2022年高频电子线路课程设计方案 .pdf

1 / 18 * 实践教案 *兰州理工大学计算机与通信学院2018年秋季学期高频电子线路题目：单边带调制解调电路的设计专业班级： 08级通信 4 班姓名：胡家琪学号： 08250405 指导教师：王惠琴成绩：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 18 页2 / 18 摘要单边带调制技术是模拟调制中的重要技术，相对于幅度调制AM ）、双边带调制 DSB ）、残留边带调制 VSB ）而言，传输带宽仅为调制信号带宽，有效节约了带宽资源，且节约载波发射功率。本课程设计主要介绍单边带调制解调电路的设计。学习和掌握电路设计的方法和仿真软件，并综合运用所学知识完成常规调幅的设计。本设计的技术指标是采用乘法器来实现DSB的调制，然后经过带通滤波器滤除一个边带，得到单边带调幅波，解调时采用同步检波法实现。输入参考信号频率5KHz,电压 60mV 左右，调幅系数 0.5 ，载波频率为 100KHz ，载波电压为 60mV 。关键字单边带，调制，解调目录精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 18 页3 / 18 第 1 章单边带调制解调电路的设计意义4第 2 章单边带调制解调电路的总体方案42.1 单边带调制方案42.2 单边带解调方案 5第 3 章电路参数选择5 3.1 输入信号参数 53.2 调制器参数53.3 带通滤波器参数63.4 低通滤波器参 63.4 低通滤波器参 6第 4 章电路工作原理及设计说明74.1 DSB信号的表达式、带宽74.2 SSB 信号的产生及设计84.3 SSB 信号的解调94.4 带通滤波器104.5 解调过程11第 5 章实验结果12 第 6 章结果分析15实验总结16 参考文献18第 1 章单边带调制解调电路的设计义精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 18 页4 / 18 传输信息是人类生活的重要内容之一。利用无线电技术进行信息传输在这些手段中占有极重要的地位。无线电通信、广播、电视、导航、雷达、遥控遥测等等，都是利用无线电技术传播各种不同信息的方式。无线电通信传输语音、点吗或其他信号；无线电广播传输语言、音乐等；电视传送图像、语言、音乐；导航是利用一定的无线电信号指引飞机或船舶安全航行，以保证他们能平安到达目的地；雷达是利用无线电信号的反射来测定某些目标如飞机、船舶等）的方位；遥测遥控则是利用无线电技术来测量远处或运动体上的某些物理量，控制远处机件的运行等。在以上这些信息传递的过程中，都要把频率不高的调制信号加载到高频载波上，然后进行信号的传输。在信息的接收端需要把有用的信号从混杂的已调信号里解调出来。由于利用SSB调幅可以提高信道的利用率，所以选择 SSB调制与解调作为我课程设计的题目具有很大的实际意义。第 2 章单边带调制解调电路的总体方案2.1 单边带调制方案所谓调制，就是在传送信号的一方将所要传送的信号附加在高频振荡上，再由天线发射出去。这里高频振荡波就是携带信号的运载工具，也叫载波。振幅调制，就是由调制信号去控制高频载波的振幅，直至随调制信号做线性变化。在线性调制系列中，最先应用的一种幅度调制是全调幅或常规调幅，简称为调幅AM ）。为了提高传输的效率，还有载波受到抑制的双边带调幅波DSB ）和单边带调幅波 SSB ）。在频域中已调波频谱是基带调制信号频谱的线性位移；在时域中，已调波包络与调制信号波形呈线性关系。由于 DSB信号的上、下两个边带是完全对称的，皆携带了调制信号的全部信息，因此，从信息传输的角度来考虑，仅传输其中一个边带就够了。这就又演变出另一种新的调制方式单边带调制原理电路精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 18 页6 / 18 VSVSD1D3D4D2i1ii3i4i2VLVL(b等效电路四个二极管组成平衡电路如上图所示，构成的二极管环形混频电路中，各二极管均工作在受参考信号控制的开关的状态，它是另一类开关工作的乘法器。二极管环形混频器产品已形成完整的系列，它用保证二极管开关工作所需本振功率电平的高低进行分类，其中常用的是 Level 7，Level 17，Level 23三种系 列 ， 它 们 所 需 的 本 振 功 率 分 别 为7dBm(5mW， 17dBm(50mW和23dBm(200mW，显然，本振功率电平越高，相应的1dB 压缩电平也就越高，混频器的动态范围也就越大。对应于上述三种系列，1dB 压缩电平所对应的最大输入信号功率分别为1dBm(1.25mW、10dBm(10mW、15dBm(32mW 。二极管环形混频器具有工作频带宽从几十千赫到几千兆赫）、噪声系数低约 6dB）、混频失真小、动态范围大等优点。二极管环形混频器的主要缺点是没有混频增益，端口之间的隔离度较低，其中 L 端口到 R 端口的隔离度一般小于40dB，且随着工作频率的提高而下降。实验表明，工作频率提高一倍，隔离度下降5dB。3.3 带通滤波器参数：多环有源带通滤波器特性参数如下设计条件： G0，W0，设 G0=4，W0= 2*这时 f0=100KHz ）精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 18 页7 / 18 选择参数： C3=C2=C 设计计算：R5= R6= R7= 由以上公式可得C2=C3=100nF R5=R6100 R71000解调电路的乘法器与调制电路的乘法器一样，但是这时的解调过程中需要一个与载波同同相的的相干波。3.4 低通滤波器参由公式可得；R1=R2=10 C5=C8=10uF 第 4 章电路工作原理及设计说明4.1 DSB信号的表达式、带宽在幅度调制的一般模型中，若假设滤波器为全通网络 1），调制信号中无直流分量，则输出的已调信号就是无载波分量的，或称抑制载波双边带DSB-SC ）调制信号，简称双边带DSB ）信号。DSB调制器模型如图1-1 所示。可见 DSB信号实质上就是基带信号与载波直接相乘，其时域和频域表示式分别为图 1-1DSB调制器模型精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 18 页8 / 18 DSB信号的包络不再与成正比，故不能进行包络检波，需采用相干解调；除不再含有载频分量离散谱外，DSB信号的频谱与 AM 信号的完全相同，仍由上下对称的两个边带组成。故DSB信号是不带载波的双边带信号，它的带宽与AM信号相同，也为基带信号带宽的两倍，即式中，为调制信号带宽，为调制信号的最高频率。4.2 SSB信号的产生及设计由于 DSB 信号的上、下两个边带是完全对称的，皆携带了调制信号的全部信息，因此，从信息传输的角度来考虑，仅传输其中一个边带就够了。这就又演变出另一种新的调制方式单边带调制 SSB ）。产生 SSB信号的方法很多，其中最基本的方法有滤波法和相移法。本课设我采用的是滤波法。用滤波法实现单边带调制的原理图如图3-9 所示，图中的为单边带滤波器。产生SSB信号最直观方法的是，将设计成具有理想高通特性或理想低通特性的单边带滤波器，从而只让所需的一个边带通过，而滤除另一个边带。产生上边带信号时即为，产生下边带信号时即为。图 1-2 SSB 信号的滤波法产生显然， SSB信号的频谱可表示为原理框图简洁、直观，但存在的一个重要问题是单边带滤波器不易制作。这是因为，理想特性的滤波器是不可能做到的，实际滤波器从通带到阻带总有一个过渡带。滤波器的实现难度与过渡带相对于载频的归一化值有关，过渡带的归一化值愈小，分割上、下边带就愈难实现。而一般调制信号都具有丰富的精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 18 页9 / 18 低频成分，经过调制后得到的DSB信号的上、下边带之间的间隔很窄，要想通过一个边带而滤除另一个，要求单边带滤波器在附近具有陡峭的截止特性即很小的过渡带，这就使得滤波器的设计与制作很困难，有时甚至难以实现。为此，实际中往往采用多级调制的办法，目的在于降低每一级的过渡带归一化值，减小实现难度。从 SSB信号调制原理图中可以清楚地看出，SSB信号的频谱是 DSB信号频谱的一个边带，其带宽为DSB信号的一半，与基带信号带宽相同，即式中，为调制信号带宽，为调制信号的最高频率。由于仅包含一个边带，因此SSB信号的功率为 DSB信号的一半，即显然，因 SSB信号不含有载波成分，单边带幅度调制的效率也为100%。4.3 SSB信号的解调从 SSB 信号调制原理图中不难看出，SSB信号的包络不再与调制信号成正比，因此SSB信号的解调也不能采用简单的包络检波，如图 1-3 所示图 1-3 SSB 相干解调此时，乘法器输出率，调制效率高；频带宽度只有双边带的一半，频带利用率提高一倍。缺点是单边带滤波器实现难度大。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 18 页10 / 18 波，这种电路称为调制器。平衡调制器产生抑制载波的双边带DSB ）信号或单边带 :46-47 2 田胜军 . 基于 Multisim2001 的高频电路分析与仿真 J.现代电子技术 .2006，8）：100-102 3 候丽敏 . 通信电子线路，清华大学出版社，2008 年 11 月4 童诗白模拟电子技术基础 第四版）高等教育出版社，2006 5 樊昌信曹丽娜通信原理 第六版）国防工业出版社，2018 6 杨 翠 娥 .高 频 电 子 线 路 实 验 与 课 程 设 计 . 哈 尔 滨 工 程 大 学 出 版 社 ，2001 年。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页，共 18 页