深圳大学实验四1振幅调制器.docx

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深圳大学实验四1振幅调制器

深圳大学实验报告

课程名称：

高频电路

实验项目名称：

振幅调制器/振幅解调器

学院：

信息工程

专业：

电子信息工程

指导教师：

陈田明

报告人：

吴海学号：

2008130006班级:

电子1班

实验时间：

2010.12.21

实验报告提交时间：

2011.01.05

教务处制

振幅调制器

一、实验目的

1．掌握在示波器上测量调幅系数的方法。

2．通过实验中波形的变换，学会分析实验现象。

3．掌握用MC1496来实现AM和DSB-SC的方法，并研究已调波与调制信号、载波之间的关系。

二、实验设备与仪器

万用表

双踪示波器

AS1637函数信号发生器

低频函数信号发生器（用作调制信号源）

实验板3（幅度调制电路单元）

三、实验基本原理

1.MC1496简介

MC1496是一种四象限模拟相乘器，其内部电路以及用作振幅调制器时的外部连接如图5-1所示。

由图可见，电路中采用了以反极性方式连接的两组差分对（T1～T4），且这两组差分对的恒流源管（T5、T6）又组成了一个差分对，因而亦称为双差分对模拟相乘器。

其典型用法是：

⑻、⑽脚间接一路输入（称为上输入v1），

⑴、⑷脚间接另一路输入（称为下输入v2），⑹、⑿脚分别经由集电极电阻Rc接到正电源+12V上，并从⑹、⑿脚间取输出vo。

⑵、⑶脚间接负反馈电阻Rt。

⑸脚到地之间接电阻RB，它决定了恒流源电流I7、I8的数值，典型值为6.8kO。

⒁脚接负电源-8V。

⑺、⑼、⑾、⒀脚悬空不用。

由于两路输入v1、v2的极性皆可取正或负，因而称之为四象限模拟相乘器。

可以证明：

因而，仅当上输入满足v1≤VT（26mV）时，方有：

才是真正的模拟相乘器。

本实验即为此例。

图5-1MC1496内部电路及外部连接

2.1496组成的调幅器

用MC1496模拟乘法器组成的振幅调幅器实验电路如图4-2所示。

图中，与图5-1相对应之处是：

R8对应于Rt，R9对应于RB，R3、R10对应于RC。

此外，W1用来调节⑴、⑷端之间的平衡，W2用来调节⑻、⑽端之间的平衡。

此外，本实验亦利用W1在⑴、⑷端之间产生附加的直流电压，因而当IN2端加入调制信号时即可产生AM波。

晶体管BG1为射极跟随器，以提高调制器的带负载能力。

图4－21496组成的调幅器实验电路

四、实验内容

1．由MC1496组成的模拟相乘调幅器的输入失调电压调节、直流调制特性测量。

2．用示波器观察DSB-SC波形。

3．用示波器观察AM波形，测量调幅系数。

4．用示波器观察调制信号为方波时的调幅波。

五、实验步骤

1.实验准备

（1）.在实验箱体上插入“高频实验板3”模块。

并用连接线将模块上的+12V电源输入端口和地与实验箱体上提供的+12V输出端口与地端口接通,-8V电源输入端口与实验箱体上提供的-8V输出端口与地端口接通,检查无误后，接通实验箱上电源开关，此时实验板上电源指示灯点亮，即可开始实验。

（2）调制信号源：

采用低频函数发生信号发生器，其参数调节如下（示波器监测）：

·频率范围：

1kHz

·波形选择：

～

·幅度衰减：

-20dB

·输出峰-峰值：

100mV

（3）载波源：

采用AS1637函数信号发生器，其参数调节如下：

·工作方式：

内计娄（“工作方式”按键左边5个指示灯皆暗，此时才用作为信号源）。

·函数波形选择：

～

·工作频率：

100kHz

·输出幅度（峰-峰值）：

10mV

2.静态测量

⑴载波输入端（IN1）输入失调电压调节

把调制信号源输出的调制信号加到输入端IN2（载波源不加），并用示波器CH2监测输出端（OUT）的输出波形。

调节电位器W2使此时输出端（OUT）的输出信号（称为调制输入端馈通误差）最小。

然后断开调制信号源。

⑵调制输入端（IN2）输入失调电压调节

把载波源输出的载波加到输入端IN1（调制信号源不加），并用示波器CH2监测输出端（OUT）的输出波形。

调节电位器W1使此时输出端（OUT）的输出信号（称为载波输入端馈通误差）最小。

⑶直流调制特性测量

仍然不加调制信号，仍用示波器CH2监测输出端（OUT）的输出波形，并用万用表测量A、B之间的电压VAB。

改变W1以改变VAB，记录VAB值（由表4.1给出）以及对应的输出电压峰-峰值Vo（可用示波器CH1监测输入载波，并观察它与输出波形之间的相位关系）。

再根据公式：

计算出相乘系数k值，并填入表1。

表1

VAB（V）

-0.4

-0.3

-0.2

-0.1

0

0.1

0.2

0.3

0.4

V0（V）

K（1/V）

需要指出，对乘法器，有

，在这里有

（相应地是OUT、IN1、IN2端电压）。

因此，当VΩ=0时，即使Vc≠0，仍应有Vc=0。

若Vc≠0，则说明MC1496的⑴、⑷输入端失调。

于是应调节Rp1来达到平衡，这就是上面实验

（1）的做法。

上面实验

（2）的调制平衡调节，意义与⑴相同。

另一方面，在下面的实验中，又要利用对Rp1的调节来获得直流电压，把它先与VΩ相加后再与Vc相乘，便可获得AM调制。

这与“失调”是两个完全不同的概念，请勿混淆。

3.DSB－SC（抵制载波双边带调幅）波形观察

在IN1、IN2端已进行输入失调电压调节（对应于W2、W1的调节）的基础上，可进行DSB-SC测量。

⑴DSB-SC信号波形观察

示波器CH1接调制信号（可用带“钩”的探头接到IN2端旁的接线上），示波器CH2接OUT端，即可观察到调制信号及其对应的DSB-SC信号波形。

⑵DSB-SC信号反相点观察

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-SC信号，能否观察到反相点？

4.AM（常规调幅）波形测量

⑴AM正常波形观察

在保持W2已进行载波输入端（IN1）输入失调电压调节的基础上，改变W1，并观察当VAB从-0.4V变化到+0.4V时的AM波形（示波器CH1接IN2，CH2接OUT）。

可发现：

当ABV增大时，载波振幅增大，因而调制度m减小；而当VAB的极性改变时，AM波的包络亦会有相应的改变。

当VAB=0时，则为DSB-SC波。

记录任一m<1时VAB值和AM波形，最后再返回到VAB=0.1V的情形。

（2）100％调制度观察

在上述实验的基础上（示波器CH1仍接IN2，CH2仍接OUT），逐步增大调制信号源输出的调制信号幅度，可观察到100％调制时的AM波形。

增大示波器X轴扫描速率，可仔细观察到包络零点附近时的波形（建议用AM波形（CH2）触发，X轴扫描用0.1ms档；待波形稳定后，再按下“m*10MAG”按钮扩展）。

（3）过调制时的AM波形观察

①继续增大调制信号源输出的调制信号幅度，可观察到过调制时的AM波形，并与调制信号波形作比较。

②调Rp1使VAB=0.1V逐步变化为-0.1V（用万用表监测），观察在此期间AM波形的变化，并把VAB为-0.1V时的AM波形与VAB为0.1V时的AM波形作比较。

当VAB=0时是什么波形？

③最后调到m<1时的AM波形。

（4）上输入为大载波时的调幅波观察

保持下输入不变，逐步增大载波源输出的载波幅度，并观察输出已调波。

可发现：

当载波幅度增大到某值（如0.2V峰-峰值）时,已调波形开始有失真（顶部变圆）；而当载波幅度继续增大到某值（如0.6V峰-峰值）时,已调波形开始变为方波。

最后把载波幅度复原（10mV）。

5.上输入为大载波时的调幅波观察

保持下输入不变，逐步增大载波源输出的载波幅度，观察输出已调波的变化情况。

并回答思考题。

最后把载波幅度复原（10mV）。

6.调制信号为方波时的调幅波观察

保持载波源输出的载波保持不变，但把调制信号源输出的调制信号改为方波（峰-峰值为100mV），观察当VAB从0.1V变化到-0.1V时的（已）调幅波波形。

最后仍把VAB调节到0.1V。

当VAB=0时是什么波形？

六.数据记录与处理

1.直流调制特性测量

表1

VAB（V）

-0.4

-0.3

-0.2

-0.1

0

0.1

0.2

0.3

0.4

V0（V）

K（1/V）

直流调制特性曲线：

VAB（V）

V0（V）

2.波形记录

（1）.DSB-SC（抑制载波双边带调幅）

（2）常规调幅：

m<1

（3）.常规调幅：

m=1（4）.常规调幅：

m>1

七.思考题

1．由本实验得出DSB－SC波形与调制信号，载波间的关系。

2.解释在1496组成的调幅器中，把载波作为上输入的理由。

答：

1．DSB－SC波形的包络是由调制信号与其相位差别180。

的波形合成而成的，双边带调幅信号不仅其包络已不再反映调制时波形的变化，而且在调制信号波形过零点处已调波的调频相位有180。

的突变。

而载波只提供抬高调制信号的频谱的作用。

2.因为对于MC1496来说，仅当上输入满足v1≤VT（26mV）时，方有：

才是真正的模拟相乘器。

因此，若用调制信号源接到上输入端时，V1便大于VT，便会使得1496不能真正模拟相乘器，便不能达到调制信号的目的。

此外上输入的幅度变化范围受到限制，使得其不可能有较大的幅度变化；而下输入端的幅度变化范围则较大，适合调制信号源作为输入端。

实验结论：

振幅解调器

一、实验目的

1．熟悉电子元器件和高频电子线路实验系统。

2．掌握用包络检波器实现AM波解调的方法。

了解滤波电容数值对AM波解调的影响。

3．理解包络检波器和同步检波器对m≤100％的AM波，m＞100％的AM波以及DSB-SC波的解调情况。

4．掌握用MC1496模拟乘法器组成的同步检波器来实现AM波和DSB-SC波解调的方法。

了解输出端的低通滤波器对AM波解调、DSB-SC波解调的影响。

二、实验设备与仪器

万用表

双踪示波器

AS1637函数信号发生器（用作载波源，恢复载波源）

低频函数信号发生器（用作调制信号源）

三、实验基本原理

振幅解调即是从已调幅波中提取调制信号的过程，亦称为检波。

通常，振幅解调的方法有包络检波和同步检波两种。

1.包络检波

二极管包络检波器是包络检波器中最简单、最常用的一种电路。

它适合于解调信号电平较大（俗称大信号，通常要求峰-峰值为0.5V以上）的AM波。

它具有电路简单，检波线性好，易于实现等优点。

本实验电路主要包括二极管BG2和RC低通滤波器，如图4-1所示。

图中，利用二极管的单向导电性使得电路的充放电时间常数不同（实际上，相差很大）来实现检波。

因此，选择合适的时间常数RC就显得很重要。

图4-1二极管包络检波器电路

2.同步检波

同步检波，又称相干检波。

它利用与已调幅波的载波同步（同频、同相）的一个恢复载波（又称基准信号）与已调幅波相乘，再用低通滤波器滤除高频分量，从而解调得调制信号。

本实验采用MC1496集成电路来组成解调器，如图4-2所示。

图中，恢复载波Vc先加到输入端IN1上，再经过电容C1端IN1上，再经过电容C1加在⑻、⑽脚之间。

已调幅波VDSB先加到输入端IN2上，再经过电容C2加在⑴、⑷脚之间。

相乘后的信号由⑿脚输出，再经过由C4、C5、R6组成的P型低通滤波器滤除高频分量后，在解调输出端（OUT）提取出调制信号。

需要指出的是，在图8-2中对1496采用了单电源（+12V）供电，因而⒁脚需接地，且其他脚亦应偏置相应的正电位，恰如图中所示。

图6-2MC1496组成的解调器实验电路

四、实验内容

1．用示波器观察包络检波器解调AM波、DSB-SC波时的性能。

2．用示波器观察同步检波器解调AM波、DSB-SC波时的性能。

3．用示波器观察包络检波器的滤波电容过大对AM波解调的影响。

4．用示波器观察同步检波器输出端的低通滤波器对AM波解调、DSB-SC波解调的影响。

五、实验步骤

1.实验准备

在实验箱体上插入“高频实验板3”模块。

并用连接线将模块上的+12V电源输入端口和地与实验箱体上提供的+12V输出端口与地端口接通,检查无误后，接通实验箱上电源开关，此时实验板上电源指示灯点亮，即可开始实验。

注意：

做本实验时仍需重复实验六中的部分内容，先产生调幅波，再供这里解调之用。

2.二极管包络检波器

二极管包络检波器的实验电路如图4-1所示，开关K4置OFF位置。

（1）AM波的解调

1m<1的AM波的解调

（ⅰ）AM波的获得

与振幅调制实验中的五、4．⑴中的实验内容相同，以实验箱上的函数发生器作为调制信号源（输出60mVp-p的1kHz正弦波），以AS1637作为载波源（输出60mVp-p的100kHz正弦波），再调节W1使VAB=0.2V左右，便可从幅度调制电路单元上输出m=30％的AM波，其输出幅度（峰-峰值）至少应为0.8V。

（ⅱ）AM波的包络检波器解调

把上面得到的AM波加到包络检波器输入端（IN），即可用示波器在OUT端观察到包络检波器的输出（提示：

用“DC”档），并记录输出波形。

为了更好地观察包络检波器的解调性能，可将示波器CH1接包络检波器的输入，而将示波器CH2接包络检波器的

输出（下同）。

若增大调制信号幅度，则解调输出信号幅度亦会相应增大。

3.同步检波器

同步检波器的实验电路如图4-2所示。

1AM波的解调

1输出端接上P型低通滤波器时的解调

先将幅度解调电路单元中的开关K1、K2置“ON”位置（即输出端接上P型低通滤波器），然后将三通连接器直接插在1637的输出端插座上。

三通连接器的一路输出用作为AM调制的载波，并采用与实验七中相同的方法来获得调制度分别为m<100％、m=100％、m＞100％的三种AM波，将它们依次加入到幅度解调电路的IN2输入端。

三通连接器的另一路输出接到解调器的IN1端上（用作为恢复载波）。

示波器CH1接调制信号，CH2接同步检波器的输出（幅度解调电路单元的“OUT”端），分别观察并记录三种AM波的解调输出波形，并与调制信号作比较。

⑵DSB-SC波的解调

1输出端接上P型低通滤波器时的解调

采用实验七的五、3中相同的方法来获得DSB-SC波，并加入到幅度解调电路的IN2输入端，而其它连线均保持不变（K1、K2置“ON”），观察并记录解调器输出波形，并与调制信号作比较。

六.数据记录与处理

波形记录:

1.包络检波：

（1）.包络检波：

m<1

（2）包络检波：

m=1

m<1时波形完整m=1此时波形出现失真

（3）.包络检波：

m>1

m>1时失真最明显

2.同步检波

（1）.同步检波：

m<1

（2）.同步检波：

m=1

（3）.同步检波：

m>1（4）DSB-SC的解调

七.思考题

1.由本实验归纳出两种检波器的解调性能，以“能否正确解调”填入表1中，并作必要说明。

调幅波

AM

DSB－SC

m<1

m=1

m>1

是否正解解调

包络检波

是

是

否

否

同步检波

是

是

是

是

2．由本实验知：

在图4-1中的并联电容C10对AM波的解调有何影响？

由此可以得出什么结论？

答：

高频成分旁路效果更好，更容易使调频信号在此处被引入地线而不被输出；但同时二极管包络检波的惰性失真更明显，影响AM波的解调。

在二极管包络检波器设计中对输出级前的旁路电容的选取应该同时兼顾旁路效果和惰性失真。

3．由本实验知：

在图4-2中的P型低通滤波器对AM波、DSB-SC波的解调有何影响？

由此可以得出什么结论？

答：

P型低通滤波器在此电路中可以滤除调制信号意外的频率成分，其为同步检波电路中不可缺少的成分。

在设计此P型低通滤波器时需要对其滤除频率范围作严加限制，上限频率需大于调制信号最大频率，同时满足小于载波信号频率与调制信号频率最大值之差。

实验结论：

指导教师批阅意见：

成绩评定：

指导教师签字：

年月日