调幅信号产生方法综述【文献综述】

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毕业论文文献综述电子信息工程调幅信号产生方法综述摘要：调制是各种通信系统的重要基础，也广泛用于广播、电视、雷达、测量仪等电子设备。最简单的调制方式是振幅调制。本文主要介绍了几种方法实现调幅信号的产生以及各种方法的特点。关键词：调幅；二极管；晶体管；FPGA；DSP；MC1496；1.概述模拟调制是各种数字调制的基础[1],广泛用于军事通信、微波中继和模拟移动通信等领域,也是信号与系统、通信原理等专业课程的重要内容。目前产生调幅信号的方法有很多，例如采用DSP，FPGA以及一些专用芯片产生调幅信号，这些方法在无线电通信、广播电视等方面都有应用。2.非线性器件调幅电路此类调幅电路是把调制信号和载波信号同时加在一个非线性元件上（例如晶体二极管或三极管）经非线性变换成新的频率分量，再利用谐振回路选出所需的频率成分。这类调幅电路可以分为二极管调幅电路和晶体管调幅电路等。2.1二极管调幅电路二极管调幅电路（常用的低电平调幅电路）包括单二极管调幅器、平衡二极管调幅器以及环形二极管调幅器，它们的基本原理相同都是实现信号的相乘。单二极管电路，由于工作在线性时变工作状态，因而产生的频率分量大大减少，但在产生的频率分量中，仍然有不少不必要的频率分量。为了进一步减少一些频率分量，设计了平衡二极管调幅电路。随着技术的改良，使用环形二极管调制器可以进一步减少不必要的频率分量且让有用分量的幅度再增加一倍。2.2晶体管调幅[2]晶体管调幅电路常用于中小功率发射机和信号发生器等电子设备中，分为基极调幅、发射极调幅及集电极调幅电路。5 图1基极调幅电路基极调幅是高电平调幅，电路的优点是要求低频调制信号功率小，因而低频放大器比较简单。其缺点是工作于欠压状态，集电极效率较低，不能充分利用直流电源的能量。图2集电极调幅电路集电极调幅是高电平调幅。它的调幅特性较好，输出功率大。为了得到高的效率，晶体管应工作在乙类或丙类状态。这种电路的缺点是调制信号必须有较大的推动功率，调幅度也不能太大，否则会产生较大的失真。3.专用芯片实现振幅调制电路在上述的非线性调幅电路中，高电平调幅主要用于形成AM信号，其实现方法有集电极调幅和基极调幅；低电平调幅可以形成DSB、SSB以及FM，其主要实现方法有二极管调制器，两种形式的电路是分开进行分析[3]。在许多文献中，对于普通调幅波当调幅系数ma＞1时，认为调制波形产生严重失真。这是由于采用了高电平调幅电路，在这类电路中，为了提高效率，往往采用工作在乙类或丙类状态的基极或集电极调幅电路，此时调制器只是在载波信号和调制信号均为正值时能完成乘法运算。而采用四像限模拟相乘器低电平调幅电路，能够实现调幅系数为任意值的调幅。MC1496是双平衡四象限的集成模拟乘法器，[4]如图3所示，采用集成模拟相乘器为核心的低电平调幅电路，只要调节电路中其中一个直流参数，就改变了电路的调幅系数，电路就能实现普通调幅波AM到过调幅波直至双边带调幅波的连续过渡，无论调幅系数大于1、小于1还是无穷大，通过乘积型同步检波电路，就可实现不失真的解调，打破了许多文献中调幅系数不能大于1的界定。同时利用该直流参数可以测试该电路中模拟相乘器增益系数和调幅系数。5 图3MC1496模拟相乘器调幅电路4.基于DSP和DDS的调制方法[5]系统采用“单片机+CPLD+DSP”的结构。单片机完成人机接口和对DSP系统的管理;DSP实现AM/FM调制/解调功能;单片机和DSP之间通过HPI口采用中断方式通信。如图4所示图4实验模块硬件结构该模块的优点是载波频率、调制方式、调幅指数和调制频偏均可软件设置。与传统模拟调制相比,它具有更好的系统再现性和稳定性,克服了模拟硬件,信号处理功能的不确定性,用软件调整代替硬件调整利于系统升级。该模块通过DSP的同步串口接收数字基带信号还可以实现各种数字调制。5FPGA和DSP融合实现幅度调制[6]利用Altera公司FPGA的DSP开发工具DSPBuilder对调幅信号进行模块设计，建立如图55 所示的幅度调制信号模块模型，产生幅度调制信号，并将其转化为VHDL语言源程序及FPGA的各种文件，避免了使用VHDL语言设计编程的复杂性，可以高效、可靠、方便的产生AM信号，硬件测试和实现快捷，开发效率高，而且调制信号步进精度好，产生的波形不失真，具有一定使用性。图5幅度调制信号（AM）设计模型6结论随着电子技术、计算机技术等技术的发展，实现这一目标的方法越来越多，每种方法都有其优缺点，哪种最佳取决于AM的应用，因此我们要清楚每种方法的特点，这样才可以发挥最好的效果。DSP以其接口简单、方便、精度高、稳定性好、集成方便等优点被广泛应用于软件无线电系统。DSP完全软件可编程,这种灵活性允许实时更新设计,缩短终端产品的重复设计周期;一些在FPGA中实现起来较复杂的算法,在DSP中则很容易解决;DSP与FPGA相比,价格上占有优势,有利于实验平台的建设。将AM信号发生器的设计嵌入到FPGA芯片所构成的系统中，其系统成本并不会增加多少，而购买专用芯片的价格则是前者的很多倍。所以采用FPGA设计AM信号调制具有很高的性价比。FPGA可以快速进行数字信号处理器的设计,而且又便于修改和扩充其功能,整个设计思路灵活,图形界面简单直观,开发周期短。参考文献[1]童诗白，华成英.模拟电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，2004.[2]胡宴如、耿苏燕等.高频电子线路[M].北京：高等教育出版社，2004.[3]博战捷，董辉．AM信号到DSB信号的连续过渡与同步检波[J].吉林大学学报，2005，23（5）：237-240.[4]林章.一种以相乘器为核心的低电平调幅电路设计[J].福建师范大学福清分校学报，2009,94（5）：35-38.[5]聂伟，刘星，苏伟.基于DSP的AM/FM调制器实验模块的实现[J].北京化工大学学报，2008,35（4）：104-106.5 [6]郝小江，黄昆.基于FFPGA的调制信号设计[J].中国科技核心期刊，2008,27（5）：46-48.[7]徐锋,徐慧.软件无线电中AM调制解调算法的DSP实现[J].现代电子技术,2005,214(23):65-66.[8]褚振勇,翁木云.FPGA设计与应用[M].西安:西安电子科技大学出版社,2002.[9]谢自美．电子线路设计实验测试[M]．武汉：华中科技大学出版社，2006．[10]MitolaJ.Thesoftwareradioarchitecture[J].IEEECommunicationMagazine,1995(5):26-38.[11]阎石.数字电子技术基础[M].北京:高等教育出版社,2002.5