实验8  集成乘法器幅度调制电路

—、实验准备

1．做本实验时应具备的知识点：

l  幅度调制

l  用模拟乘法器实现幅度调制

l  MC1496四象限模拟相乘器

2．做本实验时所用到的仪器：

l  集成乘法器幅度调制电路模块

l  高频信号源

l  双踪示波器

l  万用表

二、实验目的

  1．通过实验了解振幅调制的工作原理。

  2．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．掌握用示波器测量调幅系数的方法。

三、实验内容

  1．模拟相乘调幅器的输入失调电压调节。

2．用示波器观察正常调幅波（AM）波形，并测量其调幅系数。

3．用示波器观察平衡调幅波（抑制载波的双边带波形DSB）波形。

4．用示波器观察调制信号为方波、三角波的调幅波。

                         

四、基本原理

所谓调幅就是用低频调制信号去控制高频振荡（载波）的幅度，使其成为带有低频信息的调幅波。目前由于集成电路的发展，集成模拟相乘器得到广泛的应用，为此本实验采用价格较低廉的MC1496集成模拟相乘器来实现调幅之功能。

   1．MC1496简介

MC1496是一种四象限模拟相乘器，其内部电路以及用作振幅调制器时的外部连接如图8-1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（T₁～T₄），且这两组差分对的恒流源管（T₅、T₆）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：

⑻、⑽脚间接一路输入（称为上输入v₁），⑴、⑷脚间接另一路输入（称为下输入v₂），⑹、⑿脚分别经由集电极电阻R_c接到正电源+12V上，并从⑹、⑿脚间取输出v_o。

⑵、⑶脚间接负反馈电阻R_t。⑸脚到地之间接电阻R_B，它决定了恒流源电流I₇、I₈的数值，典型值为6.8kΩ。⒁脚接负电源-8V。⑺、⑼、⑾、⒀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。可以证明：

                          ，

因而，仅当上输入满足v₁≤V_T  (26mV)时，方有：

，

才是真正的模拟相乘器。本实验即为此例。

图8-1  MC1496内部电路及外部连接

 

 2．MC1496组成的调幅器实验电路

用1496组成的调幅器实验电路如图8-2所示。图中，与图8-1相对应之处是：8R₀₈对应于R_T，8R₀₉对应于R_B，8R₀₃、8R₁₀对应于R_C。此外，8W₀₁用来调节（1）、（4）端之间的平衡，8W02用来调节（8）、（10）端之间的平衡。8K01开关控制（1）端是否接入直流电压，当8K01置“on”时，1496的（1）端接入直流电压，其输出为正常调幅波（AM），调整8W03电位器，可改变调幅波的调制度。当8K01置“off”时，其输出为平衡调幅波（DSB）。晶体管8Q01为随极跟随器，以提高调制器的带负载能力。

五、实验步骤

   1．实验准备

（1）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，按下模块上开关8K1，此时电源指标灯点亮。

（2）调制信号源：采用低频信号源中的函数发生器，其参数调节如下（示波器监测）：

· 频率范围：1kHz

· 波形选择：正弦波

· 输出峰-峰值：300mV

（3）载波源：采用高频信号源：

· 工作频率：2MHz用频率计测量；

· 输出幅度（峰-峰值）：200mV，用示波器观测。

   2．输入失调电压的调整（交流馈通电压的调整）

      集成模拟相乘器在使用之前必须进行输入失调调零，也就是要进行交流馈通电压的调整，其目的是使相乘器调整为平衡状态。因此在调整前必须将开关8K01置“off”（往下拨），以切断其直流电压。交流馈通电压指的是相乘器的一个输入端加上信号电压，而另一个输入端不加信号时的输出电压，这个电压越小越好。

（1）载波输入端输入失调电压调节

        把调制信号源输出的音频调制信号加到音频输入端（8P02），而载波输入端不加信号。用示波器监测相乘器输出端（8TP₀₃）的输出波形，调节电位器8W02，使此时输出端（8TP₀₃）的输出信号（称为调制输入端馈通误差）最小。

（2）调制输入端输入失调电压调节

       把载波源输出的载波信号加到载波输入端（8P01），而音频输入端不加信号。用示波器监测相乘器输出端（8TP03）的输出波形。调节电位器8W01使此时输出（8TP03）的输出信号（称为载波输入端馈通误差）最小。

图8-2  1496组成的调幅器实验电路

  

3．DSB（抑制载波双边带调幅）波形观察

在载波输入、音频输入端已进行输入失调电压调节（对应于8W02、8W01调节的基础上），可进行DSB的测量。

（1）DSB信号波形观察

将高频信号源输出的载波接入载波输入端（8P01），低频调制信号接入音频输入端（8P02）。

示波器CH1接调制信号（可用带“钩”的探头接到8TP02上），示波器CH2接调幅输出端（8TP03），即可观察到调制信号及其对应的DSB信号波形。其波形如图8-3所示，如果观察到的DSB波形不对称，应微调8W01电位器。

图8-3                               图8-4

（2）DSB信号反相点观察

    为了清楚地观察双边带信号过零点的反相，必须降低载波的频率。本实验可将载波频率降低为100KHZ（需另配100KHZ的函数发生器），幅度仍为200mv。调制信号仍为1KHZ（幅度300mv）。

    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信号，过零点时刻的波形应该反相，如图8-4所示。

（3）DSB信号波形与载波波形的相位比较

    在实验3（2）的基础上，将示波器CH1改接8TP01点，把调制器的输入载波波形与输出DSB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。

4．SSB（单边带调制）波形观察

单边带（SSB）是将抑制载波的双边带（DSB）通过边带滤波器滤除一个边带而得到的。本实验利用滤波与计数鉴频模块中的带通滤波器作为边带滤波器，该滤波器的中心频率104KHZ左右，通频带约12KHZ。为了利用该带通滤波器取出上边带而抑制下边带。双边带（DSB）的载波频率应取100KHZ。具体操作方法如下：

将载波频率为100KHZ（需另配100KHZ的函数发生器），幅度300MV的正弦波接入载波输入端（8P01），将频率为4KHZ，幅度300mv的正弦波接入音频输入端（8P02）。按照DSB的调试方法得到DSB波形。将调幅输出（8P03）连接到滤波与计数鉴频模块中的带通滤波器输入端（15P05），用示波器测量带通滤波器输出（15P06），即可观察到SSB信号波形。在本实验中，正常的SSB波形应为104KHZ的等幅波形，但由于带通滤波器频带较宽，下边带不可能完全抑制，因此，其输出波形不完全是等幅波。

5．AM（常规调幅）波形测量

   （1）AM正常波形观测     

在保持输入失调电压调节的基础上，将开关8K01置“on”（往上拨），即转为正常调幅状态。载波频率仍设置为2MHZ（幅度200mv），调制信号频率1KHZ（幅度300mv）。示波器CH1接8TP02、CH2接8TP03，即可观察到正常的AM波形，如图8-5所示。

图8-5

调整电位器8W03，可以改变调幅波的调制度。在观察输出波形时，改变音频调制信号的频率及幅度，输出波形应随之变化。

（2）不对称调制度的AM波形观察

  在AM正常波形调整的基础上，改变8W02，可观察到调制度不对称的情形。最后仍调制到调制度对称的情形。

（3）过调制时的AM波形观察

  在上述实验的基础上，即载波2MHZ（幅度200mv），音频调制信号1KHZ（幅度300mv），示波器CH1接8TP02、CH2接8TP03。调整8W03使调制度为100%，然后增大音频调制信号的幅度，可以观察到过调制时AM波形，并与调制信号波形作比较。

（4）增大载波幅度时的调幅波观察

  保持调制信号输入不变，逐步增大载波幅度，并观察输出已调波。可以发现：当载波幅度增大到某值时，已调波形开始有失真；而当载波幅度继续增大时，已调波形包络出现模糊。最后把载波幅度复原（200mv）。

（5）调制信号为三角波和方波时的调幅波观察

  保持载波源输出不变，但把调制信号源输出的调制信号改为三角波（峰—峰值200mv）或方波（200mv），并改变其频率，观察已调波形的变化，调整8W03，观察输出波形调制度的变化。

   5．调制度M_a的测试

我们可以通过直接测量调制包络来测出M_a。将被测的调幅信号加到示波器CH1或CH2，并使其同步。调节时间旋钮使荧光屏显示几个周期的调幅波波形，如图8-6所示。根据M_a的定义，测出A、B，即可得到M_a。

图8-6

六、实验报告要求

1．整理按实验步骤所得数据，绘制记录的波形，并作出相应的结论。

2．画出DSB波形和时的AM波形，比较两者的区别。

3．总结由本实验所获得的体会。

 

第二篇：高频幅度调制及解调实验

课程名称：    高频电子线路     

   

     题   目：   幅度调制及解调实验

         

学生姓名：                          

专    业：     电子信息科学与技术    

班    级：                          

学    号：                          

指导教师：                          

日    期：  2013  年  6  月  18  日

幅度调制及解调实验

一、实验目的

1、了解模拟乘法器（MC1496）的工作原理。

2、将幅度调制器电路和解调器电路联合起来实验，进一步掌握调制和解调的基本方法。

3、掌握用集成模拟乘法器构成的调幅电路的原理及特点，掌握用集成电路实现同步检波的方法。

4、掌握调幅系数的测量与相应的波形特点。

5、了解大信号峰值包络检波的过程、波形和指标测量。

二、实验原理及电路说明

（一）调制

1、幅度调制的一些概念

幅度调制就是载波的振幅（包络）随调制信号的参数变化而变化。概念：调幅系数m=(Vmax-Vmin)/(Vmax+Vmin），如下图1、2。

图1 普通调幅波

图2 抑止载波双边带调幅波

2、实验电路说明

MC1496构成的调幅器电路图如图3所示。

图3 MC1496构成的调幅器电路

（二）检波实验原理

检波器的作用是从振幅受调制的高频信号中还原出原调制的信号。全载波振幅调制信号用二极管包络检波的方法进行解调。而抑制载波的双边带或单边带振幅调制信号采用同步检波方法。

1、二极管包络检波的工作原理

当输入信号较大(大于0.5伏)时，利用二极管单向导电特性对振幅调制信号的解调，称为大信号检波。如下图4、5所示：

图4 二极管包络检波电路与仿真图

图5 二极管包络检波可调开关电路图

2、同步检波

同步检波器用于对载波被抑止的双边带或单边带信号进行解调。它的特点是必须外加一个频率和相位都与被抑止的载波相同的电压。

外加载波信号电压加入同步检波器可以有两种方式，框图6如下，电路图如图7所示：

图6 同步检波器方框图

图7 同步检波电路图

（3）实验用仪器及材料

l  双踪示波器

l  实验箱及幅度调制、解调模块

l  高频信号发生器

l  万用表

三、实验内容及步骤

（1）普通调幅

1、接通电源（+12V，-8V）；

2、调节高频信号源使其产生fc=10MHz幅度为200mV左右的正弦信号作为载波接到幅度调制电路输入端TP1，从函数波发生器输出频率为=1KHz左右幅度为600mV左右的正弦调制信号到幅度调制电路输入端TP2，示波器接幅度调制电路输出端TP3；

3、反复调整的幅度和W及C5使之出现合适的调幅波，观察其波形并测量调制系数m；

4、调整的幅度和W及C5，同时观察并记录m< 1、m=1及m>1时的调幅波形；

5、在保证fc、和Ucm一定的情况下测量m—UΩm曲线。

（2）二极管包络检波

1、解调实验：解调全载波调幅信号

  （1）从P1端输入载波频率fc=10MHz、调制信号频率=1KHz左右、uo=1.5V左右的调幅波，K1接C1，K2接负载电阻R3，用示波器测量检波器电压传输系数Kd。

  (2)观察并记录不同的检波负载对检波器输出波形的影响

2、同步检波器

1）从高频信号源输出fc=10MHz、uc=200mV的正弦信号到幅度解调电路的P1端作为同步信号；

2）从幅度解调电路的P2 端依次输入载波频率fc=10MHz，=1KHz ，us =1V左右，调制度分别为m=0.3、m=1及m>1的调幅波。分别记录解调输出波形，并与调制信号相比较；

3）将抑制载波的调幅波加至P2端，观察并记录解调输出波形，并与调制信号相比较

四、实验报告要求

1、画出 m——的调幅特性曲线。

2、整理数据, 观察并分析波形的变化情况

五、结果分析

    这次实验出现了干扰，但是实验出现误差肯定是有的，我们要把误差降到最低，懂得消减误差。