振幅调制器(利用乘法器)

振幅调制器（利用乘法器）

一、研究目的

1．弄清用集成模拟乘法器实现全载波调幅和抑制载波双边带调幅的方法与过程，并研究已调波与二个输入信号的关系。

２．掌握测量调幅系数的方法。

３．通过实验中波形的变换，学会分析实验现象。

二、基本原理

１．普通调幅波

振幅调制是用需传送的信息（调制信号）去控制高频载波的振幅，使其随调制信号线性变化。若载波信号电压为，调制信号为。

则普通调幅波的振幅为：

普通调幅波的数学表示式为：

若

单频调幅波的振幅为：

称为包络函数。

则单频调幅波的数学表示式为：

其中为调幅指数（调幅度）,为比例系数。普通调幅波的波形如图5-22所示。

图1普通调幅波的波形

可以看出，已调幅波的包络形状与调制信号一样。从调幅波的波形上看出包络的最大值和最小值分别为：

故可得

图2 过调制调幅波形

普通调幅时；如果，则已调波包络形状与调制信号不一样，这种情况称为过调制，过调制的波形如图5-23所示。

载波分量并不包含信息，调制信号的信息只包含在上下边频内。实际上，调制信号是包含多个频率的复杂信号，如调幅广播所传送的语音信号频率约为50Hz至4.5kH Z，调制后，各个语音频率产生各自的上边频和下边频，迭加后形成上边频带和下边频带，且上、下边频幅度相等且成对出现。

调幅过程实质上是一种频谱搬移过程。经过调制后，调制信号的频谱由低频被搬移到载频附近，成为上、下边频带。

２．抑制载波的双边带调幅

因为载波不包含信息，为了减小不必要的功率浪费，可以只发射上、下边频,而不发射载波,称为（抑制载波的双边带调幅信号）用DSB表示。这种信号的其数学表示式为

双边带调幅信号的振幅为,而普通调幅波高频信号的振幅为，显

然双边带的振幅有正有负，而普通调幅波在时振幅不可能出现负值。单频调制的双边带调幅波各信号波形如图5-24所示。

图3双边带调幅信号的波形

双边带信号的包络仍然是随调制信号变化的, 但它的包络已不能完全准确地反映低频调制信号的变化规律。双边带信号在调制信号的负半周，已调波高频与原载波反相，调制信号的正半周,已调波高频与原载频同相;双边带信号的高频相位在调制电压过零点处跳变180度。另外, 双边带调幅波和普通调幅波所占有的频谱宽度是相同的，为2Fmax。

因为双边带信号不包含载波,所以发送的全部功率都载有信息，功率有效利用率高。

３．单边带调幅

双边带调幅波两个边带都包含调制信号的信息，所以可以进一步把其中的一个边带抑制掉,而只发射一个边

带,这就是单边带调幅波,用SSB表示。其数学表示式为

单边带调幅波的频谱宽度只有双边带的一半,频带利用率高,是一种常用的调制方式。对于单频调制的单边带信号,它是等幅波,但它与原载波电压是不同的,含有传送信息的特征。

可以看出普通调幅波，双边带调幅波和单边带调幅波都含有调制信号和载波的乘积项，所以可以用模拟乘法器来构成调幅器。

三、知识准备

１．预习幅度调制器的有关知识。

２．认真阅读实验指示书，弄清工作原理及内容，分析电路中用1496乘法器调制的工作原理，并分析计算各引出脚的直流电压。

３.分析全载波调幅及抑制调幅信号特点，并画出其频谱图。

四、仪器设备

１．双踪示波器。

２．高频信号发生器。

３．万用表。

４．实验板3。

五、模拟乘法器1496

幅度调制就是载波的振幅受调制信号的控制作周期性的变化。变化的周期与调制信号周期相同。即振幅变化与调制信号的振幅成正比。通常称高频信号为载波信号，低频信号为调制信号，调幅器即为产生调幅信号的装置。

本实验采用集成模拟乘法器1496来构成调幅器，图5-25为1496芯片内部电路图，它图5为1496芯片内部电路是一个四象限模拟乘法器的基本电路，电路采用了两组差动对由V1—V4组成，以反极性方式相连接，而且两组差分对的恒流源又V5与V6组成一差分电路，，因此恒流源的控制电压可正可负，以此实现了四象限工作。D、V7、V8为差动放大器V5、V6的恒流源。进行调幅时，载波信号加在V1与V4的输入端，

即引脚的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，2、3脚外接1K

电阻，以扩大调制信号动态范围,已调制信号由双差动放大器的两集电极(即引出脚6、12之间)输出。六、研究内容

用1496集成电路构成的调幅器电路如图5-26所示，图中R P1用来调节引出脚1，4之间的平衡，R p2用来调节8，10之间的平衡，三极管V为射极跟随器，以提高调幅器带负载能力。

图6 1496构成的调幅器

１．直流调制特性的测量

（1）调R p2电位器使载波输入端平衡：在调制信号输入端IN2加峰值为100mv，频率为1KHz的正弦信号，调节R P2电位器使输出信号最小，然后去掉输入信号。

（2）在载波输入端IN1加峰值U Cm为10mv，频率为100KHz的正弦信号，用万用表测量A，B之间的电压V AB，用示波器观察OUT输出端的波形，以V AB=0.1v为步长，记录R P1由一端调至另一端的输出波形及峰值电压，注意观察相位变化，根据公式U0=KV AB U Cm 计算出系数K值。并填入表1.

表1直流调制特性的测量

２．实现全载波调幅

（１）调节R P1使V AB=0.1V，载波信号仍为ｕC（t）=10sin2105t（mV），将低频信号ｕS（t）=U Sm sin2103t（mV）加至调制器输入端IN2，画出U Sm=30mV和100mv时的调幅波形（标明峰—峰值与谷—谷值）并测出其调制度m。

（２）加大示波器扫描速率，观察并记录m=100%和m>100%两种调幅波在零点附近的波形情况。

（３）载波信号ｕC(t)不变,将调制信号改为ｕS（t）=10sin2103t（mV,调节R P1观察输出波形ｕAM(t)的变化情况,记录m=30%和m=100%调幅波所对应的V AB值。

（４）载波信号ｕC(t)不变,将调制信号改为方波,幅值为100mv,观察记录V AB=OV、0.1v、0.15V时的已调波。

３．实现抑制载波调幅

（１）调R P1使调制端平衡, 并在载波信号输入端IN1加ｕC（t）=10sin2105t（mV）的信号,调制信号端IN2不加信号,观察并记录输出端波形。

（２）载波输入端不变,调制信号输入端IN2加ｕS（t）=100sin2103t（mV）信号,观察记录波形,并标明峰—峰值电压。

（３）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m=100%调幅波的区别。

（４）所加载波信号和调制信号均不变，微调R P2为某一个值，观察记录输出波形。（５）在（4）的条件下，去掉载波信号，观察并记录输出波形，并与调制信号比较.

七、研究报告