yīng)該在很寬范圍內(nèi)變化，這也很難做到。最后，如果直接發(fā)射音頻信號(hào)，則發(fā)射機(jī)將工作于同一頻率范圍。這樣，接收機(jī)將同時(shí)收到許多不同電臺(tái)的信號(hào)，無法加以選擇。2. DSB-SC為什么只能采用同步檢波：因?yàn)镈SB信號(hào)不含wc項(xiàng)，即載波被抑制。因此只能用同步檢波。3. DSB與AM有何不同？AM調(diào)制模型中輸入端有直流分量A0，將直流分量A0去掉即為DSB。且與AM信號(hào)相比，因?yàn)椴淮嬖谳d波分量，DSB信號(hào)的調(diào)制效率為100%，即全部功率都用于信息傳

14、輸，但帶寬仍與AM信號(hào)相同，且DSB在零點(diǎn)處有180度的跳變。4.隔直電容的作用：隔直電容是指將信號(hào)中直流成分阻斷，而讓交流成分順利傳遞到后級(jí)電路的電容。實(shí)際工作中，多級(jí)電路的前后兩級(jí)往往直流工作狀態(tài)不一樣，彼此之間的狀態(tài)不能互相影響，同時(shí)也要求交流信號(hào)能夠從前級(jí)電路順利傳遞到后級(jí)電路，因此就在兩級(jí)電路之間接入一個(gè)電容，用來阻斷前后兩級(jí)電路的直流通路，同時(shí)連通交流電路。設(shè)計(jì)體會(huì):這次的設(shè)計(jì)是組員們?cè)趫D書館和網(wǎng)上查閱資料所完成的，課程設(shè)計(jì)的任務(wù)需要綜合運(yùn)用“高頻電子線路”課程的知識(shí)，通過調(diào)查研究、查閱資料、方案論證與選定；設(shè)計(jì)選取電路和元器件；組裝和調(diào)試電路，測試指標(biāo)及分析討論，完成設(shè)計(jì)任務(wù)。在

15、這次課程設(shè)計(jì)中，學(xué)會(huì)了怎樣去根據(jù)課題的要求去設(shè)計(jì)電路和調(diào)試電路。動(dòng)手能力得到很大的提高。這次設(shè)計(jì)讓我們懂得在以后學(xué)習(xí)中要加強(qiáng)對(duì)使用電路的設(shè)計(jì)和選用能力。把過去定性分析、定量計(jì)算逐步與工程估算、實(shí)驗(yàn)調(diào)整等手段結(jié)合起來，掌握工程設(shè)計(jì)的步驟和方法，了解科學(xué)實(shí)驗(yàn)的程序和實(shí)施方法。這對(duì)今后從事技術(shù)工作無疑是個(gè)啟蒙訓(xùn)練。通過這種綜合訓(xùn)練，可以掌握高頻電子線路設(shè)計(jì)的基本方法，提高動(dòng)手組織實(shí)驗(yàn)的基本技能，培養(yǎng)分析解決電路問題的際本領(lǐng)，為以后畢業(yè)設(shè)計(jì)和從事高頻電子線路實(shí)驗(yàn)實(shí)際工作打下基礎(chǔ)。在設(shè)計(jì)的過程中我們遇到很多困難，例如multisim軟件的學(xué)習(xí)，資料的查找，各種虛擬器件的使用。在將近一個(gè)月的課程設(shè)計(jì)之后，

16、我覺得不僅實(shí)際動(dòng)手能力有所提高，更重要的是懂得設(shè)計(jì)流程，從開始設(shè)計(jì)思路，到實(shí)現(xiàn)，到糾正完善，再到最后設(shè)計(jì)論文的撰寫，進(jìn)一步激發(fā)了我們對(duì)專業(yè)知識(shí)的興趣，并能夠結(jié)合實(shí)際存在的問題在專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)進(jìn)行更深入的學(xué)習(xí)。 這次設(shè)計(jì)也讓我們懂得，在學(xué)習(xí)理論知識(shí)的同時(shí)還要努力培養(yǎng)自己的動(dòng)手操作能力，對(duì)于通信工程的我們更是如此，通過這次課程設(shè)計(jì)我也看到了自己的差距，今后會(huì)努力提高自己的動(dòng)手操作能力，以求真正領(lǐng)會(huì)通信專業(yè)里邊的各種知識(shí).七、附錄元器件清單序 號(hào)編號(hào)名稱型號(hào)數(shù)量1 Q1-Q16高頻三極管2N171116個(gè)2C1,C2，C3，C6電容uF4個(gè)3C4電容10uF1個(gè)4C5電容uF1個(gè)5C3，C5，C12電容10nF3個(gè)6C6電容700pF1個(gè)7C7電容50uF1個(gè)8C8 電容20uF1個(gè)9C9,C15電容50nF2個(gè)10C14電容100nF1個(gè)11C16電容40pF1個(gè)12R1，R2，R5，R6電阻1K4個(gè)13R3,R4，R18,R19電阻K4個(gè)14R7，R11，R12,R23,