AM调制实验3.ppt

实 验 三,乘法器与 振幅调制器,1做本实验时应具备的知识点：,问题,2做本实验时所用到的仪器：,i.幅度调制基本概念（AM、DSB、SSB）。 ii.用模拟乘法器实现幅度调制（AM、DSB）。 iii.MC1496 四象限模拟相乘器电路特点。,· GP-4实验箱（振幅调制电路单元） ··TDS1002 数字存贮示波器 · DT9205N 数字万用表,2掌握在示波器上测量调幅系数的方法。,1掌握用MC1496 来实现AM 和DSB 的方法，并研究已调波与调制信号、载波之间的关系。,3通过实验中波形的变换，学会分析实验现象。,3DSB调制信号的产生与测量。,1AM调制信号的产生与测量。,2AM调制信号的调幅系数测量。,调制是高频电子线路中一个十分重要的概念，是一种信号处理技术。无论在模拟通信、数字通信还是数据通信中都扮演着重要角色。,那么为什么要对信号进行调制处理？ 什么是调制呢？,1、调制的基本概念,我们先看看下面的例子,问题,我们知道，通信的目的是为了把信息向远处传递（传播）,那么在传播人声音时，我们可以用话筒把人声变成电信号，通过扩音机放大后再用喇叭（扬声器）播放出去。由于喇叭的功率比人嗓大得多，因此声音可以传得比较远。,扩音示意图,问题,但如果我们还想将声音再传得更远一些，比如几十千米、几百千米，那该怎么办？ 大家自然会想到用电缆或无线电进行传输，但会出现两个问题。,一是铺设一条几十千米甚至上百千米的电缆只传一路声音信号，其传输成本之高、线路利用率之低,人们是无法接受的。,二是利用无线电通信时，需满足一个基本条件，即欲发射信号的波长（两个相邻波峰或波谷之间的距离）必须能与发射天线的几何尺寸可比拟，该信号才能通过天线有效地发射出去（通常认为天线尺寸应大于波长的十分之一）。而音频信号的频率范围是20Hz20kHz，最小的波长为,式中，为波长（m）；c为电磁波传播速度（光速）（m/s）；f为音频（Hz）。,可见，要将音频信号直接用天线发射出去，其天线几何尺寸即便按波长的百分之一取也要150米高（不包括天线底座或塔座）。因此，要想把音频信号通过可接受的天线尺寸发射出去，就需要想办法提高欲发射信号的频率（频率越高波长越短）,解决方法,1、是在一个物理信道中对多路信号进行频分复用（FDM）,2、是把欲发射的低频信号“搬”到高频载波上去（或者说把低频信号“变”成高频信号）。两个方法有一个共同点就是要对信号进行调制处理。,对于调制，我们给出一个概括性的定义：让载波的某个参数（或几个）随调制信号（原始信号）的变化而变化的过程或方式称为调制。而载波通常是一种用来搭载原始信号（信息）的高频信号，它本身不含有任何有用信息。,2. 什么是调制？,根据以上分析，所谓调制,我们给出一个概括性的定义：就是用调制信号（即音频信号u ）去控制高频载波uC的可控参量, 使载波信号的某一个可控参量（振幅、频率或相位）按照调制信号的规律变化的过程。,而载波通常是一种用来搭载原始信号（信息）的高频信号，它本身不含有任何有用信息。,简言之：调制是将要传送的信息装载到某一高频(载频)信号上去的过程。,注意,根据载波受调制参量的不同, 调制可分为三种基本方式, 它们分别是：,振幅调制AM （调幅）,频率调制FM （调频）,相位调制PM （调相）,调制基本方式,3. 调制的基本方式,4. 调制技术中有关术语,调制信号u ：需要传输的信号 （原始信号）,载波信号uc ：高频振荡信号 （等幅）,已调信号UAm：经过调制后的高频信号（射频信号）,信号,所谓振幅调制(AM), 就是用调制信号u去控制高频载波信号uc的振幅,使载波信号的振幅按照调制信号u的规律变化。即已调制信号uAM变化的周期与调制信号u的周期相同，且幅度的变化与调制信号的振幅成正比.,什么是振幅调制(AM):,振幅调制信号种类,三种信号都有一个调制信号和载波的乘积项，所以振幅调制电路的实现是以乘法器为核心的频谱线性搬移电路。,具体的说调制可分为,低电平调制：先调制后功放，主要用于DSB、SSB以及FM信号。,高电平调制：功放和调制同时进行，主要用于AM信号。,5.振幅调制与实现方法,调幅信号波形,波形特点： （1）调幅波的振幅（包络）变化规律与调制信号波形一致 (2) 调幅度ma反映了载波振副受控的强弱程度，以看出：,一般m值越大调幅越深：,（1）由单一频率信号产生的高频调幅波的数学表达式为：,可见,调幅波并不是一个简单的正弦波，包含有三个频率分量：,调幅波的频谱,2.4 全载波调幅(AM)实现方法:,全载拨调幅电路模型 全载波调幅电路的模型可由一个乘 法器和一个加法器组成，如图所示。 图中，m为乘法器的乘积常数， 为加法器的加权系数。,在全载波调幅波中,载波是不含传送信息的,但它至少占有2/3的功率，而载有信息的边频功率之和最多占总输出功率的1/3。从有效地利用发射机功率来看，全载波调幅波是很不经济的。,2.5 抑制载波双边带调幅信号实现方法:,为了克服全载波调幅波效率低的缺点，提高设备的功率利用率，可以在AM调制过程中，将载波分量抑制，即不发送载波，而只发送边带信号,这就是抑制载波的双边带调幅(DSB AM).,双边带调幅电路模型 双边带调制电路的模型可由一个乘法器组成，如图所示。图中，m为乘法器的乘积常数。即双边带信号，可以用载波和调制信号直接相乘得到。,可见要完成AM调制，其核心部分是实现调制信号与载波相乘。,波形,2.6 双边带( DSB)调幅信号波形与频谱,频谱,(1) DSB信号的包络正比于调制信号,(2) DSB信号载波的相位反映了调制信号的极性，即在调制信号负半周时，已调波高频与原载波反相。因此严格地说，DSB信号已非单纯的振幅调制信号，而是既调幅又调相的信号。,(3) DSB波的频谱成份中抑制了载波分量，全部功率为边带占有，功率利用率高于AM波。,(4) 占用频带,m 是调幅波的主要参数之一，它表示载波电压振幅受调制信号控制后改变的程度。即：,3.调幅波的主要参数,一般用m表示。,3.1 调幅度（m),一般要求0m1。,3.2 调幅度（m)的测量与计算,模拟乘法器是对两个以上互不相关的模拟信号实现相乘功能的非线性函数电路。通常它有两个输入端（x端和y端）及一个输出端，其电路符号分别可用如图(a)或(b)所示。,4.集成模拟乘法器(MC1496)简介,(a)模拟乘法器的电路符号,(b)乘法器的电路符号,表示相乘特性的方程为:,用集成模拟相乘器来实现各种调幅电路，电路简单，性能优越且稳定，调整方便，利于设备的小型化。,MC1496是一种四象限模拟相乘器，其内部电路如图所示。由图可见，电路中采用了以反极性方式连接的两组差分对（Q1Q4），且这两组差分对的恒流源管（Q5、Q6）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：、脚间接一路输入（称为上输入v1），、脚间接另一路输入（称为下输入v2），、脚分别经由集电极电阻Rc 接到正电源12V 上，并从、脚间取输出vo。、脚间接负反馈电阻Rt。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。脚接负电源-8V。、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。,集成电路 (MC1496),MC1496封装图,用1496集成电路构成的调幅器电路图如下图所示,由图可见，当进行调幅时,载波信号加在V1-V4的输入端,即引脚8、10之间;调制信号加在差动放大器V5、V6的输入端,即引脚1、4之间,R46、R39、R49、R43等元件为调制信号输入电路的平衡网络，VR8用来调节引脚14之间的平衡，同时也用来调节1和4脚间的电压以达到全载波与抑制载波调制目的。2、3脚外接1K电阻,以扩大调制 信号动态范围。,6.实验电路简介:,图中并联回路谐振于载频，当载波幅度大时乘法器内T1-T4双差分管处于饱和开关态时以抑制无用组合频率W0； 已调制信号取自双差动放大器的两集电极(即引出脚6或12之间)输出。5脚所接电阻用以调 节恒流源的大小。,6.实验电路实际布局,LM1496,载波输入J12,调制输入J16,J17,VR11,J11,VR8,J20,调制输出J23,四、实验应会技能,五、实验报告与思考题,1.实验报告要求,2.思考题,(1) 整理实验数据，用坐标纸画出直流调制特性曲线。 (2) 画出调幅实验中m=30%、m=100%、m100%的调幅波形，在图上标明峰-峰值电压。,(1) 说明当改变VAB时能得到几种调制波形,分析其原因。 (2) 画出M100%时的全载波调幅波形及抑制载波双边带调幅波形，比较二者过零点的区别.,