一、設計要求

振幅調制器設計

1、總體設計要求

設計一個振幅調制器，使其能實現(xiàn)AM和DSB信號調制，輸出波形無明顯失真。

2、參考指標

載波頻率：465KHz正弦波調制信號:1KHz正弦波

輸出信號幅度(峰-峰值）≥2V

二、設計方案的選擇

1、振幅調制產(chǎn)生原理

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

設正弦載波為

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=0).

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

設調制信號的頻譜為，則已調信號的頻譜：

2方案選擇

這兩種信號都有一個調制信號和載波的乘積項，所以振幅調制電路的實現(xiàn)是以乘法器為核心的頻譜線性搬移電路。

調制分為：

低電平調制：先調制后功放，主要用于DSB、SSB以及FM信號。

高電平調制：功放和調制同時進行，主要用于AM信號。

高電平調制分為：1.集電極調幅電路；2.基極條幅電路；

因為要實現(xiàn)兩種AM和DSB的振幅調制，所以我們選擇低電平調制電路。低電平調幅電路通常分為：1.二極管調幅電路；2.集成模擬乘法器調幅電路。

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

三、電路設計

1、MC1496原理及MULTISIM設計

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，對差分放大器VT5、VT6 產(chǎn)生串聯(lián)電流負反饋，以擴展輸入電壓Uy的線性動態(tài)范圍。引腳14為負電源端（雙電源供電時）或接地端（單電源供電使） ，引腳5外接電阻R5。用來調節(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設計

由于仿真軟件中沒有MC1496所以我們自己畫了MC1494的內(nèi)部電路圖，做成一個芯片，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)過查元件手冊都能夠得到，我們在這里就不再贅述了。由于最后需要達到2V以上的峰峰值我們需要在最后輸出端加一級放大級。

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調制總電路圖

圖3.6AM調制總電路圖

3、電路工作原理

3.1、標準調幅波（AM）產(chǎn)生原理

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

圖3.7、標準調幅波產(chǎn)生原理框圖

設載波信號的表達式為，調制信號的表達式為，則調幅信號的表達式為

式中，m——調幅系數(shù)，m=

——載波信號

——上邊帶信號

——下邊帶信號

圖3.8標準調幅波示意圖

由圖2.3可見，調幅波中載波分量占有很大比重，因此信息傳輸效率較低，稱這種調制為有載波調制。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制。

3.2、雙邊帶調幅（DSB）產(chǎn)生原理

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

雙邊帶調幅波的表達式為

圖3.9雙邊帶調幅波框圖

工作原理如下圖（圖2.4）

圖3.10MC1496模擬相乘器調幅電路圖

其中，可變電阻RP是用來抑制載波信號的，若要得到雙邊帶調幅波，在調制信號為0的基礎上，調節(jié)RP，使輸出端的載波信號電壓值為0V，然后再加上調制信號，此時輸出的則是抑制載波的雙邊帶調幅。

而標準調幅波的工作原理：調節(jié)RP，使其不抑制載波信號，在調制信號為0的基礎上，調節(jié)RP，使輸出端有載波信號電壓輸出，其幅值可根據(jù)需要而自行調節(jié)，而本電路中，將輸出端的載波信號幅度調成為6V。然后再加上調制信號，經(jīng)乘法器后，輸出有載波的標準調幅波。

圖3.11雙邊帶調幅波示意圖

4、元器件列表

四、電路性能測試

1、靜態(tài)工作點調測:

無輸入信號的情況下調節(jié)W,，使用萬用表測得U1第1、4腳的電壓差接近0V。(改變W,可以使乘法器實現(xiàn)AM,DSB調制。)

1放大器的倍數(shù)測試

圖4.1放大器的倍數(shù)測試

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，與上文中的計算結果一致。

2、DSB波形圖

圖4.2 m=30%時的DSB調制波形

圖4.3m=60%時的DSB調制波形

圖4.4m=100%時的DSB調制波形

圖4.5m=200%時的DSB調制波形

3、AM波形圖

圖4.6m=30%時的AM波形

圖4.7m=60%時的AM波形

圖4.8m=100%時的AM波形

圖4.9 m=200%時的AM調制波形

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，遠遠大于本設計的要求。

五、總結

(實際測試結果與理論計算結果的比較，并進行誤差分析;調試中出現(xiàn)了哪些故障，診斷與排除的方法·)

可以看出最后的結果符合題目要求。通過調節(jié)Rw我們可以調制出DSB振幅調制信號和AM振幅調制信號。最后通過最后放大級峰峰值也能夠達到要求

六、收獲與體會

這次制作相對前面而言還是較為順利的。主要是不需要太多的參數(shù)計算和調制。從書上摘錄了MC1494的內(nèi)部電路圖我們就可以直接畫出電路圖。但是在得到最后結果之前我們還是經(jīng)歷了一定的困難。一開始總是不能很好地調制出DSB調制信號。還有就是峰峰值不能夠達到要求。沒有接最后一級放大之前峰峰值只有467mA左右遠遠小于最后的結果。

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