實驗三 集成乘法器幅度調制實驗

1、高頻實驗報告 實驗名稱：集成乘法器幅度調制實驗南京理工大學紫金學院電光系一、 實驗目的a) 通過實驗了解集成乘法器幅度調制的工作原理，驗證普通調幅波（AM）和抑制載波雙邊帶調幅波（）的相關理論。b) 掌握用集成模擬乘法器MC1496實現AM和DSB-SC的方法，并研究調制信號、載波信號與已調波之間的關系。c) 掌握在示波器上測量與調整調幅波特性的方法。二、實驗基本原理與電路1.調幅信號的原理(一) 普通調幅波（AM）（表達式、波形、頻譜、功率） (1)普通調幅波（AM）的表達式、波形設調制信號為單一頻率的余弦波： ,載波信號為 ： 普通調幅波（AM）的表達式為= 式中， 稱為調幅系數或調幅度。

2、 由于調幅系數與調制電壓的振幅成正比，即越大，越大，調幅波幅度變化越大，一般小于或等于1。如果1，調幅波產生失真，這種情況稱為過調幅。圖3-1 調幅波的波形 （2）. 普通調幅波（AM）的頻譜 普通調幅波（AM）的表達式展開得： 它由三個高頻分量組成。將這三個頻率分量用圖畫出，便可得到圖3-2所示的頻譜圖，在這個圖上調幅波的每一個正弦分量用一個線段表示，線段的長度代表其幅度，線段在橫軸上的位置代表其頻率。 圖3-2 普通調幅波的頻譜圖調幅的過程就是在頻譜上將低頻調制信號搬移到高頻載波分量兩側的過程。在單頻調制時，其調幅波的頻帶寬度為調制信號頻譜的兩倍，即（3）普通調幅波（AM）的功率 載波分量

3、功率： 上邊頻分量功率： 下邊頻分量功率： 因此，調幅波在調制信號的一個周期內給出的平均功率為：可見，邊頻功率隨的增大而增加，當時，邊頻功率為最大，即。這時上、下邊頻功率之和只有載波功率的一半，這也就是說，用這種調制方式，發(fā)送端發(fā)送的功率被不攜帶信息的載波占去了很大的比例，顯然，這是很不經濟的。但由于這種調制設備簡單，特別是解調更簡單，便于接收，所以它仍在某些領域廣泛應用。(二) 抑制載波雙邊帶調幅（）1抑制載波雙邊帶調幅（）的表達式、波形 由于載波不攜帶信息，因此，為了節(jié)省發(fā)射功率，可以只發(fā)射含有信息的上、下兩個邊帶，而不發(fā)射載波，這種調制方式稱為抑制載波的雙邊帶調幅，簡稱雙邊帶調幅，用表示

4、?？蓪⒄{制信號和載波信號直接加到乘法器或平衡調幅器電路得到。雙邊帶調幅信號寫成： 為由調幅電路決定的系數；是雙邊帶高頻信號的振幅，它與調制信號成正比。雙邊帶調幅的調制信號、調幅波形如圖3-3所示。雙邊帶調幅波的包絡已不再反映調制信號的變化規(guī)律。圖3-4為頻譜圖。由以上討論可以看出調制信號有如下的特點：圖3-3 雙邊帶調幅的調制信號、調幅波圖3-4 頻譜圖（a）信號的幅值仍隨調制信號而變化，但與普通調幅波不同，的包絡不再反映調制信號的形狀，仍保持調幅波頻譜搬移的特征。（b）在調制信號的正負半周，載波的相位反相，即高頻振蕩的相位在瞬間有的突變。（c）調制，信號仍集中在載頻附近，所占頻帶為 由于調制

5、抑制了載波，輸出功率是有用信號，它比普通調幅經濟。但在頻帶利用率上沒有什么改進。 2. 集成模擬乘法器MC1496工作原理MC1496實現調幅的方法很多，目前集成模擬乘法器得到廣泛的應用。本實驗采用 MC1496集成模擬乘法器來實現普通調幅波（AM）和抑制載波雙邊帶調幅（）。圖3-6 MC1496的內部電路及引腳圖MC1496是雙平衡四象限模擬乘法器。其內部電路圖和引腳圖如圖3-6 所示。其中V1、V2與V3、V4組成雙差分放大器，V5、V6組成的單差分放大器用以激勵V1V4。V7、V8及其偏置電路組成差分放大器V5、V6的恒流源。引腳8與10接輸入電壓ux，1與4接另一輸入電壓uy，輸出電壓

6、u0從引腳6與12輸出。引腳2與3外接電阻RE，對差分放大器V5、V6產生串聯電流負反饋，以擴展輸入電壓Uy的線性動態(tài)范圍。引腳14為負電源端（雙電源供電時）或接地端（單電源供電時），引腳5外接電阻R5。用來調節(jié)偏置電流I5及鏡像電流I0的值。MC1496可以采用單電源供電，也可以采用雙電源供電，器件的靜態(tài)工作點由外接元件確定，靜態(tài)偏置電壓的設置應保證各個晶體管工作在放大狀態(tài)，即晶體管的集一基極間的電壓應大于或等于2V，小于或等于最大允許工作電壓。一般情況下，晶體管的基極電流很小， ，三對差分放大器的基極電流I8、I10、I1和I4可以忽略不計，因此器件的靜態(tài)偏置電流主要由恒流源的值確定。當器

7、件為單電源工作時，引腳14接地，5腳通過一電阻R5接正電源（+UCC的典型值為+12V），由于I0是I5的鏡像電流，所以改變電阻R5可以調節(jié)I0的大小，即當器件為雙電源工作時，引腳14接負電源-UEE(一般接-8V)，5腳通過一電阻R5接地，因此，改變R5也可以調節(jié)I0的大小，即根據MC1496的性能參數，器件的靜態(tài)電流小于4mA，一般取I0I51mA左右。3.實驗電路集成乘法器幅度調制實驗電路如圖3-7所示。圖3-7 MC1496構成集成乘法器幅度調制實驗電路三、實驗內容1模擬乘法器的調節(jié)，測試電路直流工作點。1)模擬乘法器的調節(jié) 在實驗箱主板上插上集成乘法器幅度調制電路模塊。接通實驗箱上電

8、源開關電源指標燈點亮。 測得數據： U1 = U4 = -1.57V U6 = U12 = 7.15V U8 = U10 = 5.88V U5 = -6.97V因此看出三極管是導通的。 信號源參數調節(jié)如下（示波器監(jiān)測）：調制信號源： 頻率范圍：1kHz， 波形選擇：正弦波，輸出峰-峰值：300mV載波信號源：工作頻率： 6.5MHz（用頻率計測量），輸出幅度（峰-峰值）50mV，用示波器觀測。 調整步驟（進行平衡調節(jié)使載漏和調制泄漏最小）： 在IN1端加入載波信號，（IN3調制信號暫不加），TP1點監(jiān)測幅度。調節(jié)RW2使OUT端輸出載波信號電壓幅度最小。在IN3端加入調制信號，（載波信號暫不加

9、），TP2點監(jiān)測幅度。調節(jié)RW1使OUT端輸出電壓幅度最小。反復進行上述調整，使OUT端輸出調制信號電壓幅度達到最小。測試調節(jié)波形如下：調制信號波載波信號波2普通調幅波（AM）的產生，調幅系數ma測量與調整。2)普通調幅波（AM）的產生，調幅系數測量與調整。 IN1端加入載波信號50mVp-p，在IN3端加入調制信號300mVp-p，調節(jié)RW2，在OUT端觀測普通調幅波（AM）。調節(jié)示波器時基旋鈕使熒光屏顯示幾個周期的調幅波波形，如圖3-8所示。為了使波形平滑美觀，可調節(jié)示波器上的時基旋鈕或CH1旋鈕即可顯示出平滑的波形曲線，如圖3-8所示。圖3-8普通調幅波圖3-9 調幅度ma的測試AB分別

10、產生調幅系數ma為0.3，0.5 和1的普通調幅波（AM），其中ma=（A-B）/(A+B)，并記錄表3-1：表3-1 調幅系數ma調幅系數maAB0.31170mv580mv0.5680mv461mv1560mv48mv調制信號頻率： KHz，載波信號頻率： MHz普通調幅波3抑制載波的雙邊帶調幅波（DSB/SC-AM）的產生與觀測。3)抑制載波的雙邊帶調幅波（DSB/SC-AM）的產生與觀測 抑制載波的雙邊帶調幅波波形觀察在上述載漏和調制泄漏最小的平衡狀態(tài)，IN1端加入載波信號50mVp-p，在IN3端加入調制信號300mVp-p，在OUT端觀測抑制載波的雙邊帶調幅波波形。調節(jié)示波器時基旋鈕使熒光屏顯示幾個周期的雙邊帶調幅波波形，如圖3-10所示。圖3-10 雙邊帶調幅波波形抑制載波的雙邊帶調幅波（DSB/SC-AM）信號反相點觀察為了清楚地觀察抑制載波的雙邊帶調幅波信號過零點的反相，必須降低載波的頻率，本實驗可將調制信號設置為200KHZ（信號來自低頻源第二頻段，JS01在右邊），幅度仍為300mV，接入IN3，載波信號仍為2MHz（幅度500mV），接入IN1。增大示波器X軸掃描速率，仔細觀察