
一、實驗準備
1.做本實驗時應具備的知識點:
振幅解調
二極管包絡檢波
模擬乘法器實現同步檢波
2.做本實驗時所用到的儀器:
集成乘法器幅度解調電路模塊
晶體二極管檢波器模塊
高頻信號源
雙蹤示波器
萬用表
二、實驗目的
1.熟悉電子元器件和高頻電子線路實驗系統;
2.掌握用包絡檢波器實現AM波解調的方法。了解濾波電容數值對AM波解調影響;
3.理解包絡檢波器只能解調m≤100%的AM波,而不能解調m>100%的AM波以及DSB波的概念;
4.掌握用MC1496模擬乘法器組成的同步檢波器來實現AM波和DSB波解調的方法;
5.了解輸出端的低通濾波器對AM波解調、DSB波解調的影響;
6.理解同步檢波器能解調各種AM波以及DSB波的概念。
三、實驗內容
1.用示波器觀察包絡檢波器解調AM波、DSB波時的性能;
2.用示波器觀察同步檢波器解調AM波、DSB波時的性能;
3.用示波器觀察普通調幅波(AM)解調中的對角切割失真和底部切割失真的現象。
四、基本原理
振幅解調即是從振幅受調制的高頻信號中提取原調制信號的過程,亦稱為檢波。通常,振幅解調的方法有包絡檢波和同步檢波兩種。
1.二極管包絡檢波
二極管包絡檢波器是包絡檢波器中最簡單、最常用的一種電路。它適合于解調信號電平較大(俗稱大信號,通常要求峰一峰值為1.5V以上)的AM波。它具有電路簡單,檢波線性好,易于實現等優點。本實驗電路主要包括二極管、RC低通濾波器和低頻放大部分,如圖9-1所示。
圖中,10D01為檢波管,10C02、10R08、10C07構成低通濾波器,10R01、10W01為二極管檢波直流負載,10W01用來調節直流負載大小,10R02與10W02相串構成二極管檢波交流負載,10W02用來調節交流負載大小。開關10K01是為二極管檢波交流負載的接入與斷開而設置的,10K01置“on”為接入交流負載,10K01置“off”為斷開交流負載。10K02開關控制著檢波器是接入交流負載還是接入后級低放。開關10K02撥至左側時接交流負載,撥至右側時接后級低放。當檢波器構成系統時,需與后級低放接通。10BG01、10BG02對檢波后的音頻進行放大,放大后音頻信號由10P02輸出,因此10K02可控制音頻信號是否輸出,調節10W03可調整輸出幅度。圖中,利用二極管的單向導電性使得電路的充放電時間常數不同(實際上,相差很大)來實現檢波,所以RC時間常數的選擇很重要。RC時間常數過大,則會產生對角切割失真(又稱惰性失真)。RC常數太小,高頻分量會濾不干凈。綜合考慮要求滿足下式:

其中:
為調幅系數,Ω為調制信號角頻率。
當檢波器的直流負載電阻R與交流音頻負載電阻
不相等,而且調幅度
又相當大時會產生底邊切割失真(又稱負峰切割失真),為了保證不產生底邊切割失真應滿足
。

圖9-1 二極管包絡檢波電路
2.同步檢波
同步檢波又稱相干檢波。它利用與已調幅波的載波同步(同頻、同相)的一個恢復載波與已調幅波相乘,再用低通濾波器濾除高頻分量,從而解調出調制信號。本實驗采用MC1496集成電路來組成解調器,如圖9-2所示。圖中,恢復載波vc先加到輸入端9P01上,再經過電容9C01加在⑻、⑽腳之間。已調幅波vamp先加到輸入端9P02上,再經過電容9C02加在⑴、⑷腳之間。相乘后的信號由(6)腳輸出,再經過由9C04、9C05、9R06組成的P型低通濾波器濾除高頻分量后,在解調輸出端(9P03)提取出調制信號。
需要指出的是,在圖9-2中對1496采用了單電源(+12V)供電,因而⒁腳需接地,且其它腳亦應偏置相應的正電位,恰如圖中所示。
五、實驗步驟
(一)實驗準備
1.選擇好需做實驗的模塊:集成乘法器幅度調制電路、二極管檢波器、集成乘法
器幅度解調電路。
2.接通實驗板的電源開關,使相應電源指示燈發光,表示已接通電源即可開始實驗。
注意:做本實驗時仍需重復實驗8中部分內容,先產生調幅波,再供這里解調之用。
(二)二極管包絡檢波
1.AM波的解調
(1)
的AM波的解調
① AM波的獲得
與實驗8的五、4.⑴中的實驗內容相同,低頻信號或函數發生器作為調制信號源(輸出300mVp-p的1kHz正弦波),以高頻信號源作為載波源(輸出200mVp-p的2MHz正弦波),調節8W03,便可從幅度調制電路單元上輸出
的AM波,其輸出幅度(峰-峰值)至少應為0.8V。
② AM波的包絡檢波器解調
先斷開檢波器交流負載(10K01=off),把上面得到的AM波加到包絡檢波器輸入端(10P01),即可用示波器在10TP02觀察到包絡檢波器的輸出,并記錄輸出波形。為了

圖9-2 MC1496 組成的解調器實驗電路
更好地觀察包絡檢波器的解調性能,可將示波器CH1接包絡檢波器的輸入10TP01,而將示波器CH2接包絡檢波器的輸出10TP02(下同)。調節直流負載的大小(調10W01),使輸出得到一個不失真的解調信號,畫出波形。
③ 觀察對角切割失真
保持以上輸出,調節直流負載(調10W01),使輸出產生對角失真,如果失真不明顯可以加大調幅度(即調整8W03),畫出其波形,并記算此時的
值。
④觀察底部切割失真
當交流負載未接入前,先調節10W01使解調信號不失真。然后接通交流負載(10K01至“on”,10K02至左側),示波器CH2接10TP03。調節交流負載的大小(調10W02),使解調信號出現割底失真,如果失真不明顯,可加大調幅度(即增大音頻調制信號幅度)畫出其相應的波形,并計算此時的
。當出現割底失真后,減小
(減小音頻調制信號幅度)使失真消失,并計算此時的
。在解調信號不失真的情況下,將10K02撥至右側,示波器CH2接10TP04,可觀察到放大后音頻信號,調節10W03音頻幅度會發生變化。
(2)
的AM波的解調
調節8W03,使
=100%,觀察并記錄檢波器輸出波形。
(3)
的AM波的解調
加大音頻調制信號幅度,使
>100%,觀察并記錄檢波器輸出波形。
(4)調制信號為三角波和方波的解調
在上述情況下,恢復
,調節10W01和10W02,使解調輸出波形不失真。然后將低頻信號源的調制信號改為三解波和方波(由K101控制),即可在檢波器輸出端(10TP02、10TP03、10TP04)觀察到與調制信號相對應的波形,調節音頻信號的頻率(低頻信號源中W101),其波形也隨之變化。
2.DSB波的解調
采用實驗8中五、3相同的方法得到DSB波形,并增大載波信號及調制信號幅度,使得在調制電路輸出端產生較大幅度的DSB信號。然后把它加到二極管包絡檢波器的輸入端,觀察并記錄檢波器的輸出波形,并與調制信號作比較。
(三)集成電路(乘法器)構成的同步檢波
1.AM波的解調
將幅度調制電路的輸出接到幅度解調電路的調幅輸入端(9P02)。解調電路的恢復載波,可用鉚孔線直接與調制電路中載波輸入相連,即9P01與8P01相連。示波器CH1接調幅信號9TP02,CH2接同步檢波器的輸出9TP03。分別觀察并記錄當調制電路輸出為
=30%、
=100%、
>100%時三種AM的解調輸出波形,并與調制信號作比較。
2.DSB波的解調
采用實驗8的五、3中相同的方法來獲得DSB波,并加入到幅度解調電路的調幅輸入端,而其它連線均保持不變,觀察并記錄解調輸出波形,并與調制信號作比較。改變調制信號的頻率及幅度,觀察解調信號有何變化。將調制信號改成三角波和方波,再觀察解調輸出波形。
(四)調幅與檢波系統實驗
按圖9-3可構成調幅與檢波的系統實驗。

圖9-3 調幅與檢波系統實驗圖
將電路按圖9-3連接好后,按照上述實驗的方法,將幅度調制電路和檢波電路調節好,使檢波后的輸出波形不失真。然后將檢波后音頻信號接入低頻信號源中的功放輸入,即用鉚孔線將二極管檢波器輸出10P01(注意10K01、10K02的位置)與低頻信號源中的“功放輸入”P102相連,或將同步檢波器輸出9TP03與“功入輸入”相連,便可在揚聲器中發出聲音。改變調制信號的頻率、聲音也會發生變化。將低頻信號源中開關K102撥至“音樂輸出”,揚聲器中就有音樂聲音。
六、實驗報告要求
1.由本實驗歸納出兩種檢波器的解調特性,以“能否正確解調”填入表中。
| 輸入的調幅波 | AM波 | DSB | ||
=30% |
=100% |
>100% |
||
| 包絡檢波 | ||||
| 同步檢波 | ||||
2.觀察對角切割失真和底部切割失真現象并分析產生的原因。
3.對實驗中的兩種解調方式進行總結。
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