一、設(shè)計(jì)要求

振幅調(diào)制器設(shè)計(jì)

1、總體設(shè)計(jì)要求

設(shè)計(jì)一個(gè)振幅調(diào)制器，使其能實(shí)現(xiàn)AM和DSB信號(hào)調(diào)制，輸出波形無(wú)明顯失真。

2、參考指標(biāo)

載波頻率：465KHz正弦波調(diào)制信號(hào):1KHz正弦波

輸出信號(hào)幅度(峰-峰值）≥2V

二、設(shè)計(jì)方案的選擇

1、振幅調(diào)制產(chǎn)生原理

所謂調(diào)制，就是在傳送信號(hào)的一方將所要傳送的信號(hào)附加在高頻振蕩上，再由天線發(fā)射出去。這里高頻振蕩波就是攜帶信號(hào)的運(yùn)載工具，也叫載波。振幅調(diào)制，就是由調(diào)制信號(hào)去控制高頻載波的振幅，直至隨調(diào)制信號(hào)做線性變化。在線性調(diào)制系列中，最先應(yīng)用的一種幅度調(diào)制是全調(diào)幅或常規(guī)調(diào)幅，簡(jiǎn)稱為調(diào)幅（AM）。為了提高傳輸?shù)男剩€有載波受到抑制的雙邊帶調(diào)幅波（DSB）和單邊帶調(diào)幅波（SSB）。在頻域中已調(diào)波頻譜是基帶調(diào)制信號(hào)頻譜的線性位移；在時(shí)域中，已調(diào)波包絡(luò)與調(diào)制信號(hào)波形呈線性關(guān)系。

設(shè)正弦載波為

式中，A為載波幅度；為載波角頻率；為載波初始相位(通常假設(shè)=0).

調(diào)制信號(hào)（基帶信號(hào)）為。根據(jù)調(diào)制的定義，振幅調(diào)制信號(hào)（已調(diào)信號(hào)）一般可以表示為

設(shè)調(diào)制信號(hào)的頻譜為，則已調(diào)信號(hào)的頻譜：

2方案選擇

這兩種信號(hào)都有一個(gè)調(diào)制信號(hào)和載波的乘積項(xiàng)，所以振幅調(diào)制電路的實(shí)現(xiàn)是以乘法器為核心的頻譜線性搬移電路。

調(diào)制分為：

低電平調(diào)制：先調(diào)制后功放，主要用于DSB、SSB以及FM信號(hào)。

高電平調(diào)制：功放和調(diào)制同時(shí)進(jìn)行，主要用于AM信號(hào)。

高電平調(diào)制分為：1.集電極調(diào)幅電路；2.基極條幅電路；

因?yàn)橐獙?shí)現(xiàn)兩種AM和DSB的振幅調(diào)制，所以我們選擇低電平調(diào)制電路。低電平調(diào)幅電路通常分為：1.二極管調(diào)幅電路；2.集成模擬乘法器調(diào)幅電路。

在這里我們選擇第二種方法，集成模擬乘法器調(diào)幅電路；我們選擇的集成模擬乘法器是MC1496。

三、電路設(shè)計(jì)

1、MC1496原理及MULTISIM設(shè)計(jì)

1.1、原理

MC1496是雙平衡四象限模擬乘法器。其內(nèi)部電路和引腳如下圖(a)(b)所示。其中VT1,VT2與VT3,VT4組成雙差分放大器，VT5,VT6組成的單差分放大器用以激勵(lì)VT1～VT4。VT7、VT8及其偏置電路組成差分放大器、的恒流源。引腳8與10接輸入電壓UX，1與4接另一輸入電壓Uy，輸出電壓U0從引腳6與12輸出。引腳2與3 外接電阻RE，對(duì)差分放大器VT5、VT6 產(chǎn)生串聯(lián)電流負(fù)反饋，以擴(kuò)展輸入電壓Uy的線性動(dòng)態(tài)范圍。引腳14為負(fù)電源端（雙電源供電時(shí)）或接地端（單電源供電使） ，引腳5外接電阻R5。用來(lái)調(diào)節(jié)偏置電流I5及鏡像電流I0的值。

圖3.1 MC1496內(nèi)部電路和引腳圖

1.2MULTISIM設(shè)計(jì)

由于仿真軟件中沒(méi)有MC1496所以我們自己畫(huà)了MC1494的內(nèi)部電路圖，做成一個(gè)芯片，如下圖所示：

圖3.2Multisim仿真MC1496內(nèi)部電路

2、電路圖

由于參數(shù)主要是MC內(nèi)部電路的參數(shù)，經(jīng)過(guò)查元件手冊(cè)都能夠得到，我們?cè)谶@里就不再贅述了。由于最后需要達(dá)到2V以上的峰峰值我們需要在最后輸出端加一級(jí)放大級(jí)。

圖3.3MC1496電路

放大器則是

圖3.4放大器

其放大器的倍數(shù)為

K=(R16+R18)/R16=11倍

圖3.5DSB調(diào)制總電路圖

圖3.6AM調(diào)制總電路圖

3、電路工作原理

3.1、標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅波（AM）產(chǎn)生原理

調(diào)制信號(hào)是只來(lái)來(lái)自信源的消息信號(hào)（基帶信號(hào)），這些信號(hào)可以是模擬的，亦可以是數(shù)字的。為首調(diào)制的高頻振蕩信號(hào)可稱為載波，它可以是正弦波，亦可以是非正弦波(如周期性脈沖序列)。載波由高頻信號(hào)源直接產(chǎn)生即可，然后經(jīng)過(guò)高頻功率放大器進(jìn)行放大，作為調(diào)幅波的載波，調(diào)制信號(hào)由低頻信號(hào)源直接產(chǎn)生，二者經(jīng)過(guò)乘法器后即可產(chǎn)生雙邊帶的調(diào)幅波，工作原理如圖2.1。

圖3.7、標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅波產(chǎn)生原理框圖

設(shè)載波信號(hào)的表達(dá)式為，調(diào)制信號(hào)的表達(dá)式為，則調(diào)幅信號(hào)的表達(dá)式為

式中，m——調(diào)幅系數(shù)，m=

——載波信號(hào)

——上邊帶信號(hào)

——下邊帶信號(hào)

圖3.8標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅波示意圖

由圖2.3可見(jiàn)，調(diào)幅波中載波分量占有很大比重，因此信息傳輸效率較低，稱這種調(diào)制為有載波調(diào)制。為提高信息傳輸效率，廣泛采用抑制載波的雙邊帶或單邊帶振幅調(diào)制。

3.2、雙邊帶調(diào)幅（DSB）產(chǎn)生原理

在AM信號(hào)中，載波分量并不攜帶信息，信息完全由便在傳送。如果在AM調(diào)制模型中將直流分量去掉，即可得到一種高調(diào)制效率的調(diào)制方式——抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波

雙邊帶調(diào)幅波的表達(dá)式為

圖3.9雙邊帶調(diào)幅波框圖

工作原理如下圖（圖2.4）

圖3.10MC1496模擬相乘器調(diào)幅電路圖

其中，可變電阻RP是用來(lái)抑制載波信號(hào)的，若要得到雙邊帶調(diào)幅波，在調(diào)制信號(hào)為0的基礎(chǔ)上，調(diào)節(jié)RP，使輸出端的載波信號(hào)電壓值為0V，然后再加上調(diào)制信號(hào)，此時(shí)輸出的則是抑制載波的雙邊帶調(diào)幅。

而標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅波的工作原理：調(diào)節(jié)RP，使其不抑制載波信號(hào)，在調(diào)制信號(hào)為0的基礎(chǔ)上，調(diào)節(jié)RP，使輸出端有載波信號(hào)電壓輸出，其幅值可根據(jù)需要而自行調(diào)節(jié)，而本電路中，將輸出端的載波信號(hào)幅度調(diào)成為6V。然后再加上調(diào)制信號(hào)，經(jīng)乘法器后，輸出有載波的標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅波。

圖3.11雙邊帶調(diào)幅波示意圖

4、元器件列表

四、電路性能測(cè)試

1、靜態(tài)工作點(diǎn)調(diào)測(cè):

無(wú)輸入信號(hào)的情況下調(diào)節(jié)W,，使用萬(wàn)用表測(cè)得U1第1、4腳的電壓差接近0V。(改變W,可以使乘法器實(shí)現(xiàn)AM,DSB調(diào)制。)

1放大器的倍數(shù)測(cè)試

圖4.1放大器的倍數(shù)測(cè)試

從圖中可以看出，輸入為200mV的峰峰值，輸出為2.152V，放大倍數(shù)接近11倍，與上文中的計(jì)算結(jié)果一致。

2、DSB波形圖

圖4.2 m=30%時(shí)的DSB調(diào)制波形

圖4.3m=60%時(shí)的DSB調(diào)制波形

圖4.4m=100%時(shí)的DSB調(diào)制波形

圖4.5m=200%時(shí)的DSB調(diào)制波形

3、AM波形圖

圖4.6m=30%時(shí)的AM波形

圖4.7m=60%時(shí)的AM波形

圖4.8m=100%時(shí)的AM波形

圖4.9 m=200%時(shí)的AM調(diào)制波形

4、輸出最大峰峰值

圖4.10輸出最大峰峰值

輸出最大峰峰值為7.158V，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于本設(shè)計(jì)的要求。

五、總結(jié)

(實(shí)際測(cè)試結(jié)果與理論計(jì)算結(jié)果的比較，并進(jìn)行誤差分析;調(diào)試中出現(xiàn)了哪些故障，診斷與排除的方法·)

可以看出最后的結(jié)果符合題目要求。通過(guò)調(diào)節(jié)Rw我們可以調(diào)制出DSB振幅調(diào)制信號(hào)和AM振幅調(diào)制信號(hào)。最后通過(guò)最后放大級(jí)峰峰值也能夠達(dá)到要求

六、收獲與體會(huì)

這次制作相對(duì)前面而言還是較為順利的。主要是不需要太多的參數(shù)計(jì)算和調(diào)制。從書(shū)上摘錄了MC1494的內(nèi)部電路圖我們就可以直接畫(huà)出電路圖。但是在得到最后結(jié)果之前我們還是經(jīng)歷了一定的困難。一開(kāi)始總是不能很好地調(diào)制出DSB調(diào)制信號(hào)。還有就是峰峰值不能夠達(dá)到要求。沒(méi)有接最后一級(jí)放大之前峰峰值只有467mA左右遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于最后的結(jié)果。

本次設(shè)計(jì)由于基本都是固定參數(shù)，所以計(jì)算量比較少，我們主要精力用在仿真部分。一開(kāi)始我不知道自己搭建的乘法器可以制作成一個(gè)芯片，于是整個(gè)電路圖看起來(lái)很龐大且復(fù)雜，最終我們采用了查找了相關(guān)的資料，把電路弄成子電路模式。在最初的仿真中我們并沒(méi)有加放大部分，發(fā)現(xiàn)峰峰值達(dá)不到要求時(shí)，我們才決定加運(yùn)放放大。總體來(lái)看，此次設(shè)計(jì)還是比較順利的。