西安电子科技大学射频大作业

其中， k2(wct) 称为双向开关函数，其傅里叶级数展开式为
k 2(wct)

n1
n1
(1)
(2n
4 1)
cos(2n
1)wct

4
cos
wct

4 3
cos 3wct

4 5
cos 5wct
...
k 2(wct) 的波形和频谱如下图所示。
（3）当Ucm 的取值介于情况（1）和（2）之间时，差动放大器工
已调波波形如下图：
已调波频谱如下图： 调制波形如下图：
调制频谱如下图： 载波波形如下图：
载波频谱形如下图：
5.3 双回路二极管振幅调制电路的设计及仿真 电路如图：
电路图如上图，载波频率1MHz，振幅1V；调制信号频率10KHz， 直流偏置0V，振幅0.2V。L1=25nH，C1=1uF，R2=1kΩ,R1=1kΩ。
低通 滤波器
图 1 –7 二进制移频键控信号解调器原理图
(a) 非相干解调; (b) 相干解调
11
00 1
000 1 0 1
2FSK信号
图 1-8 BFSK 非相干解调过程的时间波形 3 二进制移相键控（BPSK） 在二进制数字调制中，当正弦载波的相位随二进制数字基带信号 离散变化时，则产生二进制移相键控(BPSK)信号。 通常用已调
对 BASK 信号也能够采用非相干解调(包络检波法)和相干解调
(同步检测法) 。
1
0
1
1
0
0
1
s(t)
Tb
t
载波信号 t
图 1 – 1 二进制振幅键控信号时间波型
e2ASK(t)
s(t)
乘法器
cos ct
(a)
cos ct
开关电路 e2ASK(t)
s(t) (b)
图 1-2 二进制振幅键控信号调制器原理框图
载波频谱如下图：
4.3 双端端输出的差分对放大器调幅电路及仿真 电路如图：
电路图如上图，载波频率 1MHz，振幅 1V；调制信号频率 100KHz， 直流偏置 0V，振幅 0.01V。L1=25nH，C1=1uF，R2=10kΩ。直流 电压为 8V 和-8V，R1=2kΩ。 已调波波形图：
已调波频谱图：
载波波形如下图：
载波频谱如下图：
六．数字调制与解调的集成器件学习 6.1 数字调制与解调的基本原理 （一）二进制数字调制与解调原理
1 二进制振幅键控（BASK） 振幅键控是正弦载波的幅度随数字基带信号而变化的数字调制。 当数字基带信号为二进制时，则为二进制振幅键控。 设发送的 二进制符号序列由 0、1 序列组成，发送 0 符号的概率为 P，发 送 1 符号的概率为 1-P，且相互独立。该二进制符号序列可表示 为
e2ASK(t)
带通 a 滤波器
全波 b 整流器
低通 c 滤波器
抽样 d 判决器 输出
定时 脉冲
(a)
e2ASK(t)
带通 滤波器
相乘器
cos ct
低通 滤波器
(b)
抽样 输出 判决器
定时 脉冲
图 1 –3 二进制振幅键控信号解调器原理框图
11
00 1
0 00
101
a
b c d
图 1 - 4 BASK 信号非相干解调过程的时间波形
电路图如上图，载波频率 1MHz，振幅 0.01V；调制信号频率 50KHz，
直流偏置 0V，振幅 1V。L1=25nH，C1=1uF，R2=10kΩ。直流电压 为 8V 和-8V，R1=2kΩ。 已调波波形如下图：
已调波频谱如下图： 调制信号波形如下图：
调制信号频谱如下图： 载波波形如下图：
4.4 实验结果分析 从上面两个电路仿真可以看出，平衡对消技术减少了输出所包含频 率分量，从而使所得调幅波更加稳定。
五.二极管振幅调制 5.1 单二极管振幅调制电路的设计理论
5.2 单二极管振幅调制电路及仿真 电路如图：
电路图如上图，载波频率1MHz，振幅1V；调制信号频率10KHz， 直流偏置0V，振幅0.1V。L1=25nH，C1=1uF，R2=1kΩ,R1=1kΩ。
（1） 当Ucm UT 时，差动放大器工作在线性区，双曲正切函数近
似为其自变量： th uc ≈ uc
2UT 2UT
(2) 当Ucm 4UT 时，差动放大器工作在开关状态，双曲正切函数的
取值为 1 或-1，即
th
uc 2UT
≈ k 2(wct)

1 1
(uc 0) (uc 0)
信号载波的 0°和 180°分别表示二进制数字基带信号的 1 和
0。 二进制移相键控信号的时域表达式为
å e2PSK (t) = [ an g(t - nTs )]cos w ct
n
其中, an 与 BASK 和 BFSK 时的不同，在 BPSK 调制中，an 应选择
双极性，即
若 g(t)是脉宽为 Ts, 高度为 1 的矩形脉冲时，则有
一.摘要
射频电路基础期中大作业从射频电路的软件仿真和硬件设 计两方面分别考察学生的实践和写作能力。本论文主要探究了差 分对放大器调幅和二极管调幅电路的原理、电路实现及仿真，还 有数字调制与解调原理及集成器件的学习。其中差分对调幅电路 分别探究了单端输出和双端输出差分对调幅电路，二极管调幅包 括单回路和双回路的调幅，在二极管调幅电路中，为使电路简单 直观，采用了等效电路。而集成器件的学习，主要介绍 2U2793B 300MHz 正交调制器。所有的电路设计采用 Multisim 进行仿真测 试，并对结果做了分析。
当发送二进制符号 1 时，已调信号 eBPSK(t)取 0°相位，发送二 进制符号 0 时，eBPSK(t)取 180°相位。若用φn 表示第 n 个符 号的绝对相位，则有
这种以载波的不同相位直接表示相应二进制数字信号的调制方 式，称为二进制绝对移相方式。
Ts A
O
t
－A
图 1 – 9 二进制移相键控信号的时间波形
二进制移频键控信号的解调方法很多， 有模拟鉴频法和数字检测法， 有非相干解调方法也有相干解调方法。 其解调原理是将二进制移频键控信号分解为上下两路二进制振 幅键控信号，分别进行解调，通过对上下两路的抽样值进行比较 最终判决出输出信号。
基带信 号
振荡器1 f1
反相器
选通开关 e2FSK(t)
相加器
振荡器2 f2
射频大作业
班级： 学号： 姓名：
目录 一.摘要 二.问题陈述 三.信号振幅调制原理介绍 四.差分对放大器调幅 4.1 差分对放大器调幅电路的设计理论 4.2 单端输出的差分对放大器调幅电路及仿真 4.3 双端端输出的差分对放大器调幅电路及仿真 4.4 实验结果分析 五.二极管振幅调制 5.1 单二极管振幅调制电路的设计理论 5.2 单二极管振幅调制电路及仿真 5.3 双回路二极管振幅调制电路的设计及仿真 六.数字调制与解调的集成器件学习 6.1 数字调制与解调的基本原理 6.2U2793B 300MHz 正交调制器电路的学习 七.总结 八.参考文献

u
(1

th
uc 2UT
)

UEE
UBE (on) 2RE
(1
th
uc 2UT
)

1 2RE
(1
th
uc 2UT
)u
I 0(t) g(t)u
其中
I
0(t )

UEE
UBE (on) 2RE
(1
th
uc 2UT
)
，
g (t )

1 2RE
(1
th
uc 2UT
)
以下分三种情况讨论 I 0(t) 和 g(t) 中的双曲正切函数。
二.问题陈述
题目一：基于仿真的振幅调制电路设计
1.1 基本要求 参考教材《射频电路基础》第五章振幅调制与解调中有关差
分对放大器调幅和二极管调幅的原理，选择元器件、调制信号和 载波参数，完成 Multisim 电路设计、建模和仿真，实现振幅调制 信号的输出和分析。 1.2 实践任务 (1)选择合适的调制信号和载波的振幅、频率，通过理论计算分析， 正确选择晶体管和其它元件；搭建单端输出的差分对放大器，实 现载波作为差模输入电压，调制信号控制电流源情况下的振幅调 制；调整二者振幅，实现基本无失真的线性时变电路调幅；观察
双极性不归
s(t)
零
e2 P SK (t)
码型变换
乘法器
cos ct (a)
cos ct 180° 移相
开关电路
0°
e2 P SK (t)

s(t) (b)
图 1- 10 BPSK 信号的调制原理图
e2 P SK (t)
带通 a 滤波器
c 相乘器
cos ct b
低通 d 滤波器
抽样 e 判决器 输出
定时脉冲
图 1 - 11 BPSK 信号的解调原理图
和 ic2 与 uc 和 ic3 之间的关系。根据差分对放大器的电流方程，有：
ic1

1 2
ic3(1
th
uc 2UT
)
（2.1.1）
其中，UT 为热电压。对电流源进行分析可得到：
ic3

iE 3

UEE

UBE (on) RE

u
代入式（2.1.1），得：
ic1

UEE

UBE (on) 2RE
记录电路参数、调制信号、载波和已调波的波形和频谱。 (2)修改电路为双端输出，对比研究平衡对消技术在该电路中的应 用效果。 (3)选择合适的调制信号和载波的振幅、频率，通过理论计算分析， 正确选择二极管和其它元件；搭建单二极管振幅调制电路，实现 载波作为大信号，调制信号为小信号情况下的振幅调制；调整二 者振幅，实现基本无失真的线性时变电路调幅；观察记录电路参 数、调制信号、载波和已调波的波形和频谱。 (4)修改电路为双回路，对比研究平衡对消技术在该电路中的应用 效果。 题目二：数字调制与解调的集成器件学习 2.1 基本要求
2 二进制移频键控（BFSK） 在二进制数字调制中，若正弦载波的频率随二进制基带信号在 f1 和 f2 两个频率点间变化，则产生二进制移频键控信号（信号）。 二进制移频键控信号可以看成是两个不同载波的二进制振幅键 控信号的叠加。若二进制基带信号的 1 符号对应于载波频率 f1， 0 符号对应于载波频率 f2，则二进制移频键控信号的时域表达式 为
三.信号振幅调制原理介绍
四.差分对放大器调幅 4.1 差分对放大器调幅电路的设计理论
如上图所示的单端输出的差分对放大器调幅原理电路中，uc
为差模输入电压，在交流通路中加在晶体管V1和V 2 的基极之间；
u 控制电流源的电流，即晶体管V 3 的集电极电流 ic3 。
图 5.3.15（b）所示的转移特性给出了V 1和V 2 的集电极电流 ic1
《射频电路基础》第八章数字调制与解调是调制信号为数字 基带信号时的调制与解调，是第五章和第七章的扩展，直接面向 应用。学生可以通过自学了解基本理论，并认识数字调制与解调 的集成器件。 2.2 实践任务 (1)学习数字调制与解调的基本原理，重点是原理框图和波形。 (2)上网查询英文资料，选择一种数字调制或解调的集成芯片，根 据芯片资料学习其性能参数、结构设计和相关电路。
选通开关
图 1 –6 数字键控法实现二进制移频键控信号的原理图
e2FSK(t)
带通滤波器 1
包络 检波器
定时脉冲 抽样 输出 判决器
带通滤波ห้องสมุดไป่ตู้
包络 检波器
(a)
e2FSK(t)
带通滤波器 1
相乘器
cos 1t
cos 2t
带通滤波器
相乘器
(b)
低通 滤波器
定时脉冲 抽样 输出 判决器
作在非线性区，双曲正切函数可以展开成傅里叶级数：
th uc
2UT

n1

2
n

1(UUcTm
)
cos(2n

1)wct
情况（1）下，ic1 中包含频率为 wc 、wc Ω的载频分量和上下边频 分量。情况（2）和（3）下，ic1 中包含频率为 (2n 1)wc 、(2n 1)wc Ω（n=1,2,3，…） 的载频分量和上下边频分量。无论哪种情 况都可以滤波输出普通调幅信号。 4.2 单端输出的差分对放大器调幅电路及仿真
ak
1 011001
a
s(t)
t
b
s(t)
t
c
t
d
t
e
t
f
t
g 2FSK信号
t
图 1- 5 二进制移频键控信号的时间波形
bn 是 an 的反码，即若 an=1，则 bn=0， 若 an=0，则 bn=1。φn 和θn 分别代表第 n 个信号码元的初始相位。在二进制移频键控 信号中，φn 和θn 不携带信息，通常可令φn 和θn 为零。因此， 二进制移频键控信号的时域表达式可简化为
å s(t) = an g(t - nTS )
n
其中:
Ts 是二进制基带信号时间间隔，g(t)是持续时间为 Ts 的矩形脉 冲:
则二进制振幅键控信号可表示为
e2ASK an g(t nTS ) cos wct n
BASK 信号的时间波形 eBASK(t)随二进制基带信号 s(t)通断变
化，所以又称为通断键控信号（OOK 信号）。