基于Multisim的AM调制解调电路设计与研究

【摘 要】AM调制解调电路简单，便于接收，而且占用频带窄，广泛应用于中波无线电广播中。本文阐述AM调制解调的基本原理和实现方法，重点分析了双差分对电路调制和二极管峰值包络检波器以及其电路实现参数选择。利用Multisim仿真软件实现了AM波调制与解调，设计电路参数和基本数据对实际电路设计有指导意义。

【关键词】AM;Multisim;包络检波;模拟乘法器

0 引言

信息化飞速发展的今天，无线电传输信号已经广泛的应用。其原理是通过天线，将有用信号转换成便于传输的电信号。由于受天线尺寸的影响，又考虑信息传输的有效性，需要在天线的发送端和接收端之间，选用高频振荡信号为载体，对信号进行调制解调，这样可以实现信号的传输。AM调制解调电路简单，便于接收，而且占用频带窄，广泛应用于中波无线电广播中，为我们的生活带来了便利。但AM调制解调系统在部分电路设计和参数的选择方面等方面，还可以继续研究完善。

1 调幅基本原理

普通调幅波也叫标准调幅波，用AM 表示，调制信号以单频信号作例，设单频信号为m（t），载波信号为正弦信号，要求载波信号远大于调制信号频率，由振幅调制的定义，已调信号的振幅随调制信号线性变化。要使已调波不失真，调制度m应小于或等于1。当m大于1时为过调（应当避免）。

2 AM调制与解调电路

要实现AM调制，核心是实现调制信号与载波相乘;AM号解调是把调制在高频调幅信号中的原调制信号取出来的过程，又称检波[2]。包络检波又分为峰值包络检波和平均包络检波[3]。这里主要研究峰值包络检波。

2.1 振幅调制电路

按实现调幅电平的高低可分为高电平调幅电路和低电平调幅电路。高电平调幅是直接产生满足发射机输出功率要求的已调波，它的优点是整机效率高，设计时必须兼顾输出功率、效率和调制线性的要求，通常高电平调幅只能产生普通调幅波，低电平调幅电路是先在低功率电平级进行振幅调制，然后再经过高频功率放大放大到所需要的发射功率，DSB，SSB均采用这种方式[4]。设计调制器主要要求是调制效率高，调制线性范围大，失真小等，但对低电平调制而言，由于低电平调幅电路的功率较小，对调幅电路来说，输出功率和效率不是主要指标，重点是调制线性的提高。

2.2 二极管峰值包络检波器

RC回路有两个作用：一是产生高频电压，并做作检波器的负载，;二是作为高频电流的旁路作用。

图1 检波原理图

原理说明：检波过程，输入信号是等幅高频电压（载波状态），加电压前C上的电荷为零，当输入电压从零开始增大时，C的高频阻抗很小，电压几乎都加在二极管VD上，当二极管导通C被充电，因二极管电阻小，充电电流很大。而充电常数很小，电容电压建立很快，这个电压反加在二极管上，二极管上的电压是信号源电压和电容电压之差。当输入电压达到一定值时，二极管开始截止;当信号源继续下降，二极管存在一段截止时间，在这段时间里，电容C把存储的电荷通过R放电。因放电常数RC较大，所以放电较慢;当UC下降不多时，信号源的下一个正周期到来，当输入电压远大于UC时，二极管再次导通，电容C又开始充电，UC开始增大，然后继续上述放电、充电的过称[5]。

3 电路设计与仿真

注意在设计包络检波器时，应主要考虑要有较高的检波效率和尽可能避免各种失真并减少对前级中频放大器的影响。

3.1 二极管的选择

要选择导通电阻和结电容比较小的二极管，可以提高效率。选择点接触型二极管BA220，此类电容的优点是结电容较小，频率性好，适用于高频信号检波。

3.2 电阻选择

为了不损失效率，R1/R2一般选择在0.1～0.2，而R1+R2几千欧，它不能太大，否则容易产生底部切割失真和惰性失真。

3.3 电容的选择

C太大容易产生惰性失真，太小又会使纹波加大，效率降低。应使RC远大于TC，Cg一般选的很大，可以起到隔直的作用，此处为10微法。

3.4 参数选择

现设计一音频信号（400Hz～4kHz）解调检波器，设等效输入电阻大于5千欧。

电路分析利用multisim绘制出设计的AM调制解调电路。电路由双差分对调制电路和包络检波两个子电路电路构成。查阅相关资料获得电路参数，用multism仿真实现调制解调过程。

图2 AM调制解调原理图

图3 AM信号与调制信号对比

参数设置载波频率是465kHz，调制信号频率5kHz。示波器XSC1通道A输出是调制后的信号，通道B是调制信号，仿真后包络波形与调制信号波形一致，调制不失真。利用multisim仿真的AM调制解调在误差允许范围内实现了仿真，电路设计成功。

4 总结

AM调制解调虽然简单，但也就因电路简单，便于实现广泛应用于生活中，而且实现调制电路的基本构成模拟乘法器是组成一些重要电路的基本电路，所以研究AM调制解调对指导实践也有深远的影响。

【参考文献】

[1]倪新蕾，池水莲.用数字示波器观测拍与调幅波[J].大学物理，2010（02）.

[2]毛世伟.论窄带调频信号与调幅信号的差异[J]. 宿州学院学报，2012（02）.

[3]郭帅.远距离RFID读卡器设计[D].大连理工大学，2006.

[4]唐金元，史风隆，王翠珍.基于Multisim 10.0的高电平调幅电路仿真研究[J]. 国外电子测量技术，2013（06）.

[5]马兴平，程秀英，侯卫周.基于Multisim 10.1的二极管峰值包络检波仿真[J]. 实验技术与管理，2012（02）.