无线电发射系统中的典型调幅电路的仿真调测及实现

无线电发射系统中的典型调幅电路的仿真调测及实现

刘佳

（正德职业技术学院，江苏 南京 211006）

【摘要】介绍了一种应用集成乘法器MC1496实现无线电调幅发射系统中的典型幅度调制电路的仿真调测分析及其硬件电路的调试实现的过程。对于采用软硬件相结合的手段实现高频无线电电路的调试具有一定的参考作用。

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关键词 无线电发射系统；调幅；MC1496；Multisim

Simulation and Implementation of a Typical Amplitude Modulation Circuit in the Radio Transmission Systems

LIU Jia

(Zhengde Polytechnic College, Nanjing Jiangsu 211006, China)

【Abstract】This paper describes a typical application of MC1496 achieves amplitude modulation circuit simulation analysis and hardware circuit debugging in the AM radio transmission system. It has a certain reference value in the using of combination of software and hardware to achieve high-frequency radio circuit debugging.

【Key words】Radio transmission systems; AM; MC1496; Multisim

在无线电通信系统中，调幅、检波等电路有着极其广泛的应用，其中最具代表性的是调幅发射机和超外差式的调幅接收机，在发射机中，调幅电路起到调制的作用，本文主要介绍了一种运用集成乘法器MC1496实现调幅电路的过程。

首先运用Multisim仿真软件模拟调幅电路的实现情况，在仿真环境下对MC1496工作状态进行调整，实现幅度调制，并分析其频谱；然后根据仿真电路搭建实际硬件电路，并通过调试实现调幅功能。

在调幅电路实现的过程中，可以充分运用仿真软件的便利，对需要实现的电路进行仿真、分析、调试。在仿真环境下，通过调试使之较为完整地实现调幅功能，再付诸硬件电路的搭建与调试。

1运用Multisim对调幅电路进行仿真、调试

1.1在仿真环境下创建集成乘法器MC1496子电路

本次实现的调幅电路的核心元器件为集成乘法器MC1496，这是一款双差分对模拟相乘器，由于在Multisim仿真软件的元器件库中并没有MC1496，因此需要通过构建子电路的方式，对照MC1496的内部电路结构图，自己手动创建一个MC1496。创建的MC1496内部结构图如图1所示，子电路符号通过调整、美化后如图2所示。

1.2运用子电路构建无线电调幅仿真电路

利用已经构建好的MC1496子电路，参考MC1496的数据手册选择适当电路元器件创建一个普通调幅AM仿真电路，如图3所示。

在该电路的设计中，电阻R1、R2、R4、R5、R6为器件提供静态偏置电压，保证器件内部各个晶体管工作在放大状态。载波信号uc通过J1加到10、8引脚上（u2=uc）；调制信号uΩ通过J5加到1、4引脚上，W1调节引脚1、4之间的直流电压uQ（u1=uQ+uΩ）。2、3脚外接1KΩ电阻，以扩大调制信号动态范围。当电阻增大，线性范围增大，但乘法器的增益随之减小。引脚10、8之间的电压是和u2相乘的积uo，uo经U2A放大后从AMout端口输出AM或DSB信号。

1.3仿真电路调试

（1）MC1496的直流工作点调测

已知MC1496在正常工作时，各引脚偏置电压的参考电压值如表1所示。

在调测MC1496静态工作点时，电路输入端不能输入信号，即电路中的J1、J5处应先断开，运行静态工作点分析功能（DCOperatingPointAnalysis）如图4所示，分析MC1496的对应管脚的直流工作点电压，并与表1参考值进行比对。

在仿真调测的过程中，需要通过不停调整电位器W1，使得芯片的1、4管脚电压接近于0V,以确保MC1496工作于小信号放大状态。仿真运行后数据结果如图5所示。

将该仿真分析结果与参考电压值进行比对，得出以下结论：

①芯片的静态偏置电压满足v(u1/8)=v(u1/10)，v(u1/1)=v(u1/4)，v(u1/6)=v(u1/12)，保证了芯片工作于小信号放大状态；

②芯片的1、4号管脚的电压通过调试不能完全减小到0，只能尽量接近于0，与理论参考值无法达到完全一致，但是也在可接受范围内；

③仿真结果与参考值并不完全相等，但是能达到基本相符，关键点的电压值符合芯片工作要求，能够确保MC1496正常工作于小信号放大状态，实现相乘功能。

（2）调幅电路仿真调试及分析

在仿真电路的两个输入端分别输入10kHz的低频调制信号和465kHz的高频载波信号，对电路进行仿真，运用示波器和频谱分析仪分别观察时域下的波形及频域下的频谱分布。需要注意的是，该电路可以实现AM调幅和DSB调幅，为了便于分析观察，先通过调整电位器W1，将输出波形调整为一个调幅系数小于1的AM信号，如图6所示。

再运用频谱分析仪分析普通调幅AM信号的频谱，如图7所示，为调幅信号的频谱图，可以很清晰地看到载波与上下边频分量的频谱分布，运用软件中的光标，如图8所示，可以自动测读到幅度最大的载波分量频率为464.39kHz，幅度约为327mV，下边频频率约为454.07kHz，幅度约为61.2mV。

通过比较和分析可以看出，该仿真结果与理想AM调幅信号的频谱分布及幅度关系基本一致，说明该电路的调幅功能在仿真环境下已实现。

2调幅硬件电路的搭建与调试

2.1调幅电路的搭建

由于在仿真环境下已经较为完整地实现了运用MC1496构成调幅电路的功能，因此，可较为放心的搭建对应的硬件电路。

在焊接搭建硬件电路时需要注意电源部分的电路引线，由于在仿真环境下，运放元器件的电源并未连接，系统在仿真时会自动给对应引脚提供供电电压，但是在实际电路中TL082的4、8号管脚务必分别连接到-12V、+12V的电源上，以保证运放的正常运作。搭建好的电路如图9所示。电路前半部分为调幅电路，后半部分为由MC1496构成的同步检波电路。

2.2调幅电路的调试与分析

该调幅电路的调试过程与仿真环境下的调试过程基本相似。

首先，应对搭建的硬件电路进行整体的检查，包括电路的连线，电源的连接，元器件的外观是否有损坏等，确保电路连接的正确性。

第二，调节MC1496的静态工作点，使之工作于小信号放大状态。在调节静态工作点的时候必须注意：电路此时仅接入直流供电电源而不接入载波信号、调制信号。此时，调节电路中的电位器W1，用万用表测量芯片1、4端口的电压，使之尽可能趋近于零。

第三，分别测量MC1496各管脚电压值，将测得的值与参考值进行比对，判断MC1496是否正常工作。

第四，当MC1496工作正常时，在电路的输入端分别输入465kHz的载波信号与10kHz的调制信号，用示波器观测电路输出端波形的变化，根据要求，调节W1，使得示波器输出端输出一个不失真的AM信号。与此同时，可以调节连接于MC1496的2、3号管脚间的电位器R3，以调整调制信号的输入动态范围，来控制乘法器的增益。示波器输出波形如图10所示。

最后，可根据电路设计的需要，调节电位器W1，输出抑制载波的双边带调幅DSB信号。

3总结

调幅是无线电发射系统中的典型电路之一，本文中运用了集成乘法器MC1496构成调幅电路，采用仿真手段验证电路的可行性，并在此基础上搭建、调试硬件电路予以实现幅度调制功能。通过这一过程，实现了高频无线电电路的软件仿真调试与硬件搭建调试的结合，为其他高频无线电电路的调测提供了一种参考方法。

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参考文献

［1］朱小祥.高频电子技术[M].北京:北京大学出版社,2012.

［2］蒋卓勤,等.Multisim及其在电子设计中的应用[M].2版.西安:西安电子科技大学出版社,2011.

［3］刘佳.由高频正弦波震荡器的仿真谈Multisim仿真软件在“高频电子线路”教学中的应用[J].科教文汇,2012,03(下旬刊):72-74.

［责任编辑：汤静］