實驗十一 AM振幅調制與解調

1、實驗題目實驗十一 AM振幅調制與解調日期2015.12.9姓名楊智超組別2班級13級光電子班學號134090340【實驗目的】1、掌握AM調制器的組成。2、掌握非相干AM（檢波）解調器的原理?！緦嶒炂鞑摹?、20MHz雙蹤示波器一臺。2、信號與系統(tǒng)實驗箱一臺。3、AM 振幅調制與解調實驗模塊一塊。【實驗原理】1、 常規(guī)雙邊帶調幅所謂調制，就是在傳送信號的一方（發(fā)送端）將所要傳送的信號（它的頻率一般是較低的）“附加”在高頻振蕩信號上。所謂將信號“附加”在高頻振蕩上，就是利用信號來控制高頻振蕩的某一參數，使這個參數隨信號而變化，這里，高頻振蕩波就是攜帶信號的“運載工具”，所以也叫載波。在接收信號的

2、一方（接收端）經過解調（反調制）的過程，把載波所攜帶的信號取出來，得到原有的信息，解調過程也叫檢波。調制與解調都是頻譜變換的過程，必須用非線性元件才能完成。調制的方式可分為連續(xù)波調制與脈沖波調制兩大類，連續(xù)波調制是用信號來控制載波的振幅、頻率或相位，因而分為調幅、調頻和調相三種方式；脈沖波調制是先用信號來控制脈沖波的振幅、寬度、位置等，然后再用這已調脈沖對載波進行調制，脈沖調制有脈沖振幅、脈寬、脈位、脈沖編碼調制等多種形式。本實驗模塊所要進行的實驗是連續(xù)波的振幅調制與解調，即常規(guī)雙邊帶調幅與解調。我們已經知道，調幅波的特點是載波的振幅受調制信號的控制作周期性的變化，這變化的周期與調制信號的周期

3、相同，振幅變化與調制信號的振幅成正比。為簡化分析，假定調制信號是簡諧振蕩，即為單頻信號，其表達式為：圖1 常規(guī)調幅波形如果用它來對載波進行調幅，那么，在理想情況下，常規(guī)調幅信號為：其中調幅指數,k為比例系數。圖1給出了UW(t)，Uc(t)和的波形圖。從圖中并結合式（1）可以看出，常規(guī)調幅信號的振幅由直流分量Ucm和交流分量kUWm cosWt迭加而成，其中交流分量與調制信號成正比，或者說，常規(guī)調幅信號的包絡（信號振幅各峰值點的連線）完全反映了調制信號的變化。另外還可得到調幅指數Ma 的表達式：顯然，當 Ma>1 時，常規(guī)調幅波的包絡變化與調制信號不再相同，產生了失真，稱為過調制，如圖

4、2 所示。所以，常規(guī)調幅要求 Ma 必須不大于 1。圖 2 過調制波形式（1）又可以寫成可見，UAM (t) 的頻譜包括了三個頻率分量：wc（載波）、wc +W（上邊頻）和wc -W（下邊頻）。原調制信號的頻帶寬度是W（或F =W/2p），而常規(guī)調幅信號的頻帶寬度是2 W（或2F），是原調制信號的兩倍。常規(guī)調幅將調制信號頻譜搬移到了載頻的左右兩旁，如圖3 所示。被傳送的調制信息只存在于邊頻中而不在載頻中，攜帶信息的邊頻分量最多只占總功率的三分之一（因為Ma1）。在實際系統(tǒng)中，平均調幅指數很小，所以邊頻功率占的比例更小，功率利用率更低。為了提高功率利用率，可以只發(fā)送兩個邊頻分量而不發(fā)送載頻分量，

5、或者進一步僅發(fā)送其中一個邊頻分量，同樣可以將調制信息包含在調制信號中。這兩種調制方式分別稱為抑制載波的雙邊帶調幅（簡稱雙邊帶調幅）和抑制載波的單邊帶調幅（簡稱單邊帶調幅）。本實驗模塊所進行的實驗是雙邊帶調制與解調。圖3 常規(guī)調幅波的頻譜雙邊帶調幅信號產生的具體電路原理圖如圖4 所示圖 4 雙邊帶調幅信號產生電路原理圖圖中 MC1496 是雙平衡四象限模擬乘法器。 MC1496 可用于振幅調制、同步檢波、鑒頻。本實驗就是采用 MC1496 作為振幅調制器。高頻載波信號從“ AM 載波”點輸入，經高頻耦合電容 C1508 輸入至 U1603（ MC1496）的 10 腳。低頻基帶信號從“ AM 調

6、制信號”點輸入，經低頻耦合電容 E1505 輸入至 U1603 的 1 腳。 C1509 為高頻旁路電容， E1506 為低頻旁路電容。調幅信號從 MC1496 的 12 腳輸出。實際上，從此腳輸出的調幅信號還要經過濾波，這樣才能保證調幅信號的質量。濾波電路如圖 5 所示。圖 5 雙邊帶調幅信號的濾波2、常規(guī)雙邊帶解調在解調電路中，采用二極管包絡檢波對調幅信號進行解調，因為二極管 D1502 的作用是實現高頻包絡檢波，所以要求二極管的正向導通壓降越小越好，在這里采用的是鍺型二極管1N60，其正向導通電壓 UF，可以很好的滿足要求。 R1528 為負載電阻， C1514 為負載電容，它的值應該選

7、取在高頻時，其阻抗遠小于R，可視為短路；而在調制頻率（低頻）時，其阻抗則遠大于 R，可視為開路。利用二極管的單向導電性和檢波負載 RC 的充放電過程，就可以還原出與調幅信號包絡基本一致的信號。具體電路如圖 6 所示。圖 6 二極管包絡檢波解調電路【實驗步驟】1、把 AM 振幅調制與解調實驗模塊插在主板上，用導線接通此模塊“電源接入”和主板上的電源（看清標識，防止接錯，帶保護電路），并打開此模塊的電源開關。2、載波信號的產生：打開主板上掃頻源的電源開關，選擇“信號源”端，并通過開關選擇輸出正弦波，通過調節(jié)“幅度調節(jié)”“頻率調節(jié)”“占空比調節(jié)”，產生一峰峰值為1V，頻率為32K（可以用主板上的頻率

8、計模塊進行測量）的正弦信號，作為載波信號。3、AM調制信號的產生：打開主板上函數信號發(fā)生器的電源開關，使其產生一峰峰值為1V，頻率為1K（用主板上的頻率計模塊進行測量）的正弦信號，作為調制信號。4、抑制載波調制：（1）將產生的“載波”信號，用連接線接入到“AM載波”輸入端，并將產生的調制信（函數信號發(fā)生器產生），用連接線接入到“AM調制信號”輸入端。（2）首先將“AM調制信號”的峰峰值調為 0（通過調節(jié)函數信號發(fā)生器模塊的 “幅度調節(jié)”電位器），用示波器觀察“已調信號”端，看其峰峰值是否為 0，若不是，調節(jié)“調制深度調節(jié)”電位器，使“已調信號”輸出端的峰峰值為 0，逐漸增加“AM調制信號”的幅

9、值（通過調節(jié)函數信號發(fā)生器模塊的 “幅度調節(jié)”電位器），使其峰峰值為 1V，再觀察“已調信號”端，得到的就是抑制載波調制信號。5、有載波振幅調制（AM）：改變“調制深度調節(jié)”電位器的大小，觀察“已調信號”端，得到圖1的有載波的調制信號。6、用連接線連接“已調信號”端和“濾波輸入”端，用示波器觀察“濾波輸出”端，和“已調信號”的波形相同，只是幅度會衰減。7、用連接線將“濾波輸出”連接到解調的“輸入”端，用示波器觀察“輸出”端的波形，可以觀察到非相干解調的波形，頻率應和AM調制信號的相同，如果波形的輸出有失真，調節(jié)“調制深度調節(jié)”電位器，直到輸出的波形正常。8、改變“ AM 調制信號”的頻率，用示波器觀察解調“輸出”端，可以觀察到“輸出”端的信號隨“ AM 調制信號”頻率變化而變化，且“AM 調制信號”和解調“輸出”端的信號的頻率應相同?！緦嶒灲Y果與數據處理】圖1 抑制載波調制信號圖2 有載波調制信號圖3 Hz圖4 AM調制信號KHz圖5 AM調制信號1.894KHz圖6 AM調制信號Hz【實驗結論與分析】實驗中出現了抑止載波的調幅信號，分析原因是由于器件內部參數不