基于SystemView的AM超外差收音机的设计及仿真.docx

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1、第11卷第12期2011年4月 1671 1815 2011)12-2832-04科学技术与工程Science Technology and EngineeringVol. 11 No. 12 Apr. 2011 2011 Sci. Tech. Engng.1994-201 I China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 通信技术基于System View的AM超外差 收音机的设计及仿真任斌1陈洁2辽宁石油化工大学计算机与通信工程学院、顺华能源学院2，抚顺I I3(XH )摘要介绍了超外差收音

2、机的基本原理，设计出了超外差收音机的系统框图，并利用SystemView软件进行了系统仿真。仿 真结果正确，有助于更深层次地认识实际系统的工作原理和过程。变换为一个固定的中频载波频率収是载波频率发 生改变，而其信号包络仍然和原高频信号包络一 样），然后再对此固定的中频进行放大，检波，再加 上低放级，功放级，就成了超外差式收音机。与直 放式收音机相比，超外差收音机灵敏度高、选择性 好、音质好通频带宽）等，有效地解决了直放式收 音机的灵敏度和选择性都很差的问题。为了提高 选择性还可在电路中多加几个LC振荡回路，由于 被放大的频率是固定不变的，LC回路只需在装机时 一次调准即可，以后改换电台时，这个

3、中频是不变 的，相应的中频调谐回路自然就无须重复调整4。超外差接收技术广泛应用于无线通信系统中。 通常的AM中波收音机覆盖的频率范围为540 1 700 kHz,中频F)频率/.为465 kHz，商业广播发 射采用常规调幅，调制度接近1，一般解调器采用最 简单的二极管包络检波。本地振荡器简称本振） 的典型设置高于所希望解调的RF信号，即所谓的 高边调谐。输入滤波器用于抑制所不希望的信号 和噪声，及去除镜像频率2/,信号，固定的中频滤波 器用于提高收音机的接近选择性。通过设计陡峭 的滤波器边沿，使进入解调器的相邻信道的能量最 小。超外差收音机原理如图1所示。关键词超外差收音机 仿真 通信系统 中

4、图法分类号TN851.4;文献标志码A随着现代通信技术的飞速发展，通信系统的性 能和集成度也越来越高，这对通信系统的分析和设 计提出了更高的要求。在通信实验设备有限的情 况下，利用通信仿真软件进行系统分析和设计可有 效地解决这_矛盾。SystemView是一个信号级 的系统仿真软件，主要用于电子信息与通信系统，满足不同层次的通信系统的设计和仿真需求，从而 提高系统的可靠性、参数的设置的合理性等23。1 AM超外差收音机的基本原理超外差式收音机是指输入信号和本机振荡信 号产生一个固定中频信号的过程。超外差式是与 直放式相对而言的一种接收方式，所谓超外差接 收，就是不论接收什么频率的信号，首先都把

5、它的 频率变换成某一特定的频率。为了提高稳定性，这 个频率选得相对低一些，通常把它称为“中频”，我 国的工业标准规定AM (调幅）收音机的中频为 465 kHz。超外差式收音机能把接收到的频率不同 的电台信号混频后变成固定的中频信号辦5 kHz)，再由放大器对这个固定的中频信号进行放 大。如果把收音机收到的广播电台的高频信号，都2011年丨月30日收到，2月14日修改tRF潭 输出:Zio- fw/dm .丨巾-蚰#输吨*f比 中蜗+/%-/图1超外差收音机原理框图2基于SystemView的AM超外差收音机仿真2.1 System View 软件介绍SystemView是美国ELANIX公司

6、于1995年开 始推出的软件工具，它为用户提供了一个完整的动 态系统设计、仿真与分析的可视化软件环境，能进 行模拟、数字、数模混合系统、线性和非线性系统的 分析设计，可对线性系统进行拉氏变换和Z变换分 析。利用SystemView可以构造各种复杂的模拟、数 字、数模混合系统和各种多速率系统，可用于各种 线性和非线性控制系统的设计和仿真，以实现在不 具备先进仪器的条件下同样也能完成复杂的通信 系统设计与仿真的需求。SystemView分析窗口是一个能够提供系统波形 详细检查的交互式可视环境。分析窗口还提供一 个完成系统仿真生成数据的先进的块处理操作的 接收端计算器。在设计和研发通信硬件设备的过

7、程中很大程度上都要在SyslemView软件环境中进 行仿真，以观察它的系统可靠性、参数设置的合理 性等W。2.2 AM超外差收音机仿真本AM超外差收音机系统采用了 20 kHz来作 为/,，因此系统采样速率可设置为200 kHz。另外， 设置了 30 kHz.40 kHz.50 kHz三个载波频率的发 射信号模拟三个电台，模拟调制信号的带宽为5 kHz 以下。假设需要接受的频率为第二个电台的频率 40 kHz，收音机使用高边调谐，则本振为60 kHz,且 存在一个镜像干扰频率为80 kHz。系统仿真线路图如图2所示，仿真线路图中左 边对应的是三个AM信号发生器，用来模拟三个电 台。调制信号使

8、用了三个扫频信号，分别采用了不 同的扫频带宽和不同的调制度。中频滤波器采用 了一个5极点、3 dB带宽为10 kHz的切比雪夫滤波 器，接收到的RF信号的频谱图如3所示，其中在 40 kHz频率的信号具有最大的调制度股置为1)， 信息带宽的中心信号是所需要接收的信号。RF信 号与60 kHz的本振信号混频后输出地频谱图如图4 所示：输出的差额项频率除了 10 kHz、20 kHz、 30 kHz的镜像频率成分外，还能看到在90100 kHz 位置上有混频输出，而110 kHz和100 kHz的镜像 频谱成分在窗口已经观察不到了，这是因为系统的 采样率为200 kHzo输出的差额项频率先后通过一

9、 个5极点的切比雪夫带通滤波器后的得到了如图5 所示的频谱图，其中所希望的20 kHz载波信号比 10 kHz和30 kHz的信号大了约15 dB,所以通过一 个简单的二极管包络检波器就可以将源调制信号 解调7。系统参数设置见表1。图2 AM超外差收音机系统线路图系统时间设置为采样点数为8 192，采样频率为 200 kHz。收到的KF信号频谱图见图3，可以看出 三个频率带的分布。KF信号与本振混频首输出信 号的频谱图见图4，从图4中看出经与本振混频后 三个电台信号被加载到了本振信号中，且不互相干 扰。通过带通滤波器取出的中频信号频谱见图5， 可以看出经过滤波器后只有20 kHz的信号通过了

10、滤波器作为已调信号输出。1994-201 I China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 11卷2834科学技术与工程表1 AM超外差收音机系统参数SytMmVic*从|*7 Pmmt Swpass HR 5 Poles Fc =5 x 10 HzSource：Freq SweepMultiplier Source： Sinusoid AdderSource: SinusoidSink ： AnalysisO|：)eralor： Linear SysFunction：Half RctfySou

11、rce ：Freq SweepSource ： SinusoidSource ：Freq SweepSource： SinusoidOperator: Linear Sys1/4/11/15 23/13/17/186/9/19/21/227图4 RF信号与本振混频首输出信号的频谱图图6是解调信号（上）和原始信号CF)的对比 图，从图6中可以看出通过混频、中频滤波和包络检 波解调后，AM超外差收音机成功地从三路信号中 解调出来了需要的信号，所以AM超外差收音机的 设计是成功的。AAAtt94vu . fA Spectrum ol (cflton SO a. fib idit pefefenc i

12、flftodow 謹麝。2 V A vpwerSpccmim of Sink b(dB 50 ohms25e350e+3 75l3 l(0e 十 312 II画 il_罌譴蠶蠶霪鑿鼉罌圔噩I -40-SO25e+350c*375c4-3I rcqucncy in llz(dl;-=24.4l1620图5中频信号频谱图VyttmVw Anlym - wA Spectrum of (ink 1攀；dBm SO _iBldM曲tie Edit Ere(wiffK Wdow Help m .Sink920c-33()c-310c-.40c-.piiipfwLUmililuu20c-3 30c-340e

13、-3Power Spectrum of Sink !9(dB 50 ohms 25e350c-375c-3 丨()0e325e 十 350e+375e+3 100e十3Frequency iri H/(dF24.4l ；IOc-3Time in SccondsWJTfy鼬_40e-3, im in Seconds *图6解调信号和输入信号对比图图3收到的RF信号频谱图CF转第2839页)制调整点少，控制电路的简化，提高雷达伺服驱动 系统的运行可靠性。5结束语用全数字直流调速器实现的雷达伺服驱动系 统，调速范围、稳态精度、调速平滑性等技术指标均 有所提高，从实验结果来看全数字直流调速器实现 的雷

14、达伺服驱动系统工作更加稳定可靠、精度更 高，基本上达到了预定设计目标，也为以后深空探 测等高精度雷达的发展做好了重要铺垫。参考文献I陈伯时.电力拖动控制系统.北京:机械工业出版社，1991 2鲁尽义.测角分系统.中国电子集团公司第三十九研究所，2006 3欧陆公司.590 +全数直流调速器操作手册A Tracking Radar Servo System Based on Digital DC Speed RegulatorCHANG Shuo, HAN En-dian,LI ZhiianChina Satellite Maritime Tracking and Controlling Dep

15、artment. Jiangin 214431，P. H. China)Abstract The traditional simulant DC speed regulator shows a lol of shortage in the controlling of slmcture¶meter, dispersing and excursion in radar servo system. A new radar servo system based on digital DC speed regulator is inlroduced in which each motor is

16、 conlrolled by a DC speed regulator and cooperation be I ween motors is accomplished by PCC in-|3hasen conlroller. Digital DC speed regulator has a better performance in parameter controlling, anti-jamming and reliability which enhances ihe capability of radar tracking system.Key words DC speed regu

17、lator servo PCC inhasen conlrolle(上接第2834页）本文通过System View进行了 AM超外差收音 机系统的仿真，有助于更深层次地认识实际系统的 工作原理和过程。参考文献I周利清，苏菲.数字信号处理基础.北京：北京邮电大学出版 社，2005:46752 翁剑枫，叶志前.MATLAB LabVIEW SystemView仿真分析基础. 北京:机械工业出版社，2(X)6:24:30 363王宝祥，胡航.信号与系统.哈尔滨:河北工业大学出版社，1998 4梁勤金.真对数中频放大技术及其应用.无线电工程，2001，2 5青松，等.数字通信系统的SystemVie

18、w仿真与分析.北京：北京 航空航天大学出版社，2001 6候昌磊，等.SystemView与VC +动态接口的实现.电讯技 术，2(X)57 William H. Tmnter，等著.肖明波，等译.通信系统仿真原理与无 线应用.北京:机械工业出版社.2005Design and Emulation of Superheterodyne AM Receiver Radio Based on SystemViewREN Bin1, CHEN Jie2Sell, of Comp & (onun Engin1，Sliunhua Energy Institude，Liaoning tlniv of Pe

19、t & (:hem Tech2，Fushun I 13001，F. K. China )Abstract This article reviews the basic principle of superheterodyne AM receiver radios，designs the system diagram ,and emulates the receiver using Systemview software. The accurate result is got from such emulations leads to a deeper understanding of the physical system.Key words superhelerodyne radio simulation communication systems