高频电子线路中调制的仿真

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  摘要:处于信息时代中,信息的各种传递充斥在生活的方方面面,如何准确的将发信方的信息发送至收信方,这就是高频电子线路(通信电子线路)所研究的问题。信息源一般为较低频率的信号,波长较长,在无线通信系统中,需制造出相当大的天线,很不现实,且低频信号传输中易受到各种噪声干扰。为了进行准确有效的传输,必须采用高频信号作为“运输工”,将携带信息的低频信号加载在高频信号之上,经天线发送出去。
  关键词:通信;电路仿真
  中图分类号:TP302 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2017)14-0038-02
  1知识背景
  通信系统的组成如下:信息源→转换器(非电量转电量)→发射机→信道(存在噪声进入)→接收机→转换器(电量转非电量)→收信方。
  信息源是指需要传送的原始信息,一般为非电量,例如语音、图像、文字等。原始信息通过转换器转换成非电量后,进入发射机,成为适合在信道中传输的信号进行传输。信道可以是大气层,称为无线通信系统;也可为电缆或光缆,称为有线通信系统。信号在传输过程中,会受到来自各种方面的各类噪声干扰。接收机提取出有用信号,经转换器恢复出原始信号。
  为了实现有效传输,在发送端,将携带信息的低频电信号加载至高频振荡信号上,这一过程就称为调制。在接收端,将低频信号从高频振荡信号中“卸载”下来,称之为解调。
  发射机与接收机由振荡器,放大器,调制器,解调器,混频器(接收机)与功放等器件组成。
  调制又分为线性调制和角度调制。线性调制主要为幅度调制,角度调制又分为频率调制和相位调制。
  这里我主要讨论幅度调制中的中频DSBFC信号的产生(调制)与解调。
  2仿真过程
  2.1仿真条件
  调制信号均为5kHz的正弦波,高频DSBFC和DSBSC信号载波频率取
  检波:DSBFC信号有两种检波方法——包络检波与同步检波。包络检波也称为峰值检波,仅适用于DSBFC信号,在这里讨论使用峰值检波器进行包络检波。同步检波也称为相干检波,适用于任意调幅信号,若利用同步检波选用乘法器即可完成,将调幅信号与同步载波加入乘法器,后接低通滤波器即可得到解调信号。
  800kHz-1600kHz(在該范围内可调),高频DSBFC信号与本地载波进行混频产生中频DSBFC,中频DSBFC载波频率取465kHz,其他载波频率均取100kHz;
  选择合理设计方案,利用LabView进行仿真,观察和分析主要参数对调制和解调的影响。
  2.2仿真说明
  首先需要产生高频DSBFC信号,对其再进行混频得到中频DSBFC信号,最后对中频DSBFC信号进行检波。
  高频DSBFC信号产生:DSBFC信号属于调幅信号,调制信号的振幅随载波信号进行变化。用乘法器将调制信号(5kHz)与载波信号(800kHz)相乘,即可得到调幅信号。要产生DSBFC信号,需在调制信号中加人直流分量(直流需大于调制信号振幅),使其调制后得到的调幅信号中含有载波成分。
  混频:要产生中频DSBFC信号,需进行混频。混频后会产生各种频率信号,属于非线性过程,故需使用非线性器件进行完成,常用乘法器进行混频。混频后需接滤波器,以得到混频后所需要的信号。由于中频DSBFC信号频率固定为465kHz,故用乘法器将已产生的高频DSBFC信号与本地载波(1265kHz=800kHz 465kHz)相乘进行混频,后接带通滤波器(lsf:460kHz;hsf:470kHz)以得到中频DSBFC信号。
  2.3仿真结构框图
  2.3.1总体展示
  图1为仿真程序框图。
  图2为仿真结果与参数设置。
  2.3.2细节展示
  图3为高频DSBFC信号产生。
  由于使用乘法器,载波信号的振幅为10,故DS-BFC信号的振幅为调制信号的十倍。
  DSBFC信号产生:Vm=10sin(2wfm t);Vc=10sin(2πfct);
  fm=5kHz,fc=800kHz,Ec=15;
  Vam=(Ec kVm)Vc;(k=1)
  振幅Vt=150 100sin(2πfm t).
  图4为中频DSBFC信号产生(混频与滤波)。
  利用乘法器进行混频,再利用带通滤波器得到中频信号。
  这里混频后的中频信号振幅仍有变化,是由乘法器两信号振幅相乘造成,这里的本地载波频率(1265kHz)为原载波信号(800kHz)与所求中频信号频率(465kHz)之和,为了进行混频(取差频)。
  带通滤波器的上下截止频率分别为460kHz,470kHz。
  图5为包络检波(利用峰值检波器)。
  滤波器低频为0.46MHZ,高频为0.47MHZ。采样率为20000000。
  如图,XY图中的X轴为时间,Y轴为振幅。
  采用1/x取采样率的倒数得时间,所设置的信号采样率均为20000000。
  包络检波:利用DSBFC信号的包络反映了调制信号波形变化的特点,利用峰值检波器将包络提取出来,得到后信号。
  3总结体会
  使用LABVIEW软件进行调制仿真。这款软件是我第一次尝试,自我的学习不可或缺,遇到问题查阅资料,向周围人调教,更是一种学习的方法。
  进行调制仿真,及时运用所学的知识,会进一步加深对调制原理及应用的理解。同时,通过仿真实践,了解到,在一个通信系统中,各部分电路相互关联影响,在确定电路参数时,要综合整个系统考虑,不能仅关注电路本身。
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