调幅信号的解调最全word资料.docx
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调幅信号的解调最全word资料
实验五调幅信号的解调
一、实验原理
从高频已调信号中恢复出调制信号的过程称为解调。
解调是调制的逆过程。
调幅信号的解调,通常称为检波,其实现方法可分为包络检波和同步检波两大类。
前者只适用于AM波,而DSB或SSB信号只能用同步检波。
当然同步检波也可解调AM信号,但因比包络检波器电路复杂,所以AM信号很少采用同步检波。
1、二极管峰值包络检波器
二极管包络检波分为峰值包络检波和平均包络检波。
前者输入信号电压大于0.5V。
检波器输出、输入间是线性关系——线形检波;后者输入信号较小,一般几毫伏至几十毫伏,输出的平均电压与输入信号电压振幅的平方成正比,又称平方率检波,广泛用于测量仪表中的功率指示。
本实验仅研究二极管峰值包络检波,其原理电路如图6—1所示。
图中,输入回路提供调幅信号源。
检波二极管通常选用导通电压小、导通电阻小的锗管。
RC电路有两个作用:
一是作为检波器的负载,在两端产生调制信号电压;二是滤除检波电流中的高频分量。
为此,RC网络必须满足
(6—1)
式中,
为载波角频率,
为调制角频率。
检波过程实质上就是信号源通过二极管向电容C充电和电容对电阻R放电的过程,充电时间常数为
,
为二极管正向导通电阻。
放电时间常数为RC,通常
,因此对C而言充电快,放电慢。
经过若干个周期后,检波器的输出电压
在充放电过程中逐步建立起来。
该电压对二极管D形成一个大的负电压,从而使二极管在输入电压的峰值附近才导通,导通时间很短,电流通角
很小。
当C充放电达到动态平衡后,
按高频周期作锯齿状波动,其平均值是稳定的,且变化规律与输入调幅信号包络变化规律相同,从而实现了AM信号的解调。
平均电压,即输出电压
包含直流
及低频调制分量
:
(6—2)
当电路元件选择正确时,
接近但小于输入电压峰值。
如果只需输出调制信号,则可在原电路上增加隔直电容
和负载电阻
。
如图6—2(a);如果需要检波器提供与载波电压大小成比例的直流电压(如用于自动增益控制),则可用低通滤波器
滤除调制分量,取出直流。
如图6—2(b)所示。
下面简单说明一下二极管峰值包络检波器的两项主要性能指标。
(1)传输系数
传输系数
亦称检波系数,检波效率,是描述检波器对输入已调信号的解调能力或效率的一个物理量。
若输入电压振幅为
,输出直流电压为
,则
定义为:
(6—3)
对于AM信号,其定义为检波器输出低频电压振甫于输入高频已调波包络振幅之比
(6—4)
这两个定义是一致的。
的大小决定于RC的取值及二级管导通电阻
的大小,
越趋近于1,检波效率越高。
(2)检波器的失真
二极管峰值包络检波器的失真,除具有与放大器相同的线性与非线性失真外,还存在两种特有的失真—惰性失真和底部切割失真,如图6—3所示。
惰性失真表现为输出波形不随包络形状而变,他总是起始于输入电压负斜率的包络上,输出电压跟不上包络线的下降速度。
这种失真是由于RC过大造成的,即由于RC时间常数过大,二极管截止期间C通过R放电速度过慢,使AM信号包络下降速度大于电容两端电压下降速度,因而造成二极管负偏压大于信号电压,致使二极管在其后的若干高频周期内不导通。
为避免产生惰性失真,必须保证在每一个高频周期内二极管导通一次,也就是使电容C通过R放电的速度大于或等于包络的下降速度。
底部切削失真又称负峰切削失真,这种失真是因检波器的交直流负载不同引起的。
分析表明,为防止失真,检波器交流负载与直流负载之比不得小于调幅波的调制度m,因此,必须限制交、直流负载的差别。
二极管峰值包络检波器实验电路为实验箱中05单元电路,如图6—4所示。
图中5K1、5K2用于选择不同电容、电阻,以便讨论不同C、R对检波特性的影响。
2、同步检波
同步检波分为乘积型和叠加型两种方式,它们都需要接受端恢复载波支持。
本实验采用乘积型同步检波,实验电路为实验箱06单元电路,如图6—5所示。
乘积型同步检波是直接把本地恢复载波与调幅信号相乘,用低通滤波器滤除无用的高频分量,提取有用的低频信号,它要求恢复载波与发端的载波同频同相,否则将使恢复出来的调制信号产生失真。
本实验中,恢复载波直接取自原调幅波载波。
因为在输出电流中,除了解调所需要的低频分量外,其余所有分量都属于高频范围,很容易滤除,因此不需要载波调零电路,而且可采用单电源供电。
本电路可以解调DSB或SSB信号,亦可解调AM信号。
MC1496脚8输入载波信号,可用大信号输入,一般100—500mV;脚1输入已调信号,信号电平应使放大器保持在线性工作区内,一般在100mV以下。
实验箱06单元中,6GB1及LC谐振电路用于鉴频器实验,后面再作介绍。
二、实验仪器
双踪示波器XJ4330或HH4330
数字频率计SP3165A或NFC—100
电源万用表实验箱
三、实验内容
(一)二极管峰值包络检波研究
1、参考实验五内容,在4D点得到m<1的正常AM波。
2、连接4/3—5/1,断开5/2—10/1,选择合适的5K1、5K2位置,使在5A点得到不失真的检波波形。
用示波器测量4D点AM波包络峰—峰值
和5A点解调信号峰—峰值
,计算检波器传输系数
(6—5)
3、接通5/2—10/1,调整10DW1,试听检波效果;将7K换成3—1,再听检波效果。
4、断开5/2—10/1,7K换成2—1,选择不同5K1、5K2位置,用示波器在5A点观察不同R、C值对检波输出的影响。
记录波形最好和产生较大惰性失真的开关位置及RC值。
5、接通5/2—10/1,选择不同5K1,5K2位置(必要时调整10DW1),使5A点波形底部切削失真,记录5K1,5K2位置及RC值。
(二)同步检波
1断开5/2—10/1,4/4—9/1;接通3/3—6/3,4/4—6/1;6K1置于1—4,用示波器在6C点观察解调波形。
接通6/4—10/1,试听检波效果。
2参考实验五内,将AM波转成DSB波,观察解调波形。
恢复实验箱至初始状态。
低压差分信号LVDS(LowVoltageDifferentialSigna1)是由ANSI/TIA/EIA-644—1995定义的用于高速数据传输的物理层接口标准。
它具有超高速(1.4Gb/s)、低功耗及低电磁辐射的特性,是在铜介质上实现千兆位级高速通信的优选方案;可用于服务器、可堆垒集线器、无线基站、ATM交换机及高分辨率显示等等,也可用于通用通信系统的设计。
BLVDS(BusLVDS)是LVDS技术在多点通信领域的扩展,要求附加总线仲裁设计、更大的驱动电流(10mA)和更好的阻抗匹配设计。
通常的LVDS电路设计使用各种专用芯片,如美国半导体公司的DS92LV16等。
LVDS技术是一种低摆幅的通用I/O标准,其低摆幅和低电流驱动输出实现了低噪声和低功耗,解决了物理层点对点传输的瓶颈问题,满足了数据高速传输的要求。
降低供电电压减少了高密度集成电路的功耗,减少了芯片内部的散热,从而提高了芯片的集成度。
LVDS具有数据率高、功耗低、端接匹配容易、可靠性高、成本低等优点。
LVDS的物理接口使用1.2V偏置,约400mV摆幅的信号,LVDS驱动器和接收器是电流驱动方式,不依赖于特定的供电电压,很容易迁移到低电压供电的系统中去,而且性能不变。
图2是一个简单的单向LVDS接口连接图,每个点对点连接的差分对由一个驱动器、互连介质和一个接收器组成,驱动器和接收器主要完成,TTL信号和LVDS信号的互相转换;互连介质包括电缆、PCB上的差分线对和匹配阻抗。
LVDS驱动器由一个驱动差分线对的电流源组成,通常为3.5mA。
LVDS接收器具有很高的输入阻抗,驱动器输出的电流大部分都流过100欧姆的匹配电阻,并在接收器的输入端产生大约350mV的电压。
当驱动器翻转时,则改变流经电阻的电流方向,产生有效的逻辑‘1’和逻辑‘0’状态。
LVDS接收器可以承受±1V的电压变化,当存在系统噪声时,噪声以共模方式同时耦合到一对差分线上,并在接收器中相减,从而消除噪声。
在FPGA中的实现
VitexII系列FPGA的IOB(I/OBlock)单元完全符合LVDS的IEEE规范,从而简化了系统及板级间的设计。
IOB内集成有电流源,不需要再外接,且有3.3V和2.5V两种固定电压工作模式及一种扩展工作模式,为实现LVDS接口提供了最方便、灵活的解决方案。
扩展工作模式提供更大的驱动能力和电压摆幅(350~750mV),更适合长距离或电缆式的LVDS接口应用。
对于FPGA软件编程而言,LVDS使用方便、简单。
在Xilinx的基本元件库中,已为LVDS接口集成许多不同类型的元件,在应用中只要选择恰当的元件例化即可。
基本元件IBUFGDSLVDS用来例化输入时钟信号;IBUFDSLVDS用来例化普通的输入信号;OBUFDSLVDS用来例化普通的输出信号。
元件名中的“*”号是通配符,分别代表2.5V模式、3.3V模式或扩展模式。
图3为其逻辑图。
要注意的是,元件的输入、输出端是分正(I或O)、负(IB或OB)极性的,在引脚约束文件中只需定位正极引脚,
软件会自动为负极分配相邻IOB中的对应引脚。
以2.5V供电模式为例,VHDL
语言的例化语句如下:
一输入元件例化
U1:
IBUFDS—LVDS一25portmap(I=>datinP,IB=>datainN,O=>datain);对于
LVDS的时钟信号,只要将基本元件名由IBUFDS—
LVDS25改为IBUFGDSLVDS25即可;
一输出元件例化
U2:
OBUFDS
—
LVDS
一25portmap(I=>data—
out,0=>data
—
out
—
P,OB:
>data
—
out
—N)。
参考文献:
《基于FPGA的CPCI和LVDS接口技术及应用》
王晓君,宇文英,罗跃东
大风蓝色预警信号
东平县气象局2010年12月29日14时30分
东平县气象局12月29日14时30分发布大风蓝色预警信号:
受强冷空气影响,今天下午到31日,北风2~3级增强到4~5级阵风7级,湖面3~4级增强到6~7级阵风8级,最低温度出现在31日早晨:
-12℃左右。
防御指南:
1.相关部门按照职责做好防风、防冻工作,公众采取御寒保暖措施;
2.加固设施农业、棚架、广告牌等搭建物,停止露天活动和高空等户外危险作业;
3.相关水域水上作业和过往船舶采取积极的应对措施,加固港口设施,防止船舶走锚、搁浅和碰撞。
值班员:
宋莎莎签发:
尹虎城
至:
县委办、县人大办、县办、县政协办、县安监局、县交通局、县财政局、县农业局、县水产局、县公用事业局、县交警大队
大雾预警信号
大雾预警信号分三级,分别以黄色、橙色、红色表示。
(一)大雾黄色预警信号
图标:
标准:
12小时内可能出现能见度小于500米的雾,或者已经出现能见度小于500米、大于等于200米的雾并将持续。
防御指南:
1.有关部门和单位按照职责做好防雾准备工作;
2.机场、高速公路、轮渡码头等单位加强交通管理,保障安全;
3.驾驶人员注意雾的变化,小心驾驶;
4.户外活动注意安全。
(二)大雾橙色预警信号
图标:
标准:
6小时内可能出现能见度小于200米的雾,或者已经出现能见度小于200米、大于等于50米的雾并将持续。
防御指南:
1.有关部门和单位按照职责做好防雾工作;
2.机场、高速公路、轮渡码头等单位加强调度指挥;
3.驾驶人员必须严格控制车、船的行进速度;
4.减少户外活动。
(三)大雾红色预警信号
图标:
标准:
2小时内可能出现能见度小于50米的雾,或者已经出现能见度小于50米的雾并将持续。
防御指南:
1.有关部门和单位按照职责做好防雾应急工作;
2.有关单位按照行业规定适时采取交通安全管制措施,如机场暂停飞机起降,高速公路暂时封闭,轮渡暂时停航等;
3.驾驶人员根据雾天行驶规定,采取雾天预防措施,根据环境条件采取合理行驶方式,并尽快寻找安全停放区域停靠;
4.不要进行户外活动。