2022年实验五振幅调制.pdf

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1、一、实验目的1通过实验了解振幅调制的工作原理。2掌握用 MC1496来实现 AM和 DSB的方法，并研究已调波与调制信号，载波之间的关系。3掌握用示波器测量调幅系数的方法。二、实验内容 1 模拟相乘调幅器的输入失调电压调节。2用示波器观察正常调幅波（AM ）波形，并测量其调幅系数。3用示波器观察平衡调幅波（抑制载波的双边带波形DSB ）波形。4用示波器观察调制信号为方波、三角波的调幅波。三、实验原理将要传递的信息“记载”到高频振荡上去这一过程称为调制。调制后的高频振荡称为已调波，未调制的高频振荡称为载波。需要“记载”的信息称为调制信号。调制器和解调器必须由非线性元件构成，它们可以是二极管或三极

2、管。近年来集成电路在模拟通信中得到了广泛应用，调制器、解调器都可以用模拟乘法器来实现。（一）振幅调制和调幅波振幅调制就是用低频调制信号去控制高频载波信号的振幅，使载波的振幅随调制信号成正比地变化。经过振幅调制的高频载波称为振幅调制波（简称调幅波）。调幅波有普通调幅波（AM ） 、抑制载波的双边带调幅波（DSB ）和抑制载波的单边带调幅波（SSB ）三种。1. 普通调幅波（ AM ）1122( )(1coscos)cosAMcmaacutUmtmtt2. 抑制载波双边带调幅（DSB ）由于载波不携带信息，因此，为了节省发射功率，可以只发射含有信息的上、下两个边带，而不发射载波，这种调制方式称为抑

3、制载波的双边带调幅，简称双边带调幅，用 DSB 表示。可将调制信号u和载波信号cu。直接加到乘法器或平衡调幅器电路得到。双边带调幅信号写为( )coscos1cos()cos()2DSBcmcmcmcmutAu uAUtUtAUUctct3. 抑制载波单边带调幅（SSB ）精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 1 页，共 9 页 - - - - - - - - - - 进一步观察双边带调幅波的频谱结构发现，上边带和下边带都反映了调制信号的频谱结构，因而它们都含有调制信号的全部信息。从传输信息的观

4、点看，可以进一步把其中的一个边带抑制掉，只保留一个边带（上边带或下边带）。无疑这不仅可以进一步节省发射功率，而且频带的宽度也缩小了一半，这对于波道特别拥挤的短波通信是很有利的。这种既抑制载波又只传送一个边带的调制方式，称为单边带调幅，用SSB表示。由( )coscos1cos()cos()2DSBcmcmcmcmccUtAu uAUtUtAUUtt通过边带滤波器后，就可得到上边带或下边带：下边带信号：1( )cos()2SSBLmcmcutAUUt上边带信号：1( )cos()2SSBHmcmcutAUUt（二）普通调幅波的产生电路下面介绍一种高电平调幅电路。高电平调幅电路是以调谐功率放大器为

5、基础构成的，实际上它是一个输出电压振幅受调制信号控制的调谐功率放大器，根据调制信号注入调幅器方式的不同，分为基极调幅、发射极调幅和集电极调幅三种，下面我们仅介绍基极调幅。基极调幅电路如图1-1 所示。由图可见，高频载波信号u通过高频变压器1T加到晶体管基极回路，低频调制信号u通过低频变压器2T加到晶体管基极回路，bC为高频旁路电容，用来为载波信号提供通路。图 1-1 基极调幅电路在调制过程中，调制信号u相当于一个缓慢变化的偏压（因为反偏压0bE，否则综合偏压应是bEu） ，使放大器的集电极脉冲电流的最大值maxci和导通角按调制信号的大小而变化。在u往正向增大时，maxci和增大；在u往反向减

6、小时，maxci和减少，故输出电压幅值正好反映调制信号波形。晶体管的集电极电流ci波形和调谐回路输出的电压波形，如图5-8 所示，将集电极谐振回路调谐在载频cf上，那么放大器的输出端便获得调幅波。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 2 页，共 9 页 - - - - - - - - - - （三）抑制载波调幅的产生电路产生抑制载波调幅波的电路采用平衡、抵消的办法把载波抑制掉，故这种电路叫抑制载波调幅电路或叫平衡调幅电路。随着集成电路的发展，由线性组件构成的平衡调幅器已被采用，图1-2 是用模拟

7、乘法器实现抑制载波的实际电路，它是用MC1596G 构成。这个电路的特点是工作频带宽，输出频率较纯，而且省去了变压器，调整简单。图 1-2 用模拟乘法器产生抑制载波调幅( 四) 振幅调制实验电路图 1-3 1496组成的调幅器实验电路四、实验步骤及结果1实验准备（1）在实验箱主板上插上集成乘法器幅度调制电路模块。接通实验箱上电源开关，按下模块上开关8K1，此时电源指标灯点亮。（2）调制信号源：采用低频信号源中的函数发生器，其参数调节如下（示波器监测）：8C0 78W 028R0 28R0 48R0 88C0 28C0 48W0 18R0 58C0 318T P01IN218T P02SIG+1

8、SIG-423CAR+8CAR-1014OUT +6OUT -12BIAS5VE EGADJGADJ8U0 1MC1 4968R0 18C0 18R0 38R108C0 6+12V18D0 1L ED8R1 38R1 18Q0 18R1 218T P038C0 5OUT8R096.8k8R1 48D0 2-12 V11GND8音 频 输 入2138K0 18W0 38R0 6VCC8P01载波输入8P028P03OUT8R1 5精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 3 页，共 9 页 - - -

9、 - - - - - - - 频率范围： 1kHz波形选择：正弦波输出峰 - 峰值： 300mV（3）载波源：采用高频信号源：工作频率： 2MHz用频率计测量（也可采用其它频率）；输出幅度（峰 - 峰值）： 200mV ，用示波器观测。 2输入失调电压的调整（交流馈通电压的调整）集成模拟相乘器在使用之前必须进行输入失调调零，也就是要进行交流馈通电压的调整，其目的是使相乘器调整为平衡状态。因此在调整前必须将开关8K01置“off ”（往下拨），以切断其直流电压。交流馈通电压指的是相乘器的一个输入端加上信号电压，而另一个输入端不加信号时的输出电压，这个电压越小越好。（1）载波输入端输入失调电压调节

10、把调制信号源输出的音频调制信号加到音频输入端（8P02），而载波输入端不加信号。用示波器监测相乘器输出端（ 8TP03）的输出波形，调节电位器8W02 ，使此时输出端（8TP03）的输出信号（称为调制输入端馈通误差）最小。（2）调制输入端输入失调电压调节把载波源输出的载波信号加到载波输入端（8P01），而音频输入端不加信号。用示波器监测相乘器输出端（8TP03）的输出波形。调节电位器8W01使此时输出（ 8TP03）的输出信号（称为载波输入端馈通误差）最小。3DSB （抑制载波双边带调幅）波形观察在载波输入、音频输入端已进行输入失调电压调节（对应于8W02 、8W01调节的基础上），可进行DS

11、B的测量。（1）DSB信号波形观察将高频信号源输出的载波接入载波输入端（8P01），低频调制信号接入音频输入端（8P02）。示波器 CH1接调制信号（可用带“钩”的探头接到8TP02 上），示波器CH2接调幅输出端（8TP03），即可观察到调制信号及其对应的DSB信号波形。实验中观测到的波形如下图2-1 所示：精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 4 页，共 9 页 - - - - - - - - - - 图 2-1 调制信号及DSB信号波形（2）DSB信号反相点观察为了清楚地观察双边带信号过零

12、点的反相，必须降低载波的频率。本实验可将载波频率降低为100KHZ （如果是 DDS高频信号源可直接调至100KHZ ；如果是其它信号源，需另配 100KHZ的函数发生器） ， 幅度仍为200mv 。调制信号仍为1KHZ （幅度 300mv ）。增大示波器X轴扫描速率， 仔细观察调制信号过零点时刻所对应的DSB信号，过零点时刻的波形应该反相。实验中观测到的波形如下图2-2 所示：图 2-2 DSB 信号反相点观察由图可见，过零点的波形为反向。（3）DSB信号波形与载波波形的相位比较在实验 3（2）的基础上， 将示波器CH1改接 8TP01点，把调制器的输入载波波形与输出DSB波形的相位进行比较

13、，可发现：在调制信号正半周期间，两者同相；在调制信号负半周期间，两者反相。实验中观测到的波形如下图2-3 、图 2-4 所示：图 2-3 调制信号正半周期DSB与载波比较图 2-4 调制信号负半周期DSB与载波比较由图可见：精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 5 页，共 9 页 - - - - - - - - - - 在调制信号正半周期间，DSB信号波形与载波波形同相；在调制信号负半周期间，DSB信号波形与载波波形反相。与预期一致，实验结果正确。（单边带调制）波形观察单边带（ SSB ）是将抑

14、制载波的双边带（DSB ）通过边带滤波器滤除一个边带而得到的。本实验利用滤波与计数鉴频模块中的带通滤波器作为边带滤波器，该滤波器的中心频率110KHZ左右， 通频带约12KHZ 。为了利用该带通滤波器取出上边带而抑制下边带。双边带（DSB ）的载波频率应取104KHZ 。具体操作方法如下：将载波频率为104KHZ ，幅度 300mv的正弦波接入载波输入端（8P01），将频率为6KHZ ，幅度 300mv的正弦波接入音频输入端（8P02）。按照 DSB的调试方法得到DSB波形。将调幅输出（8P03）连接到滤波与计数鉴频模块中的带通滤波器输入端（15P05），用示波器测量带通滤波器输出（15P06

15、），即可观察到SSB信号波形。在本实验中，正常的 SSB波形应为110KHZ的等幅波形，但由于带通滤波器频带较宽，下边带不可能完全抑制，因此，其输出波形不完全是等幅波。实验中观测到的SSB波形如下图2-5 所示：由图可见， SSB波形频率为左右，接近110KHz，幅度接近等幅波。与预期基本一致，实验结果正确。图 2-5 SSB （单边带调制）波形5AM （常规调幅）波形测量（1）AM正常波形观测在保持输入失调电压调节的基础上，将开关8K01 置“ on”（往上拨），即转为正常调幅状态。载波频率仍设置为 2MHZ （幅度 200mv ），调制信号频率1KHZ （幅度 300mv ）。示波器CH1

16、接 8TP02、CH2接 8TP03 ，即可观察到正常的 AM波形。实验中观测到的波形如下图2-6 所示：精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 6 页，共 9 页 - - - - - - - - - - 图 2-6 AM 正常波形调整电位器8W03 ，可以改变调幅波的调制度。在观察输出波形时，改变音频调制信号的频率及幅度，输出波形随之变化。实验结果正确。（2）不对称调制度的AM波形观察在 AM正常波形调整的基础上，改变8W02 ，可观察到调制度不对称的情形。最后仍调到调制度对称的情形。下图为用示

17、波器观测到的不对称调幅波波形：图 2-7 不对称调幅波波形（3）过调制时的AM波形观察在上述实验的基础上，即载波 2MHZ （幅度 200mv ），音频调制信号1KHZ （幅度 300mv ），示波器 CH1接 8TP02、CH2接 8TP03。调整 8W03使调制度为100% ，然后增大音频调制信号的幅度，可以观察到过调制时AM波形，并与调制信号波形作比较。通过示波器观察到调制度为100% 和过调制的AM波形如下：精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 7 页，共 9 页 - - - - - -

18、 - - - - 图 2-8 调制度为 100% 的 AM波形图 2-9 过调制 AM波形（4）增大载波幅度时的调幅波观察保持调制信号输入不变，逐步增大载波幅度，并观察输出已调波。可以发现：当载波幅度增大到某值时，已调波形开始有失真；而当载波幅度继续增大时，已调波形包络出现模糊。最后把载波幅度复原（200mv ）。实验中观测到失真的调幅波波形如下图：图 2-10 增大载波幅度后失真的调幅波波形（5）调制信号为三角波和方波时的调幅波观察保持载波源输出不变，但把调制信号源输出的调制信号改为三角波（峰峰值200mv）或方波（ 200mv ），并改变其频率， 观察已调波形的变化，调整8W03 ，观察输

19、出波形调制度的变化。下图为调制信号为三角波时的调幅波形：实验中观测到调制信号为三角波时的调幅波波形如下图：图 2-11 调制度为 100% 的三角波调幅波形图 2-12 过调制时的三角波调幅波波形精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 8 页，共 9 页 - - - - - - - - - - 五、实验总结1. 通过对 DSB信号与调制度为100% 时 AM波形的而比较，可见AM波形幅度比DSB信号小，但AM波形的频率比DSB要高很多，故承载信号的能力较强。2. 通过本次实验，对已调波与调制信号，载波之间的关系进行了探究，进一步了解调制信号与调幅波的分析方法。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 9 页，共 9 页 - - - - - - - - - -