基于Multisim的调幅电路的仿真

基于Multisim的调幅电路的仿真

摘要：介绍了在Multisiml0仿真平台中构成集成电路模块的方法．并基于MuhisimlO仿真软件，对各个调幅电路进行仿真。依据仿真原理电路设计实物电路进行测试，并对仿真结果和实际电路测试所得数据进行分析比较。

关键词：调制调幅：包络检波；负峰切割失真；同步检波；Muhisiml0

1.前言

信号调制可以将信号的频谱搬移到任意位置，从而有利于信号的传送，并且是频谱资源得到充分利用。调制作用的实质就是使相同频率范围的信号分别依托于不同频率的载波上，接收机就可以分离出所需的频率信号，不致相互干扰。而要还原出被调制的信号就需要解调电路。调制与解调在高频通信领域有着广泛的应用，同时也是信号处理应用的重要问题之一，系统的仿真和分析是设计过程中的重要步骤和必要的保证。论文利用Multisim提供的示波器模块，分别对信号的调幅和解调进行了波形分析。

AM调制优点在于系统结构简单，价格低廉，所以至今仍广泛应用于无线但广播。与AM信号相比，因为不存在载波分量，DSB调制效率是100%。我们注意到DSB信号两个边带中任意一个都包含了M(w)的所有频谱成分，所以利用SSB调幅可以提高信道的利用率，所以选择SSB调制与解调作为课程设计的题目具有很大的实际意义。

论文主要是综述现代通信系统中AM ,DSB,SSB调制解调的基本技术，并分别在时域讨论振幅调制与解调的基本原理, 以及介绍分析有关电路组成。此课程设计的目的在于进一步巩固高频、通信原理等相关专业课上所学关于频率调制与解调等相关内容。同时加强了团队合作意识，培养分析问题、解决问题的综合能力。

2.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[1]。

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。

3. 利用仿真软件 Multisim 10对AM 电路仿真分析

3.1 AM 信号的数学表达式

AM 信号是载波信号振幅在0m V 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：

[]t w t u k V t v c a m o cos )()(0Ω+= （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3.1.1所示。图中，M A 为相乘器的乘积常数，A 为相加器的加权系数，且a cm M k AV A k A ==,

图3.1.1 普通调幅（AM ）电路的组成模型

设调制信号为：

)(t u Ω=M c U E Ω+cos t Ω

载波电压为：

cM t c U u =)(cos t w c

上两式相乘为普通振幅调制信号：

cM C t s U E K u +=()(cos t Ω）t w U c cM cos

=C cM E KU (+t w t U c M cos )cos ΩΩ

=t w t M E KU c a c cM cos )cos 1(Ω+

=t

w t M U c a S cos )cos 1(Ω+ （2） 式中,C M a E U M Ω=称为调幅系数(或调制指数) ，其中0＜a M ≤1。而当a M ＞1时，在π=Ωt 附近，)(t u c 变为负值，它的包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。

3.2 普通调幅（AM ）信号的波形

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 c E (图中V 1)和低频调制信号)(t U Ω (图中V 2)分别加到乘法器A 1的X 输入端口，高频载波信号电压)(t c U (图中V 3)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、乘法器的输出端口，其构成如下图3.2.1所示：

)(t u c

图3.2.1乘法器组成的普通调幅(AM )电路

载波和调幅波的波形如图：

我们使4

.0m a

我们使8.0m =a

我们使1m =a

我们使4.1m a

从图中可以看出已调波的包络形状与调制信号不一样，产生了严重的包络失真，这种情况称为过调失真，在实际应用中应尽量避免。

因此,在振幅调制仿真过程中可以得出如下结：为了保证已调波的包络真实地反映出调制信号的化规律，避免产生过调失真，要求调制系数Ma 必满足0

3.3 普通调幅（AM ）信号的解调

解调（Demodulation ）是调制的逆过程。振幅调制信号的解调电路称为振幅检波电路，简称检波电路（Detector ），它的作用是从振幅调制信号中不失真地检出调制信号来。对于普通调幅信号来说，它的载波分量未被抑制掉，可以直接利用非线性器件实现相乘作用，得到所需