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高频电子通信实验之振幅解调器(包络.同步检波)
发布时间:2017-06-15 点击次数:

一、实验准备
1.做本实验时应具备的知识点:
振幅解调
二极管包络检波
模拟乘法器实现同步检波
2.做本实验时所用到的仪器:
集成乘法器幅度解调电路模块
晶体二极管检波器模块
高频信号源
双踪示波器
万用表
二、实验目的
1.熟悉电子元器件和高频电子线路实验系统;
2.掌握用包络检波器实现AM波解调的方法。了解滤波电容数值对AM波解调影响;
3.理解包络检波器只能解调m≤100%的AM波,而不能解调m>100%的AM波以及DSB波的概念;
4.掌握用MC1496模拟乘法器组成的同步检波器来实现AM波和DSB波解调的方法;
5.了解输出端的低通滤波器对AM波解调、DSB波解调的影响;
6.理解同步检波器能解调各种AM波以及DSB波的概念。
三、实验内容
1.用示波器观察包络检波器解调AM波、DSB波时的性能;
2.用示波器观察同步检波器解调AM波、DSB波时的性能;
3.用示波器观察普通调幅波(AM)解调中的对角切割失真和底部切割失真的现象。
四、基本原理
振幅解调即是从振幅受调制的高频信号中提取原调制信号的过程,亦称为检波。通常,振幅解调的方法有包络检波和同步检波两种。
1.二极管包络检波
二极管包络检波器是包络检波器中最简单、最常用的一种电路。它适合于解调信号电平较大(俗称大信号,通常要求峰一峰值为1.5V以上)的AM波。它具有电路简单,检波线性好,易于实现等优点。本实验电路主要包括二极管、RC低通滤波器和低频放大部分,如图9-1所示。
图中,10D01为检波管,10C02、10R08、10C07构成低通滤波器,10R01、10W01为二极管检波直流负载,10W01用来调节直流负载大小,10R02与10W02相串构成二极管检波交流负载,10W02用来调节交流负载大小。开关10K01是为二极管检波交流负载的接入与断开而设置的,10K01置“on”为接入交流负载,10K01置“off”为断开交流负载。10K02开关控制着检波器是接入交流负载还是接入后级低放。开关10K02拨至左侧时接交流负载,拨至右侧时接后级低放。当检波器构成系统时,需与后级低放接通。10BG01、10BG02对检波后的音频进行放大,放大后音频信号由10P02输出,因此10K02可控制音频信号是否输出,调节10W03可调整输出幅度。图中,利用二极管的单向导电性使得电路的充放电时间常数不同(实际上,相差很大)来实现检波,所以RC时间常数的选择很重要。RC时间常数过大,则会产生对角切割失真(又称惰性失真)。RC常数太小,高频分量会滤不干净。综合考虑要求满足下式:
 
其中:为调幅系数,Ω为调制信号角频率。
当检波器的直流负载电阻R与交流音频负载电阻不相等,而且调幅度又相当大时会产生底边切割失真(又称负峰切割失真),为了保证不产生底边切割失真应满足
 


图9-1  二极管包络检波电路

2.同步检波
同步检波又称相干检波。它利用与已调幅波的载波同步(同频、同相)的一个恢复载波与已调幅波相乘,再用低通滤波器滤除高频分量,从而解调出调制信号。本实验采用MC1496集成电路来组成解调器,如图9-2所示。图中,恢复载波vc先加到输入端9P01上,再经过电容9C01加在⑻、⑽脚之间。已调幅波vamp先加到输入端9P02上,再经过电容9C02加在⑴、⑷脚之间。相乘后的信号由(6)脚输出,再经过由9C04、9C05、9R06组成的P型低通滤波器滤除高频分量后,在解调输出端(9P03)提取出调制信号。
需要指出的是,在图9-2中对1496采用了单电源(+12V)供电,因而⒁脚需接地,且其它脚亦应偏置相应的正电位,恰如图中所示。
五、实验步骤
(一)实验准备
1.选择好需做实验的模块:集成乘法器幅度调制电路、二极管检波器、集成乘法
器幅度解调电路。
2.接通实验板的电源开关,使相应电源指示灯发光,表示已接通电源即可开始实验。
注意:做本实验时仍需重复实验8中部分内容,先产生调幅波,再供这里解调之用。   
(二)二极管包络检波
1.AM波的解调
(1)的AM波的解调
① AM波的获得
与实验8的五、4.⑴中的实验内容相同,低频信号或函数发生器作为调制信号源(输出300mVp-p的1kHz正弦波),以高频信号源作为载波源(输出200mVp-p的2MHz正弦波),调节8W03,便可从幅度调制电路单元上输出的AM波,其输出幅度(峰-峰值)至少应为0.8V。
② AM波的包络检波器解调
先断开检波器交流负载(10K01=off),把上面得到的AM波加到包络检波器输入端(10P01),即可用示波器在10TP02观察到包络检波器的输出,并记录输出波形。为了


图9-2    MC1496 组成的解调器实验电路


更好地观察包络检波器的解调性能,可将示波器CH1接包络检波器的输入10TP01,而将示波器CH2接包络检波器的输出10TP02(下同)。调节直流负载的大小(调10W01),使输出得到一个不失真的解调信号,画出波形。
③ 观察对角切割失真
保持以上输出,调节直流负载(调10W01),使输出产生对角失真,如果失真不明显可以加大调幅度(即调整8W03),画出其波形,并记算此时的值。
④观察底部切割失真
当交流负载未接入前,先调节10W01使解调信号不失真。然后接通交流负载(10K01至“on”,10K02至左侧),示波器CH2接10TP03。调节交流负载的大小(调10W02),使解调信号出现割底失真,如果失真不明显,可加大调幅度(即增大音频调制信号幅度)画出其相应的波形,并计算此时的。当出现割底失真后,减小(减小音频调制信号幅度)使失真消失,并计算此时的。在解调信号不失真的情况下,将10K02拨至右侧,示波器CH2接10TP04,可观察到放大后音频信号,调节10W03音频幅度会发生变化。
(2)的AM波的解调
调节8W03,使=100%,观察并记录检波器输出波形。
(3)的AM波的解调
加大音频调制信号幅度,使>100%,观察并记录检波器输出波形。
(4)调制信号为三角波和方波的解调
在上述情况下,恢复,调节10W01和10W02,使解调输出波形不失真。然后将低频信号源的调制信号改为三解波和方波(由K101控制),即可在检波器输出端(10TP02、10TP03、10TP04)观察到与调制信号相对应的波形,调节音频信号的频率(低频信号源中W101),其波形也随之变化。
   2.DSB波的解调
采用实验8中五、3相同的方法得到DSB波形,并增大载波信号及调制信号幅度,使得在调制电路输出端产生较大幅度的DSB信号。然后把它加到二极管包络检波器的输入端,观察并记录检波器的输出波形,并与调制信号作比较。
 (三)集成电路(乘法器)构成的同步检波
1.AM波的解调
  将幅度调制电路的输出接到幅度解调电路的调幅输入端(9P02)。解调电路的恢复载波,可用铆孔线直接与调制电路中载波输入相连,即9P01与8P01相连。示波器CH1接调幅信号9TP02,CH2接同步检波器的输出9TP03。分别观察并记录当调制电路输出为=30%、=100%、>100%时三种AM的解调输出波形,并与调制信号作比较。
2.DSB波的解调
采用实验8的五、3中相同的方法来获得DSB波,并加入到幅度解调电路的调幅输入端,而其它连线均保持不变,观察并记录解调输出波形,并与调制信号作比较。改变调制信号的频率及幅度,观察解调信号有何变化。将调制信号改成三角波和方波,再观察解调输出波形。
(四)调幅与检波系统实验
按图9-3可构成调幅与检波的系统实验。


图9-3  调幅与检波系统实验图

将电路按图9-3连接好后,按照上述实验的方法,将幅度调制电路和检波电路调节好,使检波后的输出波形不失真。然后将检波后音频信号接入低频信号源中的功放输入,即用铆孔线将二极管检波器输出10P01(注意10K01、10K02的位置)与低频信号源中的“功放输入”P102相连,或将同步检波器输出9TP03与“功入输入”相连,便可在扬声器中发出声音。改变调制信号的频率、声音也会发生变化。将低频信号源中开关K102拨至“音乐输出”,扬声器中就有音乐声音。
 
六、实验报告要求
1.由本实验归纳出两种检波器的解调特性,以“能否正确解调”填入表中。

输入的调幅波 AM波 DSB
=30% =100% >100%  
包络检波        
同步检波        

2.观察对角切割失真和底部切割失真现象并分析产生的原因。
3.对实验中的两种解调方式进行总结。

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