高频电子线路课程设计概述

高频电子线路课程设计报告

（2014-2015年度第一学期）

题目： AM 波的调制与解调

学院：信息科学技术学院

专业：通信工程B班

姓名：

学号：

组员：

指导老师：

2014年11月7日

目录

一、摘要 (3)

二、设计指标 (4)

三、原理概述及框图 (4)

四、实际电路设计 (6)

五、设计评价 (20)

六、心得体会 (21)

七、参考文献 (21)

一、内容摘要

本文用10Multisim 设计并仿真了AM 波的调制与解调，在调制单元先设

计了一个振荡器产生MHz f 5.30=的载波信号，然后与频率KHz f 10=Ω的调制信号经过一个集电极调幅电路产生了一个AM 信号，在解调单元，将调制单元输出的AM 信号通过一个包络检波电路将调制信号从AM 信号中提取出来。最后再设计一个低通滤波器，将高于调制信号频率的噪声滤除。

在设计单元电路时，对每部分的电路设置参数，进行仿真、调参，对结果进行分析，由于后续电路或者负载的影响会导致电路参数的设计与实际参数有差距，再设置一个缓冲电路以减小后级电路对前级的影响，然后在考虑实际参数的基础上观察波形是否失真从而选出合理的原件数值，反复调试后，得出结果和心得体会。

【关键词】：AM 波 调制解调 集电极调幅 低通滤波器 仿真

二、设计指标

设计AM 波的调制解调电路，要求分别设计高频振荡器、集电极调幅电路、

包络检波电路和低通滤波器。通过信号发生器产生一个调制信号与振荡器产生的高频载波加入集电极电路，输出一个载波幅度随着调制信号变化的调幅信号，将该调幅信号加入包络检波器，输出原调制信号，考虑到输出信号中会带有噪

声，故在调制信号输出前增加了一个RC低通滤波器滤除噪声，且在电路前后级又加了一个缓冲级电路用来减少后级电路对前级的影响。

各项参数设计指标如下：

输入调制信号：100KHZ 5V 正弦波

调制载波信号：1MHZ 4mV 正弦波

解调载波信号：100KHZ 4.5V 正弦波

三、原理概述及框图

设计原理总框图

图一设计原理总框图

3.1 AM波调制原理

)

(cos 0

)

(t s m t m t

c A →⊗→⊕→↑

↑

ω

图二 AM 波产生原理图

调幅信号的时域表达式：

t t m t A t t m A t S c c c AM ωωωcos )(cos cos )]([)(00+=+= （1）

调幅信号的频域表达式：

)]

()([21

)]()([)(0c c c c AM M M A S ωωωωωωδωωδπω-+++-++= （2）

图三 AM 信号的波形和频谱

由AM 波的图形可以看出，AM 波的包络与调制信号)(t m 的形状完全一样，因此，用包络检波的方法很容易恢复原始调制信号。

3.2 高频振荡器

本次实验设计所需的高频载波是由高频振荡器振荡得到，考虑各种振荡器产生频率的稳定度，最终确定选择高稳定度LC 振荡器电路，也即西勒电路。实际的西勒电路原理图如下图：

图四 西勒电路原理图

由图四知：回路的总的等效电容： 4

343

211111

C C C C C C C +≈+++=

振荡频率：

)

(212143C C L LC f +≈

=ππ

西勒电路特点：（1）通过调节C4来实现振荡频率的调节； （2）C4的改变不会影响接入系数和反馈系数；

（3）适合于振荡频率需要在较宽范围内可调的场合（最高振荡 频率/最低振荡频率可达1.6~1.8）,改变振荡频率中，振荡信号的幅度比较平稳，稳定度最高，振荡频率也最高；

（4）其余性质与克拉泼电路相同。

MULTISIM仿真图

西勒电路

图五西勒电路仿真图振荡器输出波形

3.3 集电极调幅电路

所谓的集电极调幅，就是用调幅信号来改变高频功率放大器的集电极直流电源电压，以实现调幅。其工作原理如下：集电极调幅是利用低频调制电压去控制晶体管的集电极电压，通过集电极电压的变化，使集电极高频电流的基波分量随调制电压的规律变化，从而实现调幅。实际上，它是一个集电极电源受调制信号控制的谐振功率放大器，属高电平调幅。调幅管处于丙类工作状态。

（1）集电极调幅的基本原理电路如图六所示：

图六 集电极调幅原理电路

图中，设基极激励信号电压（即载波电压）为：t V 000cos ωυ= 则加在基射极间的瞬时电压为t V V BE B 00cos ωυ+-= （2）集电极电流脉冲的变化时的分析如下：

调制信号电压ΩV 加在集电极电路中，与集电极直流电压CC V 串联，因此，集电极有效电源电压为()t m V t V V V V a CC CC CC C Ω+=+=+=ΩΩcos 1cos 0ωυ 式中，

CC V 为集电极固定电源电压； CC

a V V m Ω=为调幅指数。

由上式可见，集电极的有效电源电压C V 随调制信号压变化而变化。如图五所示，

图七 同集电极电压相对应的集电极电流脉冲的变化情形

图中，由于BB V -与b V 不变，故max B v 为常数，又P R 不变，因此动态特性曲线的斜率也不变。若电源电压变化，则动态线随CC V 值的不同，沿C v 平行移动。由图可以看出，在欠压区内，当CC V 由1CC V 变至2CC V 临界）时，集电极电流脉冲的振幅与通角变化很小，因此分解出的1cm I 的变化也很小，因而回路上的输出电压

C V 的变化也很小。这就是说在欠压区内不能产生有效的调幅作用。 （3）集电极调幅波形图

当动态特性曲线进入过压区后，

CC V 等于3CC V 、4CC V 等，集电极电流脉冲的振幅下降，

出现凹陷，甚至可能使脉冲分裂为两半。在这种情况下，分解出的

1cm I 随集电极电压CC V 的

变化而变化，集电极回路两端的高频电压也随

CC V 而变化。输出高频电压的振幅

P cm C R I V ⋅=1，P R 不变，1cm I 随C V 而变化，而CC V 是受ΩV 控制的，回路两端输出的高频电

压也随ΩV 变化，因而实现了集电极调幅。其波形如图八所示。