實驗五振幅調(diào)制

1、一、實驗?zāi)康?通過實驗了解振幅調(diào)制的工作原理。2掌握用MC1496來實現(xiàn)AM和DSB的方法，并研究已調(diào)波與調(diào)制信號，載波之間的關(guān)系。3掌握用示波器測量調(diào)幅系數(shù)的方法。二、實驗內(nèi)容 1模擬相乘調(diào)幅器的輸入失調(diào)電壓調(diào)節(jié)。2用示波器觀察正常調(diào)幅波（AM）波形，并測量其調(diào)幅系數(shù)。3用示波器觀察平衡調(diào)幅波（抑制載波的雙邊帶波形DSB）波形。4用示波器觀察調(diào)制信號為方波、三角波的調(diào)幅波。三、實驗原理將要傳遞的信息“記載”到高頻振蕩上去這一過程稱為調(diào)制。調(diào)制后的高頻振蕩稱為已調(diào)波，未調(diào)制的高頻振蕩稱為載波。需要“記載”的信息稱為調(diào)制信號。調(diào)制器和解調(diào)器必須由非線性元件構(gòu)成，它們可以是二極管或三極管。近年來集

2、成電路在模擬通信中得到了廣泛應(yīng)用，調(diào)制器、解調(diào)器都可以用模擬乘法器來實現(xiàn)。（一）振幅調(diào)制和調(diào)幅波振幅調(diào)制就是用低頻調(diào)制信號去控制高頻載波信號的振幅，使載波的振幅隨調(diào)制信號成正比地變化。經(jīng)過振幅調(diào)制的高頻載波稱為振幅調(diào)制波（簡稱調(diào)幅波）。調(diào)幅波有普通調(diào)幅波（AM）、抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波（DSB）和抑制載波的單邊帶調(diào)幅波（SSB）三種。1.普通調(diào)幅波（AM）2.抑制載波雙邊帶調(diào)幅（DSB）由于載波不攜帶信息，因此，為了節(jié)省發(fā)射功率，可以只發(fā)射含有信息的上、下兩個邊帶，而不發(fā)射載波，這種調(diào)制方式稱為抑制載波的雙邊帶調(diào)幅，簡稱雙邊帶調(diào)幅，用 DSB表示?？蓪⒄{(diào)制信號和載波信號。直接加到乘法器或平衡調(diào)

3、幅器電路得到。雙邊帶調(diào)幅信號寫為3.抑制載波單邊帶調(diào)幅（SSB）進(jìn)一步觀察雙邊帶調(diào)幅波的頻譜結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，上邊帶和下邊帶都反映了調(diào)制信號的頻譜結(jié)構(gòu)，因而它們都含有調(diào)制信號的全部信息。從傳輸信息的觀點看，可以進(jìn)一步把其中的一個邊帶抑制掉，只保留一個邊帶（上邊帶或下邊帶）。無疑這不僅可以進(jìn)一步節(jié)省發(fā)射功率，而且頻帶的寬度也縮小了一半，這對于波道特別擁擠的短波通信是很有利的。這種既抑制載波又只傳送一個邊帶的調(diào)制方式，稱為單邊帶調(diào)幅，用SSB表示。由 通過邊帶濾波器后，就可得到上邊帶或下邊帶：下邊帶信號：上邊帶信號：（二）普通調(diào)幅波的產(chǎn)生電路下面介紹一種高電平調(diào)幅電路。高電平調(diào)幅電路是以調(diào)諧功率放大器為基

4、礎(chǔ)構(gòu)成的，實際上它是一個輸出電壓振幅受調(diào)制信號控制的調(diào)諧功率放大器，根據(jù)調(diào)制信號注入調(diào)幅器方式的不同，分為基極調(diào)幅、發(fā)射極調(diào)幅和集電極調(diào)幅三種，下面我們僅介紹基極調(diào)幅?；鶚O調(diào)幅電路如圖1-1所示。由圖可見，高頻載波信號通過高頻變壓器加到晶體管基極回路，低頻調(diào)制信號通過低頻變壓器加到晶體管基極回路，為高頻旁路電容，用來為載波信號提供通路。圖1-1基極調(diào)幅電路在調(diào)制過程中，調(diào)制信號相當(dāng)于一個緩慢變化的偏壓（因為反偏壓，否則綜合偏壓應(yīng)是），使放大器的集電極脈沖電流的最大值和導(dǎo)通角按調(diào)制信號的大小而變化。在往正向增大時，和增大；在往反向減小時，和減少，故輸出電壓幅值正好反映調(diào)制信號波形。晶體管的集電極

5、電流波形和調(diào)諧回路輸出的電壓波形，如圖5-8所示，將集電極諧振回路調(diào)諧在載頻上，那么放大器的輸出端便獲得調(diào)幅波。（三）抑制載波調(diào)幅的產(chǎn)生電路產(chǎn)生抑制載波調(diào)幅波的電路采用平衡、抵消的辦法把載波抑制掉，故這種電路叫抑制載波調(diào)幅電路或叫平衡調(diào)幅電路。隨著集成電路的發(fā)展，由線性組件構(gòu)成的平衡調(diào)幅器已被采用，圖1-2是用模擬乘法器實現(xiàn)抑制載波的實際電路，它是用MC1596G構(gòu)成。這個電路的特點是工作頻帶寬，輸出頻率較純，而且省去了變壓器，調(diào)整簡單。圖1-2 用模擬乘法器產(chǎn)生抑制載波調(diào)幅(四)振幅調(diào)制實驗電路圖1-3 1496組成的調(diào)幅器實驗電路四、實驗步驟及結(jié)果1實驗準(zhǔn)備（1）在實驗箱主板上插上集成乘法

6、器幅度調(diào)制電路模塊。接通實驗箱上電源開關(guān)，按下模塊上開關(guān)8K1，此時電源指標(biāo)燈點亮。（2）調(diào)制信號源：采用低頻信號源中的函數(shù)發(fā)生器，其參數(shù)調(diào)節(jié)如下（示波器監(jiān)測）：· 頻率范圍：1kHz· 波形選擇：正弦波· 輸出峰-峰值：300mV（3）載波源：采用高頻信號源：· 工作頻率：2MHz用頻率計測量（也可采用其它頻率）；· 輸出幅度（峰-峰值）：200mV，用示波器觀測。 2輸入失調(diào)電壓的調(diào)整（交流饋通電壓的調(diào)整） 集成模擬相乘器在使用之前必須進(jìn)行輸入失調(diào)調(diào)零，也就是要進(jìn)行交流饋通電壓的調(diào)整，其目的是使相乘器調(diào)整為平衡狀態(tài)。因此在調(diào)整前必須將開關(guān)8

7、K01置“off”（往下?lián)埽?，以切斷其直流電壓。交流饋通電壓指的是相乘器的一個輸入端加上信號電壓，而另一個輸入端不加信號時的輸出電壓，這個電壓越小越好。（1）載波輸入端輸入失調(diào)電壓調(diào)節(jié) 把調(diào)制信號源輸出的音頻調(diào)制信號加到音頻輸入端（8P02），而載波輸入端不加信號。用示波器監(jiān)測相乘器輸出端（8TP03）的輸出波形，調(diào)節(jié)電位器8W02，使此時輸出端（8TP03）的輸出信號（稱為調(diào)制輸入端饋通誤差）最小。（2）調(diào)制輸入端輸入失調(diào)電壓調(diào)節(jié) 把載波源輸出的載波信號加到載波輸入端（8P01），而音頻輸入端不加信號。用示波器監(jiān)測相乘器輸出端（8TP03）的輸出波形。調(diào)節(jié)電位器8W01使此時輸出（8TP03

8、）的輸出信號（稱為載波輸入端饋通誤差）最小。3DSB（抑制載波雙邊帶調(diào)幅）波形觀察在載波輸入、音頻輸入端已進(jìn)行輸入失調(diào)電壓調(diào)節(jié)（對應(yīng)于8W02、8W01調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上），可進(jìn)行DSB的測量。（1）DSB信號波形觀察將高頻信號源輸出的載波接入載波輸入端（8P01），低頻調(diào)制信號接入音頻輸入端（8P02）。示波器CH1接調(diào)制信號（可用帶“鉤”的探頭接到8TP02上），示波器CH2接調(diào)幅輸出端（8TP03），即可觀察到調(diào)制信號及其對應(yīng)的DSB信號波形。實驗中觀測到的波形如下圖2-1所示：圖2-1 調(diào)制信號及DSB信號波形（2）DSB信號反相點觀察 為了清楚地觀察雙邊帶信號過零點的反相，必須降低載波的頻

9、率。本實驗可將載波頻率降低為100KHZ（如果是DDS高頻信號源可直接調(diào)至100KHZ；如果是其它信號源，需另配100KHZ的函數(shù)發(fā)生器），幅度仍為200mv。調(diào)制信號仍為1KHZ（幅度300mv）。增大示波器X軸掃描速率，仔細(xì)觀察調(diào)制信號過零點時刻所對應(yīng)的DSB信號，過零點時刻的波形應(yīng)該反相。實驗中觀測到的波形如下圖2-2所示： 圖2-2 DSB信號反相點觀察由圖可見，過零點的波形為反向。（3）DSB信號波形與載波波形的相位比較在實驗3（2）的基礎(chǔ)上，將示波器CH1改接8TP01點，把調(diào)制器的輸入載波波形與輸出DSB波形的相位進(jìn)行比較，可發(fā)現(xiàn)：在調(diào)制信號正半周期間，兩者同相；在調(diào)制信號負(fù)半周

10、期間，兩者反相。實驗中觀測到的波形如下圖2-3、圖2-4所示：圖2-3 調(diào)制信號正半周期DSB與載波比較 圖2-4 調(diào)制信號負(fù)半周期DSB與載波比較由圖可見：在調(diào)制信號正半周期間，DSB信號波形與載波波形同相；在調(diào)制信號負(fù)半周期間，DSB信號波形與載波波形反相。與預(yù)期一致，實驗結(jié)果正確。4.SSB（單邊帶調(diào)制）波形觀察單邊帶（SSB）是將抑制載波的雙邊帶（DSB）通過邊帶濾波器濾除一個邊帶而得到的。本實驗利用濾波與計數(shù)鑒頻模塊中的帶通濾波器作為邊帶濾波器，該濾波器的中心頻率110KHZ左右，通頻帶約12KHZ。為了利用該帶通濾波器取出上邊帶而抑制下邊帶。雙邊帶（DSB）的載波頻率應(yīng)取104KH

11、Z。具體操作方法如下： 將載波頻率為104KHZ，幅度300mv的正弦波接入載波輸入端（8P01），將頻率為6KHZ，幅度300mv的正弦波接入音頻輸入端（8P02）。按照DSB的調(diào)試方法得到DSB波形。將調(diào)幅輸出（8P03）連接到濾波與計數(shù)鑒頻模塊中的帶通濾波器輸入端（15P05），用示波器測量帶通濾波器輸出（15P06），即可觀察到SSB信號波形。在本實驗中，正常的SSB波形應(yīng)為110KHZ的等幅波形，但由于帶通濾波器頻帶較寬，下邊帶不可能完全抑制，因此，其輸出波形不完全是等幅波。實驗中觀測到的SSB波形如下圖2-5所示：由圖可見，SSB波形頻率為104.2KHz左右，接近110KHz，幅

12、度接近等幅波。與預(yù)期基本一致，實驗結(jié)果正確。圖2-5 SSB（單邊帶調(diào)制）波形5AM（常規(guī)調(diào)幅）波形測量（1）AM正常波形觀測 在保持輸入失調(diào)電壓調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上，將開關(guān)8K01置“on”（往上撥），即轉(zhuǎn)為正常調(diào)幅狀態(tài)。載波頻率仍設(shè)置為2MHZ（幅度200mv），調(diào)制信號頻率1KHZ（幅度300mv）。示波器CH1接8TP02、CH2接8TP03，即可觀察到正常的AM波形。 實驗中觀測到的波形如下圖2-6所示：圖2-6 AM正常波形調(diào)整電位器8W03，可以改變調(diào)幅波的調(diào)制度。在觀察輸出波形時，改變音頻調(diào)制信號的頻率及幅度，輸出波形隨之變化。實驗結(jié)果正確。（2）不對稱調(diào)制度的AM波形觀察 在AM正常

13、波形調(diào)整的基礎(chǔ)上，改變8W02，可觀察到調(diào)制度不對稱的情形。最后仍調(diào)到調(diào)制度對稱的情形。下圖為用示波器觀測到的不對稱調(diào)幅波波形： 圖2-7 不對稱調(diào)幅波波形（3）過調(diào)制時的AM波形觀察 在上述實驗的基礎(chǔ)上，即載波2MHZ（幅度200mv），音頻調(diào)制信號1KHZ（幅度300mv），示波器CH1接8TP02、CH2接8TP03。調(diào)整8W03使調(diào)制度為100%，然后增大音頻調(diào)制信號的幅度，可以觀察到過調(diào)制時AM波形，并與調(diào)制信號波形作比較。通過示波器觀察到調(diào)制度為100%和過調(diào)制的AM波形如下：圖2-8 調(diào)制度為100%的AM波形 圖2-9 過調(diào)制AM波形（4）增大載波幅度時的調(diào)幅波觀察 保持調(diào)制信號輸入不變，逐步增大載波幅度，并觀察輸出已調(diào)波?？梢园l(fā)現(xiàn)：當(dāng)載波幅度增大到某值時，已調(diào)波形開始有失真；而當(dāng)載波幅度繼續(xù)增大時，已調(diào)波形包絡(luò)出現(xiàn)模糊。最后把載波幅度復(fù)原（200mv）。 實驗中觀測到失真的調(diào)幅波波形如下圖：圖2-10 增大載波幅度后失真的調(diào)幅波波形（5）調(diào)制信號為三角波和方波時的調(diào)幅波觀察 保持載波源輸出不變，但把調(diào)制信號源輸出的調(diào)制信號改為三角波（峰峰值200mv）或方波（200mv），并改變其頻率，觀察已調(diào)波形的變化，調(diào)整8W03，觀察輸出波形調(diào)制度的變化。下圖為調(diào)制信號為三角波