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1、武漢理工大學(xué)高頻電子線(xiàn)路課程設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 指導(dǎo)教師： 工作單位： 信息工程學(xué)院 題 目: 同步檢波器設(shè)計(jì) 初始條件： 高頻理論知識(shí)，Multisim 和 Protel 軟件使用基礎(chǔ)，裝有 Multisim 和 Protel 的 PC 機(jī)一臺(tái)。 要求完成的主要任務(wù): 1.設(shè)計(jì)出信號(hào)調(diào)制系統(tǒng) 2.設(shè)計(jì)出同步檢波器原理圖 3.結(jié)合仿真軟件進(jìn)行仿真設(shè)計(jì) 4.給出設(shè)計(jì)具體參數(shù)及技術(shù)指標(biāo) 參考書(shū)： 電子線(xiàn)路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試(謝自美) 高頻電子線(xiàn)路實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)(楊翠娥) 模擬電子線(xiàn)路(謝沅清) 時(shí)間安排： 1、 理論講解，老師布置課程設(shè)計(jì)題目，學(xué)生根據(jù)選題開(kāi)始查找資料； 2、課程設(shè)計(jì)時(shí)間為 1

2、 周。 （1）確定技術(shù)方案、電路，并進(jìn)行分析計(jì)算， 時(shí)間 1 天； （2）選擇元器件、安裝與調(diào)試，或仿真設(shè)計(jì)與分析，時(shí)間 2 天； （3）總結(jié)結(jié)果，寫(xiě)出課程設(shè)計(jì)報(bào)告，時(shí)間 2 天。 指導(dǎo)教師簽名： 2010 年 01 月 26 日 系主任（或責(zé)任教師）簽名： 年 月 日 武漢理工大學(xué)高頻電子線(xiàn)路課程設(shè)計(jì) 目錄 摘要 .I ABSTRACT.II 1 MC1496 芯片介紹 .1 1.1 MC1496 內(nèi)部結(jié)構(gòu)及基本性能 .1 1.2 誤差源和非線(xiàn)性 .2 1.3 應(yīng)用電路 .3 1.3.1 乘法器 .3 1.3.2 壓控低通濾波器 .3 2 信號(hào)調(diào)制的一般方法 .3 2.1 模擬調(diào)制 .4 2

3、.2 數(shù)字調(diào)制 .4 2.3 脈沖調(diào)制 .4 3 振幅調(diào)制 .4 3.1 基本原理 .4 3.2 AM 調(diào)制與仿真實(shí)現(xiàn) .8 4 解調(diào) .10 4.1 解調(diào)基本原理 .10 4.2 包絡(luò)檢波 .10 4.3 同步檢波 .11 4.3.1 疊加型同步檢波器 .11 4.3.2 乘積型同步檢波器 .13 4.3.3 乘積型同步檢波器的優(yōu)點(diǎn) .16 5 小結(jié)與體會(huì) .18 6 參考文獻(xiàn) .19 7 附錄：總原理圖 .20 武漢理工大學(xué)高頻電子線(xiàn)路課程設(shè)計(jì) I 摘要 信息傳輸是人類(lèi)社會(huì)生活的重要內(nèi)容。而信息的傳遞很大程度上而言離不開(kāi)調(diào)制和 解調(diào)技術(shù)。解調(diào)也稱(chēng)作檢波，就是從從接收端最大程度不失真的恢復(fù)出

4、有用的信息。同 步檢波器是解調(diào)技術(shù)的一個(gè)重要分支。同步檢波，又稱(chēng)相干檢波，它利用與已調(diào)幅波的 載波（同頻，同向)與已調(diào)幅波相乘，再利用低通濾波器濾除高頻分量，從而得到調(diào)制信 號(hào)。本文詳細(xì)介紹了基于 ADI 公司的模擬乘法器 MC1496 的 AM 調(diào)制系統(tǒng)和同步檢波器 的詳細(xì)方案和各種參數(shù)。給出了基于 Multisim 軟件的調(diào)制和解調(diào)仿真結(jié)果。 關(guān)鍵詞：信息 AM 調(diào)制 同步檢波 Multisim 武漢理工大學(xué)高頻電子線(xiàn)路課程設(shè)計(jì) II Abstract The intelligence transmission is the human society life important con

5、tent. But the information transmission says to a great extent cannot leave the modulation and the demodulation technology. The demodulation is also called as the detection, is the high receiving end greatest degree not distorted restoration useful information. The synchronous detector is demodulates

6、 technical an important branch. Synchronized detection, also calls the coherent detection, it uses with the amplitude modulated wave carrier (frequency, cocurrent) rides with the amplitude modulated wave mode, again using low pass filter filtration high frequency component, thus obtains the modulati

7、on signal. This article introduced in detail based on ADI Corporations simulation multiplier MC1496 AM modulation system and synchronous detectors detailed plan and each kind of parameter. Has given based on the Multisim softwares modulation and the demodulation simulation result. Key word: informat

8、ion AM modulation synchronization detects Multisim 武漢理工大學(xué)高頻電子線(xiàn)路課程設(shè)計(jì) 1 同步檢波器設(shè)計(jì) 1 MC1496 芯片介紹 1.1 MC1496 內(nèi)部結(jié)構(gòu)及基本性能 在高頻電子線(xiàn)路中，振幅調(diào)制、同步檢波、混頻、倍頻、鑒頻等調(diào)制與解調(diào)的過(guò)程 均可視為兩個(gè)信號(hào)相乘的過(guò)程，而集成模擬乘法器正是實(shí)現(xiàn)兩個(gè)模擬量 電壓或電流 相 乘的電子器件。采用集成模擬乘法器實(shí)現(xiàn)上述功能比用分立器件要簡(jiǎn)單得多，而且性能 優(yōu)越，因此集成模擬乘法器在無(wú)線(xiàn)通信、廣播電視等方面應(yīng)用較為廣泛。在目前的乘法 器中，單通道器件（如 MOTOROLA 的 MC1496）無(wú)法實(shí)

9、現(xiàn)多通道的復(fù)雜運(yùn)算；二象限器 件（如 ADI 公司的 AD539）又會(huì)使負(fù)信號(hào)的應(yīng)用受到限制。而 ADI 公司的 MC1496 則 是一款完全四通道四象限電壓輸出模擬乘法器，這種完全乘法器克服了以上器件的諸多 不足之處，適用于電壓控制放大器、可變?yōu)V波器、多通道功率計(jì)算以及低頻解調(diào)器等電 路。非常適合于產(chǎn)生復(fù)雜的要求高的波形，尤其適用于高精度 CRT 顯示系統(tǒng)的幾何修正。 其內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳排列如圖 1-1 所示。 圖 1-1 MC1496 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 武漢理工大學(xué)高頻電子線(xiàn)路課程設(shè)計(jì) 2 MC1496 是由互補(bǔ)雙極性工藝制作而成，它包含有四個(gè)高精度四象限乘法單元。溫度 漂移小于 0005。03V

10、Hz 的點(diǎn)噪聲電壓使低失真的 Y 通道只有 002的總 諧波失真噪聲，四個(gè) 8MHz 通道的總靜止功耗也僅為 150mW。MC1496 的工作溫度范圍 為4085。 MC1496 的其它主要特性如下： 四個(gè)獨(dú)立輸入通道； 四象限乘法信號(hào)； 電壓輸入電壓輸出； 乘法運(yùn)算無(wú)需外部元件； 電壓輸出：W （XY ） 25V，其中 X 或 Y 上的線(xiàn)性度誤差僅為 02； 具有優(yōu)良的溫度穩(wěn)定性：0005 ； 模擬輸入范圍為25V，采用5V 電壓供電； 低功耗 一般為 150mW。 1.2 誤差源和非線(xiàn)性 模擬乘法器的靜態(tài)誤差主要由輸入失調(diào)電壓、輸出偏置電壓、比例系數(shù)以及非線(xiàn)性 度引起。在這四種誤差源中，只

11、有 X 和 Y 的輸入失調(diào)電壓可以由外部調(diào)整。而 MC1496 的輸出偏置電壓在出廠(chǎng)時(shí)已由廠(chǎng)家調(diào)整至 50mV，比例系數(shù)在整個(gè)量程之內(nèi)被內(nèi)部調(diào)整為 25。MC1496 的輸入失調(diào)電壓的誤差可以采用圖 2 所示的可變失調(diào)電壓調(diào)整電路來(lái)消 除。這種電路還可以減小乘法器內(nèi)核中的輸出偏置電壓、增益誤差以及非線(xiàn)性器件引起 的固有誤差。 乘法器的內(nèi)部非線(xiàn)性是器件的固有誤差。它指的是所有成對(duì)輸入值的實(shí)際輸出與理 想的線(xiàn)性理論輸出值之間的差值。其定義是在完全沒(méi)有電流誤差時(shí)，誤差量與滿(mǎn)刻度的 百分比。在最壞的情況下，MC1496 的 X 輸入端的最大非線(xiàn)性也小于 02，Y 輸入端 的最大非線(xiàn)性?xún)H為 006。因此

12、，在應(yīng)用于調(diào)制解調(diào)器或是混頻器時(shí)，最好將載波信號(hào) 由 X 輸入端輸入，而實(shí)際信號(hào)由 Y 輸入端輸入。 武漢理工大學(xué)高頻電子線(xiàn)路課程設(shè)計(jì) 3 1.3 應(yīng)用電路 1.3.1 乘法器 四個(gè)獨(dú)立通道中的每一通道都是由兩個(gè)單端電壓輸入(X 和 Y)和一個(gè)低阻抗輸出(W) 組成，而且每個(gè)通道都有自己專(zhuān)有的接地，這些接地都被接模擬地。為了達(dá)到最好的性 能，電路布局一定要緊湊，連線(xiàn)要短，電源電壓的饋電電流要旁路。不用的引腳接地處 理。 1.3.2 壓控低通濾波器 用模擬乘法器 MC1496 構(gòu)成的一個(gè)壓控低通濾波器。比傳統(tǒng)的濾波器配置相比信 這種 技術(shù)的好處在于濾波器的截至頻率 0 直接正比于乘法器的輸入電壓

13、。這使得濾波器中的 電容可以由電壓控制，從而可以直接或間接調(diào)整。這樣信 濾波器的頻率特性就可以在不影 響其它參數(shù)的情況下由一個(gè)單獨(dú)的電壓進(jìn)行控制。 2 信號(hào)調(diào)制的一般方法 調(diào)制就是對(duì)信號(hào)源的信息進(jìn)行處理，使其變?yōu)檫m合于信道傳輸?shù)男问降倪^(guò)程。一般 來(lái)說(shuō)，信號(hào)源的信息（也稱(chēng)為信源）含有直流分量和頻率較低的頻率分量，稱(chēng)為基帶信 號(hào)。基帶信號(hào)往往不能作為傳輸信號(hào)，因此必須把基帶信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)相對(duì)基帶頻率而 言頻率非常高的信號(hào)以適合于信道傳輸。這個(gè)信號(hào)叫做已調(diào)信號(hào)，而基帶信號(hào)叫做調(diào)制 信號(hào)。調(diào)制是通過(guò)改變高頻載波即消息的載體信號(hào)的幅度、相位或者頻率，使其隨著基 帶信號(hào)幅度的變化而變化來(lái)實(shí)現(xiàn)的。而解調(diào)則是

14、將基帶信號(hào)從載波中提取出來(lái)以便預(yù)定 的接收者（也稱(chēng)為信宿）處理和理解的過(guò)程。 調(diào)制在通信系統(tǒng)中有十分重要的作用。通過(guò)調(diào)制，不僅可以進(jìn)行頻譜搬移，把調(diào) 制信號(hào)的頻譜搬移到所希望的位置上，從而將調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)換成適合于傳播的已調(diào)信號(hào)， 而且它對(duì)系統(tǒng)的傳輸有效性和傳輸?shù)目煽啃杂兄艽蟮挠绊?，調(diào)制方式往往決定了一個(gè) 通信系統(tǒng)的性能。 在通信中，我們常常采用的調(diào)制方式有以下幾種。 武漢理工大學(xué)高頻電子線(xiàn)路課程設(shè)計(jì) 4 2.1 模擬調(diào)制 模擬調(diào)制就是用用連續(xù)變化的信號(hào)去調(diào)制一個(gè)高頻正弦波。主要有： (a) 幅度調(diào)制：調(diào)幅 AM，雙邊帶調(diào)制 DSB，單邊帶調(diào)幅 SSB，殘留邊帶調(diào)制 VSB 以及獨(dú)立邊帶 ISB

15、。 (b) 角度調(diào)制：調(diào)頻 FM，調(diào)相 PM。因?yàn)橄辔坏淖兓示褪穷l率，所以調(diào)相波和調(diào) 頻波是密切相關(guān)的。 2.2 數(shù)字調(diào)制 用數(shù)字信號(hào)對(duì)正弦或余弦高頻振蕩進(jìn)行調(diào)制. 主要有： (a) 振幅鍵控 ASK； (b) 頻率鍵控 FSK； (c) 相位鍵控 PSK. 2.3 脈沖調(diào)制 用脈沖序列作為載波。主要有： 1.脈沖幅度調(diào)制 PAM； 2.脈寬調(diào)制 PDM； 3.脈位調(diào)制 PPM； 4.脈沖編碼調(diào)制 PCM. 3 振幅調(diào)制 3.1 基本原理 在本設(shè)計(jì)中調(diào)制方法采用的是振幅調(diào)制。振幅調(diào)制，也可簡(jiǎn)稱(chēng)為調(diào)幅， AM(Amplitude Modulation)，通過(guò)改變輸出信號(hào)的振幅，來(lái)實(shí)現(xiàn)傳送信息的

16、目的。一般在 調(diào)制端輸出的高頻信號(hào)的幅度變化與原始信號(hào)成一定的函數(shù)關(guān)系，在解調(diào)端進(jìn)行解調(diào)并 輸出原始信號(hào)。 武漢理工大學(xué)高頻電子線(xiàn)路課程設(shè)計(jì) 5 實(shí)際上的函數(shù)關(guān)系一般是正比關(guān)系。這種調(diào)制方式的最大好處是調(diào)制和解調(diào)非常簡(jiǎn) 單，只需要一個(gè)二極管和一個(gè)電容器即可，當(dāng)然最大的缺點(diǎn)是失真比較大，同時(shí)對(duì)干擾 比較敏感，相對(duì)來(lái)說(shuō)是一種比較古老的技術(shù)。不過(guò)技術(shù)古老并不表示應(yīng)用不廣泛，目前 仍然在很多領(lǐng)域應(yīng)用，如收音機(jī)(中波廣播)及航空無(wú)線(xiàn)電，尤其在航空無(wú)線(xiàn)電的領(lǐng)域，飛 機(jī)的行進(jìn)速度非常快，戰(zhàn)斗機(jī)更快，對(duì)調(diào)頻而言，多普勒效應(yīng)太大了，會(huì)影響通訊，而 調(diào)幅不受多普勒效應(yīng)的影響，故無(wú)法被取代。同時(shí)調(diào)幅也有一些改進(jìn)的技

17、術(shù)，如單邊帶 調(diào)制（Single Side Band, SSB，又稱(chēng)旁波調(diào)制） 、殘邊帶調(diào)制(Vestigial Side Band, VSB)，以 及調(diào)幅的變種如目前在移動(dòng)通信廣泛使用的多幅度數(shù)字調(diào)制等。 使受調(diào)波的幅度隨調(diào)制信號(hào)而變化的電路。調(diào)幅器輸出信號(hào)幅度 ua 與調(diào)制信號(hào)瞬時(shí) 值的關(guān)系曲線(xiàn)叫作調(diào)幅特性。理想的調(diào)幅特性應(yīng)是直線(xiàn)，否則便會(huì)產(chǎn)生失真。用于大功 率廣播或通信發(fā)射機(jī)的調(diào)幅器，還要求有足夠大的輸出功率和較高的效率。 調(diào)幅器主要由非線(xiàn)性器件和選擇性電路構(gòu)成。非線(xiàn)性器件實(shí)現(xiàn)頻率變換，產(chǎn)生邊帶 和諧波分量；選擇性電路用來(lái)選出所需的頻率分量并濾掉其他成分，如高次諧波等。常 用的非線(xiàn)性器件

18、有晶體二極管、晶體管、場(chǎng)效應(yīng)晶體管和電子管等。選擇性電路大多用 諧振回路或帶通濾波器。 按照電平的高低，調(diào)幅器可分為高電平調(diào)幅和低電平調(diào)幅。大功率調(diào)幅發(fā)射機(jī)多采 用高電平調(diào)幅器。這種調(diào)幅器輸出功率大，效率高。載波電話(huà)機(jī)和各種電子儀器多采用 低電平調(diào)幅器。它們對(duì)輸出功率和效率要求不高，可以選用調(diào)幅特性較好的電路。幅度 調(diào)制系統(tǒng)框圖如圖 3-1 所示。 圖 3-1 幅度調(diào)制系統(tǒng)原理方框圖 調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表式 設(shè)：調(diào)制信號(hào) tVtvcos)( (3-1) 武漢理工大學(xué)高頻電子線(xiàn)路課程設(shè)計(jì) 6 載波信號(hào) tVtvccmcos)( (3-2) 其中： 2f 載波角頻率， cf 載波頻率， 若同時(shí)作用在一個(gè)

19、非線(xiàn)性器件 )(vfi 上：vc tVtVcoscoscm (3-3) 為分析方便，將非線(xiàn)性器件的輸出電流用麥可勞林級(jí)數(shù)展開(kāi)， 3210vavai (3-4) 將(3-3)代入(3-4) ，取前三項(xiàng)，則： 2ccm210 )osos( ctVtVai (3-5) 將第三項(xiàng)展開(kāi)，利用式 2 c12 ， )cos()cos( )2cos121)21( )coscos cccmc2mccm ttV tVtVtt 故(3-5)式 )cos()cos( 22(21 )coscos()( ccmc cm122cm0 ttVa tVtVtaai 若負(fù)載為 LC 調(diào)諧回路， ，2 ，2c 均遠(yuǎn)離 c，去掉它們

20、及直流分量，則上式 武漢理工大學(xué)高頻電子線(xiàn)路課程設(shè)計(jì) 7 ttaVVa tt tai c12cm1 cm2c ccc1 os)s( sos )os()( 故，調(diào)幅波電流的數(shù)學(xué)表達(dá)式為 ttmIi c0 os)s1( 式中： cm10maI 為載波電流的振幅 若負(fù)載為 LC 調(diào)諧回路，中心頻率 f0，諧振電阻 RP，則回路兩端電壓ttVRItv c0mPOos)c1()( ttvktv caO()(0mos) 式中， V 載波電壓振幅， m0Vcmk ak 、 取決于調(diào)幅電路的比例常數(shù)。為保證不失真，要求 )(tv m0 其波形和頻譜分別如圖 3-2 和 3-3 所示。 武漢理工大學(xué)高頻電子線(xiàn)路

21、課程設(shè)計(jì) 8 圖 3-2 各種調(diào)幅度下的 AM 波形 圖 3-3 M(t)頻譜及 AM 信號(hào)頻譜 3.2 AM 調(diào)制與仿真實(shí)現(xiàn) 本次設(shè)計(jì)中采用的基于 MC1496 的 AM 調(diào)制，電路如圖 3-3 所示。 圖 3-4 基于 MC1496 的 AM 調(diào)制電路原理圖 考慮到電路仿真不是 Protel 的強(qiáng)勢(shì)所在，故選擇了優(yōu)秀的模擬電路仿真軟件 武漢理工大學(xué)高頻電子線(xiàn)路課程設(shè)計(jì) 9 Multisim，而前者只是用來(lái)畫(huà)原理圖和制板。下圖 3-4 是基于 Multisim 的 AM 調(diào)制電路。 3-5 基于 Multisim 的 AM 調(diào)制仿真電路圖 其中，兩路輸入端口加載的信號(hào)如下： 載波輸入端 IN

22、1 加上的信號(hào)為：f=400KHZ，Vp-p=400mv。 調(diào)制信號(hào)輸入端 IN2 加上的信號(hào)為：f=2KHZ，Vp-p=140mv。 仿真輸出波形如圖 3-5 所示： 圖 3-6 AM 調(diào)制仿真輸出波形 X1 MC1496_1 IO12 IO12IO6 IO6IO8IO8 IO4IO4 IO10 IO10 IO1IO1 IO5IO5 IO14 IO14IO2 IO2 IO3 IO3 R4 1k C1 100nF OUT R53.3k VCC 12V C2 100nF R6 1k C3100nFR7 51 R81k C4 100nF IN1信信信信 R9 6.8k R10 51 C5 20uF

23、 R1151 C6 20uF IN2 信信信信信信 R12750 R13 10k Key=A 50% R14750 R153.3k VEE -8V 信信信信信信 IN1 IN2 OUT 0 VEE 8 11 10 9 0 7 6 0 5 0 4 21 VCC 3 武漢理工大學(xué)高頻電子線(xiàn)路課程設(shè)計(jì) 10 4 解調(diào) 4.1 解調(diào)基本原理 解調(diào)是從攜帶消息的已調(diào)信號(hào)中恢復(fù)消息的過(guò)程。在各種信息傳輸或處理系統(tǒng)中， 發(fā)送端用所欲傳送的消息對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制，產(chǎn)生攜帶這一消息的信號(hào)。接收端必須恢復(fù) 所傳送的消息才能加以利用，這就是解調(diào)。解調(diào)是調(diào)制的逆過(guò)程。調(diào)制方式不同，解調(diào) 方法也不一樣。因?yàn)榍懊娴恼{(diào)制采用的

24、 AM 調(diào)制，所以在此選擇振幅解調(diào)的方式還原信 號(hào)。 從已調(diào)信號(hào)中檢出調(diào)制信號(hào)的過(guò)程稱(chēng)為解調(diào)或檢波。用以完成這個(gè)任務(wù)的電路稱(chēng)為 檢波器。最簡(jiǎn)單的檢波器僅需要一個(gè)二極管就可以完成，這種二極管就被稱(chēng)作檢波二極 管。 目前，集成射頻檢波器現(xiàn)已得到了廣泛的應(yīng)用，而且每當(dāng)要求更高的靈敏度和穩(wěn)定 性時(shí)，集成射頻檢波器有代替?zhèn)鹘y(tǒng)的二極管檢波器的趨向。 從調(diào)幅波中恢復(fù)調(diào)制信號(hào)的電路，也可稱(chēng)為幅度解調(diào)器。與調(diào)制器一樣，檢波器必 須使用非線(xiàn)性元件，因而通常含有二極管或非線(xiàn)性放大器。通常，振幅解調(diào)的方法有包 絡(luò)檢波和同步檢波兩種。 4.2 包絡(luò)檢波 包絡(luò)檢波，是指還原得到的信號(hào)與高頻條幅信號(hào)的包絡(luò)變化規(guī)律一致的檢波

25、方法。由于 AM 信號(hào) 有包絡(luò)與調(diào)制信號(hào)呈線(xiàn)性關(guān)系這一特點(diǎn)，所以包絡(luò)檢波只適用于 AM 信號(hào)檢波。其原理框圖如圖 4-1 所示。應(yīng)用非線(xiàn)性器件頻率變換，首先產(chǎn)生許多新頻率，然后通過(guò)濾波器，濾除無(wú)用頻率分量，取出 所需要的原調(diào)制信號(hào)。根據(jù)電路及工作狀態(tài)不同，檢波器可分為峰值包絡(luò)檢波和平均包絡(luò)檢波。其中， 二極管包絡(luò)檢波是包絡(luò)檢波中最簡(jiǎn)單的一種電路。 武漢理工大學(xué)高頻電子線(xiàn)路課程設(shè)計(jì) 11 圖 4-1 包絡(luò)檢波原理框圖 4.3 同步檢波 同步檢波器主要用于 DSB 和 SSB 信號(hào)進(jìn)行解調(diào)（當(dāng)然也可以用于 AM） 。它的特點(diǎn) 是必須外加一個(gè)與載波同頻同相得恢復(fù)載波信號(hào)。其原理方框圖如圖 4-2 所

26、示。.外加載 波信號(hào)電壓加入同步檢波器有兩種方法：疊加型和乘積型。 已調(diào)振幅信號(hào) 插入載波信號(hào) 圖 4-2 同步檢波器原理方框圖 4.3.1 疊加型同步檢波器 將輸入信號(hào)與同步信號(hào)疊加后，合成包絡(luò)反映調(diào)制信號(hào)變化的普通調(diào)幅信號(hào)，再利 用包絡(luò)檢波器實(shí)現(xiàn)解調(diào)，原理電路如圖 4-3 所示。 已調(diào)振幅信號(hào) 插入載波信號(hào) 圖 4-3 疊加型同步檢波器原理方框圖 若 當(dāng) 為雙邊帶信號(hào)時(shí)， 合成電壓 檢波器 低通濾波器 加法器 包絡(luò)檢波器 武漢理工大學(xué)高頻電子線(xiàn)路課程設(shè)計(jì) 12 只要滿(mǎn)足， ，合成信號(hào)即為不失真的 AM 調(diào)幅信號(hào)，利 用包絡(luò)檢波器可以解調(diào)出所需要的音頻信號(hào)。當(dāng) 為單邊 帶信號(hào)時(shí)，合成電壓 式

27、中： 合成信號(hào)的包絡(luò)和相角均受到調(diào)制信號(hào)的控制，不能不失真地反映原調(diào)制信號(hào)的變化規(guī) 律。所以，一般情況下，由包絡(luò)檢波器構(gòu)成的疊加型同步檢波器不能對(duì)單邊帶信號(hào)實(shí)現(xiàn) 線(xiàn)性解調(diào)。將 改寫(xiě)為 假若滿(mǎn)足一定的條件，失真可以減小到允許值若滿(mǎn)足 ，上式可以簡(jiǎn)化為 進(jìn)一步忽略上式中的三次方及其以上的各項(xiàng)，經(jīng)三角變換后可得 將角頻率為 和 分量的振幅之比定義為二次諧波失真系數(shù)，用 表示，其值為 武漢理工大學(xué)高頻電子線(xiàn)路課程設(shè)計(jì) 13 若要求 則要求 通過(guò)上述分析知： 當(dāng)采用包絡(luò)檢波器構(gòu)成同步檢波電路用以解調(diào)單邊帶信號(hào)時(shí)，為將 限制在允許 的范圍內(nèi)，必須要求同步信號(hào) 有足夠大的振幅 。疊加型同步檢波器電路圖如 下

28、圖 4-4 所示。 圖 4-4 疊加型同步檢波器 4.3.2 乘積型同步檢波器 這種方法是將外加載波信號(hào)電壓接收信號(hào)在檢波器重相乘，再經(jīng)過(guò)低通濾波器，最 后檢出原調(diào)制信號(hào)，原理框圖如圖 4-5 所示。 已調(diào)振幅信號(hào) 插入載波信號(hào) 圖 4-5 乘積型同步檢波器原理方框圖 設(shè)輸入普通調(diào)幅信號(hào) uAM(t)= (Ucm+kUm cos t)cos ct =Ucm(1+Macost)cos ct 乘法器另一輸入同步信號(hào)為: 乘法器 低通濾波器 武漢理工大學(xué)高頻電子線(xiàn)路課程設(shè)計(jì) 14 ur(t)=Urmcosct 則乘法器輸出為: 則乘法器輸出為: twtMUktuktu carmcrAM 2220 o

29、s)c1()()( )(2ososc1 ttwtU cacarmc 其中 k2 是乘法器增益。 可見(jiàn), 輸出信號(hào)中含有直流, , 2c, 2c 幾個(gè)頻率分量。用低通濾波器取出直 流和 分量, 再去掉直流分量, 就可恢復(fù)原調(diào)制信號(hào)。 如果同步信號(hào)與發(fā)射端載波同頻不同相, 有一相位差 , 即 ur=Urmcos(ct+),則乘 法器輸出中的 分量為 k2UcmUrmMacoscost 。 若 是一常數(shù), 即同步信號(hào)與發(fā)射 端載波的相位差始終保持恒定, 則解調(diào)出來(lái)的 分量仍與原調(diào)制信號(hào)成正比, 只不過(guò)振 幅有所減小。當(dāng)然 90，否則 cos=0, 分量也就為零了。若 是隨時(shí)間變化的, 即 同步信號(hào)與

30、發(fā)射端載波之間的相位差不穩(wěn)定, 則解調(diào)出來(lái)的 分量就不能正確反映調(diào)制 信號(hào)了 設(shè)載波為 uc(t)=Ucmcosct, 單頻調(diào)制信號(hào)為 u (t)=Um cost( c), 則雙邊帶調(diào) 幅信號(hào)為: uDSB(t)=ku(t)uc(t)=kUm Ucmcos tcosct = cos ( c+ )t+cos (c-)t 2c Uk 其中 k 為比例系數(shù)。 可見(jiàn)雙邊帶調(diào)幅信號(hào)中僅包含兩個(gè)邊頻, 無(wú)載頻分量, 其頻帶寬度仍為調(diào)制信號(hào)帶寬 的兩倍。 由于雙邊帶調(diào)幅信號(hào)的包絡(luò)不能反映調(diào)制信號(hào), 所以包絡(luò)檢波法不適用, 而同步檢波 是進(jìn)行雙邊帶調(diào)幅信號(hào)解調(diào)的主要方法。與普通調(diào)幅信號(hào)同步檢波不同之處在于,

31、乘法器 輸出頻率分量有所減少。 設(shè)雙邊帶調(diào)幅信號(hào)如式(6.2.10)所示, 同步信號(hào)為 ur(t)=Urmcosct, 則乘法器輸出為: uo(t)= )2cos( 1)2cos(1cos21 twtwtUk ccmr 武漢理工大學(xué)高頻電子線(xiàn)路課程設(shè)計(jì) 15 其中 k2 是乘法器增益。 用低通濾波器取出低頻分量 , 即可實(shí)現(xiàn)解調(diào)。 將式(6.2.10)所示雙邊帶信號(hào)取平 方, 則可以得到頻率為 2c 的分量, 然后經(jīng)二分頻電路, 就可以得到 c 分量。 這是從 雙邊帶調(diào)幅信號(hào)中提取同步信號(hào)的一種方法。在 Protel 中繪制出原理圖如下圖 4-6 所示。 圖 4-6 基于 MC1496 的 A

32、M 解調(diào)電路原理圖 同樣，用 Multisim 進(jìn)行仿真處理。仿真電路原理圖如圖 4-7 所示。 X1 MC1496_1 IO12 IO12IO6 IO6IO8IO8 IO4IO4 IO10 IO10 IO1IO1 IO5IO5 IO14 IO14IO2 IO2 IO3 IO3 R19 1k OUT11 R203.3k VCC 12V C8 100nF R21 1k C9100nFR22 51 R231k C10 100nF IN11信信信信 R24 6.8k R25 1k R26 1k C12 20uF IN12 信信信信信 R27 910R28 10k Key=A 50% R29910 R

33、303.3k VEE -8V 信信信信信信 IN11 IN12 0 VEE 19 22 21 20 0 18 17 0 16 0 15 1312 C11100nF VCC R31 1k C7100nF C13100nF C14 1uF 14 1 0 OUT11 武漢理工大學(xué)高頻電子線(xiàn)路課程設(shè)計(jì) 16 圖 4-7 基于 Multisim 的同步檢波器仿真電路 其中，載波輸入 IN11 端加入的是與調(diào)制端 IN1 端同頻同相的正旋信號(hào)。載波輸入端 IN11 加上的信號(hào)為：f=400KHZ，Vp-p=400mv 。已調(diào)幅信號(hào)輸入端 IN2 加上的為從調(diào)制 電路輸出端 OUT 端口處輸出的信號(hào)。圖 4

34、-8 為 AM 調(diào)制和解調(diào)整體仿真架構(gòu)。同步檢波 仿真波形如圖 4-9 所示。 圖 4-8 AM 調(diào)制和解調(diào)整體仿真架構(gòu) 圖 4-9 乘積型同步檢波仿真輸出波形 其中，上面 A 通道（上面的曲線(xiàn)）顯示的是解調(diào)輸出波形， B 通道（下面的曲線(xiàn)） 顯示的是原來(lái)的調(diào)制信號(hào)波形。通過(guò)觀(guān)察可知，解調(diào)輸出有一定的延時(shí)，即產(chǎn)生了相位 失真時(shí)延約在 0.16ms 左右。但是幾乎沒(méi)有產(chǎn)生頻率失真。 X1 AM OUT OUTIN1IN1 IN2IN2 X2 JieTiao IN11IN12 OUT11XFG1 XFG2 XSC1 A B Ext Trig+ + _ _ + _ 0 0 3 1 2 4 信 信 信

35、 信 信 信 信 信 信 信 信 信 信MC1496 MC1496 AM信 信 信 信 信 信 信 信 信 信 武漢理工大學(xué)高頻電子線(xiàn)路課程設(shè)計(jì) 17 4.3.3 乘積型同步檢波器的優(yōu)點(diǎn) 對(duì)于雙邊帶或單邊帶調(diào)幅信號(hào)來(lái)說(shuō)，無(wú)法直接從雙邊帶或單邊帶調(diào)幅信號(hào)中提取參 考信號(hào)。為了產(chǎn)生同頻同相的本地同步載頻信號(hào)，往往在發(fā)射機(jī)發(fā)射雙邊帶或單邊帶調(diào) 幅信號(hào)的同時(shí)，附帶發(fā)射一個(gè)載頻信號(hào)，其功率遠(yuǎn)低于雙邊帶或單邊帶調(diào)幅信號(hào)的功率， 通常稱(chēng)為導(dǎo)頻信號(hào)。接收機(jī)在接收雙邊帶或單邊帶調(diào)幅信號(hào)的同時(shí)也接收導(dǎo)頻信號(hào)，由 晶體濾波器從輸人信號(hào)中取出該導(dǎo)頻信號(hào)，經(jīng)放大后作為本地載頻信號(hào)。如果發(fā)射機(jī)不 發(fā)射導(dǎo)頻信號(hào)，那么在接收

36、端可采用與發(fā)射機(jī)相同的高穩(wěn)定度的石英晶體振蕩器或頻率 合成器來(lái)產(chǎn)生本地載頻信號(hào)。 本地載頻信號(hào)與輸入信號(hào)的載頻不能保持同步，對(duì)檢波性能會(huì)產(chǎn)生什么樣的影響呢? 設(shè)本地載頻信號(hào)與輸入信號(hào)載頻的不同步量為 ，相位不同步量為 ，即 若用模擬乘法器構(gòu)成同步檢波電路解調(diào)雙邊帶調(diào)幅信號(hào)，則若用模擬乘法器構(gòu)成同步檢 波電路解調(diào)雙邊帶調(diào)幅信號(hào)，則經(jīng)低通濾波器取出。 可見(jiàn)，當(dāng)頻率、相位不同步時(shí)，檢出的低頻信號(hào)將產(chǎn)生頻率失真和相位失真。若用模擬 乘法器構(gòu)成的乘積榆波電路懈調(diào)單仂帶調(diào)幅信號(hào)則經(jīng)低通濾波器取出?？梢?jiàn)，當(dāng)頻率、 相位不同步時(shí)，檢出的低頻信號(hào)將產(chǎn)生頻率失真和相位失真。在進(jìn)行語(yǔ)言通信時(shí)，人耳 對(duì)相位失真不敏感

37、，但頻率失真聽(tīng)上去會(huì)感到嚴(yán)重聲音失真。實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)頻率偏移值 為 20 Hz 時(shí)，開(kāi)始覺(jué)察聲音不自然，而當(dāng)頻率偏移值為 200 Hz 時(shí)，語(yǔ)言可懂度就會(huì)下降。 在進(jìn)行圖像通信時(shí)，頻率和相位偏移都會(huì)影響圖像的質(zhì)量。 武漢理工大學(xué)高頻電子線(xiàn)路課程設(shè)計(jì) 18 5 小結(jié)與體會(huì) 經(jīng)過(guò)一個(gè)多星期的設(shè)計(jì)，過(guò)程曲折可謂一語(yǔ)難盡。在此期間我也失落過(guò)，也曾一度 熱情高漲。從開(kāi)始時(shí)的激情高漲到最后汗水背后的復(fù)雜心情，點(diǎn)點(diǎn)滴滴無(wú)不令我回味無(wú) 長(zhǎng)。 通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，加強(qiáng)了我的動(dòng)手、思考和解決問(wèn)題的能力。考驗(yàn)了我的耐心和 直面挫折的精神。我深知以后要走的路將會(huì)更長(zhǎng)更曲折，不過(guò)不要緊，我有信心和毅力 走下去，摔倒了再爬起

38、來(lái)，沒(méi)有什么，因?yàn)槲覀兡贻p，我們有激情和熱血。我會(huì)用百折 不撓的決心，去越過(guò)每一道溝溝坎坎。 對(duì)我們而言，知識(shí)上的收獲重要，精神上的豐收更加可喜。挫折是一份財(cái)富，經(jīng)歷 是一份擁有。這次經(jīng)歷讓我受益匪淺。必將成為我人生旅途上一個(gè)非常美好的回憶！ 武漢理工大學(xué)高頻電子線(xiàn)路課程設(shè)計(jì) 19 6 參考文獻(xiàn) 1 謝自美 . 電子線(xiàn)路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試(第三版).武漢.華中科技大學(xué)出版社.2006 2 楊翠娥 .高頻電子線(xiàn)路實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì).哈爾濱.哈爾濱工程大學(xué)出版社.2005 3 (日) 鈴木憲次.何中庸（譯） .高頻電路設(shè)計(jì)與制作.北京.科學(xué)出版社.2005 4 謝沅清. 模擬電子線(xiàn)路.成都.電子科技大學(xué)出版

39、社.1995 5 張肅文. 高頻電子線(xiàn)路第三版.北京.高教出版社.1993 6 曾興雯,陳健 ,劉乃安. 高頻電子線(xiàn)路輔導(dǎo).西安.西安電子科大出版社.2000 7 Reinhold Ladwig . Radio Frequency Circuit Desigh Theory and Aplication. Prentice Hall In. 2001 武漢理工大學(xué)高頻電子線(xiàn)路課程設(shè)計(jì) 20 武漢理工大學(xué)高頻電子線(xiàn)路課程設(shè)計(jì) 21 7 附錄：總原理圖 武漢理工大學(xué)高頻電子線(xiàn)路課程設(shè)計(jì) ut2ApOdfXXc02GyBKsKCWw97MrqqWhoj5TL15Zt6jIPYytYCummtARp3

40、v1N5luizi3xh3BhWYreKO8d9g7nmZQoWPJeTLDrw08gVS8DsDQQYGC3cE7moO2tLF0Jf1gK74IUXyBmtIVR97CkrfVqULT5fn2t6MpJR6rbzVPSortZvIj5NB5ndVvSr4iWr1TwLFKgLSPzuhRjQ3CmZU98eUOuijdLSZqPmvrw9zKupxf8WFUG9l2G9277g2rTipa1YpCZEuqxpKBhtVDCooQOzxUz3vJrZmOcijyM62zchmeooTYes8EBMm932tbz2Yo09RtsZEYS8Zrd2Yktj8l6jEAzVAjnfbtryLvsm

41、6oFbfToXVRFFn7OwIYgJlamkUNXJYbz5Rrb7r4VsuR9zpfZFMfsjhcfCA37lNW2VVLRKN7R8psz1BN6oRic5hU5Z6HCxAYqyNPOG8duYbAwqSl20CSg06Dh2sM8HLtgPkIcSkrgOPDpuHBj1LmPk7lYdvC6NNMwL3fwhZFTFVYAARY7lHSSxJ10V3pH3Y19BxYR77Ib7CpZSu2tijqe3hKqkKAu9KSkCpHKXUIKvvyJZpg2YijRkqfbGgOvyqKuxNWI9oMnJtt6QilZxtyrF7d20FbmabcfiixrQKUsVNXBP

42、PFUXyQ1fJSKFSUbkgs2DUVQC9sz4JkbgN4Qqv66pyoARjurNFJ3TxyfclZiEePtwFJthphEipDFNqnR2HjQKV2DzWtMPDJQkBcXmovdsjqCTJagjMdLsKPgaD2s0H0vmZGAHt36gyUEZ7UmANk1ndREuBeqdgrx0venqGnsyIB2ilq3SIQrNL4m56t7Z8Y8da5K0KUpn5N zg4JvjdtfFHyt82AoGQkXo4VBLmLEiy2P7HtHBho07rCfttxodYDPPdtQsO7wxD0J6fKKlGm4woDzplhtRr2XgqN13hqy59zU

43、1GegDyQniHNTaVSieueFQcYfUCJwd3vk5I7YKmhunDmIZ ut2ApOdfXXc02GyBKsKCWw97MrqqWhoj5TL15Zt6jIPYytYCummtARp3v1N5luizi3xh3BhWYreKO8d9g7nmZQoWPJeTLDrw08gVS8DsDQQYGC3cE7moO2tLF0Jf1gK74IUXyBmtIVR97CkrfVqULT5fn2t6MpJR6rbzVPSortZvIj5NB5ndVvSr4iWr1TwLFKgLSPzuhRjQ3CmZU98eUOuijdLSZqPmvrw9zKupxf8WFUG9l2G9277g2rTipa

44、1YpCZEuqxpKBhtVDCooQOzxUz3vJrZmOcijyM62zchmeooTYes8EBMm932tbz2Yo09RtsZEYS8Zrd2Yktj8l6jEAzVAjnfbtryLvsm6oFbfToXVRFFn7OwIYgJlamkUNXJYbz5Rrb7r4VsuR9zpfZFMfsjhcfCA37lNW2VVLRKN7R8psz1BN6oRic5hU5Z6HCxAYqyNPOG8duYbAwqSl20CSg06Dh2sM8HLtgPkIcSkrgOPDpuHBj1LmPk7lYdvC6NNMwL3fwhZFTFVYAARY7lHSSxJ10V3pH3Y19BxYR77I

45、b7CpZSu2tijqe3hKqkKAu9KSkCpHKXUIKvvyJZpg2YijRkqfbGgOvyqKuxNWI9oMnJtt6QilZxtyrF7d20FbmabcfiixrQKUsVNXBPPFUXyQ1fJSKFSUbkgs2DUVQC9sz4JkbgN4Qqv66pyoARjurNFJ3TxyfclZiEePtwFJthphEipDFNqnR2HjQKV2DzWtMPDJQkBcXmovdsjqCTJagjMdLsKPgaD2s0H0vmZGAHt36gyUEZ7UmANk1ndREuBeqdgrx0venqGnsyIB2ilq3SIQrNL4m56t7Z8Y8da5K0KUpn5N zg4JvjdtfFHyt82AoGQkXo4VBLmLEiy2P7HtHBho07rCfttxodYDPPdtQsO7wxD0J6fKKlGm4woDzplhtRr2XgqN13hqy59zU1GegDyQniHNTaVSieueFQcYfUCJwd3vk5I7YKmhunDmIZ