AM调制与解调设计者：莫文杰设计要求：用电容三点式振荡器或晶体振荡器产生大于1MHZ的中频载波，载波幅度可调；再用模拟乘法器产生调幅波，单电源供电，电源电压不超过12V，调制度可调；用二极管包络检波，要求输出频率与调制信号一致，波形不失真。完成情况：载波为4MHZ，调制信号可在100HZ到220KHZ的范围内任取，不过不要太接近极限值，那样输出波形不稳定。不过这次的模块做得很成功。设计知识点：一.振幅调制电路的组成模型振幅调制电路有两个输入信号：调制信号含有所需传输信号v（t）载波信号输入高频等幅信号vm（t）振幅调制电路的功能就是在它们的共同作用下产生所需的振幅调制信号。 分类：普通调幅，抑制载波的双边带调制和抑制载波的一个边带的单边带调制。其中普通调幅信号是基本的，其它振幅调制信号都是由它演变而来。一、普通调制信号及其电路模型1、组成模型 普通调幅信号是载波信号振幅在Vm0上下按输入调制信号规律变化的一种振幅调制信号。其中Vm0cosct为载波信号，Vm0kVcm 为载波信号的振幅，v（t）为未调制信号k和ka是取决于调幅电路的比例常数，一般要求kav（t）Vm02、单音调制设v（t）VmcostVmcos2Ft 且fcF（一般fcF）则输出电压为式中MakaVm / Vm0 是调制信号的调幅系数，简称调幅度。相应的波形如图所示。图中，Vm0(1+Macost)是vO(t)的振幅，它反映了调制信号的变化，称为调制信号的包络。调幅信号的最大值Vmmax：Vm0(1Ma)调幅信号的最小值Vmmin：Vm0(1Ma)调幅度是表征调幅信号的重要参数，它的一般定义式为显然Ma必须小于或等于1；当Ma1时，在t附近，vO(t)变为负值，它的包络已不能反映调制信号的变化而造成失真。将vO(t)的表达式用三角函数展开：上式表明，单音调制时调幅信号的频谱由三个频率分量组成：角频率为c的载波分量角频率为c的上边频分量角频率为c的下边频分量 其中上下边频分量是由相乘器对v（t）和vc(t)相乘的产物 3、复杂音调制进一步假设v（t）为非余弦的周期信号，其傅里叶级数展开式为： 式中 为最高调制角频率，其值恒小于c，根据式 可推导出输出调制电压其中可以看出，vO(t)的频谱结构中，除角频率为c的载波分量外，还有有相乘器产生的角频率为（c）、（c2）（cnmax）的上下边频分量，它们的幅度与调制信号中相应频率分量的幅度Vmax成正比；或者说，这些上下边频分量是将调制信号频谱不失真地搬移到c两边而形成的。由图可见，调幅信号的频谱宽度为调制信号频谱宽度的两倍。BWAM2Fmax总之，调制电路组成模型中的相乘器对v（t）和vc(t)实现相乘运算的结果，反映在波形上是将v（t）不失真地搬移到载波信号振幅上；反映在频谱上则是将v（t）的频谱不失真地搬移到c的两边。二. 解调电路调幅波的解调即从调幅信号中取出调制信号的过程，常称为检波。调幅波解调方法有二极管包络检波和同步检波两种。图4-3 二极管包络检波器1）二极管包络检波器二极管包络检波器适合于含有较大载波分量的大信号的检波过程，优点是电路简单。实验电路如图4-3所示，主要由二极管D及RC低通滤波器组成，它利用二极管的单向导电性和检波负载RC的充放电过程实现检波。但RC时间常数过大，则会产生对角切割失真。RC时间常数太小，高频分量滤除不彻底。综合考虑要求满足下式（其中：ma为调幅系数，为调制信号角频率）：2图4-4 1496构成的解调器2）同步检波器（模拟乘法器构成的解调器）利用一个和调幅信号的载波同频同相的载波信号与调幅波相乘，再通过滤波器滤除高频分量而获得调制信号。本实验如图4-4所示。采用1496集成电路构成解调器，载波信号UC经过电容C1加在脚、之间，调幅信号UAM经电容C2加在、脚之间，相乘后信号由脚输出，经R6、C5组成的低通滤波器，在解调输出端OUT，即可得调制信号。电路设计：1.晶体振荡器设计：电路可参考通信电子电路设计，晶振选择4MHZ；不过要注意晶体振荡级三极管基级分压偏置的设计，这有关于振荡器起振问题，还有与晶振串联的电容的大小，这亦与起振有关；振荡器输出波在输入到调制电路前应加一级缓冲级，再在缓冲级输出加一个可调电阻，实现载波幅度可调。电路图：2.AM调制电路设计：乘法器我使用MC1496，设计时要单电源供电，这时可参考MC1496的PDF资料设计单电源的要求，不过要注意1脚和4脚的分压，这有关调幅波的调制度；还有4脚，6脚，12脚不要加高频旁路电容，如有加的话调制不了。MC1496的外围电路和原理都很简单，完成可参考PDF设计，这里不再赘述。电路图：3.谐振放大：由于用MC1496调幅属于低电平调幅，而二极管包络检波要求大信号峰值包络检波，故检波前应加一级放大。放大前加一级缓冲级，也就是射级跟随器；由于载波频率大于1MHZ，故放大级应是谐振放大，注意级间与输出的阻抗匹配设计，先计算二极管包络检波的输入电阻以便设计阻抗匹配，二极管包络检波输出的有用平均功率为 由此可得。谐振网络应先自己计算好。电路图：4.二极管包络检波设计：电路可参考高频实验箱上的二极管包络检波电路设计，不过在载波频率较高时，在二极管之前加一个反向二极管到地，还有与放大级之间加一个电容，之后就可参考高频实验箱的电路设计，没什么要注意的。电路图：总电路图：电路板实物图：实测数据：载波频率4MHZ峰峰值50mV调制波频率1KHZ峰峰值100mV频率范围100HZ220KHZ调幅波检波输出调制度峰峰值频率30%500mV 1KHZ50%1.04V1KHZ100%5.12V1KHZ从数据看，调制信号频率1KHZ，检波输出1KHZ，调制度30%到100%输出一致，可见该模块成功。还有许多数据可测量，二极管检波我预留了许多测试点与跳帽，师弟可自己测试。总结：这模块设计很成功，不过我用得是含载波的调制方式，故可用二极管包络检波，如用抑制载波或单边频的调制方式，解调时要用同步检波电路，这要师弟努力啦！不过要说的是调试电路板的时候一定要耐心！在能力与知识结构方面，要求学生应具有扎实的专业和日语语言基础，熟练掌握日语听、说、读、写、译的基本技能；了解日本社会及日本文化等方面的基本知识，熟悉日本国情，具有一定的日本人文知识及运用这些知识与日本人进行交流的能力。