實驗三 集成乘法器幅度調(diào)制實驗

1、高頻實驗報告 實驗名稱：集成乘法器幅度調(diào)制實驗?zāi)暇├砉ご髮W(xué)紫金學(xué)院電光系一、 實驗?zāi)康腶) 通過實驗了解集成乘法器幅度調(diào)制的工作原理，驗證普通調(diào)幅波（AM）和抑制載波雙邊帶調(diào)幅波（）的相關(guān)理論。b) 掌握用集成模擬乘法器MC1496實現(xiàn)AM和DSB-SC的方法，并研究調(diào)制信號、載波信號與已調(diào)波之間的關(guān)系。c) 掌握在示波器上測量與調(diào)整調(diào)幅波特性的方法。二、實驗基本原理與電路1.調(diào)幅信號的原理(一) 普通調(diào)幅波（AM）（表達(dá)式、波形、頻譜、功率） (1)普通調(diào)幅波（AM）的表達(dá)式、波形設(shè)調(diào)制信號為單一頻率的余弦波： ,載波信號為 ： 普通調(diào)幅波（AM）的表達(dá)式為= 式中， 稱為調(diào)幅系數(shù)或調(diào)幅度。

2、 由于調(diào)幅系數(shù)與調(diào)制電壓的振幅成正比，即越大，越大，調(diào)幅波幅度變化越大，一般小于或等于1。如果1，調(diào)幅波產(chǎn)生失真，這種情況稱為過調(diào)幅。圖3-1 調(diào)幅波的波形 （2）. 普通調(diào)幅波（AM）的頻譜 普通調(diào)幅波（AM）的表達(dá)式展開得： 它由三個高頻分量組成。將這三個頻率分量用圖畫出，便可得到圖3-2所示的頻譜圖，在這個圖上調(diào)幅波的每一個正弦分量用一個線段表示，線段的長度代表其幅度，線段在橫軸上的位置代表其頻率。 圖3-2 普通調(diào)幅波的頻譜圖調(diào)幅的過程就是在頻譜上將低頻調(diào)制信號搬移到高頻載波分量兩側(cè)的過程。在單頻調(diào)制時，其調(diào)幅波的頻帶寬度為調(diào)制信號頻譜的兩倍，即（3）普通調(diào)幅波（AM）的功率 載波分量

3、功率： 上邊頻分量功率： 下邊頻分量功率： 因此，調(diào)幅波在調(diào)制信號的一個周期內(nèi)給出的平均功率為：可見，邊頻功率隨的增大而增加，當(dāng)時，邊頻功率為最大，即。這時上、下邊頻功率之和只有載波功率的一半，這也就是說，用這種調(diào)制方式，發(fā)送端發(fā)送的功率被不攜帶信息的載波占去了很大的比例，顯然，這是很不經(jīng)濟(jì)的。但由于這種調(diào)制設(shè)備簡單，特別是解調(diào)更簡單，便于接收，所以它仍在某些領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。(二) 抑制載波雙邊帶調(diào)幅（）1抑制載波雙邊帶調(diào)幅（）的表達(dá)式、波形 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，用表示

4、?？蓪⒄{(diào)制信號和載波信號直接加到乘法器或平衡調(diào)幅器電路得到。雙邊帶調(diào)幅信號寫成： 為由調(diào)幅電路決定的系數(shù)；是雙邊帶高頻信號的振幅，它與調(diào)制信號成正比。雙邊帶調(diào)幅的調(diào)制信號、調(diào)幅波形如圖3-3所示。雙邊帶調(diào)幅波的包絡(luò)已不再反映調(diào)制信號的變化規(guī)律。圖3-4為頻譜圖。由以上討論可以看出調(diào)制信號有如下的特點(diǎn)：圖3-3 雙邊帶調(diào)幅的調(diào)制信號、調(diào)幅波圖3-4 頻譜圖（a）信號的幅值仍隨調(diào)制信號而變化，但與普通調(diào)幅波不同，的包絡(luò)不再反映調(diào)制信號的形狀，仍保持調(diào)幅波頻譜搬移的特征。（b）在調(diào)制信號的正負(fù)半周，載波的相位反相，即高頻振蕩的相位在瞬間有的突變。（c）調(diào)制，信號仍集中在載頻附近，所占頻帶為 由于調(diào)制

5、抑制了載波，輸出功率是有用信號，它比普通調(diào)幅經(jīng)濟(jì)。但在頻帶利用率上沒有什么改進(jìn)。 2. 集成模擬乘法器MC1496工作原理MC1496實現(xiàn)調(diào)幅的方法很多，目前集成模擬乘法器得到廣泛的應(yīng)用。本實驗采用 MC1496集成模擬乘法器來實現(xiàn)普通調(diào)幅波（AM）和抑制載波雙邊帶調(diào)幅（）。圖3-6 MC1496的內(nèi)部電路及引腳圖MC1496是雙平衡四象限模擬乘法器。其內(nèi)部電路圖和引腳圖如圖3-6 所示。其中V1、V2與V3、V4組成雙差分放大器，V5、V6組成的單差分放大器用以激勵V1V4。V7、V8及其偏置電路組成差分放大器V5、V6的恒流源。引腳8與10接輸入電壓ux，1與4接另一輸入電壓uy，輸出電壓

6、u0從引腳6與12輸出。引腳2與3外接電阻RE，對差分放大器V5、V6產(chǎn)生串聯(lián)電流負(fù)反饋，以擴(kuò)展輸入電壓Uy的線性動態(tài)范圍。引腳14為負(fù)電源端（雙電源供電時）或接地端（單電源供電時），引腳5外接電阻R5。用來調(diào)節(jié)偏置電流I5及鏡像電流I0的值。MC1496可以采用單電源供電，也可以采用雙電源供電，器件的靜態(tài)工作點(diǎn)由外接元件確定，靜態(tài)偏置電壓的設(shè)置應(yīng)保證各個晶體管工作在放大狀態(tài)，即晶體管的集一基極間的電壓應(yīng)大于或等于2V，小于或等于最大允許工作電壓。一般情況下，晶體管的基極電流很小， ，三對差分放大器的基極電流I8、I10、I1和I4可以忽略不計，因此器件的靜態(tài)偏置電流主要由恒流源的值確定。當(dāng)器

7、件為單電源工作時，引腳14接地，5腳通過一電阻R5接正電源（+UCC的典型值為+12V），由于I0是I5的鏡像電流，所以改變電阻R5可以調(diào)節(jié)I0的大小，即當(dāng)器件為雙電源工作時，引腳14接負(fù)電源-UEE(一般接-8V)，5腳通過一電阻R5接地，因此，改變R5也可以調(diào)節(jié)I0的大小，即根據(jù)MC1496的性能參數(shù)，器件的靜態(tài)電流小于4mA，一般取I0I51mA左右。3.實驗電路集成乘法器幅度調(diào)制實驗電路如圖3-7所示。圖3-7 MC1496構(gòu)成集成乘法器幅度調(diào)制實驗電路三、實驗內(nèi)容1模擬乘法器的調(diào)節(jié)，測試電路直流工作點(diǎn)。1)模擬乘法器的調(diào)節(jié) 在實驗箱主板上插上集成乘法器幅度調(diào)制電路模塊。接通實驗箱上電

8、源開關(guān)電源指標(biāo)燈點(diǎn)亮。 測得數(shù)據(jù)： U1 = U4 = -1.57V U6 = U12 = 7.15V U8 = U10 = 5.88V U5 = -6.97V因此看出三極管是導(dǎo)通的。 信號源參數(shù)調(diào)節(jié)如下（示波器監(jiān)測）：調(diào)制信號源： 頻率范圍：1kHz， 波形選擇：正弦波，輸出峰-峰值：300mV載波信號源：工作頻率： 6.5MHz（用頻率計測量），輸出幅度（峰-峰值）50mV，用示波器觀測。 調(diào)整步驟（進(jìn)行平衡調(diào)節(jié)使載漏和調(diào)制泄漏最?。?在IN1端加入載波信號，（IN3調(diào)制信號暫不加），TP1點(diǎn)監(jiān)測幅度。調(diào)節(jié)RW2使OUT端輸出載波信號電壓幅度最小。在IN3端加入調(diào)制信號，（載波信號暫不加

9、），TP2點(diǎn)監(jiān)測幅度。調(diào)節(jié)RW1使OUT端輸出電壓幅度最小。反復(fù)進(jìn)行上述調(diào)整，使OUT端輸出調(diào)制信號電壓幅度達(dá)到最小。測試調(diào)節(jié)波形如下：調(diào)制信號波載波信號波2普通調(diào)幅波（AM）的產(chǎn)生，調(diào)幅系數(shù)ma測量與調(diào)整。2)普通調(diào)幅波（AM）的產(chǎn)生，調(diào)幅系數(shù)測量與調(diào)整。 IN1端加入載波信號50mVp-p，在IN3端加入調(diào)制信號300mVp-p，調(diào)節(jié)RW2，在OUT端觀測普通調(diào)幅波（AM）。調(diào)節(jié)示波器時基旋鈕使熒光屏顯示幾個周期的調(diào)幅波波形，如圖3-8所示。為了使波形平滑美觀，可調(diào)節(jié)示波器上的時基旋鈕或CH1旋鈕即可顯示出平滑的波形曲線，如圖3-8所示。圖3-8普通調(diào)幅波圖3-9 調(diào)幅度ma的測試AB分別

10、產(chǎn)生調(diào)幅系數(shù)ma為0.3，0.5 和1的普通調(diào)幅波（AM），其中ma=（A-B）/(A+B)，并記錄表3-1：表3-1 調(diào)幅系數(shù)ma調(diào)幅系數(shù)maAB0.31170mv580mv0.5680mv461mv1560mv48mv調(diào)制信號頻率： KHz，載波信號頻率： MHz普通調(diào)幅波3抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波（DSB/SC-AM）的產(chǎn)生與觀測。3)抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波（DSB/SC-AM）的產(chǎn)生與觀測 抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波波形觀察在上述載漏和調(diào)制泄漏最小的平衡狀態(tài)，IN1端加入載波信號50mVp-p，在IN3端加入調(diào)制信號300mVp-p，在OUT端觀測抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波波形。調(diào)節(jié)示波器時基旋鈕使熒光屏顯示幾個周期的雙邊帶調(diào)幅波波形，如圖3-10所示。圖3-10 雙邊帶調(diào)幅波波形抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波（DSB/SC-AM）信號反相點(diǎn)觀察為了清楚地觀察抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波信號過零點(diǎn)的反相，必須降低載波的頻率，本實驗可將調(diào)制信號設(shè)置為200KHZ（信號來自低頻源第二頻段，JS01在右邊），幅度仍為300mV，接入IN3，載波信號仍為2MHz（幅度500mV），接入IN1。增大示波器X軸掃描速率，仔細(xì)觀察