AM_DSB 调幅波调制 课程设计

仿真技术综合设计 AM和DSB振幅调制

班 级： 通信13-3班 * 名： *** 学 号： ********** 指导教师： *** 成 绩：

电子与信息工程学院 信息与通信工程系

目录

1题目要求及设计分析 ........................................................ 3

1.1题目要求 ............................................................. 3 1.2软件介绍 ............................................................. 3 1.3具体设计分析 ......................................................... 3 2调制原理以及相关知识介绍 .................................................. 4

2.1 MC1496 的简介 ....................................................... 5 2.2 MC1496 的工作原理 ................................................... 6 3模拟乘法器MC1496 的工程设计 ............................................... 8

3.1 MC1496性能参数的设置及计算 .......................................... 8

3.1.1影响乘法器输出的的参量 ......................................... 8 3.1.2不接负反馈电阻 ................................................. 9 3.1.3接入负反馈电阻 ................................................. 9 3.2 MC1496的元件的设计与制作 ........................................... 10 4 AM和DSB调幅波仿真模型设计 .............................................. 11

4.1 AM调幅 ............................................................. 11 4.2 DSB调幅 ............................................................ 13 5心得体会 ................................................................. 16

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1题目要求及设计分析

1.1题目要求

用模拟乘法器MC1496设计一个振幅调制器，使其实现AM和DSB信号的调制，参数自行设置.

1.2软件介绍

Multisim是加拿大图像交互技术公司（Interactive Image Technoligics简称IIT公司)推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于初级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力，工程师们可以使用Multisim 交互式地搭建电路原理图，并对电路行为进行仿真。通过Multisim 和虚拟仪器技术，PCB 设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程，软件结合了直观的捕捉和功能强大的仿真，能够快速、轻松、高效地对电路进行设计和验证。

1.3具体设计分析

最常用的模拟调制方法是用正弦波作为载波的幅度调制和角度调制。本次实现的是AM和DSB信号的调制。幅度调制是由调制信号去控制高频载波的幅度，使之随调制信号作线性变化的过程。幅度已调信号一般可表示为Sm(t)Am(t)cosct，调制时需要调制信号与载波相乘，形成调幅信号。

我们使用的仿真软件Multisim中没有模拟乘法器MC1496，所以首先我们要创建MC1496模型，封装成器件加入到器件库中，方便使用。然后设计调幅的电路图，根据调幅的电路图进行仿真的设计。查看结果时，加入示波器，进行仿真图形的观察。再依据图形与理论的结果的差别，研究问题，调节器件的属性，完善电路图，最终完成设计的正确的波形图。

集成模拟乘法器是完成两个模拟量（电压或电流）相乘的电子器件。在高频电子线路中，振幅调制与解调的过程，均可视为两个信号相乘或包含相乘的过程。采用集成模拟乘

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法器实现上述功能比采用分离器件如二极管和三极管要简单得多，而且性能优越。目前无线通信、广播电视等方面应用较多

在幅度调制过程中，根据所取出已调信号的频谱分量不同，分为普通调幅（AM）、抑制载波的双边带调幅（DSB）等。

2调制原理以及相关知识介绍

集成模拟乘法器是完成两个模拟量（电压或电流）相乘的电子器件。在高频 电子线路中，振幅调制与解调的过程，均可视为两个信号相乘或包含相乘的过程。采用集成模拟乘法器实现上述功能比采用分离器件如二极管和三极管要简单得多，而且性能优越。目前无线通信、广播电视等方面应用较多。在幅度调制过程中，根据所取出已调信号的频谱分量不同，分为普通调幅（AM）、抑制载波的双边带调幅（DSB）等。它们的主要区别如表3-1 所示。

表 3-1 普通调幅与双边带调幅的区别

如果把已调调幅波加到负载电阻R上，则载波和边频都将给电阻传送功率，它们的功率分别表示为：

载波功率：

poT每个边频功率（上边频或下边频）：

1vo22R

pSB1pSB2上、下边频总功率：

12Mv12ao1Ma2pOT2R4

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pSB1pSB212MapOT2

m 称为调幅指数即调幅度，是调幅波的主要参数之一，它表示载波电压振幅 受调制信号控制后改变的程度，一般0图2-0（a）普通调幅波实现框图

图2-0（b）双边带调幅波实现框图

2.1 MC1496 的简介

模拟乘法器是对两个模拟信号（电压或电流）实现相乘功能的有源非线性器件，主要功能是实现两个互不相关信号的相乘，即输出信号与两输入信号相乘积成正比。它有两个输入端口，即X 和Y 输入端口。

在高频电子线路中，振幅调制、同步检波、混频、倍频、鉴频、鉴相等调制与解调的过程，均可视为两个信号相乘或包含相乘的过程。采用集成模拟乘法器实现上述功能比采用分离器件如二极管和三极管要简单的多，而且性能优越。所以目前在无级通信、广播电视等方面应用较多。集成模拟乘法器的常见产品有BG314、F1595、F1596、MC1495、MC1496、LM1595、LM1596 等。

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2.2 MC1496 的工作原理

根据双差分对模拟相乘器基本原理制成的单片集成模拟相乘器MC1496是四象限的乘法器。其内部电路如图2-1所示，其中 V7 、R1 、V 8、R 2、V 9、R 3 和R5等组成多路电流源电路， V 7 、R 5 、R 1为电流源的基准电路，V8、V 9 分别供给V 5 、V 6管恒值电流I0/ 2,R5 为外接电阻，可用以调节I0 / 2的大小。由V 5 、V 6两管的发射极引出接线端2和3，外接电阻RY，利用RY 的负反馈作用，以扩大输入电压U2的动态范围.RL为外接负载电阻。

根据差分电路的基本工作原理，可以得到

ic1ic2ic5thu1 （2-1） 2uTic4ic3ic6thu1 (2-2） 2uTu1 (2-3） 2uTic5ic6ioth式中i c1、i c2 、i c3 、i c4 、i c5 、i c6 分别是三极管V 1 、V 2 、V3 、V 4 、V 5 、V 6 的集电集电流。T E 为温度的电压当量，在常温T=300K时，U T=26m V.

由图2-1可知，相乘器的输出差值电流

ii13i24(ic1ic3)(ic2ic4)(ic1ic2)(ic3ic4) (2-4) 将(2-1)、(2-2)、(2-3)代入(2-4)，可得

i(ic5-ic6)thu1 (2-5） 2uT由于V 5 、V 6 两管发射极之间跨接负反馈电阻RY，当RY远大于V 5 、V 6管的发射结电阻时

ic5-ic6iE5iE62u2RY (2-6）

将式(2-6)代入(2-5)可得

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i2u2thu1 (2-7） RY2uT可见，输出电流中包含两个输入信号的乘积。

图2-1 MC1496的内部结构

图2-2 MC1496的管脚排列

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3模拟乘法器MC1496 的工程设计

3.1 MC1496性能参数的设置及计算

3.1.1影响乘法器输出的的参量

MC1496可以采用单电源供电，也可以采用双电源供电。器件的静态工作点由外接元件确定。静态偏置电压的设置应保证各个晶体管工作在放大状态，即晶体管的集电极与基极间的电压应大于或等于2V，小于或等于最大允许工作电压。根据MC1496的特性参数，应用时，静态偏置电压（输入电压为0 时）应满足下列关系。即

u8u10,u1u14,u6u12 (3-1)

15V(u6,u12)(u8,u10)2V15V(u8,u10)(u1,u4)2.7V15V(u1,u4)u52.7V (3-2)

一般情况下，晶体管的基极电流很小，三对差分放大器的基极电流I8、I10 、I1、I4可以忽略不记，因此器件的静态偏置电流主要由恒流源I0的值确定。当器件为单电源工作时，引脚14 接地，5 脚通过一电阻R5接正电源（UCC的典型值为+12V），由于I0 是I5的镜像电流，所以改变电阻R5可以调节I0的大小，即

ioi5ucc0.7VR5500 (3-3)

当器件为双电源工作时，引脚14 接负电源UEE（一般接-8V），5 脚通过电阻R5接地，因此，改变R5也可以调节I0的大小，即

ioi5uEE0.7VR5500 (3-4)

左右。器

根据MC1496的性能参数，器件的静态电流小于4mA，一般取ioi5= 1mA件的总耗散功率可由下式估算

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PD2I5(u6u14)I5(u5u14) (3-5)

PD 应小于器件的最大允许耗散功率（33mW）。

3.1.2不接负反馈电阻（脚2 和3 短接）

当Ux和Uy皆为小信号（<26mV）时，由于三对差分放大器（V1、V2、V3 、V4）均工作在线性放大状态，则输出电压U0 可近似表示为

u0IoRL1uuKuuKouxmuymcos(xy)tcos(xy)txyoxy222uT

输出信号U0中只包含两个输入信号的和频与差额分量。当 Uy 为小信号，Ux为大信号（>100mV）时，由于双差分放大器（V1、V2、V3 、V4）处于开关工作状态，其电流波形将是对称的方波，乘法器的输出电压U0可近似表示为

uKouxuyKougmAncos(nxy)tcos(nxy)t0n1

等

输出信号U0中。包含频率分量。

xy，

3xy，

5xy………(2n-1)

xy3.1.3接入负反馈电阻

由于RL的接入，扩展了Uy的线性动态范围，所以器件的工作状态主要由Ux决定，分析表明：当Ux为小信号（<26mV）时，输出电压U0可表示为

u0RL1KEuxmuymcos(xy)tcos(xy)tREuT2

式中：

KERLREuT

接入负反馈电阻RL后，Ux为小信号时，MC1496近似为一理想的乘法器，输出信号

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U0中只包含两输入信号的和频与差频。

当Ux为大信号（>100mv）时，输出电压U0可近似表示为

uo2RLuYRE

上式表明，Ux为大信号时，输出电压U0与输入信号Ux无关

3.2 MC1496的元件的设计与制作

（1）启动multisim11 程序，Ctrl+N 新建电路图文件，按照MC1496 内部结构图，将元器件放到电子工作平台的电路窗口上，按住鼠标左键拖动，全部选中。被选择的电路部分由周围的方框标示，表示完成子电路的选择。

（2）单击Place / HB/SB Connecter 命令或使用Ctrl+I 快捷操作，屏幕上出现输入/输出符号，将其与子电路的输入/输出信号端进行连接。带有输入/输出符号的子电路才能与外电路连接。

图2-3 MC1496内部结构电路图

单击Place/Replace by Subcircuit 命令，屏幕上出现Subcircuit Name对话框，在

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对话框中输入MC1496，单击OK，完成子电路的创建选择电路复制到用户器件库，同时给出子电路图标。

图2-6 MC1496子电路替代模块

4 AM和DSB调幅波仿真模型设计

4.1 AM调幅

（1）启动multisim11 程序，Ctrl+N 新建电路图文件，Ctrl+B 调用MC1496 电路模块，将元器件放到电子工作平台的电路窗口上，搭建调幅电路，在元器件栏中单击要选择的元器件库图标，打开该元器件库。在屏幕出现的元器件库对话框中选择所需的元器件，本实验常用元器件库有2 个：信号源库、基本元件库。鼠标点击元器件，可选中该元器件。单击鼠标右键，可进行旋转，调整元器件位置，双击该元器件，在弹出的元器件特性对话框中，可以设置或编辑元器件的各种特性参数。在界面右侧选择双踪示波器，用鼠标连线将所有器件连接，保存.其multisim 电路图如图4-1所示。

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图4-1 MC1496 普通调幅AM电路

（2）点击界面上方正中绿色三角按钮，双击示波器可观察波形。适当调节R 12 ，当R 12 为100%时，使示波器出现AM波。如图4-2。

图 4-2 MC1496 普通AM调幅波

（3）AM过调制仿真波形观察，如图4-3.

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图4-3 AM过调制仿真波形

4.2 DSB调幅

（1）启动multisim11 程序，Ctrl+N 新建电路图文件，Ctrl+B 调用MC1496 电路模块，将元器件放到电子工作平台的电路窗口上，搭建调幅电路，在元器件栏中单击要选择的元器件库图标，打开该元器件库。在屏幕出现的元器件库对话框中选择所需的元器件，本实验常用元器件库有2 个：信号源库、基本元件库。鼠标点击元器件，可选中该元器件。单击鼠标右键，可进行旋转，调整元器件位置，双击该元器件，在弹出的元器件特性对话框中，可以设置或编辑元器件的各种特性参数。在界面右侧选择双踪示波器，用鼠标连线将所有器件连接，保存。其Multisim 电路图如图4-4所示。

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图4-4MC1496 普通调幅DSB电路

（2）从示波器中看到的波形图，并进行调节，形成完善的调幅波，如图4-5。

图 4-5 MC1496 普通DSB调幅波

（3）从示波器中看到的波形图，并进行频率调节，形成完善的调幅波，观看DSB反向点如图4-6。

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图 4-6 MC1496 普通DSB调制

（4）调整电位器，可观察DSB过调的失真波形如图4-7.

图 4-7 DSB过调制仿真波形

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5心得体会

在电脑上装好仿真软件以后，就开始查找资料进行仿真软件的使用的了解和学习，在图书馆就找到了一本MC1496仿真软件的实例参考教程，通过这本教材，我迅速的对MC1496的使用有了认识和了解。于是在Multisim软件上进行电路图的创建，在绘制电路图时要注意两点，一是对输入输出的定义，二是导线在软件中应该是实心的红线，以免虚连。连接示波器后，对电路进行的仿真以及结果分析。在使用软件的方面，因为之前有次课设接触过，所以还是心中熟悉电路图的绘制过程的。

在仿真之前，对题目进行理解分析，有一个整体的解答和设计思路后再进行仿真。先对理论知识掌握后，对AM与DSB调制的过程与运算熟悉，再对电路进行设计。通过此次调制波的设计，不仅对理论知识有了进一步的认识和掌握，而且对于Multisim软件的使用有了很深的认识。在一些简单的操作上将会有自己的把握，也增强了一些兴趣与信心。

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