軟件實驗二 振幅調(diào)制與解調(diào)電路設計

1、 南昌大學實驗報告學生姓名： 學 號: 專業(yè)班級： 實驗類型： 驗證 綜合 設計 創(chuàng)新 實驗日期： 實驗成績： 軟件實驗二 振幅調(diào)制與解調(diào)電路設計一、 實驗目的1. 掌握用仿真實現(xiàn)全載波調(diào)幅、抑止載波雙邊帶調(diào)幅和單邊帶調(diào)幅的方法。2. 研究已調(diào)波與調(diào)制信號以及載波信號的關(guān)系。3. 通過軟件仿真對比全載波調(diào)幅、抑止載波雙邊帶調(diào)幅和單邊帶調(diào)幅波形。4. 掌握二極管包絡檢波和模擬乘法器雙邊帶、單邊帶調(diào)幅同步檢波的電路與原理。5. 進一步熟悉Multisim仿真的功能。二、 實驗內(nèi)容1、 仿真全載波調(diào)幅、抑止載波雙邊帶調(diào)幅和單邊帶調(diào)幅電路。2、 仿真二極管包絡檢波和模擬乘法器雙邊帶、單邊帶調(diào)幅同步檢波

2、電路。3、 用示波器觀察輸出、調(diào)制、調(diào)幅波、載波信號電壓波形和數(shù)據(jù)。4、 通過Fourier顯示頻域結(jié)果。三、 實驗原理 調(diào)制和解調(diào)是通信系統(tǒng)的重要組成部分，沒有調(diào)制和解調(diào)，就無法實現(xiàn)信號的遠距離通信。所謂調(diào)制，就是將我們要傳輸?shù)牡皖l信號“裝載”在高頻振蕩信號上，使之能更有效地進行遠距離傳輸。所要傳輸?shù)牡皖l信號是指原始電信號，如聲音信號、圖像信號等，稱為調(diào)制信號，用u(t)表示；高頻振蕩信號是用來攜帶低頻信號的, 稱為載波，用uc (t)表示；載波通常采用高頻正弦波，受調(diào)后的信號稱為已調(diào)波，用u (t)表示。調(diào)制：振幅調(diào)制可分為普通調(diào)幅（AM），雙邊帶調(diào)幅（DSB），單邊帶調(diào)幅（SSB）。普通

3、調(diào)幅信號的波形及表達式，設載波uc(t)的表達式和調(diào)制信號u(t)的表達式分別為 根據(jù)調(diào)幅的定義，當載波的振幅值隨調(diào)制信號的大小作線性變化時，即為調(diào)幅信號，則已調(diào)波的波形如圖1（c）所示， 圖1（a）、（b）所示分別為調(diào)制信號和載波的波形。 由圖可見，已調(diào)幅波振幅變化的包絡形狀與調(diào)制信號的變化規(guī)律相同，而其包絡內(nèi)的高頻振蕩頻率仍與載波頻率相同，表明已調(diào)幅波實際上是一個高頻信號。 可見，調(diào)幅過程只是改變載波的振幅，使載波振幅與調(diào)制信號成線性關(guān)系，據(jù)此，可以寫出已調(diào)幅波表達式為Ma稱為調(diào)幅系數(shù)，Umax表示調(diào)幅波包絡的最大值，Umin表示調(diào)幅波包絡的最小值。Ma表明載波振幅受調(diào)制控制的程度，一般要

4、求0Ma1，以便調(diào)幅波的包絡能正確地表現(xiàn)出調(diào)制信號的變化。Ma>1的情況稱為過調(diào)制, 下圖所示為不同Ma時的已調(diào)波波形。解調(diào)：把高頻已調(diào)信號還原為低頻調(diào)制信號的過程稱為解調(diào)，也稱為振幅檢波，簡稱檢波; 把高頻已調(diào)波還原為低頻調(diào)制信號的裝置稱為振幅檢波器，簡稱為檢波器。常用的振幅檢波電路可分為包絡檢波電路和同步檢波電路兩大類。包絡檢波電路適用于普通調(diào)幅波的檢波，同步檢波電路又稱為相干檢波電路，主要用于解調(diào)雙邊帶和單邊帶調(diào)幅信號，也可以用于普通調(diào)幅波的解調(diào)。從頻譜關(guān)系上看，檢波電路輸人的是高頻載波和邊頻信號，輸出的是低頻調(diào)制信號，因此，檢波的過程也是頻率的變換過程，也可以用乘法器實現(xiàn)。二極管

5、檢波電路由二極管和低通濾波器串聯(lián)構(gòu)成。當輸入信號為調(diào)幅波時，利用電容C的充放電和二極管的開關(guān)作用，輸出電壓就隨著調(diào)幅波的包絡線而變化，從而獲得調(diào)制信號，完成了檢波。所謂同步檢波，就是在檢波器的輸入端必須提供一個與載波信號同頻同相（即同步）的本地振蕩信號，又稱為相干信號。利用相干信號與已調(diào)波相乘，就可以產(chǎn)生一個含有原調(diào)制信號成分與其他較高頻率信號成分組合的信號，再經(jīng)過低通濾波器除去沒有用的較高頻率的寄生分量，就可以檢出有用的調(diào)制信號。四、 實驗結(jié)果1、 全載波調(diào)幅調(diào)制與二極管包絡檢波圖1 全載波調(diào)幅調(diào)制與二極管包絡檢波電路圖圖2 全載波調(diào)幅調(diào)制與二極管包絡檢波波形圖上面綠色的波形是檢波出來的調(diào)制

6、信號，下面的是全載波調(diào)幅信號。圖3 全載波調(diào)幅調(diào)制與二極管包絡檢波惰性失真波形圖圖4 全載波調(diào)幅調(diào)制與二極管包絡檢波負峰切割失真波形圖圖5 全載波調(diào)幅信號頻譜圖圖6 調(diào)制信號頻譜圖2、 雙邊帶調(diào)幅調(diào)制與模擬乘法器同步檢波圖7 雙邊帶調(diào)幅調(diào)制與模擬乘法器雙邊帶調(diào)幅同步檢波電路圖圖8 雙邊帶調(diào)幅調(diào)制與模擬乘法器雙邊帶調(diào)幅同步檢波波形圖圖9 雙邊帶調(diào)幅信號頻譜圖圖10 調(diào)制信號頻譜圖3、 單邊帶調(diào)幅調(diào)制與模擬乘法器同步檢波圖11 單邊帶調(diào)幅調(diào)制與模擬乘法器單邊帶調(diào)幅同步檢波電路圖圖12 單邊帶調(diào)幅調(diào)制與模擬乘法器單邊帶調(diào)幅同步檢波波形圖圖13 單邊帶調(diào)幅信號頻譜圖圖14 調(diào)制信號頻譜圖 圖15 二極

7、管包絡檢波惰性失真圖（R1=10K，RL=5K）圖16 二極管包絡檢負峰切割失真圖（R1=1K，RL=510）五、 實驗結(jié)果分析仿真檢測的調(diào)制信號頻率與輸出的調(diào)幅波的包絡信號頻率基本相同，且與理論分析基本一致，載波信號的振幅按照調(diào)制信號的變化規(guī)律變化而形成的調(diào)幅波，攜帶調(diào)制信號的信息。調(diào)幅波的上邊頻分量頻率是載波頻率和調(diào)制信號頻率的和，下邊頻分量頻率是載波頻率和調(diào)制信號頻率的差。調(diào)幅過程實際就是一種頻率搬移過程。抑止載波雙邊帶調(diào)幅（DSB）波形隨調(diào)制信號變化，但其包絡不再反應原調(diào)制信號的波形形狀。當調(diào)制信號進入負半周，波形反向，載波信號將產(chǎn)生180相移，但頻帶不變。二極管包絡檢波電路中，二極管

8、與RC并聯(lián)回路構(gòu)成一個包絡檢波電路，由于電容的充放電與二極管的開關(guān)作用，使得電容兩端的電壓值隨著包絡電壓一起變化。調(diào)幅波的振幅要比較大，能使二極管正向偏置；同時也要求RC>>Wc，使得電容充放電的速度得當，不會產(chǎn)生波形失真。如果RC回路中，R的電阻值過大，會造成放電速度過慢，電容電壓值降低速度跟不上包絡下降速度，產(chǎn)生惰性失真。如果交流負載過小，會造成電容放電過快，造成負峰截止失真。實驗仿真結(jié)果中，實驗結(jié)果與上述分析一致，當R1過大時，波形產(chǎn)生惰性失真；當RL過小時，波形產(chǎn)生負峰截止失真。乘法器雙邊帶調(diào)幅波同步檢波實驗仿真中，濾波電路濾波效果理想，頻譜中無其他頻率分量。六、 實驗總結(jié)之前已經(jīng)做過了硬件實驗，本次軟件實驗從理論仿真入手，對全載波調(diào)幅、抑止載波雙邊帶調(diào)幅和單邊帶調(diào)幅的電路以及調(diào)幅輸出信號的認識更加深刻。學會了使用Multisim的傅里葉分析功能。能夠通過觀察頻譜圖判斷結(jié)果是否正確。本次軟件實驗還進行了解調(diào)仿真，也就是檢波。搭建了二極