实验二 普通双边带调幅与解调实验

实验二 普通双边带调幅与解调实验 ------------------------------------------------------------------------------------------------ 实验二 普通双边带调幅与解调实验 实验五 普通双边带调幅与解调实验 一、实验目的 1( 掌握普通双边带调幅与解调原理及实现。 2( 掌握二极管包络检波原理。 3( 掌握调幅信号的频谱特性。 4( 了解普通双边带调幅与解调的优缺点。 二、实验内容 1( 观察普通双边带调幅波形。 2( 观察普通双边带调幅波形的频谱。 3( 观察普通双边带解调波形。 三、实验器材 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. —————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ 10. 信号源模块 PAM/AM模块 频谱模块 终端模块(可选) 20M双踪示波器 频率计(可选) 音频信号发生器(可选) 立体声单放机(可选) 立体声耳机(可选) 连接线 一台 一台 一台 一台 一副 若干 四、实验原理 1. 普通双边带调幅 所谓调制，就是在传送信号的一方(发送端)将所要传送的信号(它的频率一般是较低的)“附加”在高频振荡信号上。所谓将信号“附加”在高频振荡上，就是利用信号来控制高频振荡的某一参数，使这个参数随信号而变化，这里，高频振荡波就是携带信号的“运载工具”，所以也叫载波。在接收信号的一方(接收端)经过解调(反调制)的过程，把载波所携带的信号取出来，得到原有的信息，解调过程也叫检波。调制与解调都是频谱变换的过程，必须用非线性元件才能完成。调制的方式可分为连续波调制与脉冲波调制两大类，连续波调制是用信号来控制载波的振幅、频率或相位，因而分为调幅、调频和调相三种方式;脉冲波调制是先用信号来控制脉冲波的振幅、宽度、位置等，然后再用这已调脉冲对载波进行调制，脉冲调制有脉冲振幅、脉宽、脉位、脉冲编码调制等多种形式。 —————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ 本实验模块所要进行的实验是连续波的振幅调制与解调，即普通双边带调幅与解调。 我们已经知道，调幅波的特点是载波的振幅受调制信号的控制作周期性的变化，这变化的周期与调制信号的周期相同，振幅变化与调制信号的振幅成正比。为简化分析，假定调制信号是简谐振荡，即为单频信号，其达式为: 5—1 u?(t)?U?mcos?t 如果用它来对载波uc(t)?Ucmcos?ct(?c??)进行调幅，那么，在理想情况下，普通调幅信号为: uAM(t)?(Ucm?kU?mcos?t)cos?ct ?Ucm(1?Macos?t)cos?ct (5,1) 其中调幅指数Ma?k?U?m,0?Ma?1,k为比例系数。图5-1给出了u??t?，uc?t?和UcmuAM(t)的波形图。 图5-1 普通调幅波形 5—2 从图中并结合式(5,1)可以看出，普通调幅信号的振幅由直流分量Ucm和交流分量kU?mcos?t迭加而成，其中交流分量与调制信号成正比，或者说，普通调幅信号的包络(信号振幅各峰值点的连线)完全反映了调制信号的变化。另外还可得到调幅指数Ma的表达式: Ma?Umax?UminUmax?UcmUcm?Umin ??Umax?UminUcmUcm 显然，当Ma>1时，普通调幅波的包络变化与调制信号不再相同，产生了失真，称为过调制，如图5-2所示。所以，普通调幅要求—————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ Ma必须不大于1。 图5-2 过调制波形 式(5,1)又可以写成 uAM(t)?Ucmcos?ct?MaUcm?cos(?c??)t?cos(?c??)t? 2(5,2) 可见，uAM(t)的频谱包括了三个频率分量:?c(载波)、?c??(上边频)和?c??(下边频)。原调制信号的频带宽度是?(或F??)，而普通调幅信号的频带宽度是2?2? (或2F)，是原调制信号的两倍。普通调幅将调制信号频谱搬移到了载频的左右两旁，如图5-3所示。 被传送的调制信息只存在于边频中而不在载频中，携带信息的边频分量最多只占总功率的三分之一(因为Ma?1)。在实际系统中，平均调幅指数很小，所以边频功率占的比例更小，功率利用率更低。为了提高功率利用率，可以只发送两个边频分量而不发送载频分量，或者进一步仅发送其中一个边频分量，同样可以将调制信息包含在调制信号中。这两种调制方式分别称为抑制载波的双边带调幅(简称双边带调幅)和抑制载波的单边带调幅(简称单边带调幅)。本实验模块所进行的实验是双边带调制与解调。 5—3 1. 插上电源线，打开主机箱右侧的交流开关，再分别按下四个模块中的开关POWER1、 POWER2，对应的发光二极管LED001、LED002、D200、D201、L1、L2、LED600发光，按一下信号源模块的复位键，四个模块均开始工—————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ 作。 2. 使信号源模块的信号输出点“模拟输出”的输出为频率2KHz、峰-峰值为0.5V左右 5—5 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 的正弦波, 旋转“64K幅度调节”电位器使“64K正弦波”处信号的峰-峰值为1V。 用连接线连接信号源模块的信号输出点“模拟输出”和PAMAM模块的信号输入点“AM音频输入”，以及信号源模块的信号输出点“64K正弦波”和PAMAM模块的信号输入点“AM载波输入”，调节PAMAM模块的电位器“调制深度调节”，同时用示波器观察点“调幅输出”处的波形，可以观察到普通双边带调幅波形和抑制载波的双边带调幅波形。 观察“AM载波输入”、“AM音频输入”、“调幅输出”、“滤波输出”、“解调幅输出”各点波形。 用频谱分析模块(用法请参考实验三)分别观察普通双边带调幅时“AM载波输入”、“AM音频输入”、“调幅输出”、“滤波输出”、“解调幅输出”各点频谱，以及抑制载波的双边带调幅时各点频谱并比较之。 改变“AM音频输入”的频率及幅度，重复观察各点波形。 改变“AM载—————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ 波输入”的频率及幅度，重复观察各点波形。 将立体声单放机输出的音频信号引入信号源的信号输入点“IN”，再将信号源模块的信号输出点“OUT”与PAMAM模块的信号输入点“AM音频输入”连接起来，以及信号源模块的信号输出点“64K正弦波”和PAMAM模块的信号输入点“AM载波输入”，重复上述实验并观察各点波形。(可选) 用连接线连接PAMAM模块的信号输出点“解调幅输出”与终端模块的信号输入点 “S-IN”，在耳机插孔S1中插上耳机，听还原出来的波形。(可选) 六、输入、输出点参考 1( 输入点参考说明 AM音频输入:模拟信号输入点，输入的信号即为基带信号。 AM载波输入:载波信号输入点，频率应远高于基带信号。 2( 输出点参考说明 调幅输出:调幅信号输出点。 滤波输出:调幅信号经低通滤波器后的信号输出点。 解调幅输出:解调幅信号解调输出点。 七、实验思考题 1( 单边带、双边带、残留边带和抑制载波双边带调幅这几种调制方式各有什么优点和缺 点, 2( 调节电位器“调制深度调节”时，调幅信号会发生怎样的变化，为什么, —————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ 八、实验报告要求 1( 分析实验电路的工作原理，叙述其工作过程。 2( 根据实验测试记录，画出各测量点的波形图。 5—6 ——————————————————————————————————————