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(yáng)265200）

0 引言

信息化飛速發(fā)展的今天，無(wú)線電傳輸信號(hào)已經(jīng)廣泛的應(yīng)用。其原理是通過(guò)天線，將有用信號(hào)轉(zhuǎn)換成便于傳輸?shù)碾娦盘?hào)。由于受天線尺寸的影響，又考慮信息傳輸?shù)挠行裕枰谔炀€的發(fā)送端和接收端之間，選用高頻振蕩信號(hào)為載體，對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制解調(diào)，這樣可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳輸。AM調(diào)制解調(diào)電路簡(jiǎn)單，便于接收，而且占用頻帶窄，廣泛應(yīng)用于中波無(wú)線電廣播中，為我們的生活帶來(lái)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(hào)以單頻信號(hào)作例，設(shè)單頻信號(hào)為m(t)，載波信號(hào)為正弦信號(hào)，要求載波信號(hào)遠(yuǎn)大于調(diào)制信號(hào)頻率，由振幅調(diào)制的定義，已調(diào)信號(hào)的振幅隨調(diào)制信號(hào)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(guò)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(hào)與載波相乘；AM號(hào)解調(diào)是把調(diào)制在高頻調(diào)幅信號(hào)中的原調(diào)制信號(hào)取出來(lái)的過(guò)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(jí)進(jìn)行振幅調(diào)制，然后再經(jīng)過(guò)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(duì)低電平調(diào)制而言，由于低電平調(diào)幅電路的功率較小，對(duì)調(diào)幅電路來(lái)說(shuō)，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(shuō)明：檢波過(guò)程，輸入信號(hào)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(kāi)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(hào)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(kāi)始截止；當(dāng)信號(hào)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(guò)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(hào)源的下一個(gè)正周期到來(lái)，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(kāi)始充電，UC開(kāi)始增大，然后繼續(xù)上述放電、充電的過(guò)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(duì)前級(jí)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(hào)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(hào)（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(duì)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(guò)程。

圖2 AM調(diào)制解調(diào)原理圖

圖3 AM信號(hào)與調(diào)制信號(hào)對(duì)比

參數(shù)設(shè)置載波頻率是465kHz，調(diào)制信號(hào)頻率5kHz。示波器XSC1通道A輸出是調(diào)制后的信號(hào)，通道B是調(diào)制信號(hào)，仿真后包絡(luò)波形與調(diào)制信號(hào)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(jiǎn)單，但也就因電路簡(jiǎn)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(duì)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(cè)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(hào)與調(diào)幅信號(hào)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(guó)外電子測(cè)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).