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1、精品名师归纳总结课程设计报告题目： 基于 Multisim的 DSB 的调制与解调电路的仿真分析同学姓名 ： *同学学号 ： *系别：电气信息工程学院专业：通信工程届别： 2021 届指导老师 ： *电气信息工程学院制2021 年 4 月基于 Multisim的 DSB的调制与解调电路的仿真分析可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结同学： *指导老师： *电气信息工程学院通信工程专业1 课程设计的任务与要求1.1 课程设计的任务本课程设计是实现 DSB 的调制解调。在此次课程设计中，我将通过多方搜集资料与分析，来懂得DSB 调制解调的具体过程和它在multisim中的实现方法。通过这
2、个阶段学习，更清晰的熟识DSB 的调制解调原理，同时加深对multisim这款通信仿真软件操作的娴熟度，并在使用中去感受multisim的应用方式与特色。利用自主的设计过程来锤炼自己独立摸索，分析和解决问题的才能，为我今后的自主学习争论供应具有有用性的体会。1.2 课程设计的要求（1） 熟识 multisim的使用方法，把握DSB信号的调制解调原理，以此为基础在软件中画出电路图。（2） 绘制出 DSB信号调制解调前后在时域和频域中的波形，观看两者在解调前后的变化，通过对分析结果来加强对DSB信号调制解调原理的懂得。（3） 在老师的指导下，独立完成课程设计的全部内容，并按要求编写课程设计论文，文
3、中能正确阐述和分析设计和试验结果。1.3 课程设计的争论基础 （设计所用的基础理论）（1） DSB 调制过程的分析：在 AM信号中，载波重量并不携带信息，信息完全有边带传送。假如在 AM调制模型中将直流重量去掉，即可得到一种高调制效率 的调制方式抑 制载波 双边带 信号（ DSB-SC） ， 简称双边 带信号可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结（ DSB），表示为：u0 tka u t coswct明显，它与调幅信号的区分就在于可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结其载波电压振幅不是在Vm0 上下按调制信号规律变化。这样，当
4、调制信号u t 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结进入负半周时，uo t 就变为负值。说明载 波电压产生180 0 相移。因而当ut 自正可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结值或负值通过零值变化时，双边带调制信号波形均将显现180 0 的相移突变。双边带调制信可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结号的包络已不再反映ut 的变化，但它仍保持频谱搬移的特性，因而仍是振幅调制波的可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳
5、总结一种，并可用相乘器作为双边带调制电路的组成模型，如以下图，图中AM Vcmka 。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结m0 t AM xyxsm t AM Vcmm0 t coswct可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结Vcm coswc ty可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结图 1双边带调制信号组成模型调制过程的数学表达式：设载波电压为：uc t U cMcoswct。调制信号为：可编辑资料 - - - 欢迎
6、下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结m0 tM 0 cost 。经过模拟乘法器A1 后输出电压为抑制载波双边带调制信可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结号，其数学表达式为：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结SmtKuc tm0 t 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结= KU cMcoswctM 0 cost可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结= KU cM M 0coswctcoswct2可编辑资料 - - - 欢迎
7、下载精品名师归纳总结图 3 DSB 调制过程的波形及频谱（2） DSB 解调过程的分析：调制过程是一个频谱搬移的过程，它是将低频信号的频谱搬移到载频位置。而解调是将位于载频的信号频谱再搬回来，并且可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结不失真的复原出原始基带信号。双边带解调通常接受相干解调的方式，它使用一个同步解调器，即由相乘器和低通滤波器组成。在解调过程中，输入信号和噪声可以分别单独解调。相干解调的原理框图如以下图：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结Smt AM xyxm0tKuc tsm t 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结Vcm coswc ty可编
8、辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结图 2 双边带解调信号组成模型解调过程的数学表达式：双边带调幅波的电压可表示为：SmtKU cM coswc t本机载波电压为：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结uc t U cMcoswct可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结解调波的表达式：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结m 0 tKSmt ut 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结= KU cMcoswctSm cost可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎
9、下载精品名师归纳总结= KSmUM coswctcoswct2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2 DSB的调制与解调系统方案制定2.1 方案提出（需有系统框图，系统功能参数）振幅调制方式是用传递的低频信号去把握作为传送载体的高频振荡波（称为载波）的幅度，是已调波的幅度随调制信号的大小线性变化，而保持载波的 角频率不变。在振幅调制中，依据所输出已调波信号频谱重量的不同，分为普 通调幅（ AM）、抑制载波的双边带调幅（DSB）、抑制载波的单边带调幅（ SSB）等。 AM的载波振幅随调制信号大小线性变化。 DSB是在一般调幅的基础上抑制掉不携带有用信息的载波，保留携带有用信息的两个边
10、带。SSB 是在双边带调幅的基础上，去掉一个边带，只传输一个边带的调制方式。它们的主要可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结区分是产生的方法和频谱的结构不同。调制信号输入m t 0M0cost相乘器调制信号输出s t c高频载波信号相乘器解调信号输出mA VMcm0m t coswm0tKuc t高频载波信号sm t uc t U cMcoswctu t cUcMcosw tc这里重点争论抑制载波的双边带调幅（DSB）。下图为 DSB调制与解调的系统框图。图 4 DSB 调制与解调的系统框图2.2 方案论证在现实的环境中，我们所得到的一般信号振幅，频率都比较低，不能中意远距离，高清度
11、的传输要求，必需将信号接受高频载波调制传输。我们在实际的生活中要将声音，图像，语言，文字等这些采集的低频信号进行远距离的传输是不理性的信号。由于要传输的基于低频范畴，假如信号直接发射出去，需要的发射和接受天线尺寸太大，辐射效率太低，不易实现。我们知道，天线如果要想有效的辐射，需要天线的尺寸l与信号的波长 v 可以比拟。即使天线的尺寸为波长的特殊之一，即 l=v/10 ，对于频率为 10kHz 的信号，需要的天线长度为 3Km，这样长的天线几乎是无法实现的。如将信号调制到10MHz的载波频率上，需要的天线长度仅为 3m，这样的天线尺寸小，实现起来也比较简洁。在模拟调制中， AM调制优点在于系统结
12、构简洁，价格低廉，所以至今仍广泛应用于无线但广播。 DSB与 AM信号相比，由于不存在载波重量， DSB调制效率是 100%，即将全部功率都用于信息传输，所以选择DSB调制与解调作为课程设计的题目具有很大的实际意义。3 DSB的调制与解调系统方案设计3.1 各单元模块功能介绍及电路设计由于从消息转换过来的调制信号具有频率较低的频谱重量，这种信号在许多信道中不宜传输。因此，在通信系统的发送端通常需要有调制过程，同时在接受端就需要有解调过程从而仍原出调制信号。所谓调制就是利用原始信号把握高频载波信号的某一参数，使这个参数随调制信号的变化而变化。解调是与调制相反的过程，即从接收到的已调波信号中可编辑
13、资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结复原原调制信息的过程。图 5 DSB的调制电路部分图 6 DSB 的解调电路部分3.2 电路参数的运算及元器件的选择可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结在本次课程设计电路图中，所用到的元器件包括电容、电阻、直流电源、沟通电源、单刀双掷开关、集成功放LM741C、N 相乘器、示波器等。3.3 特殊器件的介绍（1） LM741CN的介绍： LM741CN是一款一般的 8 脚单通道运算放大器，其工作电压范畴 736V，单位增益带宽 1MHz，输入失调电压 6mV（最大值）。图 7实物图图 8外部引脚图（2） 模拟相乘器的介绍：模拟乘法器具有两个输
14、入端（常称X 输入和 Y 输入）和一个输出端（常称Z 输出）， 是一个三端口网络，电路符号如图所 示：假如两个输入信号只能为单极性的信号的乘法器为“单象限乘法器”。一个输入信号适应两种极性，而一个只能是一种单极性的乘法器为“二象限乘法器”。两个输入信号都能适应正、负两种极性的乘法器为“四象限乘法器”。图 9模拟相乘器3.4 系统整体电路图可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结图 10 系统整体电路图4 Multisim软件系统仿真和调试4.1 仿真软件介绍Multisim 软件前身是加拿大 IIT 公司在 20 世纪八十岁月后期推出的电路仿真软件 EWB（ Electronics W
15、orkbench）,后来， EWB 将原先版本中的仿真设计更名为 multisim ， 2005 年之 后， 加拿大 IIT 公司 隶属于 美国国家仪器 公司（ National Instrument，简称 NI 公司），美国 NI 公司于 2006 年初首次推出Multisim9.0 版本。目前最新版本是美国 NI 公司推出的 multisim10 。包含了电路原理图的图形输入、电路的硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真才能。它具有更形象直观的人机交互界面，并且供应了更加丰富的元件库、外表库和各种分析方法。完全中意电路的各种仿真需要。Multisim 软件是迄今为止使用最便利、最直观的仿真软
16、件，其基本元件的数学模型是基于 Spice 版本，但增加了大量的 VHDL元件模型，可以仿真更复杂的数学元器件，另外解决了 Spice 模型对高频仿真不精确的问题。 Multisim在保留了 EWB形象直观等优点的基础上，大大增强了软件的仿真测试和分析功能，大大扩充了元件库中的元件的数目，特殊是增加了大量与实际元件对应得元件模型，使得仿真设计的结果更加精确、更牢靠、更具有有用性。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结4.2 系统仿真实现图 11用乘法器组成的抑制载波双边带DSB输入波形及调制波形图 12 同步检波器输入的双边带信号（上）及其输出信号（下）可编辑资料 - - - 欢迎下
17、载精品名师归纳总结4.3 系统测试 （要求测试环境、测试仪器、测量数据）由于加性噪声只对已调信号的接收产生影响，因而调制系统的抗噪声性能 主要用解调器的抗噪声性能来衡量。为了对不同调制方式下各种解调器性能进 行度量，通常接受信噪比增益G（又称调制制度增益）来表示解调器的抗噪声性能。有加性噪声时解调器的数学模型如以下图。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结图中 Sm t 为已调信号，n t 为加性高斯白噪声。Sm t 和nt 第一经过带通滤可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结波器，滤出有用信号，滤除带外的噪声。经过带通滤波器后到达解调器输入端可编辑资料 - - - 欢迎下
18、载精品名师归纳总结的信号为Sm t 、噪声为高斯窄带噪声ni t ，明显解调器输入端的噪声带宽与已可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结调信号的带宽是相同的。最终经解调器解调输出的有用信号为mo t ，噪声为not 。图 13有加性噪声时解调器的数学模型设解调器输入信号为smtmtcosct与相干载波 cosct 相乘后，得211可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结mt cos经低通滤波器后，输出信号为ctmt 221mt cos 2ct可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结mot 因此，解调器输出端的有用信号功率为mt2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师
19、归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2Somo t 1 m24t可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结解调 DSB 信号时，接收机中的带通滤波器的中心频率o 与调制载频c 相同，因此解调器输出端的窄带噪声 ni t 可表示为可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结ni t nctcosctnst sinct可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结它与相干载波相乘后，得可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结ni tcosctnct cosctn stsinct可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结11nctnctcos 2 22经
20、低通滤波器后，解调器最终的输出噪声为1ctnstsin 2ct 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结故输出噪声功率为no t 2nct2121可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结Nonotnc tnoB可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结这里， B2 fH44，为 DSB信号的带通滤波器的带宽。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结解调器输入信号平均功率为2212可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结Si可得解调器的输入信噪比sm t mtcosctm t2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精
21、品名师归纳总结同时可得解调器的输出信噪比1 m 2 tSi2Nino B可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结1 m 2tSo4m 2 t可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结因此制度增益为No1 Ni4SoGDSBNoSiNinoB2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结由此可见， DSB调制系统的制度增益为2。也就是说 DSB信号的解调器使信噪比改善了一倍。这是由于接受相干解调，使输入噪声中的正交重量nst 被消除的缘故。4.4 数据分析 （对比系统功能及参数与设计要求是否相符）通过观看调制波形可以得知，示波器中的红线为高频载波，绿线为调制信号，载波信号把调制
22、信号搬移到更高频带处，与书中DSB 信号的调制理论一样。通过观看解调波形可以得知，示波器中的红线为同步检波器输入的双边带信号，绿线为解调输出的信号，与调制信号一样。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结综上所述，本电路设计能够实现DSB 信号的调制与解调。5 总结5.1 设计小结模拟调制系统是通信工程专业方向最主要的模块之一，通过在课堂上对理 论学问的学习，我们明白到模拟调制系统的基本方式以及其原理。然而，如何 将理论在实践中得到验证和应用，是我们学习当中的一个问题。而通过本次课 程设计，我们在强大的Multisim平台上对数字信号的调制解调进行了一次仿真，有效的完善了学习过程中实践
23、不足的问题，同时进一步巩固了原先的基础 学问。5.2 收成体会通过这次的课程设计，一方面，我们对调制和解调有了更进一步的熟识，特殊是在系统设计方面，尽管是特殊基础的DSB 调制与解调的传输，也是经过如干设备协同工作，才能保证信号有效传输，而小到仅仅是一个电容电阻参数，都有可能导致整个仿真过程无法正常运行。另一方面，我们通过本次的课程设计，着实领教了Multisim强大的功能和实力。通过在Multisim 环境下对系统进行模块化设计与仿真，使我们获得两方面具体体会，第一是 Multisim 中各个功能模块的使用方法，其次是图形化和结构化的系统设计方法。这些体会虽然并不高深，但是对于刚入门的初学者
24、来说，对以后步入专业领域进行设计或研发无疑具有重大的意义。6 参考文献1 电子线路：非线性部分/ 谢佳奎主编：谢佳奎，宣月清，冯军编. 4 版. 北京：高等训练出版社，（ 2021 重印）2 通信原理 / 樊昌信，曹丽娜编著 . 6 版. 北京：国防工业出版社，2021.8 重印3 张肃文，陆兆熊 . 高频电子线路 . 第三版 . 高等训练出版社，1993 年4 董在望，肖华庭 . 通信电路原理 . 高等训练出版社，1989 年5 黄智伟 . 基于 Multisim2001的电子电路运算机仿真设计与分析. 北京电子工业出版社。2004可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结6 Mult
25、isim7电路设计及仿真应用 / 熊伟等编著。北京: 清华高校出版社，2005.77 Multisim7 User Guide.Interactive Image Technology Ltd.Canda,30038 曾兴雯，刘乃安，陈健. 高频电路原理与分析 M . 西安 : 西安电子科技高校出版社,2003 ， 6.9 郑步生 , 吴渭 . Multisim2001 电路设计及仿真入门与应用 M. 北京 : 电子工业出版社,2002 ， 2.7 附录系统主要功能呈现图器件清单可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结指导老师评语可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结成果指导老师签字：评定答辩小组评语年 月日可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结成果评定答辩小组签字：年月日可编辑资料 - - - 欢迎下载