實(shí)驗(yàn)十一 AM振幅調(diào)制與解調(diào)

1、實(shí)驗(yàn)題目實(shí)驗(yàn)十一 AM振幅調(diào)制與解調(diào)日期2015.12.9姓名楊智超組別2班級(jí)13級(jí)光電子班學(xué)號(hào)134090340【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?、掌握AM調(diào)制器的組成。2、掌握非相干AM（檢波）解調(diào)器的原理?！緦?shí)驗(yàn)器材】1、20MHz雙蹤示波器一臺(tái)。2、信號(hào)與系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)箱一臺(tái)。3、AM 振幅調(diào)制與解調(diào)實(shí)驗(yàn)?zāi)K一塊?！緦?shí)驗(yàn)原理】1、 常規(guī)雙邊帶調(diào)幅所謂調(diào)制，就是在傳送信號(hào)的一方（發(fā)送端）將所要傳送的信號(hào)（它的頻率一般是較低的）“附加”在高頻振蕩信號(hào)上。所謂將信號(hào)“附加”在高頻振蕩上，就是利用信號(hào)來控制高頻振蕩的某一參數(shù)，使這個(gè)參數(shù)隨信號(hào)而變化，這里，高頻振蕩波就是攜帶信號(hào)的“運(yùn)載工具”，所以也叫載波。在接收信號(hào)的

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

3、相同，振幅變化與調(diào)制信號(hào)的振幅成正比。為簡(jiǎn)化分析，假定調(diào)制信號(hào)是簡(jiǎn)諧振蕩，即為單頻信號(hào)，其表達(dá)式為：圖1 常規(guī)調(diào)幅波形如果用它來對(duì)載波進(jìn)行調(diào)幅，那么，在理想情況下，常規(guī)調(diào)幅信號(hào)為：其中調(diào)幅指數(shù),k為比例系數(shù)。圖1給出了UW(t)，Uc(t)和的波形圖。從圖中并結(jié)合式（1）可以看出，常規(guī)調(diào)幅信號(hào)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(diào)制信號(hào)成正比，或者說，常規(guī)調(diào)幅信號(hào)的包絡(luò)（信號(hào)振幅各峰值點(diǎn)的連線）完全反映了調(diào)制信號(hào)的變化。另外還可得到調(diào)幅指數(shù)Ma 的表達(dá)式：顯然，當(dāng) Ma>1 時(shí)，常規(guī)調(diào)幅波的包絡(luò)變化與調(diào)制信號(hào)不再相同，產(chǎn)生了失真，稱為過調(diào)制，如圖

4、2 所示。所以，常規(guī)調(diào)幅要求 Ma 必須不大于 1。圖 2 過調(diào)制波形式（1）又可以寫成可見，UAM (t) 的頻譜包括了三個(gè)頻率分量：wc（載波）、wc +W（上邊頻）和wc -W（下邊頻）。原調(diào)制信號(hào)的頻帶寬度是W（或F =W/2p），而常規(guī)調(diào)幅信號(hào)的頻帶寬度是2 W（或2F），是原調(diào)制信號(hào)的兩倍。常規(guī)調(diào)幅將調(diào)制信號(hào)頻譜搬移到了載頻的左右兩旁，如圖3 所示。被傳送的調(diào)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?yàn)镸a1）。在實(shí)際系統(tǒng)中，平均調(diào)幅指數(shù)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(gè)邊頻分量而不發(fā)送載頻分量，

5、或者進(jìn)一步僅發(fā)送其中一個(gè)邊頻分量，同樣可以將調(diào)制信息包含在調(diào)制信號(hào)中。這兩種調(diào)制方式分別稱為抑制載波的雙邊帶調(diào)幅（簡(jiǎn)稱雙邊帶調(diào)幅）和抑制載波的單邊帶調(diào)幅（簡(jiǎn)稱單邊帶調(diào)幅）。本實(shí)驗(yàn)?zāi)K所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)是雙邊帶調(diào)制與解調(diào)。圖3 常規(guī)調(diào)幅波的頻譜雙邊帶調(diào)幅信號(hào)產(chǎn)生的具體電路原理圖如圖4 所示圖 4 雙邊帶調(diào)幅信號(hào)產(chǎn)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(diào)制、同步檢波、鑒頻。本實(shí)驗(yàn)就是采用 MC1496 作為振幅調(diào)制器。高頻載波信號(hào)從“ AM 載波”點(diǎn)輸入，經(jīng)高頻耦合電容 C1508 輸入至 U1603（ MC1496）的 10 腳。低頻基帶信號(hào)從“ AM 調(diào)

6、制信號(hào)”點(diǎn)輸入，經(jīng)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(diào)幅信號(hào)從 MC1496 的 12 腳輸出。實(shí)際上，從此腳輸出的調(diào)幅信號(hào)還要經(jīng)過濾波，這樣才能保證調(diào)幅信號(hào)的質(zhì)量。濾波電路如圖 5 所示。圖 5 雙邊帶調(diào)幅信號(hào)的濾波2、常規(guī)雙邊帶解調(diào)在解調(diào)電路中，采用二極管包絡(luò)檢波對(duì)調(diào)幅信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，因?yàn)槎O管 D1502 的作用是實(shí)現(xiàn)高頻包絡(luò)檢波，所以要求二極管的正向?qū)▔航翟叫≡胶?，在這里采用的是鍺型二極管1N60，其正向?qū)妷?UF，可以很好的滿足要求。 R1528 為負(fù)載電阻， C1514 為負(fù)載電容，它的值應(yīng)該選

7、取在高頻時(shí)，其阻抗遠(yuǎn)小于R，可視為短路；而在調(diào)制頻率（低頻）時(shí)，其阻抗則遠(yuǎn)大于 R，可視為開路。利用二極管的單向?qū)щ娦院蜋z波負(fù)載 RC 的充放電過程，就可以還原出與調(diào)幅信號(hào)包絡(luò)基本一致的信號(hào)。具體電路如圖 6 所示。圖 6 二極管包絡(luò)檢波解調(diào)電路【實(shí)驗(yàn)步驟】1、把 AM 振幅調(diào)制與解調(diào)實(shí)驗(yàn)?zāi)K插在主板上，用導(dǎo)線接通此模塊“電源接入”和主板上的電源（看清標(biāo)識(shí)，防止接錯(cuò)，帶保護(hù)電路），并打開此模塊的電源開關(guān)。2、載波信號(hào)的產(chǎn)生：打開主板上掃頻源的電源開關(guān)，選擇“信號(hào)源”端，并通過開關(guān)選擇輸出正弦波，通過調(diào)節(jié)“幅度調(diào)節(jié)”“頻率調(diào)節(jié)”“占空比調(diào)節(jié)”，產(chǎn)生一峰峰值為1V，頻率為32K（可以用主板上的頻率

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

9、值（通過調(diào)節(jié)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器模塊的 “幅度調(diào)節(jié)”電位器），使其峰峰值為 1V，再觀察“已調(diào)信號(hào)”端，得到的就是抑制載波調(diào)制信號(hào)。5、有載波振幅調(diào)制（AM）：改變“調(diào)制深度調(diào)節(jié)”電位器的大小，觀察“已調(diào)信號(hào)”端，得到圖1的有載波的調(diào)制信號(hào)。6、用連接線連接“已調(diào)信號(hào)”端和“濾波輸入”端，用示波器觀察“濾波輸出”端，和“已調(diào)信號(hào)”的波形相同，只是幅度會(huì)衰減。7、用連接線將“濾波輸出”連接到解調(diào)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(diào)的波形，頻率應(yīng)和AM調(diào)制信號(hào)的相同，如果波形的輸出有失真，調(diào)節(jié)“調(diào)制深度調(diào)節(jié)”電位器，直到輸出的波形正常。8、改變“ AM 調(diào)制信號(hào)”的頻率，用示波器觀察解調(diào)“輸出”端，可以觀察到“輸出”端的信號(hào)隨“ AM 調(diào)制信號(hào)”頻率變化而變化，且“AM 調(diào)制信號(hào)”和解調(diào)“輸出”端的信號(hào)的頻率應(yīng)相同?！緦?shí)驗(yàn)結(jié)果與數(shù)據(jù)處理】圖1 抑制載波調(diào)制信號(hào)圖2 有載波調(diào)制信號(hào)圖3 Hz圖4 AM調(diào)制信號(hào)KHz圖5 AM調(diào)制信號(hào)1.894KHz圖6 AM調(diào)制信號(hào)Hz【實(shí)驗(yàn)結(jié)論與分析】實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)了抑止載波的調(diào)幅信號(hào)，分析原因是由于器件內(nèi)部參數(shù)不