实验十一AM振幅调制与解调

物理与电子信息学院——电子信息实验技术信号与系统实验信号与系统实验报告实验题目实验十一AM振幅调制与解调日期2015.12.9姓名杨智超组别2班级13级光电子班学号134090340【实验目的】1、掌握AM调制器的组成。2、掌握非相干AM（检波）解调器的原理。【实验器材】1、20MHz双踪示波器一台。2、信号与系统实验箱一台。3、AM振幅调制与解调实验模块一块。【实验原理】1、常规双边带调幅所谓调制，就是在传送信号的一方（发送端）将所要传送的信号（它的频率一般是较低的）“附加”在高频振荡信号上。所谓将信号“附加”在高频振荡上，就是利用信号来控制高频振荡的某一参数，使这个参数随信号而变化，这里，高频振荡波就是携带信号的“运载工具”，所以也叫载波。在接收信号的一方（接收端）经过解调（反调制）的过程，把载波所携带的信号取出来，得到原有的信息，解调过程也叫检波。调制与解调都是频谱变换的过程，必须用非线性元件才能完成。调制的方式可分为连续波调制与脉冲波调制两大类，连续波调制是用信号来控制载波的振幅、频率或相位，因而分为调幅、调频和调相三种方式；脉冲波调制是先用信号来控制脉冲波的振幅、宽度、位置等，然后再用这已调脉冲对载波进行调制，脉冲调制有脉冲振幅、脉宽、脉位、脉冲编码调制等多种形式。本实验模块所要进行的实验是连续波的振幅调制与解调，即常规双边带调幅与解调。我们已经知道，调幅波的特点是载波的振幅受调制信号的控制作周期性的变化，这变化的周期与调制信号的周期相同，振幅变化与调制信号的振幅成正比。为简化分析，假定调制信号是简谐振荡，即为单频信号，其表达式为：图1常规调幅波形物理与电子信息学院——电子信息实验技术信号与系统实验如果用它来对载波进行调幅，那么，在理想情况下，常规调幅信号为：其中调幅指数,k为比例系数。图1给出了Ut，Uct和的波形图。从图中并结合式（1）可以看出，常规调幅信号的振幅由直流分量Ucm和交流分量kUmcost迭加而成，其中交流分量与调制信号成正比，或者说，常规调幅信号的包络（信号振幅各峰值点的连线）完全反映了调制信号的变化。另外还可得到调幅指数Ma的表达式：显然，当Ma1时，常规调幅波的包络变化与调制信号不再相同，产生了失真，称为过调制，如图2所示。所以，常规调幅要求Ma必须不大于1。图2过调制波形式（1）又可以写成可见，UAM(t)的频谱包括了三个频率分量：c（载波）、c（上边频）和c（下边频）。原调制信号的频带宽度是（或F/2），而常规调幅信号的频带宽度是2（或2F），是原调制信号的两倍。常规调幅将调制信号频谱搬移到了载频的左右两旁，如图3所示。被传送的调制信息只存在于边频中而不在载频中，携带信息的边频分量最多只占总功率的三分之一（因为Ma≤1）。在实际系统中，平均调幅指数很小，所以边频功率占的比例更小，功率利用率更低。为了提高功率利用率，可以只发送两个边频分量而不发送载频分量，或者进一步仅发送其中一个边频分量，同样可以将调制信息包含在调制信号中。这两种调制方式分别称为抑制载波的双边带调幅（简称双边带调幅）和抑制载波的单边带调幅（简称单边带调幅）。本实验模块所进行的实验是双边带调制与解调。物理与电子信息学院——电子信息实验技术信号与系统实验图3常规调幅波的频谱双边带调幅信号产生的具体电路原理图如图4所示图4双边带调幅信号产生电路原理图图中MC1496是双平衡四象限模拟乘法器。MC1496可用于振幅调制、同步检波、鉴频。本实验就是采用MC1496作为振幅调制器。高频载波信号从“AM载波”点输入，经高频耦合电容C1508输入至U1603（MC1496）的10脚。低频基带信号从“AM调制信号”点输入，经低频耦合电容E1505输入至U1603的1脚。C1509为高频旁路电容，E1506为低频旁路电容。调幅信号从MC1496的12脚输出。实际上，从此脚输出的调幅信号还要经过滤波，这样才能保证调幅信号的质量。滤波电路如图5所示。图5双边带调幅信号的滤波2、常规双边带解调在解调电路中，采用二极管包络检波对调幅信号进行解调，因为二极管D1502的作用是实现高频包络检波，所以要求二极管的正向导通压降越小越好，在这里采用的是锗型二极管1N60，其正向导通电压UF≤0.3V，可以很好的满足要求。R1528为负载电阻，C1514为负载电容，它的值应该选取在高频时，其阻抗远小于R，可视为短路；而在调制频率（低频）时，其阻抗则远大于R，可视为开路。利用二极管的物理与电子信息学院——电子信息实验技术信号与系统实验单向导电性和检波负载RC的充放电过程，就可以还原出与调幅信号包络基本一致的信号。具体电路如图6所示。图6二极管包络检波解调电路【实验步骤】1、把AM振幅调制与解调实验模块插在主板上，用导线接通此模块“电源接入”和主板上的电源（看清标识，防止接错，带保护电路），并打开此模块的电源开关。2、载波信号的产生：打开主板上扫频源的电源开关，选择“信号源”端，并通过开关选择输出正弦波，通过调节“幅度调节”“频率调节”“占空比调节”，产生一峰峰值为1V，频率为32K（可以用主板上的频率计模块进行测量）的正弦信号，作为载波信号。3、AM调制信号的产生：打开主板上函数信号发生器的电源开关，使其产生一峰峰值为1V，频率为1K（用主板上的频率计模块进行测量）的正弦信号，作为调制信号。4、抑制载波调制：（1）将产生的“载波”信号，用连接线接入到“AM载波”输入端，并将产生的调制信（函数信号发生器产生），用连接线接入到“AM调制信号”输入端。（2）首先将“AM调制信号”的峰峰值调为0（通过调节函数信号发生器模块的“幅度调节”电位器），用示波器观察“已调信号”端，看其峰峰值是否为0，若不是，调节“调制深度调节”电位器，使“已调信号”输出端的峰峰值为0，逐渐增加“AM调制信号”的幅值（通过调节函数信号发生器模块的“幅度调节”电位器），使其峰峰值为1V，再观察“已调信号”端，得到的就是抑制载波调制信号。5、有载波振幅调制（AM）：改变“调制深度调节”电位器的大小，观察“已调信号”端，得到图1的有载波的调制信号。6、用连接线连接“已调信号”端和“滤波输入”端，用示波器观察“滤波输出”端，和“已调信号”的波形相同，只是幅度会衰减。7、用连接线将“滤波输出”连接到解调的“输入”端，用示波器观察“输出”端的波形，可以观察到非相干解调的波形，频率应和AM调制信号的相同，如果波形的输出有失真，调节“调制深度调节”电位器，直到输出的波形正常。8、改变“AM调制信号”的频率，用示波器观察解调“输出”端，可以观察到“输出”端的信号随“AM调制信号”频率变化而变化，且“AM调制信号”和解调“输出”端的信号的频率应相同。物理与电子信息学院——电子信息实验技术信号与系统实验【实验结果与数据处理】图1抑制载波调制信号图2有载波调制信号图321.530KHz图4AM调制信号1.075KHz图5AM调制信号1.894KHz图6AM调制信号3.484KHz【实验结论与分析】实验中出现了抑止载波的调幅信号，分析原因是由于器件内部参数不可能完全对称，致使输出出现漏信号，在电路中适当对电阻等元器件的参数进行调节可以较好地抑止载波漏信号和改善温度性能。同时，我在实验中遇到这个问题，理论上当调制系数小于等于1时，包络恒为正，解调信号不失真，但我在实验中把调制系数改得较小，但是时解调信号却出现了失真，最后又将调制系数调大才减小了信号的失真度。