常规双边带调幅与解调实验

郑州轻工业大学

实验报告

题目：常规双边带调幅与解调实验

课程名称：通信原理

姓名：

院（系）：计算机与通信工程学院

专业班级：通信工程18-1

学号：

指导教师：丁汉清

成绩：

时间：2020 年11 月 3 日

目录

1实验目的 (1)

2实验内容 (1)

3实验设备 (1)

4实验原理 (1)

5实验过程及结果 (7)

6实验思考题 (13)

7 成绩评定表 (14)

一实验目的

1、掌握常规双边带调幅与解调的原理及实现方法。

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、了解常规双边带调幅与解调的优缺点。

5、了解抑制载波双边带调幅和解调的优缺点。

二实验内容

1、观察常规双边带调幅的波形。

2、观察常规双边带调幅波形的频谱。

3、观察抑制载波双边带调幅波形。

4、观察常规双边带解调的波形。

三实验仪器

1、信号源模块

2、PAM/AM 模块

3、频谱分析模块（可选）

4、20M 双踪示波器一台

5、频率计（可选）一台

6、音频信号发生器（可选）一台

7、立体声单放机（可选）一台

8、立体声耳机（可选）一副

9、连接线若干

四实验原理

4.1常规双边带调幅

所谓调制，就是在传送信号的一方（发送端）将所要传送的原始信号（其频率一般是较低的）“附加”在高频振荡信号上。所谓将原始信号“附加”在高频振荡上，就是利用原始信号来控制高频振荡的某一参数，使这个参数随原始信号的变化而变化。这

里，高频振荡波 就是携带原始信号的“运载工具”，所以也叫载波。而原始信号我们一般称之为调制信号。 在接收信号的一方也就是接收端再经过解调（反调制）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。通常调制的载波可以分为两类：用连续振荡波形（正弦型信号）作为载波；用脉冲串或 一组数字信号作为载波。连续波调制是用调

制信号来控制正弦型载波的振幅、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，即常规双边带调幅与解调和抑 制载波双边带调幅与解调。 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，其表达式为：()t cos U t u m Ω=ΩΩ

4-1 常规调幅波形

如果用它来对载波())(cos Ω>=c c cm c t U t u ωω进行调幅，那么，在理想情况下，常

规调幅信号为：

()t t kU U t u c m cm AM ωcos )cos (Ω+=Ω

=cm U t t M c ωcos )cos 1(a Ω+ （4－1） 其中调幅指数10,≤<⋅=Ωa CM

m

a M U U k M , k 为比例系数。图 4-1 给出了()t u Ω，()t u c 和

()t u AM 的波形图。

从图中并结合式（4－1）可以看出，常规调幅信号的振幅由直流分量 cm U 和交流分量t kU m ΩΩcos 迭加而成，其中交流分量与调制信号成正比，或者说，常规调幅信号的包络（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：

cm

cm cm cm a U U U U U U U U U U M min max min max min

max -=-=+-=

显然，当 Ma>1 时，常规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 4-2 所示。所以，常规调幅要求 Ma 必须不大于 1。

4-2 过调制波形

式（4－1）又可以写成

()])cos()[cos(2cos t t U M t U t u c c cm

a c cm AM Ω-+Ω++=ωωω （4－2）

可见，()t u AM 的频谱包括了三个频率分量：c ω（载波）、Ω+c ω（上边频）和Ω-c ω（下边频）。原调制信号的频带宽度是Ω（或π2Ω

=F ），而常规调幅信号的频带宽度是

2 （或2F），是原调制信号的两倍。常规调幅将调制信号频谱搬移到了载频的左右两旁，如图4-

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已调制信号中。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）。

4-3常规调幅波的频谱

4.2双边带调幅实验电路

双边带调幅信号产生的具体电路原理图如图 4-4 所示。

4-4 双边带调幅信号产生电路原理图

图中MC1496 是双平衡四象限模拟乘法器。通常振幅调制、同步检波、鉴频、混频、倍频、鉴相等调制与解调的过程，均可视为两个信号相乘或包含相乘的过程，所以都可以采用集成模拟乘法器实现上述功能。而且采用模拟乘法器比采用分离器件如二极管和三极管要简单的多，性能也要更优越。所以目前在无线通信、广播电视等方面应用较多。本实验就是采用MC1496 作为振幅调制器。高频载波信号从“载波输入”点输入，经高频耦合电容C08 输入至U02（MC1496）的10 脚。低频基带信号从“音频输入”点输入，经低频耦合电容E05 输入至U02 的 1 脚。C08 为高频旁路电容，E06 为低频旁路电容。调幅信号从MC1496 的12 脚输出。引脚2 与3 外接反馈电阻R19，用来扩展调制信号的电压的线性动态范围，R19 增大，线性范围增大，但乘法器的增益随之减少。引脚14 为负电源端（双电源供电时）或接地端（单电源供电时）。图中MC1496 芯片引脚 1 和引脚 4 接两个100Ω 和两个750Ω 电阻及47K 电位器用来调节输入馈通电压，调节P01，可以引入一个直流补偿电压，由于调制电压与直流补偿电压相串联，相当于给调制信号叠加了某一直流电压后与载波电压相乘，从而完成普通调幅。实际上，从此12 脚输出的调幅信号接有一个U04 组成的射随电路，来增加电路的带负载能力。输出后的调幅信号还要经过滤波，这样才能保证调幅信号的质量。滤波电路如图4-5所示。