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1、。幅度调制与解调实验一、实现目的1、通过本次实验，起到理论联系实际的作用，将理论课中学到的调幅、检波电路的分析方法用到实验电路的分析和实验结果的分析中， 使理论真正地用在实际电路中，落到实处。要求学生必须从时域、频域对调制和解调过程中信号的变换分析清楚。2、本次采用的实验电路既能实现普通调幅，又能实现双边带调幅，通过实验更进一步理解普通调幅（AM）和双边常调幅（ DSB）在理论上、电路中的联系和区别。3、实验中所测量的各种数据、曲线、波形是代表电路性能的主要参数，要求理解参数的意义和测量方法， 能从一组数据中得出不同的参数并衡量电路的性能。二、实验仪器1、数字示波器 TDS210 060MHz
2、 1台2、频谱分析仪 GSP-827 02.7GHz 1 台3、直流稳压电源SS3323 030V 1 台4、实验电路板自制 1 块三、实验电路及原理1、实验电路介绍实验所采用的电路为开关调幅电路，如图所示。既能实现AM调制，又能实现 DSB调制，是一种稳定可靠，性能优良的实验电路，其基本工作原理是：调制信号经耦合电容 C1输入与电位器输出的直流电压叠加， 分别送到同相跟随器 U1A 和反相跟随器 U1B，这样在两个跟随器的输出端就得到两个幅度相等，但相位相反的调制信号（ U+和 U-）。再分别送到高速模拟开关的两个输入端 S1 和 S2，由开关在两个信号之间高频交替切换输出 （由载波控制），
3、在输出端就得到调幅波，通过调整电位器可以改变直流电压达到改变调制度m，当电位器调到中心位置时就得到了双边带的调幅信号。放大器为高精度运放AD8552，开关为二选一高速CMOS模拟开关 ADG779。另外，为防止实验过程中由于调制信号幅度过大而损坏电路，特加了保护二极管 D1、D2；由于运算放大器和模拟开关是单电源轨至轨型，只能单 5V 供电，在使用时所有信号是叠加在2.5V 直流电平上的，电路中R7、R8 就是提供该直流偏置电平的， R12、R13、T1 是用来抵销直流电平的，以免对检波电路产生影响； R8、C5、C7、L1 和 R9、C6、C8、 L2 起到导通直流和低频信号、阻止高频信号的
4、作用， 防止开关泄露的高频载波信号对运算放大器产生影响；高频载波信号（ 1MHz,方波）由有源晶体振荡器 X1 产生。幅度解调电路是一个二极管峰值包络检波器，输入的调幅波经二极管 D3检波，由电阻电容 C15、 R15、C17交流耦合，输出解调信号。在该电路中通过跳线JP1、JP2可以接入或断开 C16、R16来改变滤波回路的时间常数， 加大滤波回路的时间常数时，可以观察到惰性失真（也叫对角失真），通过 JP2、JP3可以接入或精选资料，欢迎下载。断开 R16、R18来改变交流负载电阻和直流负载电阻的比值， 可以观察到底边切割失真（也叫负峰切割失真）。该电路只适用于普通调幅波的解调，对于抑制载
5、波的双边带信号是不能解调的。另外，由于检波二极管有 0.2 V 的导通电压（肖特基二极管 1n5819），所以在解调时为了减小解调的非线性失真和提高效率， 必须工作在大信号状态， 即输入信号在 0.5 V 以上。在信号比较小时， 就要加一定的偏置， 在本实验中暂不考虑。精选资料，欢迎下载。2、波形分析通过对调制电路各主要点的波形分析， 更容易理解电路的工作原理， 也便于调整时对照。各主要点的波形示意图如图所示。 为了表示简单图中没有考虑直流偏置电平。精选资料，欢迎下载。从 图 7 中可以看出，只要改变电位器，使直流电压改变，就可以改变调制度 m，当直流电压在平衡点时，输出为双边带信号。注意：为
6、便于比较，图中将同相跟随器输出信号和反相跟随器输出信号画在同一坐标中；由于是开关调制，输出的已调波中的载波成分是方波，再经过 T1 和 C14组成的回路滤波就可以得到正弦波。3、数学分析同相跟随器输出信号为：反相跟随器输出为：精选资料，欢迎下载。则输出为：完全满足幅度调制的要求， 由于是开关调制， 输出信号中必然存在着各次谐波，只要通过带通滤波器就可以滤除谐波，得到标准的调幅波。四、实验内容及步骤1、观察各级电压的波形测试说明： 在幅度调制和解调的过程中， 信号在频域和时域都发生了变化，特别是时域波形的特征非常明显， 用示波器观察各级波形可以很方便的了解调制和解调的原理和过程。测量步骤如下：（
7、1）接通电源。按直流稳压电源的电源开关， 调整电压旋钮使电压显示为 9V，此时电流旋钮控制的及电流表显示的是最大输出电流 （也称为保护电流） ；连接到电路板的电源线， 按输出按钮后电路板就获得了 9V直流供电，此时电流表显示的是实际输出的电流值。（2）观察调制波形。接通低频信号发生器电源，调整其频率为1kHz、幅度为1VP-P的信号加到电路板的调制信号输入端J1，用示波器观察 Uam点输出的已调波波形，调整电位器分别调出 m=30%的普通调幅波和双边带信号，并做记录（调制度测量方法见后） 。再改变调制信号的频率、 电压和调整电位器观察输出信号的相应变化。（3）观察检波波形。在 m=30%时，接
8、通 JP2、断开 JP1 和 JP3 观察检波器正常输出波形；接通 JP1、断开 JP2 和 JP3，加大了滤波电容和电阻，观察惰性失真；接通 JP3、断开 JP1 和 JP2，减小了交流电阻和增加了直流电阻，观察底边切割失真，记录所测波形。注意：（ a）由于载波频率远高于调制信号的频率，所以在观察波形时，要看调幅波的包络时，示波器的扫速要慢，要看载波时，扫速要快，两者无法兼顾。（ b）由于频谱分析仪的输入阻抗为 50，而调幅波输出端没有专门的放大电路，在测量波形时不要接频谱分析仪， 以免对信号幅度衰减太大影响波形观察。（ c）双边带信号由于存在着干扰、载波泄露和在相位交替时幅度太小，很难观察
9、到相位倒相 180的情况。（ d）调制度的测量方法： 调制度 m的定义是包络的变化量与载波幅度之比，可按图 8 所示的方法用示波器上测量。精选资料，欢迎下载。2、频谱测量测试说明：调幅作为线性频谱搬移其频谱具有特殊形状，通过频谱的测量可以更容易理解频谱的变换。由于频谱分析仪的频率分辨率最高为3 kHz ，为了清楚地看到调幅波的上下边带和载频，调制信号的频率必须大于频谱分析仪的频率分辨率。测量步骤如下：用同轴电缆将已调波（ J2，SMA接口）输入到频谱分析仪的输入端，将调制信号频率调高到 10 kHz ，频谱分析仪的中心频率等于载波频率设为 1MHz、SPAN设为 100kHz、RBW设为 3
10、kHz，调整电位器使波形分别为 AM、DSB波观察其频谱图，并作记录。五、实验结果1、调制波形改变电位器：直流电平增大或减小，则上下波路逐渐分开（直到 m=30%，如图 1）；当直流电平为零时则输出信号变为双边带信号（如图 2）。2、检波波形（ 1）接通 JP2、断开 JP1和JP3时，输出波形为正常波形（如图 3）。（ 2）接通 JP1、断开 JP2和JP3时，由于加大了滤波电容和电阻，输出波形产生惰性失真，图形特征为时域幅度变小，信号上升时间变短下降时间变长（如图4）。理论分析惰性失真：为避免惰性失真，则dv c ( t )dV im( t )dttt1dttt1t1 为信号包络下降区间的
11、某一时刻设输入的包络为：V im( t )V cm (1m acost )在 tt1 时刻，电容 C通过 R放电的时间函数：tt 1t t 1v c ( t )V c ( tt 1 ) eRCVcm ( 1m a cost 1 ) eRCdVim( t )m a V cmsint 1dt包络的变化速率为：tt 1dvc ( t )1m a cost1 )dtV cm ( 1电容电压的变化速率：t t1RC为不失真，要求：dVim (t )dvc (t )ma sint11At t1dtt t1CR精选dt1 ma cost1资料，欢迎下载。不同时刻 t1 ，调幅波的包络下降速度不同，为了保证在包络下降最快时仍不产生惰性失真。dA0求得 A达到最大值的时刻： dt 1即 cost1m a1m a2RCm a代入 A，得不失真条件：结论： m a、越大，不产生惰性失真要求的时间常数就越小。（ 3）接通 JP3、断开 JP1和JP2时，由于减小了交流电阻和增加了直流电阻，输出波形产生底边切割失真， 时域波形特点是波形最低点被切使其绝对值变小如图 5。理论分析底边切割失真：
