基于Multisim的AM調(diào)制解調(diào)電路設(shè)計(jì)與研究

賽燕燕 孫 鵬

（青島農(nóng)業(yè)大學(xué)海都學(xué)院，山東 萊陽265200）

0 引言

信息化飛速發(fā)展的今天，無線電傳輸信號已經(jīng)廣泛的應(yīng)用。其原理是通過天線，將有用信號轉(zhuǎn)換成便于傳輸?shù)碾娦盘?。由于受天線尺寸的影響，又考慮信息傳輸?shù)挠行?，需要在天線的發(fā)送端和接收端之間，選用高頻振蕩信號為載體，對信號進(jìn)行調(diào)制解調(diào)，這樣可以實(shí)現(xiàn)信號的傳輸。AM調(diào)制解調(diào)電路簡單，便于接收，而且占用頻帶窄，廣泛應(yīng)用于中波無線電廣播中，為我們的生活帶來了便利。但AM調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)在部分電路設(shè)計(jì)和參數(shù)的選擇方面等方面，還可以繼續(xù)研究完善。

1 調(diào)幅基本原理

普通調(diào)幅波也叫標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅波，用AM表示，調(diào)制信號以單頻信號作例，設(shè)單頻信號為m(t)，載波信號為正弦信號，要求載波信號遠(yuǎn)大于調(diào)制信號頻率，由振幅調(diào)制的定義，已調(diào)信號的振幅隨調(diào)制信號線性變化。要使已調(diào)波不失真，調(diào)制度m應(yīng)小于或等于1。當(dāng)m大于1時(shí)為過調(diào)（應(yīng)當(dāng)避免）。

2 AM調(diào)制與解調(diào)電路

要實(shí)現(xiàn)AM調(diào)制，核心是實(shí)現(xiàn)調(diào)制信號與載波相乘；AM號解調(diào)是把調(diào)制在高頻調(diào)幅信號中的原調(diào)制信號取出來的過程，又稱檢波[2]。包絡(luò)檢波又分為峰值包絡(luò)檢波和平均包絡(luò)檢波[3]。這里主要研究峰值包絡(luò)檢波。

2.1 振幅調(diào)制電路

按實(shí)現(xiàn)調(diào)幅電平的高低可分為高電平調(diào)幅電路和低電平調(diào)幅電路。高電平調(diào)幅是直接產(chǎn)生滿足發(fā)射機(jī)輸出功率要求的已調(diào)波，它的優(yōu)點(diǎn)是整機(jī)效率高，設(shè)計(jì)時(shí)必須兼顧輸出功率、效率和調(diào)制線性的要求，通常高電平調(diào)幅只能產(chǎn)生普通調(diào)幅波，低電平調(diào)幅電路是先在低功率電平級進(jìn)行振幅調(diào)制，然后再經(jīng)過高頻功率放大放大到所需要的發(fā)射功率，DSB，SSB均采用這種方式[4]。設(shè)計(jì)調(diào)制器主要要求是調(diào)制效率高，調(diào)制線性范圍大，失真小等，但對低電平調(diào)制而言，由于低電平調(diào)幅電路的功率較小，對調(diào)幅電路來說，輸出功率和效率不是主要指標(biāo)，重點(diǎn)是調(diào)制線性的提高。

2.2 二極管峰值包絡(luò)檢波器

RC回路有兩個(gè)作用：一是產(chǎn)生高頻電壓，并做作檢波器的負(fù)載，；二是作為高頻電流的旁路作用。

圖1 檢波原理圖

原理說明：檢波過程，輸入信號是等幅高頻電壓（載波狀態(tài)），加電壓前C上的電荷為零，當(dāng)輸入電壓從零開始增大時(shí)，C的高頻阻抗很小，電壓幾乎都加在二極管VD上，當(dāng)二極管導(dǎo)通C被充電，因二極管電阻小，充電電流很大。而充電常數(shù)很小，電容電壓建立很快，這個(gè)電壓反加在二極管上，二極管上的電壓是信號源電壓和電容電壓之差。當(dāng)輸入電壓達(dá)到一定值時(shí)，二極管開始截止；當(dāng)信號源繼續(xù)下降，二極管存在一段截止時(shí)間，在這段時(shí)間里，電容C把存儲(chǔ)的電荷通過R放電。因放電常數(shù)RC較大，所以放電較慢；當(dāng)UC下降不多時(shí)，信號源的下一個(gè)正周期到來，當(dāng)輸入電壓遠(yuǎn)大于UC時(shí)，二極管再次導(dǎo)通，電容C又開始充電，UC開始增大，然后繼續(xù)上述放電、充電的過稱[5]。

3 電路設(shè)計(jì)與仿真

注意在設(shè)計(jì)包絡(luò)檢波器時(shí)，應(yīng)主要考慮要有較高的檢波效率和盡可能避免各種失真并減少對前級中頻放大器的影響。

3.1 二極管的選擇

要選擇導(dǎo)通電阻和結(jié)電容比較小的二極管，可以提高效率。選擇點(diǎn)接觸型二極管BA220，此類電容的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)電容較小，頻率性好，適用于高頻信號檢波。

3.2 電阻選擇

為了不損失效率，R1/R2一般選擇在0.1～0.2，而R1+R2幾千歐，它不能太大，否則容易產(chǎn)生底部切割失真和惰性失真。

3.3 電容的選擇

C太大容易產(chǎn)生惰性失真，太小又會(huì)使紋波加大，效率降低。應(yīng)使RC遠(yuǎn)大于TC，Cg一般選的很大，可以起到隔直的作用，此處為10微法。

3.4 參數(shù)選擇

現(xiàn)設(shè)計(jì)一音頻信號（400Hz～4kHz）解調(diào)檢波器，設(shè)等效輸入電阻大于5千歐。

電路分析利用multisim繪制出設(shè)計(jì)的AM調(diào)制解調(diào)電路。電路由雙差分對調(diào)制電路和包絡(luò)檢波兩個(gè)子電路電路構(gòu)成。查閱相關(guān)資料獲得電路參數(shù)，用multism仿真實(shí)現(xiàn)調(diào)制解調(diào)過程。

圖2 AM調(diào)制解調(diào)原理圖

圖3 AM信號與調(diào)制信號對比

參數(shù)設(shè)置載波頻率是465kHz，調(diào)制信號頻率5kHz。示波器XSC1通道A輸出是調(diào)制后的信號，通道B是調(diào)制信號，仿真后包絡(luò)波形與調(diào)制信號波形一致，調(diào)制不失真。利用multisim仿真的AM調(diào)制解調(diào)在誤差允許范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了仿真，電路設(shè)計(jì)成功。

4 總結(jié)

AM調(diào)制解調(diào)雖然簡單，但也就因電路簡單，便于實(shí)現(xiàn)廣泛應(yīng)用于生活中，而且實(shí)現(xiàn)調(diào)制電路的基本構(gòu)成模擬乘法器是組成一些重要電路的基本電路，所以研究AM調(diào)制解調(diào)對指導(dǎo)實(shí)踐也有深遠(yuǎn)的影響。

［1］倪新蕾,池水蓮.用數(shù)字示波器觀測拍與調(diào)幅波[J].大學(xué)物理，2010(02).

［2］毛世偉.論窄帶調(diào)頻信號與調(diào)幅信號的差異[J].宿州學(xué)院學(xué)報(bào)，2012(02).

［3］郭帥.遠(yuǎn)距離RFID讀卡器設(shè)計(jì)[D].大連理工大學(xué)，2006.

［4］唐金元,史風(fēng)隆,王翠珍.基于Multisim 10.0的高電平調(diào)幅電路仿真研究[J].國外電子測量技術(shù)，2013(06).

［5］馬興平,程秀英,侯衛(wèi)周.基于Multisim 10.1的二極管峰值包絡(luò)檢波仿真[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2012(02).