大学通信电子线路课程设计报告学院：信息科学技术学院课题名称：单边带的调制与解调专业班级：12通信工程B班姓名：学号：指导老师：黄艳设计时间：2014.10——2014.12使用仪器：Multisim12同组成员：目录摘要及关键词 (1)一设计总体概述 (2)1.1 设计任务 (2)1.2.设计指标 (2)二系统框图 (2)（一） SSB调制电路 (2)（二） SSB解调电路 (3)三各单元电路图及仿真 (4)1 平衡调制器 (4)2 带通滤波器 (8)3 相乘器 (12)4.低通滤波器 (13)四总电路图 (15)五自设问题及解答 (16)六心得体会总结 (16)七所遇问题及未解决问题 (17)参考文献 (17)容摘要本文用Multisim12设计并仿真了单边带的调制越解调，由于在调制单元，先设计一个混频器（双平衡调制器），在混频的两端通过信号发生器输入一个调制低频信号 f 和载波信号0f ，完成频谱的搬移，成为一个DSB 信号，再设计一个带通滤波器，将DSB 经过带通滤波器变成一个抑制单边带的SSB 波信号。
单边带SSB 节约频带，节省功率，具有较高的性。
在解调单元，将调制单元输出的SSB 和通过一个信号发生器产生的和调制单元同频同相的载波输入在相乘器（双平衡调制器）的两端，完成混频。
再设计一个低通滤波器，将相乘器输出的信号经过低通滤波器，就可恢复基带信号低频信号0f ，完成解调。
在设计单元电路时，对每部分的电路设置参数，进行仿真，调参，对结果进行分析，由于在SSB 调制时，带通滤波的带宽相对中心频率的系数太小，所以将载波设置成较低频信号。
反复调试后，得出结果和心得体会。
【关键词】：单边带 调制解调 平衡调制器 带通滤波器 低通滤波器 仿真单边带的调制与解调一、设计总体概述1.1设计任务设计单边带的调制解调电路，要求分别设计混频器、带通滤波器，和低通滤波器。
通过信号发生器产生一个调制信号和载波信号，加入混频器的两端，将调制信号搬到了高频出，再经过带通滤波器，输出抑制载波的双边带调幅波，再经过带通滤波器，产生抑制载波的单边带调幅波。
然后将已调信号和载波信号经过混频器，将已调信号搬到了低频和更高频处，再经过带通滤波器，即可恢复调制信号。
1.2技术指标：输入调制信号：10kHZ 200mV 正弦波调制载波信号：100KHZ 5V 正弦波解调载波信号： 100KHZ 200mV 正弦波二系统框图（一）SSB调制电路图一单边带调制单元原理框图原理分析：先要经过混频器（平衡调幅器）产生抑制载波的双边带信，低频调制信号不能有直流成分，即低频调制信号为t V t v Ω=ΩΩcos )(，频率为Ωf 。
外加高频载波信号t w V t v O O O =cos )(，频率为O f 。
两者进入混频调制单元（平衡调制器）后，产生抑制载波的双边带调制信号（DSB 波）t w t V R g t v L d O ΩΩ=cos cos 8)(πK 为常数），得到o ω-Ω、o ω+Ω两种频率的波，频宽为0.722f f Ω∆=。
再经过带通滤波器把不需要的边带滤除，只让一个边带输出（SSB 波）t w V R g t v L d )cos(8)(Ω-=O Ωπ(下边带）或t w V R g t v L d )cos(8)(Ω+=O Ωπ（上边带），调制出来的单边带信号的频带宽度是是双边带的一半，节省了功率。
（二）SSB 解调电路框图图二 单边带解调原理框图解调器 由乘法器和低通滤波器组成。
实现同步检波的关键是要产生一个与载波信号同频同相的同步信号。
将从调制电路的到的已调波（SSB 波），经过乘法器（平衡调制器），与本地载波发生混频，产生一个混频信号，表达式为t w t w A t v p )cos(cos )(Ω-=O O 或者是t w t w A t v p )cos(cos )(Ω+=O O (A 为常数），这是一个同步检波（又称相干解调）然后经过低通滤波器，低频滤波器功能为滤除2o ω附近的高频信号，保留Ω低频信号，解调出来的信号t AV t v Ω=Ωcos )(，完成解调，整个解调电路由由乘法器和低通滤波器组成。
实现同步检波的关键是要产生一个与载波信号同频同相的同步信号。
三、各单元电路图及仿真1混频器（双平衡调制器）1.1原理及参数计算(a)原理电路(b)等效电路工作原理如下：该混频器为二极管环形混频器，各端口具有良好的隔离性，对本振而言，进入D1的端口和进入D2的端口是等电位，信号口无本振输出。
对信号而言，进入D3的端口和进入D4的端口是等电位，本振口无信号输出。
箭头表示本振电压在负半轴的电流方向，这样载波信号的正负控制着二极管的导通和截止。
当载波信号为正半周时，二极管D1和D2导通，反之截止，当载波信号为负半周时，二极管D3和 D4导通，反之则截止。
二极管环形混频器的优点是各端口具有良好的隔离性，而且工作频带宽，噪声系数小，混频失真小，动态围大。
缺点有没有混频增益，端口之间的隔离度较低，其中L 端口到R 端口的隔离度一般小于40dB ，且随着工作频率的提高而下降。
实验表明，工作频率提高一倍，隔离度下降5dB 。
各端口的匹配阻抗都是50Ω。
设调制信号为t V t v Ω=ΩΩcos )(，载波信号为t w V t v O O O =cos )(当载波信号为正半轴时，开关函数1)(=t S ，当载波信号为负半轴开关函数0)(=t S ，采用线性时变电路，就有得到的输出回路中的表达式为t w V t w t w R r i L d 0000cos )3cos 34cos 4(1•••+-++=ππ，输出电流中，除了和频Ω+w w 0和Ωw w —0成分外，仅有Ω±w w 03、Ω±w w 05、...等项，如果选频回路工作在0w 处，，且带宽Ω=2B ,则谐振时，仅含Ω+w w 0和Ωw w —0频率成分。
对于本混频器设计一个LC 并联谐振回路，由给定条件满足301010021⨯==LC f π，310202⨯=Ω=B 07.02f f Q P ∆= 解得uH L 59.1=,F C u 59.1=,此时有等效阻抗：Ω==98.9L w Q R p P p1.2 双平衡调制器电路（如图三）输入信号参数： 调制信号：10kHZ 200mV 正弦波载波信号 ：100KHZ 5V 正弦波则应输出两个边带的信号：kHZ f 901=， kHZ f 1102=图三平衡调制器1.3结果频谱及分析1.3.1频谱结果如下图四调制信号图五调制载波信号经过双平衡调制器后，混频后的波形图图六 DSB波波形图图七 DSB 波频谱图1.3.2分析如下：由图七可看出产生了两个中心频率的信号，左边的频率kHZ f 032.901=,右边的频率kHZ f 032.1102=，在中心频率的边上有一些信号弱的边频，误差为%035.090032.00≈=∆=f f s ，非常小，符合要求。
2带通滤波器 2.1原理及参数计算一个理想的滤波器应该有一个完全平坦的通带，一个理想的滤波器应该有一个完全平坦的通带，例如在通带没有增益或衰减，并且在通带之外的所有频率都被完全衰减掉，另外，通带外的转换在极小的频率围完成，实际上没有增益或者衰减，并且在通带之外所有频率都被完全衰减掉，另外，通带外的转换在极小的频率围完成。
实际上，并不存在理想的带通滤波器。
滤波器并不能够将期望频率围外的所有频率完全衰减掉，尤其是在所要的通带外还有一个被衰减但是没有被隔离的围。
这通常称为滤波器的滚降现象，并且使用每十倍频的衰减幅度dB 来表示。
通常，滤波器的设计尽量保证滚降围越窄越好，带通滤波器先经过一个高通滤波器，再经过一个低通滤波器，两者串联，构成一个带通滤波器，要求高通滤波器的上限截止2f 频率小于低通滤波器的下限截止频率1f ，那么就可以构成一个通频带为12f f -的带通滤波器。
对于本设计，我们采用的是保留上边频，滤掉下边频，即带通滤波器的频率为100KHZ ~110KHZ 。
采用的是两个半节构成的高通滤波器，如图：LC f c π21=设计公式cf R L π20= ——————（1） 021R f C c π=——————（2） 式中0R 为半节滤波器输入与输出的两端阻抗，c f 为高通滤波器的3dB 的截止频率.查表有修正因素为1,设计时有1101003⨯⨯=kHZ f c计算：令Ω=500R ，带入（1）、（2）计算有uH L 98=, nF C 8.32=2.两个半节构成的低通滤波器：设计公式有： LC f c π21=c f R L π20= ———— （3） 021R f C c π=———— （4） 式中0R 为半节滤波器输入与输出的两端阻抗，c f 为低通滤波器的3dB 的截止频率.查表有修正因素为1，设计时有1101103⨯⨯=kHZ f c计算：令Ω=500R ，带入（3）、（4）计算有：uH L 3.72=, nF C 9.28=2.2带通滤波器电路（如图八）图八 带通滤波器2.3频谱结果及分析2.3.2频谱结果图九 SSB波的波形图图十 SSB信号的频谱图2.3.2分析如下：由图十可看出，输出的信号中只含110KHZ附近的频率，保留的是上边带信号频率，与理论基本相符，功率是只含DSB的一半3相乘器3.1原理及参数计算原理同调制电路的双平衡调制器相同，得到包含频率Ω、Ω+02w ，的正弦波，只不过不用滤除Ωw w -0、 Ω+w w 0之外的频率，所以可以不用用到谐振回路。
3.2相乘器（如图十一）：输入一个与同频同相的载波，100KHZ 200mV 正弦波3.3频谱结果及分析3.3.1频谱结果图十二相乘器输出波形图十三相乘器输出频谱3.3.2结果分析如下：由图十三的频谱图中看出，相乘器输出的信号中含有kHZ=和.9f911 210=的频谱信号，与10kHZ和210kHZ的误差很小，基本符合。
.f311kHZ4.低通滤波器：4.1低通滤波器电路图十四 低通滤波器电路图4.2原理及参数计算低通滤波器就是允许低频信号通过，将高频信号衰减的电路。
如图，将相乘器输出的信号衰减，即低通滤波器输出的信号为所需的解调信号。
参数计算R=10Ω，C=1.59uf 通带截止频率即KHz RCf c 09.1021==π输出低于10.09KHz 的低频信号。
计算结果与10KHz 相差不大，符合要求。
4.3频谱结果及分析4.3.1频谱结果图十五低通滤波器后的波形图图十六低通滤波器后的频谱图4.3.2分析如下：由图十六中的频谱结果，可以看出，经过低通滤波器后，得到的是一个10kHZ左右的正弦波信号，与调制单元输入的低频信号的频率基本吻合，完成了调制解调单元。