實驗三集成乘法器幅度調(diào)制實驗

1、高頻實驗報告實驗名稱：集成乘法器幅度調(diào)制實驗南京理工大學紫金學院電光系一、 實驗目的a）通過實驗了解集成乘法器幅度調(diào)制白工作原理，驗證普通調(diào)幅波（ AM） 和抑制載波雙邊帶調(diào)幅波（DSB/SC AM ）的相關(guān)理論。b）掌握用集成模擬乘法器 MC1496實現(xiàn)AM和DSB-SC的方法，并研究調(diào) 制信號、載波信號與已調(diào)波之間的關(guān)系。c）掌握在示波器上測量與調(diào)整調(diào)幅波特性的方法。二、實驗基本原理與電路1 .調(diào)幅信號的原理（一）普通調(diào)幅波（AM）（表達式、波形、頻譜、功率）（1） .普通調(diào)幅波（AM）的表達式、波形設(shè)調(diào)制信號為單一頻率的余弦波：uG=UCcosCt ,載波信號為：uc =U cm cos

2、 ct C Cl HC普 通 調(diào) 幅 波 （AM ） 的 表 達 式 為Uam =U AM（t）cos ct =Ucm（1 ma cos'. 4） cos ct式中，ma稱為調(diào)幅系數(shù)或調(diào)幅度。由于調(diào)幅系數(shù)ma與調(diào)制電壓的振幅成正比，即U6越大，ma越大，調(diào)幅波 幅度變化越大，一般ma小于或等于1。如果ma>1,調(diào)幅波產(chǎn)生失真，這種情況稱為過調(diào)幅。圖3-1調(diào)幅波的波形（2） .普通調(diào)幅波（AM）的頻譜普通調(diào)幅波（AM）的表達式展開得：1，、1，、UAM =UcmCOS ct maUcmCOS（ c ）t - EaU COS（，c 一）t22它由三個高頻分量組成。將這三個頻率分量用圖

3、畫出，便可得到圖3-2所示的頻譜圖，在這個圖上調(diào)幅波的每一個正弦分量用一個線段表示，線段的長度代表其幅度，線段在橫軸上的位置代表其頻率。加一口（i） + 口圖3-2 普通調(diào)幅波的頻譜圖調(diào)幅的過程就是在頻譜上將低頻調(diào)制信號搬移到高頻載波分量兩側(cè)的過程 在單頻調(diào)制時，其調(diào)幅波的頻帶寬度為調(diào)制信號頻譜的兩倍，即 b = 2F（3） .普通調(diào)幅波（AM）的功率載波分量功率:Pc =1 U2m2 RlWord資料上邊頻分量功率:P1 =g(m2aUcm)2/22,1 maUcm12)maPc8 Rl4下邊頻分量功率:22Ucm)2 11 m2U2m12d=ma PcRl8 Rl4因此，調(diào)幅波在調(diào)制信號的

4、一個周期內(nèi)給出的平均功率為：2一 一 一 一 ma_P =Pc R P2 =(1 ")Pc2可見，邊頻功率隨 叫的增大而增加，當 口二1時，邊頻功率為最大，即P =32 Pc這時上、下邊頻功率之和只有載波功率的一半，這也就是說，用這種調(diào)制方 式，發(fā)送端發(fā)送的功率被不攜帶信息的載波占去了很大的比例，顯然，這是很不經(jīng)濟的。但由于這種調(diào)制設(shè)備簡單，特別是解調(diào)更簡單，便于接收，所以它仍在 某些領(lǐng)域廣泛應用。(二)抑制載波雙邊帶調(diào)幅(DSB/SC-AM )1 .抑制載波雙邊帶調(diào)幅(DSB/SC-AM )的表達式、波形由于載波不攜帶信息，因此，為了節(jié)省發(fā)射功率，可以只發(fā)射含有信息 的上、下兩個邊

5、帶，而不發(fā)射載波，這種調(diào)制方式稱為抑制載波的雙邊帶調(diào)幅， 簡稱雙邊帶調(diào)幅，用DSB表示?？蓪⒄{(diào)制信號u會口載波信號uc直接加到乘法器 或平衡調(diào)幅器電路得到。雙邊帶調(diào)幅信號寫成：uDSB =Au.uc =AU i mcos' "UcmCOS ct12 AU, mUcmcos( c )t cos( c- )tA為由調(diào)幅電路決定的系數(shù)；AU GU cm cOS：0t是雙邊帶高頻信號的振幅，它 與調(diào)制信號成正比。雙邊帶調(diào)幅的調(diào)制信號、調(diào)幅波形如圖3-3所示。雙邊帶調(diào)幅波的包絡(luò)已不再反映調(diào)制信號的變化規(guī)律。圖 3-4為DSB/ SC - AM頻譜圖圖3-4 DSB/SC - AM頻譜圖

6、(a) DSB/SC-AM信號的幅值仍隨調(diào)制信號而變化，但與普通調(diào)幅波不同， DSB/ SC-AM的包絡(luò)不再反映調(diào)制信號的形狀，仍保持調(diào)幅波頻譜搬移的特征。(b)在調(diào)制信號的正負半周，載波的相位反相，即高頻振蕩的相位在f二0 瞬間有1800的突變。(C)DSB/SC-AM調(diào)制，信號仍集中在載頻Q附近，所占頻帶為BDSB =2Fmax由于DSB/SC-AM調(diào)制抑制了載波，輸出功率是有用信號，它比普通調(diào)幅經(jīng)濟。但在頻帶利用率上沒有什么改進。2 .集成模擬乘法器MC1496工作原理實現(xiàn)調(diào)幅的方法很多，目前集成模擬乘法器得到廣泛的應用。本實驗采用MC1496集成模擬乘法器來實現(xiàn)普通調(diào)幅波（ AM）和抑

7、制載波雙邊帶調(diào)幅(DSB/SC - AM)。圖3-6 MC1496的內(nèi)部電路及引腳圖MC1496是雙平衡四象限模擬乘法器。其內(nèi)部電路圖和引腳圖如圖3-6所示。其中VI、V2與V3、V4組成雙差分放大器，V5、V6組成的單差分放大器 用以激勵V1V4。V7、V8及其偏置電路組成差分放大器 V5、V6的恒流源。引腳8與10接輸入電壓ux, 1與4接另一輸入電壓uy,輸出電壓u0從引腳6 與12輸出。引腳2與3外接電阻RE,對差分放大器V5、V6產(chǎn)生串聯(lián)電流負 反饋，以擴展輸入電壓Uy的線性動態(tài)范圍。引腳14為負電源端（雙電源供電 時）或接地端（單電源供電時），引腳5外接電阻R5o用來調(diào)節(jié)偏置電流I

8、5及 鏡像電流I0的值。MC1496可以采用單電源供電，也可以采用雙電源供電，器件的靜態(tài)工作點 由外接元件確定，靜態(tài)偏置電壓的設(shè)置應保證各個晶體管工作在放大狀態(tài)， 即品 體管的集一基極間的電壓應大于或等于 2V,小于或等于最大允許工作電壓。一般情況下，晶體管的基極電流很小，三對差分放大器的基極電流18、I10、I1和I4可以忽略不計，因此器件的靜態(tài)偏置電流主要由恒流源的值確定。當器件 為單電源工作時，引腳14接地，5腳通過一電阻R5接正電源（+UCC的典型 值為+12V）,由于I0是I5的鏡像電流，所以改變電阻 R5可以調(diào)節(jié)I0的大小,Ucc -0.7VR5 500 c當器件為雙電源工作時，引

9、腳14接負電源-UEE（一般接-8V）, 5腳通過一電阻R5接地，因此，改變R5也可以調(diào)節(jié)I0的大小，即-uEE| -0.7VR5500 c根據(jù)MC1496的性能參數(shù)，器件的靜態(tài)電流小于4mA,一般取I0 = I5=1mA3 .實驗電路集成乘法器幅度調(diào)制實驗電路如圖 3-7所示。圖3-7 MC1496構(gòu)成集成乘法器幅度調(diào)制實驗電路三、實驗內(nèi)容1 .模擬乘法器的調(diào)節(jié)，測試電路直流工作點。1）模擬乘法器的調(diào)節(jié) 在實驗箱主板上插上集成乘法器幅度調(diào)制電路模塊。接通實驗箱上電源開關(guān)電源指標燈點亮。測得數(shù)據(jù)：U1 = U4 = -1.57VU6 = U12 = 7.15VU8 = U10 = 5.88VU

10、5 = 697V因此看出三極管是導通的。信號源參數(shù)調(diào)節(jié)如下（示波器監(jiān)測）：調(diào)制信號源：頻率范圍：1kHz,波形選擇：正弦波，輸出峰-峰值：300mV載波信號源：工作頻率：6.5MHz （用頻率計測量），輸出幅度（峰-峰值）50mV,用示波器觀測。調(diào)整步驟（進行平衡調(diào)節(jié)使載漏和調(diào)制泄漏最?。涸贗N1端加入載波信號，（IN3調(diào)制信號暫不加），TP1點監(jiān)測幅度。調(diào)節(jié)RW2使OUT端輸出載波信號電壓幅度最小。在IN3端加入調(diào)制信號，（載波信號暫不加），TP2點監(jiān)測幅度。調(diào)節(jié)RW1 使OUT端輸出電壓幅度最小。反復進行上述調(diào)整，使 OUT端輸出調(diào)制信號電 壓幅度達到最小。測試調(diào)節(jié)波形如下:調(diào)制信號波荽

11、周期單周期取消自動設(shè)置.電刈CHI 1 -4.00mUFFT ：26.0ttnU Ig.ddkHz 豺女的kHW2H $1, 薛蚱：fF=1 . 曬 kHN.000U5一勺1 AUTOjirrnPk-Pk =2SeoiU Nax=146mUHi9h =136mU_=276 ftU.,Min =-152mU Low =-140m'Jflvs =-6.30mU ,RMS =3S.0mUCycflu9=-4.O/ar =2.17CycRMS-SS.3mUPe4 血 1Period=l_Rise =2E0.0usFrmq =1.090kHzFell =273.5us+Nidth=485.0us

12、+Dnty =48.50-Nidth=51S.0us-Duty -51.59載波信號波2.普通調(diào)幅波（AM）的產(chǎn)生，調(diào)幅系數(shù) ma測量與調(diào)整。2 ）.普通調(diào)幅波（AM）的產(chǎn)生，調(diào)幅系數(shù)測量與調(diào)整。IN1端加入載波信號50mVp-p ,在IN3端加入調(diào)制信號300mVp-p ,調(diào)節(jié)RW2,在OUT端觀測普通調(diào)幅波（AM）。調(diào)節(jié)示波器時基旋鈕使熒光屏顯示幾 個周期的調(diào)幅波波形，如圖3-8所示。為了使波形平滑美觀，可調(diào)節(jié)示波器上的 時基旋鈕或CH1旋鈕即可顯示出平滑的波形曲線，如圖 3-8所示。：Fre>(U=6. 84?LHz Pk-Pka)=270mUP6Pk圖3-8普通調(diào)幅波A圖3-9

13、調(diào)幅度ma的測試分別產(chǎn)生調(diào)幅系數(shù)ma為0.3, 0.5和1的普通調(diào)幅波(AM),其中ma= (A-B)/(A+B),并記錄表3-1 :表3-1 調(diào)幅系數(shù)ma調(diào)幅系數(shù)maAB0.31170mv580mv0.5680mv461mv1560mv48mv調(diào)制信號頻率：KHz,載波信號頻率：MHzTng-'d 1 aeriSa/E/白.電電加與時卜Hz=*邛500USeentUPer £ad(D-1,009ns Frs(l)i= 1. &&&kHzCH2 200tnM+Nidth=605 +Duty mFk-Pk 匚736mVMax =344mUHiSh =33

14、6MJ-Width=25.00ns-Duty =3. 375；RUS2E網(wǎng)CycRNS136niU普通調(diào)幅波3 .抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波(DSB/SC-AM )的產(chǎn)生與觀測。4 ) .抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波(DSB/SC-AM )的產(chǎn)生與觀測抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波波形觀察在上述載漏和調(diào)制泄漏最小的平衡狀態(tài)，IN1端加入載波信號50mVp-p ,在IN3端加入調(diào)制信號300mVp-p ,在OUT端觀測抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波波形。調(diào)節(jié)示波器時基旋鈕使熒光屏顯示幾個周期的雙邊帶調(diào)幅波波形，如圖3-10所示。Pk-Pk(D=5.2mU戶k-PkdT3. MUFre-=i(lJ-6,544 kHz圖3-10雙邊帶調(diào)幅波波形抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波(DSB/SC-AM )信號反相點觀察為了清楚地觀察抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波信號過零點的反相，必須降低載波的頻率，本實驗可將調(diào)制信號設(shè)置為200KHz (信號來自低頻源第二頻段，JS01在右邊），幅