高频电子线路课程设计-振幅的解调.doc

高频电子线路课程设计 题目： 振幅的解调 班级：08级通信工程3班姓名： 学号： 成绩： 一、设计要求2二、设计目的3三、设计原理31.振幅解调的框架32.包络检波的原理4四、功能分析6五、设计性能指标6六、设计考虑7七、设计结果111.仿真原理电路112.仿真结果11八、设计心得14振幅的解调一、设计要求本课程设计要求设计一个检波器，从已调信号中提取出调制信号的包络，从而恢复出调制信号的波形：1、调幅信号源AM的电压V1=15v2、调幅信号源的频率f=1kHz至 100Hz3、电容C1=C2=0.005uF4、电阻R1=3k,R2=10k,R3=4k5、二极管D为DIODE_VURLTUAL二、设计目的1.掌握包络检波电路的工作原理及测试方法； 2.学会设计包络检波电路来提取调制信号波形；3.巩固已学知识，熟悉振幅解调的原理及其特性；4.提高知识运用的综合能力与实际动手操作能力；5.熟悉常用电子器件的类型以及电路连接的特性。三、设计原理1.振幅解调的框架解调是从已调波中提取出调制信号的过程，是调制的逆过程。解调又叫检波。振幅调制的解调叫振幅检波。振幅检波像振幅调制一样也是频谱搬移过程，它是把位于载频 f0位置的调制信号频谱搬回到零频位置的过程。其组成原理框图如下图所示： 高频小信号放大器 低频 放大器混频器解调 中频 放大器 本地 振荡器2.包络检波的原理调幅波的解调（检波）方法有包络检波、同步检波等，本课程设计采用包络检波。 检波器的组成应包括三部分，高频已调信号源，非线性器件，RC低通滤波器。其组成原理框图如下图所示，它适于解调普通调幅波：非线性 器件 低通 滤波器 要从AM调幅波中提取振幅变化的信息，可以首先将AM调幅波变成单极性信号，之后再从单极性信号中取出它的平均值或峰值。 包络检波方法是将单极性信号通过电阻和电容组成的惰性网络，取出单极性信号的峰值信息，这种包络检波器叫峰值包络检波器。最常用的是二极管峰值包络检波器，如图所示： 电路中，电容C2=0.005uF，电阻R2=10k,R3=4k为负载电阻，其数值较大；C1=0.005uF为负载电容，它的数值应选取得在高频时，其阻抗远小于负载电阻，可视为短路；而在调制频率（低频）时，其阻抗远大于负载电阻，可视为开路。此时输入的高频信号电压ui较大。由于负载电容C1=0.005uF的高频阻抗很小，因此高频电压大部分加到二极管D上。因此这个过程叫做峰值包络检波。大信号的检波过程，主要是利用二极管的单向导电性和检波负载RC的充放电过程实现。二极管峰值包络检波器是大信号检波器。在检波过程中二极管处于导通或截止两种状态，所以二极管特性曲线可以用折线近似。二极管峰值检波电路，以单一频率信号的调制为例，设调制信号电压为：Vw = VwcosWt载波信号电压为：V = V0cosW0t通常情况下满足W0 >>W，调幅后已调信号的振幅随调制信号Vw线性变化为：Vam = Vm(1+mcosWt)cosW0t 式中m为调幅度，其值一般小于1，显然，当Vm(1+mcosWt)cosW0t的幅度大于二极管的电压时，用二极管峰值检波电路可以调制出与Vm(1+mcosWt)cosW0t成线性比例的输出电压。 四、功能分析检波器的组成应包括三部分，高频已调信号源，非线性器件，RC低通滤波器。 五、设计性能指标 二极管峰值包络检波器的性能指标主要有检波效率、输入电阻、 惰性失真和负峰切割失真几项。 1) 检波效率 Kd = 检波的音频输出电压VW/输出调幅波包络振幅mVim = cos Rd或R越大, 则越小, Kd越大。如果考虑到二极管的实际导通电压不为零, 以及充电电流在二极管微变等效电阻上的电压降等因素, 实际检波效率比以上公式计算值要小。 2) 等效输入电阻 Ri = Vim / Iim = RL / 2Kd 由于二极管在大部分时间处于截止状态, 仅在输入高频信号的峰值附近才导通, 所以检波器的瞬时输入电阻是变化的。 检波器的前级通常是一个调谐在载频的高Q值谐振回路, 检波器相当于此谐振回路的负载。 为了研究检波器对前级谐振回路的影响, 故定义检波器等效输入电阻Ri为 Ri = Vim / Iim 其中Vim是输入等幅高频载波的振幅。 若Vi是等幅高频载波, 则流经二极管电流应是高频窄尖顶余弦脉冲序列, Iim即为其中基波分量的振幅, 而输出vo应是电平为Vo的直流电压。 显然, 检波器对前级谐振回路等效电阻的影响是并联了一个阻值为Ri的电阻。 可以求得Iim与Vim的关系式, 从而可得到: Ri = Vim / Iim 通常Kd1, 因此 Ri = 1 / 2Kd ，即大信号的二极管的输入电阻约等于负载电阻的一半。3）参数设计二极管包络检波器中的失真：为了使二极管峰值包络检波器能正常工作, 避免失真, 必须根据输入调幅信号的工作频率与调幅指数以及实际负载RL, 正确选择二极管和R、C的值。六、设计考虑设计二极管包络检波器的关键在于：正确选用晶体二极管，合理选取能大的输入电阻，同时满足不失真的要求。 (1)检波二极管的选择 为了提高检波电压传输系数，应选用正向导通电阻和极间电容小（或最高工作频率高）的晶体二极管。为了克服导通电压的影响，一般都需外加正向偏置，提供（2050）µA静态工作点电流，具体数值由实验确定。(2) 和C的选择1）从提高检波电压传输系数和高频滤波能力考虑，应尽可能大。2）从避免惰性失真考虑，允许的最大值满足下式：（1）惰性失真（对角线切割失真）产生的原因：它是在调幅波包络下降时，由于时间常数太大，输入电压包络的下降速度。这种非线性失真是由于C的惰性太大引起的，所以称为惰性失真。避免惰性失真的条件： 当 时， 最大， 时也不产生失真应满足：（2）底部切割失真（负峰切割失真）负峰切割失真产生的原因：检波器的直流负载阻抗ZL（0）与交流（音频）负载阻抗ZL（w）不相等，而且调幅度Ma太大时引起的。 通常情况下，检波器输出须通过耦合电容与输入等效电阻为Ri的低频放大器相连接。 七、设计结果1.仿真原理电路2.仿真结果 （1）正常输出的波形（2）扩展后的波形（3）扩展后的波形八、设计心得首先是对数字电路这门课程有了更深的理解，课程设计要求将以前所学的理论知识运用到实际的电路设计中，在电路的设计过程中，加深了对数字电路的了解及运用能力，对课本以及以前学过的知识 有了一个更好的总结与了解；课程设计总体电路的设计要求十分严格，需要通过数字电路的知识确立实验总体设计方案，然后逐步细化进行各模块的设计。其次，通过这次课程设计，我对数字电路中COMS门电路有了更进一步的了解，学会了Multisim软件的基本操作，掌握了十进制计数器74160和六位七段显示器显示计数器的工作原理，进一步了解了74160的逻辑功能，学会了使用74160计数器设计60进制和24进制计数器，巩固了以前学过的数字电路知识。再次，在电路仿真的过程中出现了一些问题，需要我们细心解决，对电路各模块仔细排查。总之，了解到COMS门电路的广阔应用范围，明白了在设计的过程中团结互助才能解决问题，一分耕耘一分收获，有付出才会有回报，做事需要认真耐心，在课程设计过程中我学到了知识，也明白了许多道理。15