通信电子线路AM幅度调制仿真实验 10211004 程煜钧 通信1001.docx
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通信电子线路AM幅度调制仿真实验 10211004 程煜钧 通信1001.docx
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通信电子线路AM幅度调制仿真实验10211004程煜钧通信1001
振幅调制与检波仿真
实验报告
班级:
通信1001
姓名:
程煜钧
学号:
10211004
指导教师:
路勇
实验日期:
2012-11-24
实验名称:
幅度调制的实验仿真
一:
实验目标
1.观察调制指数ma不同时调制与解调之后的波形图样
2.观察并对比普通调幅AM和双边带调制DSB频谱图
3.观察全调制(ma=1)和DSB调制过零点的异同
二:
实验原理及内容
1.调幅调制简介
调制(modulation)就是对信号源的信息进行处理加到载波上,使其变为适合于信道传输的形式的过程,就是使载波随信号而改变的技术。
一般来说,信号源的信息(也称为信源)含有直流分量和频率较低的频率分量,称为基带信号。
基带信号往往不能作为传输信号,因此必须把基带信号转变为一个相对基带频率而言频率非常高的信号以适合于信道传输。
这个信号叫做已调信号,而基带信号叫做调制信号。
调制是通过改变高频载波即消息的载体信号的幅度、相位或者频率,使其随着基带信号幅度的变化而变化来实现的。
而解调则是将基带信号从载波中提取出来以便预定的接收者(也称为信宿)处理和理解的过程。
正弦波调制有幅度调制、频率调制和相位调制三种基本方式,后两者合称为角度调制。
此外还有一些变异的调制,如单边带调幅、残留边带调幅等。
脉冲调制也可以按类似的方法分类。
此外还有复合调制和多重调制等。
不同的调制方式有不同的特点和性能。
这次仿真实验,我们选择幅度调制为对象进行研究。
2.调幅调制原理
2.1AM调制
理想的模拟正弦波调幅是:
载波幅度与调制信号瞬时值ua(t)成线性关系,但载频fC=ωC/2π和相位ψ保持不变。
调制时,调幅信号uA(t)可用下式表示:
uA(t)=UC(1+macosΩt)cos(ωCt+ψ)。
式中UC是载波幅度;Ω=2πF,是调制信号的角频率,其中F是调制信号频率;ma是一个和调制信号幅度Ua成比例的常数,叫作调幅系数,数值应在0~1之间。
若ma>1,会出现过调失真。
一般AM调幅取ma=0.3左右。
2.2DSB双边带和SSB单边带调制
由于AM调制的功率大部分集中在载波上,就算取ma=1,仍然会有1/3的能量会被浪费掉。
因此为了解决这个问题,人们发明了DSB,SSB技术,简单说来,DSB技术可以在普通调幅的基础上抑制掉不携带有用信息的载波,DSB的实现只用去掉AM信号的直流分量即可。
三:
实验设计与实验方法
下图为AM/DSB调制的原理图:
若为AM调制则在加法器处加上一个直流分量。
而DSB则不需直流分量。
而解调电路我们采用包络检波电路:
电路大致由这两大部分构成。
四、实验分析
本次实验仿真使用软件Multisim10软件,通过该软件可以得到下列仿真结果。
1.AM调制
AM调制实验仿真图如下:
前半部分为乘法器调制电路,后半部分为包络检波的解调装置。
由图可知,调幅指数ma=1/4=0.25,示波器1,调制之后的信号的效果如图:
解调之后的波形由示波器二显示,可得出波形图如下(通道B的波形):
此图像即为解调之后的图像。
由图可以发现高频载波信号的振幅随着调制信号的振幅规律变化,即已调信号的振幅在Ec上下按照输入调制信号规律变化。
若将仿真图中调制信号电压幅值改成4V,则调制指数ma=1成为全调制,仿真结果如下:
可见这时电路输出的曲线的包络恰好为调幅曲线,此时包络与横轴刚好相切不失真。
其解调图样如下。
若将图2中调制信号电压的幅值改为8V,则调制指数ma=2.这时电路输出的曲为过量调幅曲线,即过调制。
可得过调波形:
可见包络波形已有一定失真,无法反映调制信号的变化情况。
其解调波形如下:
其失真不太明显,不过从调制波形可以看出来该解调波一定有失真。
那我们再用ma=3即调制信号幅值改为12V观察解调后波形:
可见其已经存在明显失真。
2.双边带调制DSB和AM调制的比较
双边带调制即是在调制信号中去除掉直流分量即可,于是我们可以得出其电路图:
1.将其调制之后的波形图和AM的全调制(ma=1)进行对比(主要比较其过零点):
(DSB波形图,可见其过零点相位有一个180°的反转。
)
(此为全调制ma=1的仿真图,并不能清楚地看到过零点的相位情况,可隐约地看见相位是连续的)
2.之后再对其调制之后的频谱图进行比较,比较二者的频率分量。
由频谱分析仪可得下列图样:
(此为DSB双边带调制的频谱分析图,由图可见中间的载频分量已经被去掉,只留下了边频)
(此为全调制的频谱分析图,图为载频分量和边频分量的叠加)
五:
实验总结
这次仿真实验主要从各方面研究了幅度调制,而由于以前用过Multisim10这个仿真软件,再加上这些知识老师在课上都详细地讲过,因此这次仿真实验并不算特别困难。
而我通过这次仿真实验,更加深刻地明白了幅度调制和解调的原理,对普通调幅和DSB的认识和理解也更进了一步,明白了它们的原理和区别。
特别是有关调制指数的对调制的影响,DSB与全调制时过零点的区别,还有DSB的原理,我都有了进一步的认识。
总之,实践是检验真理的唯一标准,课本上所学的东西只是理论,而如果想要验证这些理论的正确与否,并将它成功应用,必须通过这样的实验来完成。
我想这才是我们这些课都需要安排实验的真谛所在吧。
教师评语:
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