试验11软件无线电技术试验之六AM调制

实验1.1 软件无线电技术实验之六（AM 调制）

一、实验目的

1．掌握AM 调制的基本原理； 2．掌握AM 调制过程和对应的波形；

3．了解采用DSP 软件编程完成AM 调制的过程。

二、实验设备

1. 线路均衡、软件无线电调制模块，位号A (实物图片见第99页)

2. 时钟与基带数据发生模块，位号：G (实物图片见第3页)

3. 20M 双踪示波器1台

三、实验原理

幅度调制是调制信号去控制高频正弦载波的幅度，使其按调制信号的规律变化的过程。幅度调制器的一般模型如下图19-1所示。

x(t)

C(t)= cosw c (t)

h(t)

X C (t)

图19-1 幅度调制器的一般模型

其中)(t x 为调制信号, )(cos t c ω为载波信号,)(t x c 为已调信号，则已调信号的时域和频域一般表达式分别为：

)(*)(cos )()(t h t t x t x c c ω=

)()]()([2

1

)(ωωωωωωH X X X C C C -++=

式中，)(ωC X 为调制信号)(t x 的频谱，)()(t h H ⇔ω,c ω为载波角频率。

由以上表达式可见，对于幅度调制信号，在波形上，它的幅度随基带信号规律而变化；在频谱结构上，它的频谱完全是基带信号频谱在频域内的简单搬移。由于这种搬移是线性的，因此幅度调制通常又称为线性调制，相应地，幅度调制系统也称为线性调制系统。

在上图的一般模型中，适当选择滤波器的特性)(ωH ，便可得到各种幅度调制信号，例如：常规调幅（AM ）、抑制载波双边带调幅（DSB-SC ）、单边带调制（SSB ）和残留边带调制（VSB ）信号等，本章主要完成的实验是AM 、DSB 和SSB 。

硬件结构框图如下图19-2所示，本章的试验主要通过DSP 软件完成幅度调制，其中D/A 采用了双路D/A ，同时输出原始调制信号和已调信号。本模块的硬件电路是采用了第三章软件无线电的调制模块来完成。

D/A变换

运放

实时、准实时处理软件

TMS320C5402DSP

拨动开关

FLASH

JTAG

接口

已调信号

原始信号

图19-2 幅度调制器的硬件结构框图

在图19-3中，若假设滤波器为全通网络（)(ωH ＝1），调制信号)(t x 叠加直流A 0后再与载波相乘，则输出的信号就是常规振幅调制（AM ）信号。 AM 调制器模型如图19-2所示。

x(t)

cosw c (t)

X AM (t)

A 0

图19-3 AM 调制器模型图

振幅调制信号的时域表达式为：

t t A t t x A t x c c AM ωωcos )()(cos )](0[)(=+=

A 0为外加的直流分量，)(t x 可以是确知信号也可以是随机信号，但通常认为其平均值为0，即没有直流分量。另外0)(A t x <,|A(t)|为已调波形的包络，0)(A t x <的情况下，A(t)是正的。x(t)、A(t)和x AM (t)的波形如图19-4、19-5、19-6所示。

x(t)

t

A(t)

t

图19-4 x(t)波形图 图19-5 A(t)波形图

x AM (t)

t

图19-6 x AM (t)的波形图

可见AM 信号波形的包络与输入调制信号)(t x 成正比但为了保证包络检波时不发生失真，必须满足 max 0)(t x A >，否则将出现过调幅现象而带来失真。

在频域调幅波的频谱密度函数)(ωAM X 为：

)]()([2

1

)]()([)(0C C c C AM X X A X ωωωωωωδωωδπω++-+-++=

图19-7表示x(t)的频谱函数，图19-8表示x AM (t)的频谱函数。AM 信号的频谱)

(ωAM X 是由载频分量和上、下两个边带组成（通常称为频谱的上边带和下边带）。上边带的频谱与原调制信号的频谱结构相同，下边带是上边带的镜像。显然，无论是上边带还是下边带，都含有原调制信号的完整信息。故AM 信号是带有载波的双边带信号。

w

X(W)

图19-7 x(t)的频谱函数图

w

X AM (W)

wc

-wc

图19-8 x AM (t)的频谱函数图

DSB 信号的带宽和发送功率

AM 信号的带宽为基带信号带宽的两倍:Bx B AM 2=, 式中，Bx 为调制信号x(t)的带宽。振幅调制信号的一个重要的参数是调幅度m ，它的定义为：

min

max min

max )]([)]([)]([)]([t A t A t A t A m +-=

一般情况下m 小于1，只有A(t)min 为负值时，出现过调幅时，m 才大于1。 振幅调制后的平均功率由不带信息的载波功率C S 和携带信息的边带功率X C S S 两部分

组成（其中X S 是归一化的信号平均功率）。把边带功率X C S S 和AM S 总功率的比值称为调制效率，用符号AM η表示：

X

C C X

C AM X C AM S S S S S S S S +=

=

η

AM η一般都是比较低的，这是振幅调制的一个很大的缺点。

调幅信号的解调有两种主要的方法，一种是同步解调，另一种是不用本地同步载波的包络检波法解调。由于包络检波法电路简单又不需要本地同步载波，因此目前对AM 信号的解调都是用包络检波法。这里就不详细介绍了。

本实验中硬件电路采用软件无线电模块，利用TMS320C5402的DSP 作为CPU ，可通过软件来产生调制信号x(t)以及对它的AM 调制。由调制DSP 产生一个载波，和要调制的原始信号之间进行AM 调制，通过DSP 的MCBSP1串口发送，再通过D/A 转换（双路D/A ，输出原始信号和已调信号）来观测波形。

四、实验内容

1．基本试验

(1) 设置软件无线电调制模块的拨动开关41SW01，将拨动开关1～4设置为”0111”（向上拨为“1”，向下拨为“0”）。

(2) 按下调制模块的复位开关41SW02，启动调制程序。 (3) 在调制模块的测试点41P03观测AM 调制之后的信号波形。

(4) 在调制模块的41TP04观测原始调制信号的波形（一个2KHZ 的正弦波信号）。

五、实验报告及要求

1. 简述AM 调制的工作原理及工作过程。

2. 画出调制器各测量点的工作波形，并给以必要的说明。