实验四振幅调制器(利用乘法器)(4学时)-黄建宇2012-13(1)版

1、电子技术实验（电子技术实验（） （50403008） 实验四实验四 振幅调制器振幅调制器 （乘法器实现）（乘法器实现） 黄建宇黄建宇2012-132012-13（1 1）版）版 明确振幅调制（调幅）的基本概念。明确振幅调制（调幅）的基本概念。 掌握用模拟乘法器实现全载波调幅（掌握用模拟乘法器实现全载波调幅（AM） 和抑制载波双边带调幅（和抑制载波双边带调幅（DSB）的方法与）的方法与 过程。过程。 掌握测量调幅系数的方法。掌握测量调幅系数的方法。 实验目的实验目的 实验原理实验原理 通信的任务是传送信息。信息包括语言、音乐通信的任务是传送信息。信息包括语言、音乐 、文字、图像、数据等各种信号。

2、、文字、图像、数据等各种信号。 传输信号的基本方法：传输信号的基本方法： （1）语言和文字（人）语言和文字（人） （2）莫尔斯电报（点、划和空）莫尔斯电报（点、划和空） （3）电磁波（能量的辐射）电磁波（能量的辐射） （4）光波（光纤）光波（光纤） 发端 用户 发送 设备 信道 接收 设备 收端 用户 实验原理实验原理 1.振荡器（换能器）：振荡器（换能器）：实验三实验三 LC电容反馈式三点式振荡器电容反馈式三点式振荡器 2.缓冲与放大级：缓冲与放大级：实验一仪器简介和调谐放大器实验一仪器简介和调谐放大器 3.调制（频谱搬移）：调制（频谱搬移）：实验四振幅调制器（利用乘法器）实验四振幅调制器（

3、利用乘法器） 4.发射天线（电磁波辐射）发射天线（电磁波辐射） ：实验二高频功率放大器实验二高频功率放大器 (a) 主振荡器倍频放大调制器功放 f0nf0 fpfp 音频 放大 声音 拾音器 F 实验原理实验原理 l所谓所谓“调制调制”，就是在传送信号的一方（发送端），就是在传送信号的一方（发送端） 将所要传送的信号（它的频率一般是比较低的）将所要传送的信号（它的频率一般是比较低的）“附附 加加”在高频振荡（在高频振荡（载波载波）上，再由天线发射出去。）上，再由天线发射出去。 l调制的主要原因是要传送的信号频率太低（语音和调制的主要原因是要传送的信号频率太低（语音和 音乐信号），或者频带很宽（

4、电视信号从音乐信号），或者频带很宽（电视信号从06.5MHz） ，这些都对直接采用电磁波的形式传送信号十分不利，这些都对直接采用电磁波的形式传送信号十分不利 （天线尺寸很大，容易混台）。（天线尺寸很大，容易混台）。 l为了克服以上困难，必须利用高频振荡，将低频信为了克服以上困难，必须利用高频振荡，将低频信 号号“附加附加”在高频振荡上，这样就使天线的辐射效率在高频振荡上，这样就使天线的辐射效率 提高，尺寸减小；同时每个电台都工作于不同的载波提高，尺寸减小；同时每个电台都工作于不同的载波 频率，接收机可以调谐选择不同的电台。频率，接收机可以调谐选择不同的电台。 实验原理实验原理 载波信号的三个参

5、数可以改变载波信号的三个参数可以改变 振幅调制（调幅、振幅调制（调幅、AM） 频率调制（调频、频率调制（调频、FM） 相位调制（调相、相位调制（调相、PM） )cos(tVv ccmc 实验原理实验原理 调幅就是使调幅就是使载波载波的的 振幅随振幅随调制信号调制信号的的 变化规律而变化。变化规律而变化。 调幅波载波振幅按调幅波载波振幅按 照调制信号的大小照调制信号的大小 成线性变化的高频成线性变化的高频 振荡，其载波频率振荡，其载波频率 维持不变。无失真维持不变。无失真 调幅时，已调波的调幅时，已调波的 包络线波形应当与包络线波形应当与 调制信号的波形完调制信号的波形完 全相似。全相似。 (a

6、) t tV cos (b) t C tV 00 cos (c) t )(t 0 1VmV a) ( max )cos1 ( 0 tmV a 包包络络 0 1VmV a) ( min A ttmV a00 cos)cos1 ( 已已调调波波 0 Vma 实验原理实验原理 调制信号：调制信号： 载波：载波： 调幅波的实现：调幅波的实现： 其中：其中： tV cos tV 00cos ttmV ttVkV ttVt a a 00 00 0 cos)cos1 ( cos)cos( cos)()( tVkVtV a cos)( 0 调调幅幅度度称称为为调调制制指指数数，也也称称作作 0 V Vk m

7、a a 0 min0 0 0max 0 minmax )( 2 1 V VV V VV V VV ma 实验原理实验原理 根据调幅波方程，展开得根据调幅波方程，展开得： 此式说明：调幅波是由三个此式说明：调幅波是由三个 不同频率的正弦波组成，其不同频率的正弦波组成，其 中第一项为未调制的载波；中第一项为未调制的载波； 第二项的频率等于载波频率第二项的频率等于载波频率 与调制频率之和，叫与调制频率之和，叫上边频上边频； 第三项的频率等于载波频率第三项的频率等于载波频率 与调制频率之差，叫与调制频率之差，叫下边频下边频。 tVmtVmtV ttVmtV ttmVt aa a a )cos( 2 1

8、 )cos( 2 1 cos coscoscos cos)cos1 ()( 000000 0000 00 0 0 相相 对对 振振 幅幅 载波载波 下下 边边 带带 上上 边边 带带 0 1 2 a m O 实验原理实验原理 非正弦调幅波的频谱非正弦调幅波的频谱 1 5 )( g )( 2 1 0 g)( 2 1 0 g 0 50 10 10 50 下下边边带带上上边边带带 调调制制信信号号频频谱谱 幅幅 振振 对对 相相 波波 载载 (a) t (b) 0 V max V min V 调调制制信信号号 已已调调波波形形 实验原理实验原理 ma的数值范围可自的数值范围可自0（未调幅）至（未调幅

9、）至1（百分百调幅），它的值（百分百调幅），它的值 绝对不应超过绝对不应超过1。如果。如果ma 1，将得到包络严重失真的已调波，将得到包络严重失真的已调波 形。这种情形叫形。这种情形叫过量调幅过量调幅。这样的已调波经过检波后，不能。这样的已调波经过检波后，不能 恢复原来调制信号的波形，而且它所占据的频带较宽，将会恢复原来调制信号的波形，而且它所占据的频带较宽，将会 对其他电台产生干扰。过量调幅必须尽量避免。对其他电台产生干扰。过量调幅必须尽量避免。 t 0 V )1 ( 0a mV 未未调调波波已已调调波波 实验原理实验原理 调制信号：调制信号： 载波：载波： 双边带调幅波的实现：双边带调幅波

10、的实现： tV cos tV 00cos ttVV tVtVt 00 00 coscos cos)cos()( 1 O t (b) t C tV 00 cos (a) t tV cos 实验原理实验原理 根据双边带调幅波方程：根据双边带调幅波方程： 此式说明此式说明：双边带调幅：双边带调幅波是波是 由二个由二个不同频率的正弦波组不同频率的正弦波组 成，其中成，其中第一项的第一项的频率等于频率等于 载波频率与调制频率之和，载波频率与调制频率之和， 叫叫上边频上边频；第二项；第二项的频率等的频率等 于载波频率与调制频率之差，于载波频率与调制频率之差， 叫叫下边频下边频故称之为抑止载波故称之为抑止载

11、波 双边带调幅波。双边带调幅波。 tVVtVV ttVVt )cos( 2 1 )cos( 2 1 coscos)( 0000 00 O 1 1 输入双边带输入双边带 电压振幅电压振幅 实验原理实验原理 1 O t ttVV tVtVt 00 00 coscos cos)cos()( 实验原理实验原理 乘法器是完成两个信号相乘的器件，其符号如乘法器是完成两个信号相乘的器件，其符号如 图所示。图所示。 理想的乘法器输出电压理想的乘法器输出电压 (t)与输入电压与输入电压 1(t)， 2(t)的关系为：的关系为： (t) =KM 1(t) 2(t) 其中其中KM是是 乘法器的增益。乘法器的增益。

12、)(t )( 1 t )( 2 t 实验原理实验原理 )()()( 1221 RptRptt 实际的乘法器实际的乘法器 其中：其中：v1(t)接载波，接载波，Rp2为载波的直流偏置，为载波的直流偏置，v2(t)接调制波，接调制波， Rp1为调为调 制波的直流偏置，制波的直流偏置， 乘法器实现双边带调幅波（乘法器实现双边带调幅波（DSB）：）： 乘法器实现调幅波（乘法器实现调幅波（AM）：）： )( 2 )( 1 )( 0 12 ttt RpRp ) 1 )( 2 ()( 1 )( 0 1 , 0 2 Rpttt RpRp ttVVt 00 coscos)( ttmV ttVkV ttVt a

13、a 00 00 0 cos)cos1 ( cos)cos( cos)()( 实验原理实验原理 实验内容实验内容 实验目的：测试乘法器的直流偏置（实验目的：测试乘法器的直流偏置（Rp1和和Rp2） （1）载波直流偏置（）载波直流偏置（Rp2=0）为零：在调制信号输入端）为零：在调制信号输入端IN2加正弦信号加正弦信号 (Vpp=200mv，f=1KHz)，调节，调节Rp2电位器使输出端电位器使输出端OT信号最小（几信号最小（几mV)，然，然 后去掉输入信号。后去掉输入信号。注意；注意； 以后的实验中以后的实验中Rp2将保持现状，不再调整。将保持现状，不再调整。 （2）调制波直流偏置调节：载波输入

14、端）调制波直流偏置调节：载波输入端IN1加正弦信号加正弦信号(f=400KHz，Vpp=20mv) ， 用万用表测量用万用表测量A、B之间的电压之间的电压VAB，用示波器观察，用示波器观察OUT输出的波形，调整输出的波形，调整Rp1， 测量记录测量记录VAB为为-0.4V、-0.2V、-0.15V、-0.1V、0V、0.1V、0.15V、0.2V、0.4V 所对应的输出波形及其峰峰值电压，注意观察相位变化，根据公式所对应的输出波形及其峰峰值电压，注意观察相位变化，根据公式Vo=KVABVi， 计算出系数计算出系数K值，值， VAB-0.4V-0.2V-0.15V-0.1V0V0.1V0.15V

15、0.2V0.4V Vo p-p K 实验内容实验内容 实验目的实验目的：（：（1）用示波器测量调制度）用示波器测量调制度m；（；（2）不同调制）不同调制 度波形的比较。度波形的比较。 实验条件： （1）保持Rp20，具体方法参见“（1）直流调制特性的测量” （2）IN1加入载波信号(f=400KHz，Vpp=20mv) ； IN2加入一定幅度调制信 号(f=1KHz)，改变调制度记录相应波形。 改变调制度的方法： (a)调节Rp1使VAB变化；(b)调制信号(IN2)峰峰值改变。 调制度初始值Vi1Vi2VABm测量值Vi1波形Vi2波形Vo波形 m=30%左右 m=70%左右 m=100%

16、m大于100%不测 Vi2接方波不测 实验内容实验内容 m=(Vmax-Vmin)/(Vmax+Vmin) 实验内容实验内容 m=100% Vi2接方波接方波 m100% 实验内容实验内容 实验目的：实验目的：（1）用示波器）用示波器“过零点反相过零点反相”现象（现象（2）与）与 调制度调制度100波形的比较。波形的比较。 实验条件： （1）保持Rp2=0 ，具体方法参见“（1）直流调制特性的测量”。 （2）调整Rp1=0 ：IN1加入载波信号(f=400KHz，Vpp=20mv) ，IN2 不加调制信号，调整Rp1，使VAB=0v，并观察输出OUT端，应无输 出信号。 （3）载波输入不变，

17、IN2加入调制信号(Vpp=200mv，f=1KHz) ，观 察记录波形。 （4）加大示波器扫描速率，观察记录已调波在零点附近波形，比较 它与m=100%调幅波的区别。 调制度初始值Vi1Vi2VABVi1波形Vi2波形Vo波形 DSB波形 DSB零点附近波形 m=100%零点附近波形 实验内容实验内容 m=100% 波形波形 m=100% 零点附近波形零点附近波形 DSB波形波形 DSB零点附近波形零点附近波形 注意事项注意事项 (1)8V电压不要忘记连接。电压不要忘记连接。 (2)判断判断Rp1和和Rp2等不等于零时等不等于零时从从波形波形上上的方法：的方法： Rp2=0：波形上下对称；：波形上下对称； Rp1=0： VAB=0；或者波形峰峰值高度一致。；或者波形峰峰值高度一致。 注意事项注意事项 Rp10，Rp20波形波形 Rp10，Rp20波形波形 Rp10，Rp2