ssb波的調(diào)制與解調(diào)解析

海南大學(xué)通信電子線路課程設(shè)計報告學(xué)院：信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院課題名稱：單邊帶的調(diào)制與解調(diào)專業(yè)班級：12通信工程B班姓名：學(xué)號：指導(dǎo)老師：黃艷設(shè)計時間：2014.10——2014.12使用儀器：Multisim12同組成員：目錄TOC\o"1-5"\h\z摘要及關(guān)鍵詞1一設(shè)計總體概述2\o"CurrentDocument"1.1設(shè)計任務(wù)21.2.設(shè)計指標(biāo)2二系統(tǒng)框圖2\o"CurrentDocument"（一）SSB調(diào)制電路2\o"CurrentDocument"（二）SSB解調(diào)電路3\o"CurrentDocument"三各單元電路圖及仿真41平衡調(diào)制器42帶通濾波器83相乘器12低通濾波器13\o"CurrentDocument"四總電路圖15\o"CurrentDocument"五自設(shè)問題及解答16\o"CurrentDocument"六心得體會總結(jié)16\o"CurrentDocument"七所遇問題及未解決問題17\o"CurrentDocument"參考文獻17內(nèi)容摘要本文用Multisim12設(shè)計并仿真了單邊帶的調(diào)制越解調(diào)，由于在調(diào)制單元，先設(shè)計一個混頻器（雙平衡調(diào)制器），在混頻的兩端通過信號發(fā)生器輸入一個調(diào)制低頻信號f和載波信號f0，完成頻譜的搬移，成為一個DSB信號，再設(shè)計一個帶通濾波器，將DSB經(jīng)過帶通濾波器變成一個抑制單邊帶的SSB波信號。單邊帶SSB節(jié)約頻帶，節(jié)省功率，具有較高的保密性。在解調(diào)單元，將調(diào)制單元輸出的SSB和通過一個信號發(fā)生器產(chǎn)生的和調(diào)制單元同頻同相的載波輸入在相乘器（雙平衡調(diào)制器）的兩端，完成混頻。再設(shè)計一個低通濾波器，將相乘器輸出的信號經(jīng)過低通濾波器，就可恢復(fù)基帶信號低頻信號f，完成解調(diào)。在設(shè)計單元電路時，對每部分的電路設(shè)置參數(shù)，進行仿真，調(diào)參，對結(jié)果進行分析，由于在SSB調(diào)制時，帶通濾波的帶寬相對中心頻率的系數(shù)太小，所以將載波設(shè)置成較低頻信號。反復(fù)調(diào)試后，得出結(jié)果和心得體會?！娟P(guān)鍵詞】：單邊帶調(diào)制解調(diào)平衡調(diào)制器帶通濾波器低通濾波器仿真單邊帶的調(diào)制與解調(diào)一、設(shè)計總體概述1.1設(shè)計任務(wù)設(shè)計單邊帶的調(diào)制解調(diào)電路，要求分別設(shè)計混頻器、帶通濾波器，和低通濾波器。通過信號發(fā)生器產(chǎn)生一個調(diào)制信號和載波信號，加入混頻器的兩端，將調(diào)制信號搬到了高頻出，再經(jīng)過帶通濾波器，輸出抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波，再經(jīng)過帶通濾波器，產(chǎn)生抑制載波的單邊帶調(diào)幅波。然后將己調(diào)信號和載波信號經(jīng)過混頻器，將已調(diào)信號搬到了低頻和更高頻處，再經(jīng)過帶通濾波器，即可恢復(fù)調(diào)制信號。1.2技術(shù)指標(biāo)：輸入調(diào)制信號：10kHZ200mV正弦波調(diào)制載波信號：100KHZ5V正弦波解調(diào)載波信號：100KHZ200mV正弦波二系統(tǒng)框圖（一）SSB調(diào)制電路心G帶通嗎七/濾波器單邊帶輸出—乓夏涂）——?TCOS￡0/L-圖一單邊帶調(diào)制單元原理框圖心G帶通嗎七/濾波器單邊帶輸出原理分析：先要經(jīng)過混頻器（平衡調(diào)幅器）產(chǎn)生抑制載波的雙邊帶信，低頻調(diào)制信號不能有直流成分，即低頻調(diào)制信號為VQ（t）=VcosQt，頻率為fQ。外加高頻載波信號v（t）=Vcoswt，頻率為f。ooo0兩者進入混頻調(diào)制單元（平衡調(diào)制器）后，產(chǎn)生抑制載波的雙邊帶調(diào)制信號（DSB波）v（t）=—gRVcosQtcoswtK為常數(shù)），得到①—Q、①+Q兩兀dLQ0oo種頻率的波，頻寬為2A/07=2fQ。再經(jīng)過帶通濾波器把不需要的邊帶濾除，只8讓一個邊帶輸出（SSB波）v（t）=—gR匕cosWo—Q）t（下邊帶）或v（t）=—gdRLVcos^o+Q）t（上邊帶），調(diào)制出來的單邊帶信號的頻帶寬度是是雙邊帶的一半，節(jié)省了功率。（二）SSB解調(diào)電路框圖夔改相乘器,巧*低通濾波匹一LPF圖二單邊帶解調(diào)原理框圖解調(diào)器由乘法器和低通濾波器組成。實現(xiàn)同步檢波的關(guān)鍵是要產(chǎn)生一個

與載波信號同頻同相的同步信號。將從調(diào)制電路的到的己調(diào)波(SSB波)，經(jīng)過乘法器(平衡調(diào)制器)，與本地載波發(fā)生混頻，產(chǎn)生一個混頻信號，表達式為v(t)=Acoswtcos(w—O)t或者是v(t)=Acoswtcos(w+O)t(A為常數(shù))，這LPFp00p00是一個同步檢波(又稱相干解調(diào))然后經(jīng)過低通濾波器，低頻濾波器功能為濾除23o附近的高頻信號，保留Q低頻信號，解調(diào)出來的信號VQ(t)=AVcosOt，完成解調(diào)，整個解調(diào)電路由由乘法器和低通濾波器組成。實現(xiàn)同步檢波的關(guān)鍵是要產(chǎn)生一個與載波信號同頻同相的同步信號。三、各單元電路圖及仿真1混頻器(雙平衡調(diào)制器)1.1原理及參數(shù)計算RLSOvlsRLSOvls(a)原理電路(b)等效電路(b)等效電路工作原理如下:該混頻器為二極管環(huán)形混頻器，各端口具有良好的隔離性，對本振而言，進入D1的端口和進入D2的端口是等電位，信號口無本振輸出。對信號而言，進入。3的端口和進入D4的端口是等電位，本振口無信號輸出。箭頭表示本振電壓在負半軸的電流方向，這樣載波信號的正負控制著二極管的導(dǎo)通和截止。當(dāng)載波信號為正半周時，二極管D1和D2導(dǎo)通，反之截止，當(dāng)載波信號為負半周時，二極管D3和D4導(dǎo)通，反之則截止。二極管環(huán)形混頻器的優(yōu)點是各端口具有良好的隔離性，而且工作頻帶寬，噪聲系數(shù)小，混頻失真小，動態(tài)范圍大。缺點有沒有混頻增益，端口之間的隔離度較低，其中L端口到R端口的隔離度一般小于40dB，且隨著工作頻率的提高而下降。實驗表明，工作頻率提高一倍，隔離度下降5dB。各端口的匹配阻抗都是50Q。設(shè)調(diào)制信號為v(t)=VcosQt，載波信號為v(t)=VcoswtQQ000當(dāng)載波信號為正半軸時，開關(guān)函數(shù)S(t)=1,當(dāng)載波信號為負半軸開關(guān)函數(shù)s(t)=0，采用線性時變電路，就有得到的輸出回路中的表達式為144i=(+—coswt-——cos3wt+???)Vcoswt，輸出電流中，除了和頻dLw+w和w—w成分外，僅有3w土w、5w土w、…等項，如果選頻回路工0Q0Q0Q0Q作在w0處，，且?guī)払=2Q,則諧振時，僅含w0+wQ和w0—wQ頻率成分。對于本混頻器設(shè)計一個LC并聯(lián)諧振回路，由給定條件滿足f0=2—LC=100X103,B=2Q=20x103Q=普

Pf解得L=1.59uH,C=1.59u尸,此時有等效阻抗：R=QwL=9.98Q1.2雙平衡調(diào)制器電路(如圖三)

輸入信號參數(shù)：調(diào)制信號：10kHZ200mV正弦波載波信號：100KHZ5V正弦波則應(yīng)輸出兩個邊帶的信號：fGkHZ,。110也Z1C11.59Htt1.59^A:】1BH62w%_—告rL圖三平衡調(diào)制器1.3結(jié)果頻譜及分析1.3.1頻譜結(jié)果如下rrr時間17.685ms通道_A-162.374mV通道_B反向17.685ms0.000s-162.374mV0.000V保存tisa口@?T2-T1外觸發(fā)18BH通道A刻度：Y軸位移〔格）：°時基標(biāo)度：50us/DivX軸位移〔格）：°叵］畫］畫］國?EUEHUO200mV/Div通道B刻度：V軸位移〔格）：0觸發(fā)邊沿：國國囚叵I畫水平：圖六DSB波波形圖圖七DSB波頻譜圖1.3.2分析如下:由圖七可看出產(chǎn)生了兩個中心頻率的信號，左邊的頻率f=90.032H祐邊的頻率f2=110.032kHZ，在中心頻率的邊上有一些信號弱的邊頻，誤差為s=攵=0032-0.035%，非常小，符合要求。f0902帶通濾波器2.1原理及參數(shù)計算八Husb(&>)—i-1?0)—COcQCDc(a)4g㈣i-coc0COC(b)一個理想的濾波器應(yīng)該有一個完全平坦的通帶，一個理想的濾波器應(yīng)該有一個完全平坦的通帶，例如在通帶沒有增益或衰減，并且在通帶之外的所有

頻率都被完全衰減掉，另外，通帶外的轉(zhuǎn)換在極小的頻率范圍完成，實際上內(nèi)沒有增益或者衰減，并且在通帶之外所有頻率都被完全衰減掉，另外，通帶外的轉(zhuǎn)換在極小的頻率范圍完成。實際上，并不存在理想的帶通濾波器。濾波器并不能夠?qū)⑵谕l率范圍外的所有頻率完全衰減掉，尤其是在所要的通帶外還有一個被衰減但是沒有被隔離的范圍。這通常稱為濾波器的滾降現(xiàn)象，并且使用每十倍頻的衰減幅度dB來表示。通常，濾波器的設(shè)計盡量保證滾降范圍越窄越好，帶通濾波器先經(jīng)過一個高通濾波器，再經(jīng)過一個低通濾波器，兩者串聯(lián)，構(gòu)成一個帶通濾波器，要求高通濾波器的上限截止f頻率小于低通濾波器的下2限截止頻率f1，那么就可以構(gòu)成一個通頻帶為f2-f1的帶通濾波器。對于本設(shè)計，我們采用的是保留上邊頻，濾掉下邊頻，即帶通濾波器的頻率為100KHZ~110KHZ。采用的是兩個半節(jié)構(gòu)成的高通濾波器，如圖：f=c2冗（LC（1）（2）設(shè)計公式L=-Ro-（1）（2）c=2兀fR°式中R0為半節(jié)濾波器輸入與輸出的兩端阻抗，f為高通濾波器的3dB的截止頻率.查表有修正因素為1,設(shè)計時有f=100x103kHZx1計算：令R0=50Q，帶入（1）、（2）計算有L=98uH,C=32.8nF2.兩個半節(jié)構(gòu)成的低通濾波器:設(shè)計公式有：fc2^4lC(3)（4）了RL=——9—2兀fcC=―—(3)（4）式中Ro為半節(jié)濾波器輸入與輸出的兩端阻抗f為低通濾波器的3dB的c截止頻率.查表有修正因素為1

設(shè)計時有f=110X103kHZX1計算：令鳥=50。，帶入（3）、（4）計算有:L=72.3uH,

C=28.9nF2.2帶通濾波器電路（如圖八）C2HkR132.8nF—u如5偵席=F>J98|1HC4.-32.8nFC2HkR132.8nF—u如5偵席=F>J98|1HC4.-32.8nFL49BpH72.3MH72,3mHC3=28.9nFC52&.9nF>5<*Qii?口口口口XSAlllllhllllllldlllINTXSC3圖八帶通濾波器2.3頻譜結(jié)果及分析2.3.2頻譜結(jié)果示波器-XN3圖九SSB波的波形圖圖十SSB信號的頻譜圖2.3.2分析如下:由圖十可看出，輸出的信號中只含110KHZ附近的頻率，保留的是上邊帶信號頻率，與理論基本相符，功率是只含DSB的一半3相乘器3.1原理及參數(shù)計算原理同調(diào)制電路的雙平衡調(diào)制器相同，得到包含頻率Q、2%+。，的正弦波，只不過不用濾除％-%、％+W。之外的頻率，所以可以不用用到諧振回路。3.2相乘器（如圖十一）：輸入一個與同頻同相的載波，100KHZ200mV正弦波1BHQ3J__胡1BH62X--rl=呂呂島0000TOT3.3頻譜結(jié)果及分析3.3.11BHQ3J__胡1BH62X--rl=呂呂島0000TOT圖十二相乘器輸出波形圖十三相乘器輸出頻譜3.3.2結(jié)果分析如下：由圖十三的頻譜圖中看出，相乘器輸出的信號中含有f=9.911kHZ和f=210.311kHZ的頻譜信號，與10kHZ和210kHZ的誤差很小，基本符合。4.低通濾波器：4.1低通濾波器電路圖十四低通濾波器電路圖4.2原理及參數(shù)計算低通濾波器就是允許低頻信號通過，將高頻信號衰減的電路。如圖，將相乘器輸出的信號衰減，即低通濾波器輸出的信號為所需的解調(diào)信號。參數(shù)計算二1mnneR=10Q，C=1.59uf通帶截止頻率即fc=o"=10.09KHz輸出低于2兀10.09KHz的低頻信號。計算結(jié)果與10KHz相差不大，符合要求。4.3頻譜結(jié)果及分析4.3.1頻譜結(jié)果

'耘器-xscw一圖十五低通濾波器后的波形圖圖十六低通濾波器后的頻譜圖4.3.2分析如下：由圖十六中的頻譜結(jié)果，可以看出，經(jīng)過低通濾波器后，得到的是一個10kHZ左右的正弦波信號，與調(diào)制單元輸入的低頻信號的頻率基本吻合，完成了調(diào)制解調(diào)單元。了調(diào)制解調(diào)單元。四總電路圖性3陽7J.3pHC5=^28.BinFC3as.flfiF性3陽7J.3pHC5=^28.BinFC3as.flfiF圖十七單邊帶調(diào)制解調(diào)總電路圖五自設(shè)問題及解答1、SSB信號是如何得到？答：有兩種方法得到SSB信號，分別是相移法和濾波法，本次設(shè)計用的是相移法。2、SSB信號是如何解調(diào)的？答：是用相干解調(diào)實現(xiàn)的，在解調(diào)的實現(xiàn)中，我先用下邊帶調(diào)制信號乘以本地載波，再通過低通濾波器濾除高頻成分，如此便得到了解調(diào)后的信號為數(shù)學(xué)式

3、在調(diào)制帶通濾波器時，如何能更好讓一邊的邊帶通過。答：受頻帶寬度與中心頻率相對系數(shù)比的影響，頻帶太窄或中心頻率太高，導(dǎo)致比值太小，單邊帶的濾除不容易實現(xiàn)，所以增大調(diào)制信號的頻率或減f小載波頻率。4、在解調(diào)時，如果加入的不是和調(diào)制時的載波同頻同相的相干載波，則會產(chǎn)生怎樣的結(jié)果？原因是？答：本地載波與輸入信號載波頻率和相位不同時，會產(chǎn)生失除了調(diào)制信號頻率Q以外的信號，產(chǎn)生失真和輸出減小等影響。原因是：如果調(diào)制時的載波和解調(diào)時的相干載波兩個頻率偏差△①=氣-氣，則產(chǎn)生解調(diào)式時，會增加（w+。）-w，=。-Aw的頻率的波形。05、在調(diào)制時，經(jīng)過帶通濾波器出來后的上邊帶信號為什么還有其他的頻率。振幅—-答：了等效電由于在調(diào)制時，經(jīng)過的混頻器

阻在電路中都有一定的電壓，II土33kHz82kHz101答：了等效電由于在調(diào)制時，經(jīng)過的混頻器

阻在電路中都有一定的電壓，II土33kHz82kHz101kHz120kHz里程啟動中間終止范圍0.05基準(zhǔn)廠頻率分鏘率n加ivdBkH；，還有諧振回路產(chǎn)生肩沉匡正1|［反向］［顯示基淮所以經(jīng)過帶通濾波器后，還存在了除上六心得體會總結(jié)通過這次設(shè)計讓我們真正理解了生活中日常見到的電子的裝置的基本工作原理，認識到理論與實踐之間的差距，聯(lián)系實際的應(yīng)用去理解知識比一大堆理論來的直接與清晰明了。在設(shè)計中難免會遇到很多學(xué)習(xí)中不會注意到的問題，比如說在調(diào)制中在取某些值后輸出是失真的波形，在設(shè)計開始并沒有想過會存在那樣多的問題，當(dāng)著手時才發(fā)現(xiàn)要完成一個信號的調(diào)制與解調(diào)，在元器件、電路和取值都要有一部分的要求，科學(xué)是嚴(yán)謹?shù)?，這更讓我們一絲不茍起來。此次課程設(shè)計主要針對幅度調(diào)制解調(diào)電路提出自己的設(shè)計方案，并利用仿真軟件來實現(xiàn)自己的設(shè)計電路圖。設(shè)計中用到了信號發(fā)生器、雙平衡調(diào)制器、帶通濾波器、同步檢波器及低通濾波器等在高頻電子線路課程中學(xué)到的知識。由于對所學(xué)電路不熟悉，導(dǎo)致在設(shè)計的過程中無法畫出正確的電路圖，算不出電路中元器件的參數(shù)，使得在設(shè)計過程中繞了許多彎路，做了許多的無用功。設(shè)計過程中查閱了大量的有關(guān)高頻電子線路設(shè)計的書籍，鞏固了以前所學(xué)過的知識，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識。通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合的必要性，只有理論知識是遠遠不夠的，只有