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=-1
上式的傅立叶展开式为
th
错误!
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=4/πcoswct—4/3πcos3wct+4/5πcos5wct+...
因为在2与3端加了反馈电阻RY=1KΩ,对于输入调制信号UΩ=UmcosΩt可扩大线性范围。
输出电流i=i1-i2为
i=
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UΩ(t)th
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若在输出端加入一个中心频率为wc,带宽为2Ω带通滤波器,则取出的差值电流为
Δi=
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UΩmcosΩt×coswct
从图可以看出,电路采用了单端输出方式。
集电极电阻Rc对电流取样,可得单端输出时的uoM为
uoM=0.5ΔiRc=
错误!
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UΩ(t)th
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未找到引用源。
若带通滤波器带内电压传输系数为ABP,则经带通滤波器后输出电压
Uo=ABP
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UΩmcosΩt×coswct
这是一个抑制载波的双边带调幅波.
图中Rw是载波调零电位器,其作用是调节MC1596的4和1端的直流电位差为零,确保输出为抑制载波的双边带调幅波.如果4和1端的直流电位差不为零,则有载波分量输出,相当于输出为普通调幅波。
如下图为振幅调制部分的电路图,其中:
调制信号V2=3cos(2π×20)V
载波信号V1=6cos(2π×1000)V
2)。
电路设计部分
(1)幅度调制电路
调制信号:
V2=3cos(2Π×20)V
载波信号:
V1=6cos(2Π×1000)V
(2)解调电路
(3)总体电路图
3)。
相关仿真波形图
调制信号
载波信号
调幅波
解调波
参考资料:
《高频电子线路》胡宴如,耿苏燕主编高等教育出版社
二、心得体会
从3月8日到6月21日,我们进行了为期十五周的高频电子线路课程设计。
通过这次课程设计,我们拓宽了知识面,锻炼了能力,综合素质得到较大提高。
这次设计以四人为小组完成,设计的目的是在于通过理论与实际的结合,提高观察、分析和解决问题的实际工作能力,以便培养成为能够主动适应社会主义现代化建设需要的高素质的复合型人才。
作为整个电子信息科学与技术学习体系的有机组成部分,课程设计虽然安排在每周一晚上进行,但并不具有绝对独立的意义。
它的一个重要功能,在于运用学习成果,检验学习成果。
运用学习成果,把课堂上学到的系统化的理论知识,尝试性地应用于实际设计工作,并从理论的高度对设计工作的现代化提出一些有针对性的建议和设想。
检验学习成果,看一看课堂学习与实际工作到底有多大距离,并通过综合分析,找出学习中存在的不足,以便为完善学习计划,改变学习内容与方法提供实践依据。
对我们专业的本科生来说,实际能力的培养至关重要,而这种实际能力的培养单靠课堂教学是远远不够的,必须从课堂走向实践。
这也是一次预演和准备毕业设计工作。
通过课程设计,让我们找出自身状况与实际需要的差距,并在以后的学习期间及时补充相关知识,为求职与正式工作做好充分的知识、能力准备,从而缩短从校园走向社会的心理转型期。
在两个星期的课程设计之后,我觉得不仅实际动手能力有所提高,更重要的是懂得设计流程,从开始设计思路,到实现,到纠正完善,再到最后设计论文的撰写,进一步激发了我们对专业知识的兴趣,并能够结合实际存在的问题在专业领域内进行更深入的学习。
在设计的过程中我遇到很多困难,例如multisim软件的学习,资料的查找,后来从它的性能开始了解,4个设计各个击破,到最后终于完成了这次的期末课程设计。
总而言之,通过这次课程设计,我们获得了很多,但学海无涯,我们还得一如既往的努力踏实的学习,只有这样才能成为合格的人才。
调制信号原理
AM、DSB、SSB信号的调制
班级:
信息工程(实验班)班号:
05911101姓名:
张俭伟学号:
1120111524
一、为什么要调制信号
由讯号源所产生的讯号不一定适合直接在传输介质中传送,为了达到目的,不直接将讯号发射出去,而依原讯号产生一个不同波形的讯号,再将此讯号传送于通讯介质中。
将原始讯号转换成更适合传输介质的发射讯号,藉以提高传输效率的程序,即所谓调制(Modulation)。
换句话说调变是将一较低频的调制讯号(ModulatingSignal),和一高频的载波(Carrier)做某种方式的结合,再将其传送。
调变的技术通常应用在通讯用途上。
为何要调制呢?
(I)调制可使讯号易于传送
无线电传输中,信号波长和天线长度成正比。
通常天线大小是波长的十分之一或更大,一般低频讯号的波长对合理的天线长度来说太大了(波长=光速/频率)。
以人声为例,人声频率大多为100Hz~3000Hz,对应的波长则是100km~3000km,这种天线不可能制造。
而1MHz的波,波长300m,这样一来天线长度为30m,是合理的天线长度。
于是我们将低频讯号来调制高频载波,使讯号频谱转移至载波频率,使其有较小波长。
(II)调制可增加通信效率
若广播电台讯号完全没处理过就传出来,所有的讯号将会挤在一起互相干扰,因为大家的频率范围都差不多,若一次只传送一个电台的讯号,又相当浪费,因为整个可利用的频率范围远远超过一个电台的讯号带宽。
我们可用不同频率的载波来调制,使各广播电台讯号不互相干扰,在接收端使用滤波器选择要收听的电台。
(III)调制可避免噪声和干扰
通信理论的一个主要重点是:
减低噪声的影响。
因为通信距离都有相当长度,所以接收到的讯号和发射端的讯号比起来,经过衰减的接收讯号将小得多;若讯号完全没处理过,接收讯号大小和杂音比起来差不多,而使欲传递的讯息很难了解。
一般最常见的调变方式,有调幅AM(AmplitudeModulation)和调频FM(FrequencyModulation)。
二、调制原理
1、基本理论
由于从消息转换过来的调制信号具有频率较低的频谱分量,这种信号在许多信道中不宜传输。
因此,在通信系统的发送端通常需要有调制过程,同时在接受端则需要有解调过程从而还原出调制信号。
所谓调制就是利用原始信号控制高频载波信号的某一参数,使这个参数随调制信号的变化而变化,最常用的模拟调制方式是用正弦波作为载波的调幅(AM)、调频(FM)、调相(PM)三种。
解调是与调制相反的过程,即从接收到的已调波信号中恢复原调制信息的过程。
与调幅、调频、调相相对应,有检波、鉴频和鉴相。
振幅调制方式是用传递的低频信号去控制作为传送载体的高频振荡波(称为载波)的幅度,是已调波的幅度随调制信号的大小线性变化,而保持载波的角频率不变。
在振幅调制中,根据所输出已调波信号频谱分量的不同,分为普通调幅(AM)、抑制载波的双边带调幅(DSB)、抑制载波的单边带调幅(SSB)等。
AM的载波振幅随调制信号大小线性变化。
DSB是在普通调幅的基础上抑制掉不携带有用信息的载波,保留携带有用信息的两个边带。
SSB是在双边带调幅的基础上,去掉一个边带,只传输一个边带的调制方式。
它们的主要区别是产生的方法和频谱的结构不同。
2、数学表达
2-1、AM信号的数学表达式
AM信号是载波信号振幅在Vm0上下按输入调制信号规律变化的一种调幅信号,表达式如下:
vo(t)Vm0kau(t)coswct
(1)
由表达式
(1)可知,在数学上,调幅电路的组成模型可由一个相加器和一个相乘器组成,如图1所示。
图中,AM为相乘器的乘积常数,A为相加器的加权系数,且Ak,AMAVcmka
图1普通调幅(AM)电路的组成模型
设调制信号为:
u(t)=EcUMcost
载波电压为:
uc(t)UcMcoswct
上两式相乘为普通振幅调制信号:
us(t)K(ECUcMcost)UcMcoswct
=KUcM(EC+UMcost)coswct
=KUcMEc(1Macost)coswct
=US(1Macost)coswct
(2)
式中,MaUMC称为调幅系数(或调制指数),其中0<Ma≤1。
而当Ma>1时,在t附近,uc(t)变为负值,它的包uc
(t)络已不能反映调制信号的变化而造成失真,通常将这种失真成为过调幅失真,此种现象是要尽量避免的。
2-2、DSB信号的数学表达
抑制掉调幅信号频谱结构中无用的载频分量,仅传输两个边频的调制方式成为抑制载波的双边带调制,简称双边带调制,并表示为:
u0(t)kau(t)coswct
显然,它与调幅信号的区别就在于其载波电压振幅不是在
这样,当调制信号u(t)进入负半周时,Vm0上下按调制信号规律变化。
uo(t)就变为负值。
表明载波电压产生1800相移。
0u(t)180因而当自正值或负值通过零值变化时,双边带调制信号波形均将出现的相移突
变。
双边带调制信号的包络已不再反映u(t)的变化,但它仍保持频谱搬移的特性,因而仍是振幅调制波的一种,并可用相乘器作为双边带调制电路的组成模型,如图中AMVcmka。
图9双边带调制信号组成模型
2-3、SSB的数学表达
单边带调制(SSB)信号是由DSB信号经边带滤波器滤除一个边带或在调制过程中,直接将一个边带抵消而成的。
单频调制时,
SSB信号的表达式为:
取上边带:
取下边带:
uDSB(t)kuucuSSB(t)Ucos(C)tuSSB(t)Ucos(C)t
UUUC
三、调制方法
-
1、AM信号的调制电路
在Multisim仿真电路窗口中创建如图3.1.2所示的由乘法器(K=1)组成的普通调幅(AM)电路,在该电路中,直流电压源Ec(图中V4)和低频调制信号U(t)(图中V2)分别加到乘法
Uc(t)(图中器A1的X输入端口,高频载波信号电压V1)加到乘法器的Y输入端口。
将示波
器的A、B通道分别加到乘法器的X输入端口、模拟加法器的输出端口,其构成如下图所示:
2、DSB信号的调制
在Multisim仿真电路窗口中创建如下图所示的电路,其中由高频载波信号
低频调制信号u(t)(uc(t)(V13)、V9)及乘法器(K=0.1)A3组成抑制载波双边带调幅电路;由模拟乘法器
uc(t)(V14)和乘法器(K=0.1)A4组成抑制载波双边带解调电A1输出电压u(t)、本机载波信号
路,其目的是从抑制载波双边带调幅波中检出调制信号u(t)。
3、SSB信号的调制
采用移向法产生SSB信号。
3-1、移向法原理
移相法是利用移项网络,对载波和调制信号进行适当的相移,以便在相加过程中将其中的一个边带抵消而获得SSB信号,图1为SSB调制信号的原理框图,图中,两个调制器相同,但输入信号不同。
调制器B的输入信号是移项90度的载频和调制信号;调制信号的输入没有相移。
两个分量相加时为下边带信号,两个分量相减时为上边带信号。
3-2、电路示意图
在Multisim仿真电路窗口中创建如下图16所示的电路,其中由高频载波信号
(uc(t)V13)、低频调制信号u(t)(V9)及乘法器(K=0.1)A3
组成抑制载波双边带调幅电路
-
ˆ(t)sin(t)f(t)cos(ct);由模拟积分器和乘法器(K=0.2)A2组成相移90.度fc。
两
者通过模拟加法器相加后,模拟出单边带调幅(SSB)信号。