FM调制解调电路Multisim

文章详细介绍了FM调制与解调的基本原理,包括调频信号的数学表达式,以及锁相环在调制和解调电路中的应用。电路部分展示了锁相环调制和解调的电路框图,重点讨论了乘法器和压控振荡器在FM调制解调过程中的作用。通过Multisim软件进行了电路仿真,给出了调制信号、已调频信号和解调信号的对比结果。

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目录

1 FM调制与解调的基本原理

1.1 FM调制

1.2 FM解调

2 电路部分

2.1 锁相环调制电路框图

2.2 锁相环解调电路框图

2.3 FM调制与解调电路图

2.3.1 乘法器

2.3.2 压控振荡器

3 仿真结果

3.1 调制信号与已调频信号

3.2 已调频信号与解调信号


1 FM调制与解调的基本原理

1.1 FM调制

FM调制就是利用调制信号的变化去改变载波的频率,幅度保持不变,即载波信号的频率随我们调制信号的幅度变化而变化。

调频信号瞬时角频率

\begin{gathered}\Delta\omega\left(t\right)=k_{f}v_{\Omega}\left(t\right)_{\leftrightarrow}\\\omega\left(t\right)=\omega_{c}+\Delta\omega\left(t\right)=\omega_{c}+k_{f}v_{\Omega}\left(t\right)_{}\end{gathered}

调频信号的瞬时相角

\begin{aligned} \varphi\left(t\right)& =\int_0^t\omega\left(t\right)dt+\varphi_0=\omega_ct+k_f\int_0^tv_\Omega\left(t\right)dt+\varphi_0 \\ &=\omega_ct+\Delta\varphi\left(t\right)+\varphi_0 \end{aligned}

调频信号的一般表达式为

v\left(t\right)=V_{m}\cos\left[\omega_{c}t+k_{f}\int_{0}^{t}v_{\Omega}\left(t\right)dt+\varphi_{0}\right]

1.2 FM解调

FM解调则是将调制后的载波信号转换回原始调制信号,其原理是反过来工作的。就工作原理而言,鉴频有两类实现方法,一类是利用反馈环路(例如锁相环)实现鉴频。另一类是将输入调频信号进行特定的波形变换,使变换后的波形包含反映瞬时频率变化的平均分量。这样,通过低通滤波器就能输出所需的解调电压。


2 电路部分

2.1 锁相环调制电路框图

img

2.2 锁相环解调电路框图

img

2.3 FM调制与解调电路图

img

2.3.1 乘法器

2.3.2 压控振荡器


3 仿真结果

3.1 调制信号与已调频信号

img

3.2 已调频信号与解调信号

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Multisim仿真程序下载:FM调制与解调电路仿真Multisim

### 如何在Multisim中实现FM调制解调电路设计仿真 #### FM调制原理概述 频率调制(FM)是一种通过改变载波信号的瞬时频率来表示信息的技术。这种技术广泛应用于广播通信等领域,因为其抗干扰能力强且音质较好。 #### 设计FM调制电路 为了创建一个基本的FM调制器,在Multisim软件环境中可以利用电压控制振荡器(VCO),它能够响应输入电压的变化而调整输出频率[^1]。具体来说: - **构建VCO模块**:放置运算放大器、电容器和其他必要的无源元件构成反馈网络; - **连接音频信号源**:作为待传输的信息加载到VCO上; - **设定参数范围**:根据实际需求配置中心频率以及频偏大小; ```matlab % MATLAB伪代码用于说明设置过程 (仅作示意用途) set_param('vco_block', 'CenterFrequency', value); % 设置中心频率 set_param('vco_block', 'Deviation', deviation_value); % 配置最大频移量 ``` #### 构建PLL锁相环接收端 对于解调部分,则采用Phase Locked Loop(PLL)[^2]结构完成同步跟踪并恢复原始消息的过程。PLL由鉴相器(PD),低通滤波器(LPF)和压控振荡器组成: - 将接收到已调波形送入PD比较; - 输出误差电压经过LPF平滑处理后再驱动本地VCO产生相同变化规律的新频率成分; - 当两者趋于一致时即实现了锁定状态从而提取出基带数据流; #### 进行仿真实验验证性能指标 最后一步是在Multisim平台内运行整个系统的动态特性测试,观察眼图质量、信噪比(SNR)等关键参数是否满足预期效果,并据此优化各组件选型及连线方式直至达到最佳工作状况为止。
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