信号与系统 信号调制解调电路

信号调制解调电路的设计

1．实验原理、实验电路图及实验说明

1.1 调制电路

调制信号x 可以按任意规律变化，为方便起见，我们假设调制信号x 为角频率为Ω的余弦信号x=X m cos Ωt 。当调制信号x 不符合余弦规律时，可以将它分解为一些不同频率的余弦信号之和。在信号调制中必须要求载波信号的频率远高于调制信号的变化频率。设载波信号为u c =U m cos w c t ，则调幅信号可写为

u s =（U m +mx ）cos w c t

= U m cos w c t + mX m cos Ωt cos w c t

=U m cos w c t + [m X m cos (w c +Ω)t + m X m cos (w c -Ω)t ]/2

m 为调幅系数

它包含三个不同频率的信号:：角频率为w c 的载波信号和角频率分别为w c ±Ω的上下边频信号。载波信号中不含调制信号x 的信息，因此可以取U m =0，只保留两个边频信号。这种调制称为双边带调制。其数学表达式为：u s =U xm cos Ωt cos w c t

乘法器调幅电路见图1，高频载波信号由信号发生器产生，从IN1输入；低频调制信号由电路图2的文氏桥振荡电路产生，从IN2输入，图3是-8V 电压产生电路。

设定低频调制信号的频率为500Hz ，由文氏桥振荡电路中的R 、C 确定。由于电容C 的可选值较少，故先设定C=0.047uf ，然后根据公式f=1/(2πRC)，可得R=6.8k Ω，振荡频率计算如下：

Hz RC f 50010

*047.0*10*8.6*212163≈==

-ππ

图1 乘法器调幅电路

进行调幅前，首先要调节输入脚之间的直流平衡。方法如下，①调8、10脚间的平衡：IN1接地，IN2输入高频信号，调Rp2，使输出最小；②调1、4脚间的平衡：IN2接地，IN1输入低频信号，调Rp1，使输出最小。然后，同时接好IN1和IN2，观察输出波形。不断调节两路输入信号的幅度、频率，观察输出变化。调制电路输出端接射极跟随器，增强了带负载能力。

图2 低频信号产生电路 图3 -8V 电源电路

1.2 解调电路

此电路由二极管D 和RC 低通滤波器组成，它利用二极管的单向导电性以及RC 的低通滤波实现包络检波。但此处对RC 时间常数有限制。为了实现低通滤波，需满足（1/w c ）<

切割失真，理论上要求RC 满足下式：Ω

12

m m RC -≤（m 为调幅系数，此处其值为调制信号的最大幅值X m ）；而RC 太小，高频分量滤除会不彻底，为避免失真，此处选取较小的RC ，然后接低通滤波器，滤除高频分量。解调电路如图4所示。

图4 解调电路

2．实验结果

2.1 实验说明

此实验中，调制信号x=2*cos(500*2πt)V ，载波信号u c =50*cos (15*103

*2πt) mV 。需要说明的是，载波信号幅度不能太大，否则输出波形会出现失真；载波信号的频率w c >>Ω，通常取w c >10Ω，便于观察调制结果，解调时滤波器也能较好地将调制信号与载波信号分开。用示波器观察调幅波，调节Rp1或Rp2，都会出现波形的不对称。

2.2 调制解调波形

图5至图8为实验中用示波器观察到的输入、输出信号波形。

OUT

图5 调制信号（f=500Hz，Vpp=4V）

图6载波信号（f=15kHz，Vpp=100mV）

图7 双边带调幅信号

图8 解调后信号