振幅调制与解调multisim仿真

武汉理工大学《高频电子线路》课程设计说明书0课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：题目:振幅调制与解调初始条件：振幅调制与解调原理，Multisim软件要求完成的主要任务:（1）设计任务根据振幅调制与解调的原理，设计电路图，并在multisim软件仿真出波形结果。（2）设计要求①惰性失真测试；②负峰切割失真的测试；③检波器电压系数的测试；时间安排：1、2014年11月17日集中，作课设具体实施计划与课程设计报告格式的要求说明。2、2014年11月17日，查阅相关资料，学习基本原理。3、2014年11月18日至2014年11月20日，方案选择和电路设计。4、2014年11月20日至2014年11月21日，电路仿真和设计说明书撰写。5、2014年11月23日上交课程设计报告，同时进行答辩。课设答疑地点：鉴主13楼电子科学与技术实验室。指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日武汉理工大学《高频电子线路》课程设计说明书1摘要本文是振幅调制与解调的原理分析与multisim仿真实现，其中包括其调制与解调的基本原理、数学定义、电路框图、仿真原理、仿真波形及其在现代通信领域的重要性，其中详细讲述了电压调制系数的定义、计算、及其对调制与解调结果的影响，最后对解调的两种失真，惰性失真和负峰切割失真，进行了深入的分析并给出了减小这种失真的办法。关键字：振幅调制，AM信号解调，multisim仿真。武汉理工大学《高频电子线路》课程设计说明书2AbstractThispaperistheprincipleofamplitudemodulationanddemodulationanalysisandmultisimsimulationimplementation,includingitsbasicprincipleofmodulationanddemodulation,mathematicaldefinition,circuitdiagramandsimulationprincipleandsimulationwaveformanditsimportanceinthefieldofmoderncommunications,thedefinitionandcalculationofvoltagemodulationcoefficientisdescribedindetail,anditseffectontheresultofthemodulationanddemodulation,thelastofdemodulationofthetwokindsofdistortion,inertdistortionandnegativepeakcuttingdistortion,carriedonthethoroughanalysisandthewaytominimizethisdistortionisgiven.Keywords:amplitudemodulation,AMsignaldemodulation,multisimsimulation.武汉理工大学《高频电子线路》课程设计说明书3目录1振幅调制的原理.......................................................................41.1调制在通信系统中的作用.........................................................41.2调制的基本方式.................................................................41.3振幅调制原理与实现方式.........................................................41.4全载波调幅电路模型与工作原理...................................................51.5电压调制系数...................................................................52振幅调制的仿真.......................................................................62.1multisim软件简介..............................................................62.2振幅调制的时域分析.............................................................62.3振幅调制的频域分析.............................................................73调幅信号解调的原理...................................................................83.1调制信号的解调.................................................................83.2包络检波.......................................................................94调幅信号解调的仿真...................................................................95惰性失真的测试及分析................................................................105.1惰性失真产生原因..............................................................105.2惰性失真的仿真测试............................................................106负峰切割失真的测试及分析............................................................116.1负峰切割失真的产生原因........................................................116.2负峰切割失真的仿真测试........................................................117总结................................................................................128参考文献：..........................................................................13武汉理工大学《高频电子线路》课程设计说明书41振幅调制的原理1.1调制在通信系统中的作用调制技术是《高频电子线路》课程中一个十分重要的技术，它是一种信号处理技术。无论在模拟通信、数字通信还是数据通信中都扮演着重要角色。调制的实质是进行频谱的搬移,其作用与目的有以下三个方面。(a)频率变换：为了实现无线方式传送信息，如将（0.3-3.4KHz）有效带宽内的语音信号调制到给定的高频频段上去，即将低频信号变换为高频信号，适应无线信道传输要求。(b)实现频率分配:保证多个电台同时工作时,发出的信号互不干扰(c)实现多路复用：例如将多路信号互不干扰的安排在同一物理信道中传输,即实现频分复用。1.2调制的基本方式根据载波受调制参量的不同,调制可分为三种基本方式,它们分别是：1.3振幅调制原理与实现方式所谓振幅调制(AM),就是用调制信号UΩ去控制高频载波信号Uc的振幅,使载波信号的振幅按照调制信号UΩ的规律变化。即已调制信号UAM变化的周期与调制信号UΩ的周期相同，且幅度的变化与调制信号的振幅成正比.武汉理工大学《高频电子线路》课程设计说明书5三种振幅调制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。1.4全载波调幅电路模型与工作原理全载波振幅调制电路的模型如图所示。图1-1全载波振幅调制电路的模型DCuuuu（u+u）cos(cosU)coscosUcos11Ucoscos()cos()22OXYCCcDCCcDCCcDCCcCcCcUtUtUUttUtUtUUtUUt式1-1有结果可以看出，输出的调幅信号不仅含有边带信号，且含有高频载波信号。1.5电压调制系数全载波AM信号的标准形式为a(1cos)cosAMccuUmtt式1-2其中ma为电压调制系数，又叫电压调制度，反映了载波振幅受控的强弱程度，一般ma值越大调幅越深：0时未调幅1时最大调幅(百分之百)1时过调幅,包络失真,实际电路中必须避免aaammm由定义可得maxminmaxminmaxmin1=2+acUUUUmUUU式1-3武汉理工大学《高频电子线路》课程设计说明书6其中Umax表示调幅信号的最大振幅，Umin表示调幅信号的最小振幅。2振幅调制的仿真2.1multisim软件简介Multisim是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。工程师们可以使用Multisim交互式地搭建电路原理图，并对电路进行仿真。Multisim提炼了SPICE仿真的复杂内容，这样工程师无需懂得深入的SPICE技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计，这也使其更适合电子学教育。通过Multisim和虚拟仪器技术，PCB设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。2.2振幅调制的时域分析在multisim软件中设计如图2-1所示的电路图，即可实现信号的振幅调制图2-1振幅调制仿真电路设定调制信号UΩ的频率为1kHz，载波Uc的频率一般远大于调制信号的频率，这里选为2MHz，振幅为2V，由于所加的直流信号为1V，故调制信号的振幅等于电压调制系数，图2-2是调制信号的波形，调制结果如图2-3(a)、(b)、(c)所示，调制系数为别为0.5、1、1.5，即普通调幅、最大调幅和过调幅，可以看到，调幅波的振幅（包络）变化规律与武汉理工大学《高频电子线路》课程设计说明书7调制信号波形一致，包络之内的填充频率是载波频率，图2-3(a)中，调幅波的最大振幅为3V，最小振幅为1V，已知调制系数为0.5，这印证了公式：maxminmaxmin=+aUUmUU式2-1图2-2调制信号波形图2-3(a)AM信号波形ma=0.5图2-3(b)AM信号波形ma=1图2-3(c)AM信号波形ma=1.52.3振幅调制的频域分析当选取的载波频率远大于调制信号的频率时，multisim中的示波器无法显示全部的频谱，这里为了直观的显示调幅信号的频谱，选取了2kHz的载波和1kHz的调制信号，图2-4是电路图，图2-5为调幅信号的频谱图，又有调幅波表达式11uUcoscos()cos()22AMDCCcCcCcUtUUtUUt式2-2可知调幅波的特点有：武汉理工大学《高频电子线路》课程设计说明书8(a)AM的频谱由三部分组成：即载频和上下边频.(b)载频不含信息，两边频包含相同的信息，所占带宽为最高调制频率fH的两倍。(c)从功率利用率看，AM信号的功率利用率不充分，载波是不含传送