AM与DSB振幅调制器的设计

1.设计要求

AM和DSB振幅调制器的设计

设计要求：用模拟乘法器设计一个振幅调制器，使其能实现AM和DSB信号调制。

主要指标：

1. 载波频率：465KHz 正弦波

2. 调制信号：1KHz 正弦波

3.输出信号幅度：≥3V（峰-峰值）无明显失真

2.原理分析

2.1振幅调制产生原理

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。

2.2标准调幅波（AM）产生原理

调制信号是只来来自信源的消息信号（基带信号），这些信号可以是模拟的，亦可以是数字的。为首调制的高频振荡信号可称为载波，它可以是正弦波，亦可以是非正弦波(如周期性脉冲序列)。载波由高频信号源直接产生即可，然后经过高频功率放大器进行放大，作为调幅波的载波，调制信号由低频信号源直接产生，二者经过乘法器后即可产生双边带的调幅波.工作原理如框图所示。

基带调制信号

乘法器加法器标准调制波

设载波信号的表达式为： 调制信号的表达式为： 则调幅信号的表达式为： 式中，m ——调幅系数，m= 标准调幅波示意图如下：

由图可见，调幅波中载波分量占有很大比重，因此信息传输效率较低，称这种调制为

有载波调制。为提高信息传输效率，广泛采用抑制载波的双边带或单边带振幅调制。

高频载波

t Ucm t uc ω

cos )(=t m U t u ΩΩ=Ωcos )(t

t m ucm t uo ωcos )cos 1()

(Ω+=t

t Ucmma t t Ucmma t Ucm )cos(cos 2

1

)cos(cos 2

1

cos Ω-+Ω++=ωωωωωUcm Um

2.3双边带调幅（DSB ）产生原理

在AM 信号中，载波分量并不携带信息，信息完全由便在传送。如果在AM 调制模型中将直流分量去掉，即可得到一种高调制效率的调制方式——抑制载波的双边带调幅波

双边带调幅波的表达式为：

工作原理如框图所示：

t

mu t mu t u c m c cm )cos(2

1)cos(2

1)(0Ω-+Ω+=ωωt

t mu c cm Ω=cos cos ω调制信号 载波信号

乘法器

双边带调幅信号

波形图：

DSB信号载波的相位反映了调制信号的极性，即在调制信号负半周时，已调波高频与原载波反相。因此严格地说，DSB信号已非单纯的振幅调制信号，而是既调幅又调相的信号。DSB波的频谱成份中抑制了载波分量，全部功率为边带占有，功率利用率高于AM波。

3.电路选择

这两种信号都有一个调制信号和载波的乘积项，所以振幅调制电路的实现是以乘法器为核心的频谱线性搬移电路。

调制分为：

低电平调制：先调制后功放，主要用于DSB、SSB以及FM信号。

高电平调制：功放和调制同时进行，主要用于AM信号。

高电平调制分为1.集电极调幅电路 2.基极条幅电路

因为要实现两种AM和DSB的振幅调制，所以我们选择低电平调制电路

低电平调幅电路通常分为1.二极管调幅电路 2.集成模拟乘法器调幅电路在这里我们选择第二种方法，集成模拟乘法器调幅电路

我们选择的集成模拟乘法器是MC1496。

内部电路图如下所示：

引脚图如下所示：

由于仿真软件中没有MC1496所以我们自己画了MC1494的内部电路图，做成一个芯片，如下图所示：

4.参数设置

由于参数主要是MC内部电路的参数，经过查元件手册都能够得到，我们在这里就不再赘述了。

由于最后需要达到3V以上的峰峰值我们需要在最后输出端加一级放大级。参数计算如下：

我们选用的放大级三极管是BC369，其β值为85，

我们取Ic为1mA，R17=1kΩ。

R16=Vcc-Vce- R17*Ic=10Ω，

VEQ=IcR16=10mV，

VBQ=VEQ+Vbes=910mV，

(R21)ll(R19)=VBQ/(6Ibq)= 27.27kΩ，

分别取R21、R19为50 kΩ、60 kΩ，

因为VBQ/Vcc=[(R21)ll(R19)]/[(R21)ll(R19)+R18]，所以R18=120kΩ.

5.仿真电路和结果仿真电路图如下

波形图如下：

（1）DSB波形图

（2）AM波形图

（3）峰峰值

6.结果分析

可以看出最后的结果符合题目要求。通过调节Rw我们可以调制出DSB振幅调制信号和AM振幅调制信号。最后通过最后放大级峰峰值也能够达到要求

7.心得体会

这次制作相对前面而言还是较为顺利的。主要是不需要太多的参数计算和调制。从书上摘录了MC1494的内部电路图我们就可以直接画出电路图。但是在得到最后结果之前我们还是经历了一定的困难。一开始总是不能很好地调制出DSB调制信号。还有就是峰峰值不能够达到要求。没有接最后一级放大之前峰峰值只有467mA左右远远小于最后的结果。

本次设计由于基本都是固定参数，所以计算量比较少，我们主要精力用在仿真部分。一开始我不知道自己搭建的乘法器可以制作成一个芯片，于是整个电路图看起来很庞大且复杂，最终我们采用了董涛同学的仿真图。在最初的仿真中我们并没有加放大部分，发现峰峰值达不到要求时，我们才决定加三极管放大。但该三极管的选型也需要好好斟酌一下：放大倍数较小则达不到要求，过大则会带来失真，经过多次尝试，最终我们选择了BC369。总体来看，此次设计还是比较顺利的。

参考文献

[1] 王卫东《高频电子线路》电子工业出版社

[2] 谢自美《电子线路设计实验测试》华中科技大学出版社

[3] 铃木宪次《高频电路设计与制作》科学出版社