am調(diào)制課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　AM調(diào)制器的設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　一、引言……………………………………………………………………… 1</p><p>　　二、方案論證………………………………………………………………… 2</p><p>　

2、?。?）設(shè)計(jì)要求………………………………………………………………… 2</p><p>　　（2）方案結(jié)構(gòu)………………………………………………………………… 2</p><p>　?。?）方案選擇………………………………………………………………… 3</p><p>　?。?）選用的芯片介紹………………………………………………………… 3</p>&l

3、t;p>　　三、振幅調(diào)制產(chǎn)生原理……………………………………………………… 4</p><p>　　四、模擬乘法器振幅調(diào)制原理……………………………………………… 5</p><p>　　五、調(diào)幅電路方案分析……………………………………………………… 6</p><p>　　（1）標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅波（AM）產(chǎn)生原理…………………………………………… 6</

4、p><p>　　（2）普通調(diào)幅波標(biāo)準(zhǔn)波形及失真波形……………………………………… 7</p><p>　?。?）AM調(diào)制器原理圖…………………………………………………………9</p><p>　?。?）實(shí)驗(yàn)電路分析…………………………………………………………… 9</p><p>　　六、總結(jié)………………………………………………………………………

5、 10</p><p>　　七、附錄……………………………………………………………………… 11</p><p><b>　　一、引言</b></p><p>　　調(diào)幅電路又稱(chēng)幅度調(diào)制電路，是指能使高頻載波信號(hào)的幅度隨調(diào)制信號(hào)（通常是音頻）的規(guī)律而變化的調(diào)制電路。幅度調(diào)制電路有多種電路型式，現(xiàn)介紹一種簡(jiǎn)易的振幅調(diào)制電路，該電路的載波由高頻信號(hào)發(fā)

6、生器產(chǎn)生，經(jīng)放大后和調(diào)制信號(hào)經(jīng)乘法器后，輸出抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波，輸出的雙邊帶調(diào)輻波與放大后的載波再經(jīng)過(guò)相加器后，即可產(chǎn)生普通調(diào)幅波。</p><p>　　本課題其理論意義十分廣泛且重要，涉及方面廣，而且對(duì)電路基礎(chǔ)、模擬電子線路、通信電子線路中的一些基礎(chǔ)知識(shí)要求較高，對(duì)以往學(xué)過(guò)的知識(shí)是一次全面的復(fù)習(xí)，同時(shí)也將理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中。</p><p>　　用待傳輸出的基帶信號(hào)去改變高頻載波信

7、號(hào)的振幅，稱(chēng)為調(diào)幅。在有關(guān)的非線性電子線路中，普通調(diào)幅波電路大多采用高電平調(diào)幅形式調(diào)幅電路，而抑制載波的雙邊帶調(diào)幅電路采用低電平調(diào)幅的形式，兩種形式的電路是分裂開(kāi)來(lái)進(jìn)行分析。即在許多文獻(xiàn)中，只對(duì)調(diào)幅系數(shù) ＜1 時(shí)的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行分析，而對(duì)于普通調(diào)幅波當(dāng)調(diào)幅系數(shù) ＞1 時(shí)，認(rèn)為調(diào)制波形產(chǎn)生嚴(yán)重失真。這是由于采用了高電平調(diào)幅電路，在這類(lèi)電路中，為了提高效率，往往采用工作在乙類(lèi)或丙類(lèi)狀態(tài)的基極或集電極調(diào)幅電路，此時(shí)調(diào)制器只是在載波信號(hào)和調(diào)制信號(hào)

8、均為正值時(shí)能完成乘法運(yùn)算。而采用四象限模擬相乘器低電平調(diào)幅電路，能夠?qū)崿F(xiàn)為任意值的調(diào)幅，結(jié)論證明，調(diào)幅系數(shù)為任意值的已調(diào)信號(hào)在發(fā)送端是可以實(shí)現(xiàn)，在接收端是可以解調(diào)的。</p><p>　　在通信系統(tǒng)中，從消息變換過(guò)來(lái)的信號(hào)是頻率很低的電信號(hào)，其頻譜特點(diǎn)是包括(或不包括)直流分量的低通頻譜，如電話信號(hào)的頻率范圍在 300到3000Hz，稱(chēng)為基帶信號(hào)，這種基帶信號(hào)在很多信道中不能直接傳播。為了使基帶信號(hào)適宜在信道中傳

9、輸，就需要采用調(diào)制解調(diào)技術(shù)。調(diào)制通常可以分為模擬調(diào)制和數(shù)字調(diào)制兩種方式。在本系統(tǒng)中，基帶信號(hào)和載波信號(hào)都為連續(xù)的正弦波，采用集成模擬乘法器MC1496實(shí)現(xiàn)AM模擬調(diào)制。本文將通過(guò)集成模擬乘法器芯片MC1496的原理、作用和功能出發(fā)，闡述整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程。</p><p><b>　　二、方案論證</b></p><p><b>　　2.1 設(shè)計(jì)要求</b&

10、gt;</p><p>　　運(yùn)用相乘器MC1495設(shè)計(jì)一個(gè)AM調(diào)制器，實(shí)現(xiàn)低頻調(diào)制信號(hào)對(duì)載波的調(diào)制。電路采用正負(fù)電源供電，要求芯片板上的信號(hào)輸入端安裝接線端子。調(diào)試時(shí)，低頻調(diào)制信號(hào)和載波由信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生。低頻調(diào)制信號(hào)選用頻率為1kHz、峰峰值為0.5v的正弦波，載波信號(hào)選用頻率為100kHz、峰峰值為0.1v的正弦波。調(diào)制輸出為常規(guī)雙邊帶波形。</p><p><b>　　2.2

11、 方案結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　常規(guī)雙邊帶調(diào)制（AM）就是指用調(diào)制信號(hào)去控制載波的振幅，使載波的幅度按調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律而變化。常規(guī)雙邊帶調(diào)制信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式為： </p><p>　　根據(jù)時(shí)域表達(dá)式可以畫(huà)出其調(diào)制電路的設(shè)計(jì)框圖，如圖2.1所示。</p><p>　　圖2.1 設(shè)計(jì)理論框圖</p><p>　　為基

12、帶信號(hào)， 為疊加的直流分量。為載波信號(hào)，圖中的相乘器一般都是采用集成模擬乘法器來(lái)實(shí)現(xiàn)，集成模擬乘法器的常見(jiàn)產(chǎn)品有BG314、F1595、F1596、MC1595、MC1496、MC1495、LM1595、LM1596等。 其中MC1496比較常見(jiàn)，性能穩(wěn)定。使用MC1496制成的調(diào)幅器輸出的調(diào)幅信號(hào)還需通過(guò)一個(gè)射隨電路后濾波輸出。</p><p><b>　　2.3 方案選擇</b><

13、/p><p>　　集成模擬乘法器性能好，外圍電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可實(shí)現(xiàn)振幅調(diào)制、同步檢波、混頻、倍頻、鑒頻等過(guò)程，目前在無(wú)線通信、廣播電視等領(lǐng)域應(yīng)用較多。常見(jiàn)的產(chǎn)品型號(hào)有MC1495/1496、LM1595/1596等。</p><p>　　運(yùn)算放大器是模擬電路中的特殊放大器，只要適當(dāng)選取外部元件，就能構(gòu)成各種運(yùn)算電路，如放大、加法、減法、微分和積分等，并因此而得名。自20世紀(jì)60年代集成運(yùn)放問(wèn)世以

14、來(lái)，運(yùn)放各個(gè)系列產(chǎn)品層出不窮，以?xún)r(jià)格低廉、性能優(yōu)越得到廣泛應(yīng)用，現(xiàn)已持續(xù)不斷地滲透到模擬和混合模擬——數(shù)字電子學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域。集成運(yùn)放應(yīng)用范圍十分廣泛。本AM調(diào)制電路核心器件采用MC1496乘法器，這是由于市場(chǎng)上器件MC1496比MC1596常見(jiàn)，且MC1496性能更優(yōu)越。電壓跟隨電路采用LM124運(yùn)放電路，低通濾波器采用RC和運(yùn)算放大器電路構(gòu)成。</p><p>　　2.4 選用的芯片 介紹</p>

15、<p>　　MC1496的介紹:MC 1496集成模擬乘法器，圖2.2為MC1496引腳圖，圖2.3為MC1496芯片內(nèi)部電路圖，它是一個(gè)四象限模擬乘法器的基本電路。電路采用了兩組差動(dòng)對(duì)由V1—V4組成，以反極性方式相連接，而且兩組差分對(duì)的恒流源又V5與V6組成一級(jí)差分電路，因此恒流源的控制電壓可正可負(fù)，以此實(shí)現(xiàn)了四象限工作。D、V7、V8為差動(dòng)放大器V5、V6的恒流源。進(jìn)行調(diào)幅時(shí)，載波信號(hào)加在V1與V4的輸入端，即引腳的⑧

16、、⑩之間；調(diào)制信號(hào)加在差動(dòng)放大器V5、V6的輸入端，即引腳①、④之間；②、③腳外接1KΩ電阻，以擴(kuò)大調(diào)制信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍；已調(diào)制信號(hào)由雙差動(dòng)放大器的兩集電極(即引出腳⑹、⑿之間)輸出。</p><p>　　三、振幅調(diào)制產(chǎn)生原理</p><p>　　所謂調(diào)制，就是在傳送信號(hào)的一方將所要傳送的信號(hào)附加在高頻振蕩上，再由天線發(fā)射出去。這里高頻振蕩波就是攜帶信號(hào)的運(yùn)載工具，也叫載波。振幅調(diào)制，就是由調(diào)

17、制信號(hào)去控制高頻載波的振幅，直至隨調(diào)制信號(hào)做線性變化。在線性調(diào)制系列中，最先應(yīng)用的一種幅度調(diào)制是全調(diào)幅或常規(guī)調(diào)幅，簡(jiǎn)稱(chēng)為調(diào)幅（AM）。為了提高傳輸?shù)男?，還有載波受到抑制的雙邊帶調(diào)幅波（DSB）和單邊帶調(diào)幅波（SSB）。在頻域中，已調(diào)波頻譜是基帶調(diào)制信號(hào)頻譜的線性位移；在時(shí)域中，已調(diào)波包絡(luò)與調(diào)制信號(hào)波形呈線性關(guān)系。標(biāo)準(zhǔn)振幅調(diào)制（Amplitude Modulation, AM）是一種相對(duì)便宜的，質(zhì)量不高的調(diào)制形式，主要用于聲頻和視頻的商

18、業(yè)廣播。</p><p>　　我們討論單頻信號(hào)的調(diào)制情況。如果設(shè)單頻調(diào)制信號(hào) ，載波 ，那么調(diào)幅信號(hào)（已調(diào)波）可表示為：</p><p><b>　　(2-1)</b></p><p>　　式中， 為已調(diào)波的瞬時(shí)振幅值（也稱(chēng)為調(diào)幅波的包絡(luò)函數(shù)）。由于調(diào)幅信號(hào)的瞬時(shí)振幅與調(diào)制信號(hào)成線性關(guān)系，即有：</p><p><

19、b>　　(2-2)</b></p><p>　　式中， 為比例常數(shù)，一般由調(diào)制電路的參數(shù)決定； 為調(diào)制系數(shù)， 反映了調(diào)幅波振幅的該變量，常用百分?jǐn)?shù)表示。把(2-2)式帶入(2-1)，可得單頻信號(hào)調(diào)幅波的表達(dá)式為：</p><p><b>　　(2-3)</b></p><p><b>　　或</b><

20、;/p><p><b>　　(2-4)</b></p><p>　　可見(jiàn)，要完成AM調(diào)制，其核心部分在于實(shí)現(xiàn)調(diào)制信號(hào)與載波相乘。</p><p>　　四、模擬乘法器振幅調(diào)制原理</p><p>　　參考圖1-1 MC1496芯片引腳圖和圖2-5 AM調(diào)制原理圖，分析如下：</p><p>　　X通道兩

21、輸入端8和10腳直流電位均為6V，可作為載波輸入通道；Y通道兩輸入端1和4腳之間有外接調(diào)零電路；輸出端6和12腳外可接調(diào)諧于載頻的帶通濾波器；2和3腳之間外接Y通道負(fù)反饋電阻。為了減小流經(jīng)電位器的電流，便于調(diào)零準(zhǔn)確，可加大兩個(gè)750Ω電阻的阻值，比如各增大10Ω。MC1496線性區(qū)好飽和區(qū)的臨界點(diǎn)在15-20mV左右，僅當(dāng)輸入信號(hào)電壓均小于26mV時(shí)，器件才有良好的相乘作用，否則輸出電壓中會(huì)出現(xiàn)較大的非線性誤差。顯然，輸入線性動(dòng)態(tài)范圍的

22、上限值太小，不適應(yīng)實(shí)際需要。為此，可在發(fā)射極引出端2腳和3腳之間根據(jù)需要接入1kΩ反饋電阻，從而擴(kuò)大調(diào)制信號(hào)的輸入線性動(dòng)態(tài)范圍，該反饋電阻同時(shí)也影響調(diào)制器增益。增大反饋電阻，會(huì)使器件增益下降，但能改善調(diào)制信號(hào)輸入的動(dòng)態(tài)范圍。MC1496可采用單電源，也可采用雙電源供電，其直流偏置由外接元器件來(lái)實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　五、調(diào)幅電路方案分析</p><p>　　1、標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅波（AM）產(chǎn)生原

23、理 </p><p>　　調(diào)制信號(hào)是只來(lái)來(lái)自信源的消息信號(hào)（基帶信號(hào)），這些信號(hào)可以是模擬的，亦可以是數(shù)字的。為首調(diào)制的高頻振蕩信號(hào)可稱(chēng)為載波，它可以是正弦波，亦可以是非正弦波(如周期性脈沖序列)。載波由高頻信號(hào)源直接產(chǎn)生即可，然后經(jīng)過(guò)高頻功率放大器進(jìn)行放大，作為調(diào)幅波的載波，調(diào)制信號(hào)由低頻信號(hào)源直接產(chǎn)生，二者經(jīng)過(guò)乘法器后即可產(chǎn)生雙邊帶的調(diào)幅波，工作原理如圖。設(shè)載波信號(hào)的表達(dá)式為 ,調(diào)制信號(hào)的表達(dá)式為 ，則調(diào)幅信

24、號(hào)的表達(dá)式為</p><p><b>　?。?-5）</b></p><p>　　式中， ——調(diào)幅系數(shù)， = , ——載波信號(hào)</p><p><b>　　——上邊帶信號(hào)</b></p><p><b>　　——下邊帶信號(hào)</b></p><p>　　

25、普通調(diào)幅波的頻譜圖如圖所示：</p><p><b>　　0 </b></p><p><b>　　普通調(diào)幅波的頻譜圖</b></p><p>　　2、普通調(diào)幅波標(biāo)準(zhǔn)波形及失真波形</p><p>　　普通調(diào)幅波示意圖如圖所示：</p><p><b>　

26、　標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅波示意圖</b></p><p>　　由圖可見(jiàn)，調(diào)幅波中載波分量占有很大比重，因此信息傳輸效率較低，稱(chēng)這種調(diào)制為有載波調(diào)制。</p><p>　　顯然，AM波正負(fù)半周對(duì)稱(chēng)時(shí)：</p><p><b>　　調(diào)幅度為：</b></p><p>　?。?時(shí)，未調(diào)幅狀態(tài)；</p><p&

27、gt;　?。?時(shí)，滿(mǎn)調(diào)幅狀態(tài)（100％）；</p><p>　　正常 值在0～1之間；</p><p>　　>1時(shí)，普通調(diào)幅波的包絡(luò)變化與調(diào)制信號(hào)不再相同，會(huì)產(chǎn)生失真，稱(chēng)為過(guò)調(diào)幅現(xiàn)象。所以，普通調(diào)幅要求 必須不大于1。</p><p>　　由波形可以估算出 ，其調(diào)幅度大約為50%。</p><p>　　圖所示為產(chǎn)生失真時(shí)的波形：<

28、;/p><p>　　Ma>1時(shí)的過(guò)調(diào)制波形</p><p>　　3、AM調(diào)制器原理圖</p><p>　　圖2-5 AM調(diào)制器原理圖</p><p><b>　　4、實(shí)驗(yàn)電路分析</b></p><p>　　1、4引腳調(diào)制信號(hào)的輸入端，外接有調(diào)零電路； 8、10引腳作為載波信號(hào)的輸入端；輸出端6

29、、12引腳外接調(diào)諧于載波的帶通濾波器；2、3引腳外接負(fù)反饋電阻?？赏ㄟ^(guò)調(diào)節(jié)50kΩ電位器使1腳電位比4腳高 , 調(diào)制信號(hào) 與直流電壓 迭加后輸入Y通道，調(diào)節(jié)電位器可改變 的大小，即改變調(diào)制指數(shù) 。</p><p><b>　　六、總結(jié)</b></p><p>　　在這一周的時(shí)間里我在做“AM調(diào)制器的設(shè)計(jì)”。在這一過(guò)程中，真切感覺(jué)到自己知識(shí)能力的匱乏，好多東西都只是知道

30、一些皮毛，真正搞懂會(huì)應(yīng)用的東西很少?；蛟S一個(gè)人的進(jìn)步需要一個(gè)緩慢的過(guò)程，在過(guò)程中需要不斷地借鑒，學(xué)習(xí)，汲取別人的東西。同別人的成果中攫取知識(shí)和營(yíng)養(yǎng)，然后把它變成自己的東西。收獲之一是不做系統(tǒng)或者東西，許多細(xì)小的環(huán)節(jié)是注意不到的。而這諸多環(huán)節(jié)往往影響你整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。這可真應(yīng)驗(yàn)了那句話“細(xì)節(jié)決定一切”。通過(guò)對(duì)此作品整個(gè)過(guò)程的設(shè)計(jì)、繪制、制作、調(diào)試等方面來(lái)看,由MC1496模擬乘法器構(gòu)成的AM調(diào)制器具有穩(wěn)定性好、功率小、制作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。

31、由于本課程設(shè)計(jì)主要在于驗(yàn)證，所選用的模擬乘法器為較為廉價(jià)的MC1496G，電路性能基本符合要求。所設(shè)計(jì)的調(diào)幅器實(shí)際輸出幅度較小，且幅度變化較大，無(wú)法直接進(jìn)行發(fā)射。若要進(jìn)行無(wú)線發(fā)射，則需要在后級(jí)接入AGC（自動(dòng)增益控制），功率放大等電路。</p><p>　　在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，出現(xiàn)了一下幾種問(wèn)題：</p><p>　　首先，焊接電路的時(shí)候出現(xiàn)了虛焊，漏焊等問(wèn)題，導(dǎo)致了電路的不連通，從而顯示不出

32、波形；</p><p>　　其次，在連接電路的具體操作過(guò)程中沒(méi)有做好充分的工作來(lái)提高電路的抗干擾能力，從而導(dǎo)致信號(hào)失真；</p><p>　　第三，在硬件檢測(cè)中，忽略了如示波器檢測(cè)，信號(hào)發(fā)生器檢測(cè)等重要儀器的檢測(cè)，想當(dāng)然的以為儀器都是準(zhǔn)確的。</p><p>　　總之，在這次課程設(shè)計(jì)的制作的過(guò)程中學(xué)到了很多東西，能力也有相應(yīng)的提升。</p><p

33、><b>　　附錄</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 沈偉慈.通信電路[M]. (第二版) .西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2007</p><p>　　[2] 張肅文.高頻電子線路[M].北京:高等教育出版社,1993 </p><p>　　[

34、3] 于洪珍.通信電子電路[M].北京:電子工業(yè)出版社,2002 </p><p>　　[4] 梁恩主.電路設(shè)計(jì)仿真應(yīng)用[M].北京:清華大學(xué)出版社,2000</p><p>　　[5] 博戰(zhàn)捷，董輝.AM信號(hào)到DSB信號(hào)的連續(xù)過(guò)渡與同步檢波[J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào),2005</p><p>　　[6] 胡宴如.高頻電子線路[M].北京:高等教育出版社,2002<

35、/p><p>　　[7] 杜永泰.調(diào)幅系數(shù)為任意值的調(diào)幅波的研究[J].電子電器學(xué)報(bào),2002</p><p>　　[8] 王冠華.電路設(shè)計(jì)及應(yīng)用[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版社,2008 </p><p>　　[9] 樊昌信,曹麗娜.通信原理 [M].（第六版）.北京:國(guó)防工業(yè)出版社,2007</p><p>　　[10] 王衛(wèi)東，傅佑麟.高頻電子