调幅解调电路的设计——高频电子线路期末设计小组成员：彭银虎 200740620134宋伟男 200740620138王海燕 200740620144杨静 200740620156一、调幅解调电路的设计任务：1）.明确系统的设计任务要求，合理选择设计方案及参数计算；2）.利用Protel99SE进行仿真设计；；3）.画出电路图、波形图、频率特性图。
1．基本原理（1）振幅调制调幅指的是用需要传送的信息（低频调制信号）去控制高频载波的振幅，使其随调制信号线性变化。
若设载波为u c(t)=Ucmcosωc t, 调制信号为单频信号，即uΩ(t)=UΩmcosΩt, 则普通调幅信号为：u AM(t)= (U cm+kUΩm cos Ωt)cosωc t=U cm(1+M a cosΩt)cosωc t其中M a=kaUΩm/Ucm为调幅指数（调幅度），ka为比例系数。
普通调幅波的波形和频谱图如图（1）所示。
因为载波不包含信息，为了减小不必要的功率浪费，可以只发射上下边频，而不发射载波，称为抑制载波的双边带调幅信号，用DSB表示。
设载波为u c(t)=U cm cosωc t, 单频调制信号为uΩ(t)=Uωm cosΩt(Ω〈〈ωc), 则双边带调幅信号为:u DSB(t)=kuΩ(t)u c(t)=kUΩm U cm cosΩtcosωc t= 错误！未找到引用源。
［cos (ωc+Ω)t+cos (ωc-Ω)t］其中k为比例系数。
可见双边带调幅信号中仅包含两个边频, 无载频分量, 其频带宽度仍为调制信号带宽的两倍。
图（2）显示了单频调制双边带调幅信号的有关波形与频谱图。
需要注意的是, 双边带调幅信号不仅其包络已不再反映调制信号波形的变化, 而且在调制信号波形过零点处的高频相位有180°的突变。
可以看出, 在调制信号正半周, cosΩt为正值, 双边带调幅信号u DSB(t)与载波信号u c(t)同相；在调制信号负半周, cosΩt为负值, u DSB(t)与u c(t)反相。
所以, 在正负半周交界处, u DSB(t)有180°相位突变。
另外，双边带调幅波和普通调幅波所占有的频谱宽度是相同的，为2Fmax。
因为双边带信号不包含载波，所以发送的全部功率都载有信息，功率有效利用率高。
因此在本设计中，调幅模块我们采用的是抑制载波的双边带调幅信号。
（2）调幅信号的解调调幅信号的解调是振幅调制的相反过程，是从已调高频信号中恢复调制信号，通常将这种调制称为检波。
完成这种解调的电路称为振幅检波器。
检波电路有包络检波和同步检波。
本设计采用同步检波方式。
双边带调幅波中不含载波分量，用相乘器进行检波时，需要在接收端产生一个载波。
图（3）所示为双边带调幅波的相乘检波电路方框图。
设输入为单频调制的双边带信号us(t)= U s cosΩtcosωc t (Ω〈〈ωc)并假设本机载波信号与原载波信号同频不同相，即有相差φ，则uL(t)=ULcos(ωc t+φ)相乘器的输出信号u’o(t)=KmUsU L cosΩt cosωc tcos(ωc t+φ)=0.5KmUsU L cosΩt[cosφ+ cos(2ωc t+φ)]有用分量为u’1(t)=0.5KmUsU L cosφcosΩt无用分量为u’ ’1(t)=0.5KmUsU L cosΩt cos(2ωc t+φ)=0.5KmUsU L cos[（2ωc-Ω）t+φ]+ 0.5KmUsU L cos[（2ωc+Ω）t+φ] 由上式可知，相乘器输出的无用分量的频率为2ωc±Ω，故滤波器对有用频率分量的传输系数应尽可能大，对无用频率分量2ωc±Ω的传输系数应尽可能小。
设滤波器对有用品频率分量Ω的传输系数为Kf,则整个检波器输出的有用信号为uo(t) =KFu’1(t)=0.5KfKmUsU L cosφcosΩtuo(t)与us(t)的幅度之比，即为检波器传输系数Kd。
且由以上公式可得Kd＝0.5KfKmU L cosφ由上式可以看出，为了增大检波器的传输系数，对恢复的载波，也称本机振荡电压的要求是：①幅度U L应尽可能大，但不应超过相乘器的最大容许输入电压。
②本机振荡电压不但应与原载波电压同频，而且应同相。
因为φ＝0时，cosφ＝1，达最大值，相应地Kd也达到最大的可能值。
故此种相乘检波又称同步检波或相干检波。
低通滤波器的上截至频率应低于2倍高频载波频率，而高于最高调制频率。
2．电路设计与仿真1）芯片MC1596介绍MC1596是单片集成模拟乘法器，以实现输出电压为两个输入电压的线性积。
它以双差分电路为基础, 在Y 输入通道加入了反馈电阻, 故Y 通道输入电压动态范围较大, X 通道输入电压动态范围很小。
如下图是MC1596内部电路图。
R9500R10500R11500Q1BJT_NP N_4T_VIRTUALQ22N6772Q32N6772Q42N6772Q52N6772Q62N6772Q72N6772Q82N6772D6RGP 10A11843269874132510107VDD612591Uy+Uy-Ux+Ux-MC1596内部结构图MC1596工作频率高, 常用作调制、 解调和混频, 通常X 通道作为载波或本振的输入端, 而调制信号或已调波信号从Y 通道输入。
当X 通道输入是小信号(小于26 mV)时, 输出信号是X、Y通道输入信号的线性乘积。
下表给出了MC1596的参数典型值。
参数MC1596电源电压V+=12V,V- = -8V输入电压动态范围-26mV≤ux≤26Mv -4V≤uy≤4V输出电压动态范围±4V3dB带宽300MHZMC1596平衡调幅电路设载波信号Uc（t）＝Ucmcosw c t，Ucm≥2KT/q，是大信号输入。
根据双曲线正切函数的特性，在大信号条件下具有开关函数的形式当-π/2<w c t<=π/2时th错误！未找到引用源。
=+1当π/2<w c t<=2π/3时th错误！未找到引用源。
=-1上式的傅立叶展开式为th错误！未找到引用源。
＝4/πcosw c t—4/3πcos3w c t+4/5πcos5w c t+...因为在2与3端加了反馈电阻RY=1KΩ，对于输入调制信号UΩ＝U mcosΩt可扩大线性范围。
输出电流i=i1-i2为i=错误！未找到引用源。
UΩ(t) th错误！未找到引用源。
若在输出端加入一个中心频率为wc ，带宽为2Ω带通滤波器，则取出的差值电流为Δi=错误！未找到引用源。
UΩmcosΩt×cosw c t 从图可以看出,电路采用了单端输出方式。
集电极电阻Rc对电流取样，可得单端输出时的uoM为uoM=0.5ΔiRc=错误！未找到引用源。
UΩ(t) th错误！未找到引用源。
若带通滤波器带内电压传输系数为ABP,则经带通滤波器后输出电压Uo=ABP错误！未找到引用源。
UΩmcosΩt×cosw c t这是一个抑制载波的双边带调幅波.图中Rw是载波调零电位器,其作用是调节MC1596的4和1端的直流电位差为零,确保输出为抑制载波的双边带调幅波.如果4和1端的直流电位差不为零,则有载波分量输出,相当于输出为普通调幅波。
如下图为振幅调制部分的电路图，其中：调制信号V2＝3cos(2π×20）V载波信号V1= 6cos(2π×1000)V2）。
电路设计部分（1）幅度调制电路调制信号：V2＝3cos(2Π×20）V载波信号：V1= 6cos(2Π×1000)VC 10.1u FR 11kR 23.9kR 31k R 451R 53.9k C 20.1u F C 30.1u FR 651R 751R 810kR 9500R 10500R 11500R 121kQ 1B J T _N P N _4T _V I R T U A L 13V 16 V 1000 H z 0D e gR 146.8kR 1510kR 13K e y = 0 47k 50%V 23 V 20 H z 0D e g20210V C C12VV C CV D D-8V V D DQ 22N 6772Q 32N 6772Q 42N 6772Q 52N 6772Q 62N 6772Q 72N 6772Q 82N 6772361910954127118C 410u F22D 6R G P 10A1715X S C 2A BGTX S C 1A BGT10X S C 3A BGT142R 9500R 10500R 11500Q 1B J T _N P N _4T _V I R T U A LQ 22N 6772Q 32N 6772Q 42N 6772Q 52N 6772Q 62N 6772Q 72N 6772Q 82N 677232282726R 13kR 21k R 31kR 451kR 51kR 63kR 710k R 81kR 12100R 133k R 1420C 11u F C 20.005u F C 30.1u FC 40.1u FC 50.1u F C 61u FC 70.005u FC 80.005u F3130V C C 12V25142500V C C7X S C 1A BGT8903D 6R G P 10A610C 10.1u FR 11kR 23.9k R 31kR 451R 53.9k C 20.1u FC 30.1u F R 651R 751R 810kR 9500R 10500R 11500R 121k Q 1B J T _N P N _4T _V I R T U A LV 16 V 1000 H z 0D e gR 146.8kR 1510k R 13K e y = S p a c e 51k 50%V 23 V 20 H z 0D e gV C C12VV D D-8V Q 22N 6772Q 32N 6772Q 42N 6772Q 52N 6772Q 62N 6772Q 72N 6772Q 82N 6772C 410u F41716151413181211109V D DV C C6500R 16500R 17500R 18500Q 9B J T _N P N _4T _V I R T U A L Q 102N 6772Q 112N 6772Q 122N 6772Q 132N 6772Q 142N 6772Q 152N 6772Q 162N 6772R 193kR 201kR 211k R 2251kR 231kR 243kR 2510k R 261kR 27100R 283kR 2920 C 51u F C 60.005u F C 70.1u FC 80.1u FC 90.1u FC 101u FC 110.005u FC 120.005u FV C C 12V283534V C C3231302927262524232221X S C 1A BGT 019X S C 2A BGTX S C 3A BGT3618D 6R G P 10A72D 1R G P 10A3320X S C 4A BGT33）。