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1、高频实验报告实验名称： 集成乘法器幅度调制实验姓 名： 余丽芳学 号： 110404213班 级： 通信二班时 间： 2013 年 12 月 28 日南京理工大学紫金学院电光系一、 实验目的1通过实验了解集成乘法器幅度调制的工作原理，验证普通调幅波（AM）和抑制载波双边带调幅波（ ）的相关理论。AMSCDB/2掌握用集成模拟乘法器 MC1496 实现 AM 和 DSB-SC 的方法，并研究调制信号、载波信号与已调波之间的关系。3掌握在示波器上测量与调整调幅波特性的方法。二、实验基本原理与电路1.调幅信号的原理(一) 普通调幅波（AM） （表达式、波形、频谱、功率）(1)普通调幅波（AM）的表达
2、式、波形设调制信号为单一频率的余弦波： ,载波信号为 ：tUumcostUuccmos普通调幅波（AM）的表达式为 =AMttcs)( )cos1(tamtcs式中， 称为调幅系数或调幅度。 a由于调幅系数 与调制电压的振幅成正比，即 越大， 越大，调幅ammUa波幅度变化越大，一般 小于或等于 1。如果 1，调幅波产生失真，这种情况称为过调幅。a a未 调 制 状 态 调 制 状 态 maUc 0（2）. 普通调幅波（AM）的频谱 普通调幅波（AM）的表达式展开得：tUmtUmtu ccaccaccmAM )os(21)os(21os 它由三个高频分量组成。将这三个频率分量用图画出，便可得到
3、图 3-2 所示的频谱图，在这个图上调幅波的每一个正弦分量用一个线段表示，线段的长度代表其幅度，线段在横轴上的位置代表其频率。图 3-2 普通调幅波的频谱图调幅的过程就是在频谱上将低频调制信号搬移到高频载波分量两侧的过程。在单频调制时，其调幅波的频带宽度为调制信号频谱的两倍，即 FB2（3） 普通调幅波（AM）的功率载波分量功率： LcmcRUP21上边频分量功率： caLcmaLcma P2221 4181)(下边频分量功率： caLcmaLcmaRUP2222 4181)(因此，调幅波在调制信号的一个周期内给出的平均功率为：cac PmP)21(21可见，边频功率随 的增大而增加，当 时，
4、边频功率为最大，即ama。CP23这时上、下边频功率之和只有载波功率的一半，这也就是说，用这种调制方式，发送端发送的功率被不携带信息的载波占去了很大的比例，显然，这是很不经济的。但由于这种调制设备简单，特别是解调更简单，便于接收，所以它仍在某些领域广泛应用。(二) 抑制载波双边带调幅（ ）AMSCDB/(1)抑制载波双边带调幅（ ）的表达式、波形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 表示。可将调制信号 和载波信号 直接加到乘法器DSBucu或平衡调幅器电路得到。双边带调幅信号写成：
5、ttUAuccmCDSB oss )os()os(21ttUAcccm为由调幅电路决定的系数； 是双边带高频信号的振幅，t它与调制信号成正比。双边带调幅的调制信号、调幅波形如图 3-3 所示。双边带调幅波的包络已不再反映调制信号的变化规律。图 3-4 为 频谱AMSCDB/图。由以上讨论可以看出 调制信号有如下的特点：AMSCDB/ 图 3-3 双边带调幅的调制信号、调幅波图 3-4 频谱图AMSCDB/（a） 信号的幅值仍随调制信号而变化，但与普通调幅波不同，的包络不再反映调制信号的形状，仍保持调幅波频谱搬移的特征。ASB/（b）在调制信号的正负半周，载波的相位反相，即高频振荡的相位在瞬间有
6、 的突变。0)(tf018（3） 调制，信号仍集中在载频 附近，所占频带为AMSCDB/ 0max2FBDS由于 调制抑制了载波，输出功率是有用信号，它比普通调幅/经济。但在频带利用率上没有什么改进。 2. 集成模拟乘法器 MC1496 工作原理实现调幅的方法很多，目前集成模拟乘法器得到广泛的应用。本实验采用 MC1496 集成模拟乘法器来实现普通调幅波（AM）和抑制载波双边带调幅（） 。AMSCDB/图 3-6 MC1496 的内部电路及引脚图MC1496 是双平衡四象限模拟乘法器。其内部电路图和引脚图如图 3-6 所示。V1 V21012V5 V6V3 V46841 235V7 V8RRR
7、14接 EE或 接 地1234567INxREREINxBIOUTXFC1596141312111098EEOUTINyINyMC14960IIxuy0u0其中 V1、V 2与 V3、V 4组成双差分放大器，V 5、V 6组成的单差分放大器用以激励V1V 4。V 7、V 8及其偏置电路组成差分放大器 V5、V 6的恒流源。引脚 8 与 10 接输入电压 ux，1 与 4 接另一输入电压 uy，输出电压 u0从引脚 6 与 12 输出。引脚 2 与 3 外接电阻 RE，对差分放大器 V5、V 6产生串联电流负反馈，以扩展输入电压 Uy的线性动态范围。引脚 14 为负电源端（双电源供电时）或接地端
8、（单电源供电时） ，引脚 5 外接电阻 R5。用来调节偏置电流 I5及镜像电流 I0的值。MC1496 可以采用单电源供电，也可以采用双电源供电，器件的静态工作点由外接元件确定，静态偏置电压的设置应保证各个晶体管工作在放大状态，即晶体管的集一基极间的电压应大于或等于 2V，小于或等于最大允许工作电压。一般情况下，晶体管的基极电流很小， ，三对差分放大器的基极电流I8、I 10、I 1和 I4可以忽略不计，因此器件的静态偏置电流主要由恒流源的值确定。当器件为单电源工作时，引脚 14 接地，5 脚通过一电阻 R5接正电源（+U CC的典型值为+12V） ，由于 I0是 I5的镜像电流，所以改变电阻
9、 R5可以调节 I0的大小，即 507.50RVuIC当器件为双电源工作时，引脚 14 接负电源-U EE(一般接-8V)，5 脚通过一电阻 R5接地，因此，改变 R5也可以调节 I0的大小，即 57.50RVuIE根据 MC1496 的性能参数，器件的静态电流小于 4mA，一般取 I0I 51mA 左右。3.实验电路集成乘法器幅度调制实验电路如图 3-7 所示。R1 R2 R3R4R5 R6RW2C6R8R9TR11R10RW1C1IN3IN2ZR7-12C3 R13+12C7 OUTTP5KRW3TP2实实实实实实 TP1TP4TP3Sig+1Car+8Car-10Sig-4 Bis5Ou
10、t- 6Out+ 12VEE142 3Adj AdjMC1496LED1C9IN1C2C4C5R15R14A1-0808三、实验内容1模拟乘法器的调节，测试电路直流工作点。2普通调幅波（AM）的产生，调幅系数 ma 测量与调整。3抑制载波的双边带调幅波（DSB/SC-AM）的产生与观测。1模拟乘法器的调节 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电源指标灯点亮。 信号源参数调节如下（示波器监测）：调制信号源： 频率范围：1kHz， 波形选择：正弦波，输出峰-峰值：300mV载波信号源：工作频率： 6.5MHz（用频率计测量），输出幅度（峰-峰值）50mV，用示波器观测
11、。 调整步骤（进行平衡调节使载漏和调制泄漏最小）：在 IN1 端加入载波信号，（IN3 调制信号暂不加），TP1 点监测幅度。调节 RW2 使 OUT 端输出载波信号电压幅度最小。在 IN3 端加入调制信号，（载波信号暂不加），TP2 点监测幅度。调节RW1 使 OUT 端输出电压幅度最小。反复进行上述调整，使 OUT 端输出调制信号电压幅度达到最小。即测出来 U1=U4=-1.77v，U 6=U12=7.04v，U 8=U10=5.92v，U 5=-6.82v，符合 U6（12） -U8（10） =0.7v,U8(10)-U4(1)=0.7v,U4(1)-U5=0.7v2抑制载波的双边带调幅
12、波（DSB/SC-AM）的产生与观测 抑制载波的双边带调幅波波形观察在上述载漏和调制泄漏最小的平衡状态，IN1 端加入载波信号 50mVp-p，在 IN3 端加入调制信号 300mVp-p，在 OUT 端观测抑制载波的双边带调幅波波形。调节示波器时基旋钮使荧光屏显示几个周期的双边带调幅波波形，如图 抑制载波的双边带调幅波（DSB/SC-AM）信号反相点观察为了清楚地观察抑制载波的双边带调幅波信号过零点的反相，必须降低载波的频率，本实验可将调制信号设置为 200KHZ（信号来自低频源第二频段，JS01 在右边），幅度仍为 300mV，接入 IN3，载波信号仍为 2MHz（幅度500mV），接入
13、IN1。增大示波器 X 轴扫描速率，仔细观察调制信号过零点时刻信号，过零点时刻的波形应该反相，如图。双边带调幅波的波形3普通调幅波（AM）的产生，调幅系数测量与调整。 IN1 端加入载波信号 50mVp-p，在 IN3 端加入调制信号 300mVp-p，调节 RW2，在 OUT 端观测普通调幅波（AM）。调节示波器时基旋钮使荧光屏显示几个周期的调幅波波形，为了使波形平滑美观，可调节示波器上的时基旋钮或 CH1 旋钮即可显示出平滑的波形曲线，分别产生调幅系数 ma 为 0.3，0.5 和 1 的普通调幅波（AM），其中ma=（A-B）/(A+B)，并记录表 3-1：表 3-1 调幅系数 ma调幅系数 ma A B0.3 2.96v 1.48v0.5 2.36v 0.82v1 1.78v 0.24v当 ma=0.3 时的图形为当 ma=0.5 时的图形为当 ma=1 时的图形为四、实验总结与体会答：通过实验了解集成乘法器幅度调制的工作原理，验证普通调幅波（AM）和抑制载波双边带调幅波（ ）的相关理论，掌握用集成模拟乘法器AMSCDB/MC1496 实现 AM 和 DSB-SC 的方法，并研究调制信号、载波信号与已调波之间的关系以及掌握在示波器上测量与调整调幅波特性的方法。让我受益匪浅的是懂得了合作的力量。
