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第一次系统实验(通信组)
实验四 常规双边带调幅与解调实验(AM)
一、实验目的
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法原理。
3、了解调幅信号的频谱特性。
4、了解常规双边带调幅的优缺点。
二、实验内容
1、完成常规双边带调幅,观测AM信号的波形及其频谱。
2、采用二极管包络检波法,解调AM信号。
三、实验原理
1、常规双边带调幅(AM)
常规双边带调制简称调幅(AM)。假设调制信号的平均值为0,将其叠加一个直流偏量后与载波相乘,即可形成调幅信号。其时域表示式为
若为确知信号,则AM信号的频谱为
其典型波形和频谱(幅度谱)如图4所示
图4 AM信号的波形和频谱
若为随机信号,则已调信号的频域表示必须用功率谱描述。
由波形可以看出,当满足条件:时,AM调幅波的包络与调制信号的形状完全一样,因此用包络检波的方法很容易恢复出原始调制信号;如果上述条件没有满足,就会出现“过调幅”现象,这时用包络检波将会发生失真。但是可以采用其它的解调方法。
由频谱可以看出,AM信号的频谱由载频分量、上边带、下边带三部分组成,参照图4-2所示,通常我们将已调信号频谱中画斜线的部分称为上边带,不画斜线的部分称为下边带。上边带的频谱结构与原调制信号的频谱结构相同,下边带是上边带的镜像。因此,AM信号是带有载波分量的上边带信号,它的带宽是基带信号带宽的2倍,即
AM信号的载波分量并不携带信息。当调制信号为单音余弦信号,即时,有用功率(用于传输有用信息的边带功率)占信号总功率的比例,即调制效率可以写为
在“满调幅”( 时,也称100%调制)调节下,这时调制效率的最大值为。因此,AM信号的功率利用率比较低。
AM的优点在于系统结构简单,价格低廉,所以至今调幅制仍广泛用于无线电广播。
本实验采用的AM调幅框图如下图5所示。
图5 AM调幅实验框图
上图中,由信号源模块DDS模拟信源直接提供调制信号,即含直流分量的正弦模拟信号,同时将信号源模块384KHz正弦载波作为载波输入,两者相乘得到“AM调幅信号”输出。模块电路中“调制深度调节1(2)”旋转电位器可调节乘法器的调制深度。
2、包络检波法
解调是调制的逆过程,其作用是从接收的已调信号中恢复出原基带信号(即调制信号)。解调的方法可分为两类:相干解调和非相干解调(包络检波)。
前面提到,当AM信号在满足的条件下,其包络与调制信号的形状完全一样。因此,AM信号一般都采用简单的包络检波法来恢复信号。
本实验采用的二极管峰值包络检波器如下图6所示。
图6 AM解调实验框图(包络检波法)
实验中将AM调幅信号送入“调幅输入”,经二极管包络检波得到“检波输出”信号,它是AM调幅信号的包络,然后再经一级RC低通滤波器,还原出原调制信号。
四、实验测试记录
1、“基波输入”和“调幅输出”信号波形
分析:从图中可以看出,消息信号是AM调幅信号的包络。从表达式上来看,调幅信号的幅度真是消息信号加上一个常数,所以消息信号是AM调幅信号的包络。
2、“检波输出”和“解调输出”波形
分析:上图就是检波输出和解调输出的波形。检波输出(上方)的波形经过一个LPF就是解调输出(下方)的波形,低通滤波器滤除了高频分量,得到的波形更接近原来的波形。可以看出在幅度上与原信号有所差别。
实验五 双边带抑制载波调幅与解调实验(DSB-SC AM)
一、实验目的
1、掌握双边带抑制载波调幅与解调的原理及实现方法。
2、掌握相干解调法原理。
二、实验内容
1、采用乘法器实现DSB调幅,观测DSB调幅信号的波形及频谱。
2、采用相干解调法解调DSB调幅信号。
三、实验原理
1、DSB调幅
在常规双边带调幅过程中,载波不携带任何信息,信息完全由边带传送。因此,如果在AM调制模型中将直流去掉,即可得到一种高调制效率的调制方式——抑制载波双边带信号(DSB-SC),简称双边带信号(DSB)。其典型波形和频谱如图7所示。
图7 DSB信号的波形和频谱
DSB信号的调制效率是100%,即全部功率都用于信号传输。但由于DSB信号的包络不再与调制信号的变化规律一致,因而不能采用简单的包络检波来恢复调制信号。DSB信号解调时需采用相干解调,也称同步检波。
DSB信号虽然节省了载波功率,但它所需的传输带宽仍是调制信号带宽的两倍,与AM信号带宽相同。
实验中采用如下框图8实现DSB调幅。
图8 DSB调幅实验框图
由信号源模块提供不含直流分量的2K正弦基波信号和384K正弦载波信号,经乘法器相乘,调制深度可由“调制深度调节”旋转电位器调整,得到DSB调幅信号输出。
2、相干解调法
相干解调也叫同步检波。解调与调制的实质一样,均是频谱搬移。调制是把基带信号的频谱搬到了载频位置,这一过程可以通过一个相乘器与载波相乘来实现。解调则是
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