通信電路課程設計

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通信單元電路設計
（AM調制）

引言
進入信息時代以來，隨著通信技術、計算機技術和控制技術的不斷發展與相互融合，極大的擴展了通信的功能，使得人們可以隨時隨地通過各種通信手段獲取和交換各種各樣的信息。通信滲入到社會生產和生活的各個領域，通信產品隨處可見。通信已經成為現代文明的標志之一，對人們日常生活和社會活動的影響與越來越大。
現代通信從模擬通信方式開始，數字通信著後來居上，已經逐步取代了模擬通信，但數字調制理論是建立在模擬調制的基礎上的。而且，在現有的各類通信系統中，仍然還有大量模擬通信設備承擔著相當數量的通信任務,由於資金投入以及系統建設、設備更換所需時間等原因，這些模擬設備還將繼續使用一段時間。
通信原理課程是一門理論性與實踐性都很強的專業基礎課。加強理論課程的學習，加深對本課程中的基本理論知識及基本概念的理解，提高理論聯系實際的能力，培養實踐動手能力和分析解決通信工程中實際問題的能力是通信原理教學的當務之急。而通信原理實驗課程就是一種重要的教學手段和途徑。通信原理實驗系統將通信原理的基礎知識靈活地運用在實驗教學環節中。可獨立也可組合、綜合實施多項實驗或示教。本實驗系統力求電路原理清楚，重點突出，實驗內容豐富。其電路設計構思新穎、技術先進、波形測量點選擇准確，具有一定的代表性。同時，注重理論分析與實際動手相結合，以理論指導實踐，以實踐驗證基本原理，旨在提高學生分析問題、解決問題的能力及動手能力，並通過有目的地選擇並完成實驗項目及二次開發，使學生進一步鞏固理論基本知識，建立完整的通信系統的概念。

方案論證

通過自己和老師的幫助，自己得到了本實驗的電路圖。並且，又經過自己看課本和有關資料，對這次的實驗理論和基本原理的加深體會，證明了本次電路的電路圖是完全合理和准確的，是完全經得起考驗的，如果本次實驗不成功，只有可能是在畫PCB的過程中有錯誤或電子元件不符合，焊接元件過程中不小心弄錯造成的。
設低頻信號uΩ和高頻載波信號分別為
uΩ= UΩmcosΩt =UΩmcos2πFt (6.2.12)
uc=Ucmcosωct=U cmcos2πfct (6.2.13)
式中，F為低頻頻率，fc為高頻載波頻率。為了簡化分析，設兩者波形的初相角均為零，其波形如圖 6.2.7(a)、(b)所示。將uc和uΩ分別輸入模擬乘法器的X和Y輸入端，如圖6.2.8所示，圖中，UYQ為一固定的直流電壓，要求UYQ≥UΩm。由此可得輸入端總的輸入電壓為
uY = UYQ+UΩmcosΩt
因此，模擬乘法器的輸出電壓uO為
式中，ma= 稱為調幅系數，它表示載波受低頻信號控制的程度。令
(6.2.15)
則式 (6.2.14) 可寫成
uo=Um(t)cosωct (6.2.16)
由式(6.2.16)可見，模擬乘法器的輸出電壓是一個幅度Um(t)隨低頻信號而變化的高頻信號，其波形如圖6.2.7(c)所示。稱它為普通調幅波(簡稱 AM 波)。將式(6.2.16)展開，並應用三角函數關系，則得

由式(6.2.17)可知，被單頻信號調幅後的高頻已調波，由幅度為Ucm′、角頻率為ωc的載頻和兩個幅度一樣、角頻率分別為(ωc+ Ω)、(ωc-Ω)的邊頻所組成，其頻譜分布如圖6.2.9所示，(fc+F) 稱上邊頻、(fc-F)稱下邊頻，它們對稱地排列在載頻的兩側，相對於載頻的位置僅取決於調制信號的頻率。顯然，載波分量並不包含信息，調制信號的信息只包含在上、下邊頻分量內，邊頻的幅度反映了調制信號幅度的大小，邊頻的頻率雖屬於高頻的范疇，但反映了調制信號頻率的高低。
由於載波本身並不包含信息，因此為了提高設備的功率利用率，可以不傳送載波而只傳送兩個邊帶信號，這種調制方式稱為抑制載波雙邊帶調幅，簡稱雙邊帶調幅，用DSB表示。將uc和uΩ分別輸入模擬乘法器的X和Y輸入端，如圖6.2.10所示。由此可以得到輸出電壓uo′為

由式(6.2.18)可見，KUΩmUcmcosΩt是雙邊帶調幅高頻信號的幅度,它與調制信號UΩmcosΩt成正比。圖6.2.10中帶通濾波器調諧在載波頻率上，用以濾除無用頻率分量。
由於上、下邊頻帶中的任何一個邊頻帶已經包含調制信號的全部信息，因此為了節省佔有的頻帶、提高波段利用率，也可以只傳送兩個邊帶信號中的任何一個，稱為抑制載波的單邊帶調幅，簡稱單邊帶調幅，用SSB表示。將雙邊帶調幅信號抑制掉一個邊頻帶，就可以得到單邊帶調幅信號，即
從式(6.2.19)可以看出，單頻調制的單邊帶信號仍是等幅波，但它與原載波不間，SSB信號的幅度與調制信號幅度UΩm成正比，它的頻率隨調制信號頻率的不同而不同。
用MC1496構成的雙邊帶調幅實用電路如圖6.3.1所示。圖中，接於電源電路的電阻R8、R9用來分壓，以便提供模擬乘法器內部V1~V4管的基極偏置電壓，接在5腳的電阻 R5 用來控制恆流電路的電流值IO/2。接在2、3腳的電阻 RY 用來擴大uΩ的線性動態范圍，同時控制乘法器的增益。接於1、4腳的電阻R1、Rp、R2作為載波調零電阻。
根據圖6.3.1中負電源電壓值及 R5 的阻值，可得IO/2≈1mA, 這樣不難得到模擬乘法器各管腳的直流電位分別為
U1=U4≈0V，U2=U3≈0.7V，U8≈U10=6V
U6=U12=VCC-RCIO/2=8.1V，U5= -R5IO/2=-6.8V
實際應用中，為了保證集成模擬乘法器MC1496能正常工作，各引腳的直流電位應滿足下列要求：
(1)U1=U4，U8=U10，U6=U12；
(2)U6、12-U8、10 ≥2V，U8、10- U1、4≥2.7V，U1、4-U5 ≥2.7V。
載波信號 uc 通過電容C1、C3 及R7 加到乘法器的輸入端8、10腳，低頻信號uΩ 通過 C2、R4、R6 加到乘法器的輸入端 1、4 腳，輸出信號可由 C4 和 C5 單端或雙端輸出。調試過程中，由於示波器、毫伏表等測量儀器均為單端式，所以測量輸出電壓只能取單端輸出，兩邊輸出電壓應相等。這時的調幅輸出波形如圖6.3.2(c)所示，應為一雙邊帶調幅波形。
為了減小載波信號輸出，可先令uΩ=0，即將uΩ輸入端對地短路，只有載波uc輸入時,調節 Rp 使乘法器輸出電壓為零。但實際模擬乘法器不可能完全對稱,所以調節 Rp，輸出電壓不可能為零，故只需使輸出載波信號為最小(一般為 mV 級 )就行。若載波輸出電壓過大，則說明該器件性能不好。
低頻輸入信號uΩ的幅度不能過大，其最大值由IO/2與 RY 的乘積所限定，圖6.3.1所示電路uΩ的幅度必須小於1V。若低頻幅度超過該值，輸出調幅波形將會產生嚴重失真。
載波輸入信號 uc 的幅度要求小於26mV, 這種情況常稱為小信號狀態，輸出電壓的大小可用式(6.1.6)來估算。在工程上，載波信號常採用大信號輸入(Ucm>260mV)，這時雙差分對管在uc 的作用下，工作在開關狀態，稱為開關調幅。這時調幅電路輸出幅度比較大，且幅度不受Ucm的影響
試驗原理分析

所謂調制，就是在傳送信號的一方（發送端）將所要傳送的信號（它的頻率一般是較低的）「附加」在高頻振盪信號上。所謂將信號「附加」在高頻振盪上，就是利用信號來控制高頻振盪的某一參數，使這個參數隨信號而變化，這里，高頻振盪波就是攜帶信號的「運載工具」，所以也叫載波。在接收信號的一方（接收端）經過解調（反調制）的過程，把載波所攜帶的信號取出來，得到原有的信息，解調過程也叫檢波。調制與解調都是頻譜變換的過程，必須用非線性元件才能完成。調制的方式可分為連續波調制與脈沖波調制兩大類，連續波調制是用信號來控制載波的振幅、頻率或相位，因而分為調幅、調頻和調相三種方式；脈沖波調制是先用信號來控制脈沖波的振幅、寬度、位置等，然後再用這已調脈沖對載波進行調制，脈沖調制有脈沖振幅、脈寬、脈位、脈沖編碼調制等多種形式。
調幅波的數學表達式與頻譜
我們已經知道，調幅波的特點是載波的振幅受調制信號的控製作周期性的變化，這變化的周期與調制信號的周期相同，振幅變化與調制信號的振幅成正比。為簡化分析，假定調制信號是簡諧振盪，即為單頻信號，其表達式為：

如果用它來對載波（）進行調幅，那麼，在理想情況下，普通調幅信號為：

（5－1）
其中調幅指數為比例系數。圖5-1給出了，和的波形圖。
圖5-1 普通調幅波形

從圖中並結合式（5－1）可以看出，普通調幅信號的振幅由直流分量和交流分量迭加而成，其中交流分量與調制信號成正比，或者說，普通調幅信號的包絡（信號振幅各峰值點的連線）完全反映了調制信號的變化。另外還可得到調幅指數Ma的表達式：

顯然，當>1時，普通調幅波的包絡變化與調制信號不再相同，產生了失真，稱為過調制，如圖5-2所示。所以，普通調
圖5-2 過調制波形
幅要求必須不大於1。
式（5－1）又可以寫成
（5－2）
可見，的頻譜包括了三個頻率分量：（載波）、（上邊頻）和（下邊頻）。原調制信號的頻帶寬度是（或），而普通調幅信號的頻帶寬度是2（或2F），是原調制信號的兩倍。普通調幅將調制信號頻譜搬移到了載頻的左右兩旁，如圖5-3所示。
被傳送的調制信息只存在於邊頻中而不在載頻中，攜帶信息的邊頻分量最多隻佔總功率的三分之一（因為Ma≤1）。在實際系統中，平均調幅指數很小，所以邊頻功率占的比例更小，功率利用率更低。
為了提高功率利用率，可以只發送兩個邊頻分量而不發送載頻分量，或者進一步僅發送其中一個邊頻分量，同樣可以將調制信息包含在調制信號中。這兩種調制方式分別稱為抑制載波的雙邊帶調幅（簡稱雙邊帶調幅）和抑制載波的單邊帶調幅（簡稱單邊帶調幅）。本實驗模塊介紹的是雙邊帶的幅度調制與解調。

圖5-3 普通調幅波的頻譜

雙邊帶調幅信號的特點
設載波為，單頻調制信號為 ，則雙邊帶調幅信號為：
（5－3）其中為比例系數。
可見雙邊帶調幅信號中僅包含兩個邊頻，無載頻分量，其頻帶寬度仍為調制信號帶寬的兩倍。

雙邊帶調幅信號的產生與解調方法
由式5－3可以看出，產生雙邊帶調幅信號的最直接方法就是將調制信號與載波信號相乘。本實驗模塊的振幅調制電路的原理框圖如圖5-4所示：

圖5-4 雙邊帶調幅原理框圖

圖5-5 雙邊帶調幅信號產生電路原理圖
雙邊帶調幅信號產生的具體電路原理圖如圖5-5所示。
圖中MC1496是雙平衡四象限模擬乘法器，其內部結構和主要性能參數見附錄。MC1496可用於振幅調制、同步檢波、鑒頻。本實驗就是採用MC1496作為振幅調制器的。高頻載波信號從「載波輸入」點輸入，經高頻耦合電容C105輸入至U202（MC1496）的10腳。低頻基帶信號從「音頻輸入」點輸入，經低頻耦合電容C106輸入至U202的1腳。C108為高頻旁路電容，C104為低頻旁路電容。調幅信號從MC1496的12腳輸出。實際上，從此腳輸出的調幅信號還要經過濾波，這樣才能保證調幅信號的質量。濾波電路如圖5-6所示。

第四章 電路分析、設計
集成模擬乘法器是實現兩個模擬信號相乘的器件，它廣泛用於乘法、除法、乘方和開方等模擬運算，同時也廣泛用於信息傳輸系統作為調幅、解調、混頻、鑒相和自動增益控制電路，是一種通用性很強的非線性電子器件，目前已有多種形式、多品種的單片集成電路，同時它也是現代一些專用模擬集成系統中的重要單元。
模擬乘法器的電路符號如圖6.1.1所示，它有兩個輸入端、一個輸出端。若輸入信號為uX、uY，則輸出信號uO為
uO = kuXuY (6.1.1)
式中，K 稱為乘法器的增益系數，單位為V-1 。
模擬乘法器電路符號

根據乘法運算的代數性質，乘法器有四個工作區域，由它的兩個輸入電壓的極性來確定，並可用X-Y平面中的四個象限表示。能夠適應兩個輸入電壓四種極性組合的乘法器稱為四象限乘法器；若只對一個輸入電壓能適應正、負極性，而對另一個輸入電壓只能適應一種極性，則稱為二象限乘法器；若對兩個輸入電壓都只能適應一種極性，則稱為單象限乘法器。
式( 6.1.1 )表示，一個理想的乘法器中，其輸出電壓與在同一時刻兩個輸入電壓瞬時值的乘積成正比，而且輸入電壓的波形、幅度、極性和頻率可以是任意的。
對於一個理想的乘法器，當 uX、uY中有一個或兩個都為零時，輸出均為零。但在實際乘法器中， 由於工作環境、製造工藝及元件特性的非理想性，當 uX =0，uY=0時，uO≠0，通常把這時的輸出電壓稱為輸出失調電壓；當 uX=0，uY≠0(或 uY=0,uX≠0) 時，uO≠0，這是由於uY(或uX)信號直接流通到輸出端而形成的，稱這時的輸出電壓為uY(或uX)的輸出饋通電壓。輸出失調電壓和輸出饋通電壓越小越好。此外，實際乘法器中增益系數 K 並不能完全保持不變， 這將引起輸出信號的非線性失真，在應用時需加註意。
雙邊帶調幅

單片集成模擬乘法器
採用兩個差分放大電路可構成較理想的模擬乘法器，稱為雙差分對模擬乘法器，也稱為雙平衡模擬乘法器。圖6.1.3所示(虛線框內)是根據雙差分對模擬乘法器基本原理製成的單片集成模擬乘法器MC1496的內部電路。圖中，V1、V2、V5 和 V3、V4、V6 分別組成兩個基本模擬乘法器，V7、V8、V9、R5等組成電流源電路。 R5、V7、R1為電流源的基準電路，V8、V9均提供恆值電流IO/2, 改變外接電阻R5的大小，可調節IO/2在的大小。圖中2、3兩腳，即V5、V6 兩管發射極上所跨接的電阻 RY，除可調節乘法器的增益外，其主要作用是用來產生負反饋，以擴大輸入電壓 uY 的線性動態范圍。該乘法器輸出電壓 uO 的表示式為

其增益系數為
K=Rc/RY UT
uX必須為小信號，其值應小於UT(≈ 26mV)；因電路採用了負反饋電阻RY，uY的線性動態范圍被擴大了，它的線性動態范圍為

其增益系數

通過調節IO′的大小(由微調R3的阻值實現)可以改變增益系數，MC1595增益系數的典型值為0.1V-1。 RX、RY 為負反饋電阻，用以擴大uX、uY的線性動態范圍，uX、uY的線性動態范圍分別為

MC1496型集成模擬乘法器

第五章調試、測試分析及結果

制板成功後，按如下步驟進行調試：
將信號源模塊、PAMAM模塊、小心地固定在主機箱中，確保電源接觸良好。
插上電源線，打開主機箱右側的交流開關，再分別按下兩個模塊中的開關POWER1、POWER2，對應的發光二極體LED001、LED002、D200、D201、發光，按一下信號源模塊的復位鍵，兩個模塊均開始工作。
使信號源模塊的信號輸出點「模擬輸出」的輸出為頻率2KHz、峰—峰值為0.5V左右的正弦波, 使「64K正弦波」處信號的峰—峰值為1V。
用連接線連接信號源模塊的信號輸出點「模擬輸出」和AM調制電路板的信號輸入點，以及信號源模塊的信號輸出點「64K正弦波」和AM調制電路板的信號輸入點，調節AM調制電路板的電位器，同時用示波器觀察波形，直到觀察到普通雙邊帶調幅波形。
雖然經過調試，最後的結果並不是非常的准確，波形並沒有如實驗箱上的那麼標准，但是基本上還是成功的，經過分析，可能是由於制板或焊接過程中有一些微小的失誤導致的，又或者是由於買的電子元件存在一些不符或問題等，但實驗還算可以。

小結

通過這次通信單元電路設計AM調制的實驗，不僅增強了自己的動手能力，而且也增強了自己對通信原理中的調制解調的理解。有了這次的自己動手的實驗 使自己學會理論分析與實際動手相結合，以理論指導實踐，以實踐驗證基本原理，旨在提高了自己分析問題、解決問題的能力及動手能力，並通過有目的地選擇並完成實驗項目及二次開發，使自己進一步鞏固理論基本知識，建立完整的通信系統的概念。
其次，通過這一次普通雙邊帶調幅（AM調制），自己達到了如下的實驗目的 ：
掌握普通雙邊帶調幅與解調原理及實現方法。
掌握二極體包絡檢波原理。
掌握調幅信號的頻譜特性。
了解普通雙邊帶調幅與解調的優缺點。
還有，這次的課程設計，再次使自己對動手能力的培養和努力有更深的體會，增強自己的實踐操作能力是非常有必要的，也是根本要求，以後還要繼續加強。
這次的實驗給了自己很多的東西，使自己覺得在以後的課程上應該更加的努力和發奮，不使自己落後。
電路圖及元件清單
雙邊帶調制信號產生電路
元件清單：
電阻（14個） ：
1K（3個） 3.3K（2個） 6.8K（1個）
10K（1個） 100（3個） 510（1個）
750（2個）
滑動變阻 47K（1個）
電容（5個） ：
普通電容（3個） 104 100 0.1uF
極性電容（2個） 20uF/16V 20uF/16V
穩壓二極體 8.2V（1個）
MC1464（1片）

⑺ 數字電子 串列通信電路 課程設計

用74HC164 74HC165就可以實現。另外需要各時鍾，用非門做個振盪器就行了，還需要一些與門用來控制時鍾74HC08。

⑻ 急求一個通信原理的課程設計，題目 設計一個DSB調幅電路

你哪個班的啊

⑼ 求通信基本電路課程設計

發過去了，但是退信。你的地址不對 .
這些基本線路、基礎設計，都是老外原創的，
那裡有中國人去設計可言，
適應模仿、仿製仿造而已。