实验五振幅调制Word格式.docx
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振幅调制就是用低频调制信号去控制高频载波信号的振幅,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.普通调幅波(AM)
2.抑制载波双边带调幅(DSB)
由于载波不携带信息,因此,为了节省发射功率,可以只发射含有信息的上、下两个边带,而不发射载波,这种调制方式称为抑制载波的双边带调幅,简称双边带调幅,用DSB表示。
可将调制信号
和载波信号
。
直接加到乘法器或平衡调幅器电路得到。
双边带调幅信号写为
3.抑制载波单边带调幅(SSB)
进一步观察双边带调幅波的频谱结构发现,上边带和下边带都反映了调制信号的频谱结构,因而它们都含有调制信号的全部信息。
从传输信息的观点看,可以进一步把其中的一个边带抑制掉,只保留一个边带(上边带或下边带)。
无疑这不仅可以进一步节省发射功率,而且频带的宽度也缩小了一半,这对于波道特别拥挤的短波通信是很有利的。
这种既抑制载波又只传送一个边带的调制方式,称为单边带调幅,用SSB表示。
由
通过边带滤波器后,就可得到上边带或下边带:
下边带信号:
上边带信号:
(二)普通调幅波的产生电路
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,实际上它是一个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、发射极调幅和集电极调幅三种,下面我们仅介绍基极调幅。
基极调幅电路如图1-1所示。
由图可见,高频载波信号
通过高频变压器
加到晶体管基极回路,低频调制信号
通过低频变压器
加到晶体管基极回路,
为高频旁路电容,用来为载波信号提供通路。
图1-1基极调幅电路
在调制过程中,调制信号
相当于一个缓慢变化的偏压(因为反偏压
,否则综合偏压应是
),使放大器的集电极脉冲电流的最大值
和导通角
按调制信号的大小而变化。
在
往正向增大时,
和
增大;
往反向减小时,
减少,故输出电压幅值正好反映调制信号波形。
晶体管的集电极电流
波形和调谐回路输出的电压波形,如图5-8所示,将集电极谐振回路调谐在载频
上,那么放大器的输出端便获得调幅波。
(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。
随着集成电路的发展,由线性组件构成的平衡调幅器已被采用,图1-2是用模拟乘法器实现抑制载波的实际电路,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。
图1-2用模拟乘法器产生抑制载波调幅
(四)振幅调制实验电路
图1-31496组成的调幅器实验电路
四、实验步骤及结果
1.实验准备
(1)在实验箱主板上插上集成乘法器幅度调制电路模块。
接通实验箱上电源开关,按下模块上开关8K1,此时电源指标灯点亮。
(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(也可采用其它频率);
∙输出幅度(峰-峰值):
200mV,用示波器观测。
2.输入失调电压的调整(交流馈通电压的调整)
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电压调节
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,调节电位器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。
3.DSB(抑制载波双边带调幅)波形观察
在载波输入、音频输入端已进行输入失调电压调节(对应于8W02、8W01调节的基础上),可进行DSB的测量。
(1)DSB信号波形观察
将高频信号源输出的载波接入载波输入端(8P01),低频调制信号接入音频输入端(8P02)。
示波器CH1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。
实验中观测到的波形如下图2-1所示:
图2-1调制信号及DSB信号波形
(2)DSB信号反相点观察
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至100KHZ;
如果是其它信号源,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。
实验中观测到的波形如下图2-2所示:
图2-2DSB信号反相点观察
由图可见,过零点的波形为反向。
(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DSB波形的相位进行比较,可发现:
在调制信号正半周期间,两者同相;
在调制信号负半周期间,两者反相。
实验中观测到的波形如下图2-3、图2-4所示:
图2-3调制信号正半周期DSB与载波比较图2-4调制信号负半周期DSB与载波比较
由图可见:
在调制信号正半周期间,DSB信号波形与载波波形同相;
在调制信号负半周期间,DSB信号波形与载波波形反相。
与预期一致,实验结果正确。
4.SSB(单边带调制)波形观察
单边带(SSB)是将抑制载波的双边带(DSB)通过边带滤波器滤除一个边带而得到的。
本实验利用滤波与计数鉴频模块中的带通滤波器作为边带滤波器,该滤波器的中心频率110KHZ左右,通频带约12KHZ。
为了利用该带通滤波器取出上边带而抑制下边带。
双边带(DSB)的载波频率应取104KHZ。
具体操作方法如下:
将载波频率为104KHZ,幅度300mv的正弦波接入载波输入端(8P01),将频率为6KHZ,幅度300mv的正弦波接入音频输入端(8P02)。
按照DSB的调试方法得到DSB波形。
将调幅输出(8P03)连接到滤波与计数鉴频模块中的带通滤波器输入端(15P05),用示波器测量带通滤波器输出(15P06),即可观察到SSB信号波形。
在本实验中,正常的SSB波形应为110KHZ的等幅波形,但由于带通滤波器频带较宽,下边带不可能完全抑制,因此,其输出波形不完全是等幅波。
实验中观测到的SSB波形如下图2-5所示:
由图可见,SSB波形频率为104.2KHz左右,接近110KHz,幅度接近等幅波。
与预期基本一致,实验结果正确。
图2-5SSB(单边带调制)波形
5.AM(常规调幅)波形测量
(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。
实验中观测到的波形如下图2-6所示:
图2-6AM正常波形
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,输出波形随之变化。
实验结果正确。
(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。
最后仍调到调制度对称的情形。
下图为用示波器观测到的不对称调幅波波形:
图2-7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2MHZ(幅度200mv),音频调制信号1KHZ(幅度300mv),示波器CH1接8TP02、CH2接8TP03。
调整8W03使调制度为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,并与调制信号波形作比较。
通过示波器观察到调制度为100%和过调制的AM波形如下:
图2-8调制度为100%的AM波形图2-9过调制AM波形
(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:
当载波幅度增大到某值时,已调波形开始有失真;
而当载波幅度继续增大时,已调波形包络出现模糊。
最后把载波幅度复原(200mv)。
实验中观测到失真的调幅波波形如下图:
图2-10增大载波幅度后失真的调幅波波形
(5)调制信号为三角波和方波时的调幅波观察
保持载波源输出不变,但把调制信号源输出的调制信号改为三角波(峰—峰值200mv)或方波(200mv),并改变其频率,观察已调波形的变化,调整8W03,观察输出波形调制度的变化。
下图为调制信号为三角波时的调幅波形:
实验中观测到调制信号为三角波时的调幅波波形如下图:
图2-11调制度为100%的三角波调幅波形图2-12过调制时的三角波调幅波波形
五、实验总结
1.通过对DSB信号与调制度为100%时AM波形的而比较,可见AM波形幅度比DSB信号小,但AM波形的频率比DSB要高很多,故承载信号的能力较强。
2.通过本次实验,对已调波与调制信号,载波之间的关系进行了探究,进一步了解调制信号与调幅波的分析方法。
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