深 圳 大 学 实 验 报 告
课程名称: 高频电子线路
实验项目名称: 振幅调制与解调
学院: 信息工程学院
专业: 通信工程
实验时间: 2012年6月1日
实验
报告
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提交时间: 2012年6月15日
教务处制
实验目的与要求:
振幅调制:
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。
振幅解调:
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.了解包络检波器和同步检波器对m≤100%的AM波、m>100%的AM波和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。
方法、步骤:
振幅调制:
1.实验准备
⑴ 在箱体右下方插上实验板3。接通实验箱上电源开关,此时箱体上12V、5V电源指示灯点亮。
⑵ 把实验板3上幅度调制电路单元右上方的电源开关(K1)拨到ON位置,就接通了12V电源(相应指示灯亮),即可开始实验。
⑶ 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
⑷ 载波源:采用AS1637函数信号发生器,其参数调节如下:
工作方式:内计数(“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(FUNCTION):~
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(电压峰-峰值为0)。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(电压峰-峰值为0)。
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
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测量A、B之间的电压VAB。改变W1以改变VAB,记录VAB值(由表6.1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vo=kVABVcp-p计算出相乘系数k值(Vcp-p=10mV),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
Vo(V)
0.308
0.228
0.148
0.076
0.002
0.074
0.146
0.222
0.310
k(1/V)
-77
-76
-74
-76
-
74
73
74
77.5
需要指出,对相乘器,有z=kxy,在这里有vo=kvcv(vo、vc、v相应地是OUT、IN1、IN2端电压)。因此,当v=0时,即使vc≠0,仍应有vo=0。若vo≠0,则说明MC1496的⑴、⑷输入端失调。于是应借由调节W1来达到平衡,这就是上面实验(2⑵)的做法(2⑴相同)。另一方面,在下面的实验中,又要利用对W1的调节来获得直流电压,把它先与v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(抑制载波双边带调幅)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。
⑴ DSB-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。
⑵ DSB-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?
⑶ DSB-SC信号波形与载波波形的相位比较
将示波器CH1改接IN1点,把调制器的输入载波波形与输出DSB-SC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(建议用DSB-SC波形(CH2)触发,X轴扫描用50μs档)。
4.AM(常规调幅)波形测量
⑴ AM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|VAB|增大时,载波振幅增大,因而调
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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。
⑵ 不对称调制度的AM波形观察
在保持W1已调节到VAB= 0.1V的基础上,观察改变W2时的AM波形(示波器CH1接IN2, CH2接OUT)。可观察到调制度不对称的情形。最后仍调整到调制度对称的情形。
⑶ 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×10 MAG”按钮扩展)。
⑷ 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W1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。
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)。
振幅解调:
同步检波器
同步检波器的实验电路如图2所示。
⑴ AM波的解调
① 输出端接上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,并采用与振幅调制实验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。
② 输出端不接型低通滤波器时的解调
开关K1、K2置“OFF”位置(即不用型低通滤波器),观察并记录m<100%的AM波输入时的解调器输出波形,与调制信号相比较。然后把开关K1、K2重置“ON”位置。
⑵ DSB-SC波的解调
① 输出端接上型低通滤波器时的解调
采用振幅调制实验中的五、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。
② 输出端不接型低通滤波器时的解调
K1、K2置“OFF”位置,观察并记录解调器输出波形,并与调制信号作比较。
二极管包络检波器
二极管包络检波器的实验电路如图1所示,开关K4置OFF位置。
⑴ AM波的解调
① m<100%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约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。
(ⅲ) 加大滤波电容的影响
把开关K4置ON位置,便可观察到加大滤波电容的影响(输出减小,且有失真),然后把K4重置OFF位置。顺便指出:R15=4.7kΩ,C9=0.022μF,C10=0.1μF。
② m=100%的AM波的解调
加大调制信号幅度,使m=100%,观察并记录检波器输出波形。
③ m>100%的AM波的解调
继续加大调制信号幅度,使m>100%,观察并记录检波器输出波形。
在做上述实验时,亦可用改变W1(VAB)的方法来获得各种不同类型的调幅波。
⑵ DSB-SC波的解调
保持载波信号的峰-峰值不变,将调制信号源输出的调制信号峰-峰值增大到80mV,并调节Wl,使得在调制器输出端产生DSB-SC信号。然后把它加到二极管包络检波器的输入端,观察并记录检波器的输出波形,并与调制信号作比较。
数据处理分析:
1.DSB-SC信号波形:
3.AM正常波观察:
m=1时:(VAB=0V) m<1时:(VAB=0.1V)
4.m=100%调制度观察:(此时VP-P=36mV)
6.不对称波形:
7.同步检波器AM波的解调:
m<1时: m=1时:
m>1时:
8.DSB-SC波的解调:
9.二极管包络检波AM波的解调:
m<100%时: m=100%时:
m>100%时:(出现失真) DSB-SC波的解调:
表7.1
调幅波
AM
DSB-SC
m =30%
m =100%
m >100%
能否正确解调
包络检波
能
不能
不能
不能
同步检波
能
能
能
能
实验结论:
通过本次实验,了解了振幅调制器和振幅解调器,实验中波形的变换更加深化了我们在课堂上学习的理论知识,让我们印象更加深刻。通过图像,了解了DSB-SC信号的波形和AM信号波形在调制和解调过程中的相同与不同之处。经过对比,我们更清楚各种检波方法适用的环境,以及能够正确解调出原始波形的调制度关系,使得在高频课堂上学习的理论知识与实际相联系起来,方便记忆。
指导教师批阅意见:
成绩评定:
指导教师签字:
年 月 日
备注:
注:1、报告内的项目或内容设置,可根据实际情况加以调整和补充。
2、教师批改学生实验报告时间应在学生提交实验报告时间后10日内。