实验4振幅调制

太原理工大学现代科技学院课程实验报告 专业班级 学 姓号名2014101854李温昊涛指导教师 太原理工大学现代科技学院实验报告…………………………………………………………………………装装………………………………………………………………………………订订……………………………………………………………………………………线线………………………………………………………………………………实验名称专业班级振幅调制姓名同组人学号成绩实验4振幅调制根据电磁波理论知道，只有频率较高的振荡才能被天线有效地辐射。但是人的讲话声音调制过程是用被传递的低频信号，使高频输出信号的参数（幅度，频率，相位）相应于低频信号变化而变化，从而实现低频信号搬移到高频信号段，被高频信号携带传播的目的，完成模拟通信中得到广泛的应用，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息去控制高频载波信号的振幅，使载波的信号的振幅，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）调幅波的达式，波形载波信号为为了简化分析，设两者波形的初相角均为零，因为调幅波的振幅和调制信号成正比，由此可 太原理工大学现代科技学院实验报告…… …… …… …… …… …… …… 装 …… …… …… …… …… …… …… …订 …… …… …… …… …… …… …… …… 线…… …… …… …… …… …… …… …得调幅波的振幅为Umcm式中，Umcm其中，ma称为调幅指数或调幅度，它表示载波振幅受调制信号控制程度，ka为由调制电路决定的比例常数。由于实现调幅调制后载波频率保持不变，因此已调波的表示式为可见，调幅波也是一个高频振荡，而它的振幅变化规律（即包络变化）是与调制信号完全一致的，因此调幅波携带着原调制信号的信息。由于调幅指数ma与调制电压的振幅成正比,即UΩm越大，失真，这种情况称为过调幅，在实际工作中应该避免产生过调幅。调幅波的波形如图5-1所 示。（2）调幅波的频谱由式（5-4）展开得11可见，用单音频信号调制后的已调波，由三个高频分量组成，除角频率为Wc的载波以外， 太原理工大学现代科技学院实验报告…… …… …… …… …… …… …… 装 …… …… …… …… …… …… …… …订 …… …… …… …… …… …… …… …… 线…… …… …… …… …… …… …… …还有（Wc+Ω）和（Wc-Ω）两个新角频率分量。其中一个比Wc高，称为上边频分量；一个比Wc低，称为下变频分量。载波频率分量的振幅仍为Ucm,而两个下边频的分量的振幅均为11。因为ma的最大值只能等于1，所以边频振幅的最大值不能超过，将这三个频率分量用图画出，便可的到图5-2所示的频谱图。在这个图上，调幅波的每一个正弦 分量一个线段表示，线段的长度代表其幅度，线段在横轴上的位置代表其频率。以上分析表明，调幅的过程就是在频谱上将低频调制信号搬移到高频载波分量两侧的过程。显然，在调幅波中，载波并不含有任何有用的信息，要传送的信息只包含于边频分量中。边频的振幅反应了调制信号幅度的大小，边频的频谱虽属于高频范畴，但反映了调制信号频率的高低。有图5-2可见，在单频调制时，其调幅波的频带宽度为调制信号频谱的两倍，即B=2F。实际上调制信号不是单一频率的正弦波，而是包含若干频率分量的复杂波形（例如实际的语音信号就很复杂），在多频调制时，如由若干个不同频率，，，的信号所调制，其调幅波方程为相乘展开后得到mmmmmmwck)t相应的，其调幅波含有一个载波分量及一系列的高低边频分量（Wc+Ω1）,(Wc+Ω2)，......(Wc+Ωk)等等。多频调制调幅波的频谱图如图5-3所示。由此可 太原理工大学现代科技学院实验报告…… …… …… …… …… …… …… 装 …… …… …… …… …… …… …… …订 …… …… …… …… …… …… …… …… 线…… …… …… …… …… …… …… …以看出，一个调幅波实际上是占有某一个频率范围，这个范围称为频带。总的频带宽带度为最高频率的两倍，即B=2Fmax,这个结论很重要。因为在接收和发送调幅波的通信设置中，所以选频网络应当不但能通过载频，而且还要能通过边频成分。如果选频网络的通频带太窄， 将导致调幅波的失真。调制后调制信号的频谱被线性地搬移到载频的两边，成为调幅波上，下边带。所以，调幅的过程实质上是一种频谱搬移的过程而不发射载波，这种调制方式称为抑制载波的双边带调幅，简称为双边带调幅，用DSB表示。可将调制信号uΩ和载波信号uc。直接加到乘法器或者平衡调幅器电路得到。双边带调 幅信号写为由以上讨论可以看出DSB调制信号有如下特点：（1）DSB信号的幅值扔随调制信号而变化，但与普通调幅波不同，DSB的包络不再反映调 太原理工大学现代科技学院实验报告…… …… …… …… …… …… …… 装 …… …… …… …… …… …… …… …订 …… …… …… …… …… …… …… …… 线…… …… …… …… …… …… …… …制信号的形状，仍保持调幅波频谱搬移的特征。（2）在调制信号的正负半周，载波相位相反，即高频振荡的相位在f(t)=0瞬间又180的突变。（3）对DSB调制，信号仍集中在载波wc附近，所占频带为Bdsb=2Fmax由于DSB调制抑制了载波，输出功率是有用信号，它比普通的调幅经济，但在频带利用频率没有什么改进，为进一步节省发送功率，减小频带宽度，提高频带利用率，下面介绍单边带传输方式。表5-1列出了在单音信号调制下三种已调信号的时域波形图及频谱示意图，以及多音信 号调制下三种已调信号的频谱示意图。二、普通调幅波的产生电路在无线电发射机中，振幅调制的方法按功率电平的高低分为高电平调制电路和低电平调制电路两大类。前者是在发射机的最后一级直接产生达到输出功率要求的已调波，后者多在发射机的前级产生小功率的已调波，再经过线性功率放大器放大，达到所需的发射功率电平。 太原理工大学现代科技学院实验报告…… …… …… …… …… …… …… 装 …… …… …… …… …… …… …… …订 …… …… …… …… …… …… …… …… 线…… …… …… …… …… …… …… …普通调幅波的产生多用高电平调制电路。它的优点是不需要采用效率低的线性放大器，有利于提高整机效率，电路简单。由于它输出功率小，常用在双边带调制和低电平输出系统。低电平调幅可采用集成高频放大器产生调幅波，也可利用模拟乘法器产生调幅波。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基础构成的，实际上它是一种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、发射级调幅和集电极调幅三种。基极调幅电路如图5-7所示。由图可见，高频载波信号uw通过高频变压器T1加到晶体管基极回路，低频调制信号uΩ通过低频变压器T2加到晶体管基极回路，Cb 用来为载波信号提供通路。在调制过程中，调制信号uΩ相当于一个缓慢变化的偏压（因为反偏压Eb=0,否则综合偏压应是Eb+uΩ),使放大器的集电极脉冲电流的最大值Icmax和θ增大；在uΩ往反向减小时，Icm和θ减少，故输出电压幅值正好反应调制信号波形。晶体管的集电极电流Ic波形和调谐回路输出的电压波形，如 太原理工大学现代科技学院 实验报告…… …… …… …… …… …… …… 装 …… …… …… …… …… …… …… …订 …… …… …… …… …… …… …… …… 线…… …… …… …… …… …… …… …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。实现这种调幅的电路很多，目前广泛应用的是二极管环形调制器，电路如图5-9 所示。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。 太原理工大学现代科技学院 实验报告…… …… …… …… …… …… …… 装 …… …… …… …… …… …… …… …订 …… …… …… …… …… …… …… …… 线…… …… …… …… …… …… …… … 置“on”时，1496的（1）端接入直流电压，其输出为正常调幅波（AM），调整8W03点位器，可改变调幅波的调。当8K01置“off”时，其输出为平衡调幅波（DSB）。晶体管8Q01为随极跟随器，以提高调制器的带负载能力。 太原理工大学现代科技学院 实验报告…… …… …… …… …… …… …… 装 …… …… …… …… …… …… …… …订 …… …… …… …… …… …… …… …… 线…… …… …… …… …… …… …… …一．实验内容二．实验步骤（1）在实验箱主板上插上集成乘法器幅度调制电路模块。接通实验箱上的电源开关，按下模块上开关8K1此时电源指示灯点亮。（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）：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（也可采用其他频率）：输出幅度（峰—峰值）：200MV，用示波器观测。 太原理工大学现代科技学院实验报告…… …… …… …… …… …… …… 装 …… …… …… …… …… …… …… …订 …… …… …… …… …… …… …… …… 线…… …… …… …… …… …… …… …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节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，调节点位器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。在载波输入，音频输入端已进行输入失调电压（对应于8W02,8W01调节的基础上），可进行DSB测量。（1）DSB信号波形观察示波器CHI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。其波形如图5-13所示，如果观察到的DSB波形不对称，应该微调8W01电位器。（2）DSB信号反向点观察为了清楚地观察双边带信号过零点的反相，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制100KHZ；如果是其他信号源，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，如图5-14所示。 太原理工大学现代科技学院 实验报告…… …… …… …… …… …… …… 装 …… …… …… …… …… …… …… …订 …… …… …… …… …… …… …… …… 线…… …… …… …… …… …… …… …（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 周期，两者相反。（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接8TP02,CH2接8TP03,即可观察到正常的AM波形，如图所示。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，输出波形应随之变化。下图为用示波器测出的正常调幅波波形： 太原理工大学现代科技学院 实验报告…… …… …… …… …… …… …… 装 …… …… …… …… …… …… …… …订 …… …… …… …… …… …… …… …… 线…… …… …… …… …… …… …… …（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。最后仍调到制 度对称的情形。下图为用示波器测出的不对称调幅波波形：（3）过调制时的AM波形观察在上述实验的基础上，即载波2NHZ（幅度200MV），音频调制信号1KHZ（幅度300mv）,示波器CH1接8TP02,CH2接8TP03。调制8W03使调制为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，并与调制信号波形做比较，下图为调制度为100%和过调制的AM波形： 太原理工大学现代科技学院 实验报告…… …… …… …… …… …… …… 装 …… …… …… …… …… …… …… …订 …… …… …… …… …… …… …… …… 线…… …… …… …… …… …… …… …（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：当载波幅度增到某值时，已调波形开始有失真；而当载波幅度继续增到时，已调波形包络出现模糊。最后把波形幅度复原（200MV ）。