主頁 > 技術(shù)文章 > 高頻電子通信實驗之集成乘法器幅度調(diào)制電路 2021-11-08

高頻電子通信實驗之集成乘法器幅度調(diào)制電路

—、高頻電子通信實驗箱,通信原理綜合實驗箱,通信原理實驗箱實驗準(zhǔn)備
1.做本實驗時應(yīng)具備的知識點：
幅度調(diào)制
用模擬乘法器實現(xiàn)幅度調(diào)制
MC1496四象限模擬相乘器
2.做本實驗時所用到的儀器：
集成乘法器幅度調(diào)制電路模塊
高頻信號源
雙蹤示波器
萬用表
二、高頻電子通信實驗箱,通信原理綜合實驗箱,通信原理實驗箱實驗?zāi)康?/strong>
1．通過實驗了解振幅調(diào)制的工作原理。
2．掌握用MC1496來實現(xiàn)AM和DSB的方法，并研究已調(diào)波與調(diào)制信號，載波之間的關(guān)系。
3．掌握用示波器測量調(diào)幅系數(shù)的方法。
三、高頻電子通信實驗箱,通信原理綜合實驗箱,通信原理實驗箱實驗內(nèi)容
1．模擬相乘調(diào)幅器的輸入失調(diào)電壓調(diào)節(jié)。
2．用示波器觀察正常調(diào)幅波（AM）波形，并測量其調(diào)幅系數(shù)。
3．用示波器觀察平衡調(diào)幅波（抑制載波的雙邊帶波形DSB）波形。
4．用示波器觀察調(diào)制信號為方波、三角波的調(diào)幅波。
四、高頻電子通信實驗箱,通信原理綜合實驗箱,通信原理實驗箱基本原理
所謂調(diào)幅就是用低頻調(diào)制信號去控制高頻振蕩（載波）的幅度，使其成為帶有低頻信息的調(diào)幅波。目前由于集成電路的發(fā)展，集成模擬相乘器得到廣泛的應(yīng)用，為此本實驗采用價格較低廉的MC1496集成模擬相乘器來實現(xiàn)調(diào)幅之功能。
1．MC1496簡介
MC1496是一種四象限模擬相乘器，其內(nèi)部電路以及用作振幅調(diào)制器時的外部連接如圖8-1所示。由圖可見，電路中采用了以反極性方式連接的兩組差分對（T₁～T₄），且這兩組差分對的恒流源管（T₅、T₆）又組成了一個差分對，因而亦稱為雙差分對模擬相乘器。其典型用法是：
⑻、⑽腳間接一路輸入（稱為上輸入v₁），⑴、⑷腳間接另一路輸入（稱為下輸入v₂），⑹、⑿腳分別經(jīng)由集電極電阻R_c接到正電源+12V上，并從⑹、⑿腳間取輸出v_o。
⑵、⑶腳間接負(fù)反饋電阻R_t。⑸腳到地之間接電阻R_B，它決定了恒流源電流I₇、I₈的數(shù)值，典型值為6.8kΩ。⒁腳接負(fù)電源-8V。⑺、⑼、⑾、⒀腳懸空不用。由于兩路輸入v₁、v₂的極性皆可取正或負(fù)，因而稱之為四象限模擬相乘器。可以證明：

因而，僅當(dāng)上輸入滿足v₁≤V_T(26mV)時，方有：

才是真正的模擬相乘器。本實驗即為此例。

圖8-1 MC1496內(nèi)部電路及外部連接
2．MC1496組成的調(diào)幅器實驗電路
用1496組成的調(diào)幅器實驗電路如圖8-2所示。圖中，與圖8-1相對應(yīng)之處是：8R₀₈對應(yīng)于R_T，8R₀₉對應(yīng)于R_B，8R₀₃、8R₁₀對應(yīng)于R_C。此外，8W₀₁用來調(diào)節(jié)（1）、（4）端之間的平衡，8W02用來調(diào)節(jié)（8）、（10）端之間的平衡。8K01開關(guān)控制（1）端是否接入直流電壓，當(dāng)8K01置“on”時，1496的（1）端接入直流電壓，其輸出為正常調(diào)幅波（AM），調(diào)整8W03電位器，可改變調(diào)幅波的調(diào)制度。當(dāng)8K01置“off”時，其輸出為平衡調(diào)幅波（DSB）。晶體管8Q01為隨極跟隨器，以提高調(diào)制器的帶負(fù)載能力。
五、高頻電子通信實驗箱,通信原理綜合實驗箱,通信原理實驗箱實驗步驟
1．實驗準(zhǔn)備
（1）在實驗箱主板上插上集成乘法器幅度調(diào)制電路模塊。接通實驗箱上電源開關(guān)，按下模塊上開關(guān)8K1，此時電源指標(biāo)燈點亮。
（2）調(diào)制信號源：采用低頻信號源中的函數(shù)發(fā)生器，其參數(shù)調(diào)節(jié)如下（示波器監(jiān)測）：
頻率范圍：1kHz
波形選擇：正弦波
輸出峰-峰值：300mV
（3）載波源：采用高頻信號源：
工作頻率：2MHz用頻率計測量；
輸出幅度（峰-峰值）：200mV，用示波器觀測。
2．輸入失調(diào)電壓的調(diào)整（交流饋通電壓的調(diào)整）
集成模擬相乘器在使用之前必須進(jìn)行輸入失調(diào)調(diào)零，也就是要進(jìn)行交流饋通電壓的調(diào)整，其目的是使相乘器調(diào)整為平衡狀態(tài)。因此在調(diào)整前必須將開關(guān)8K01置“off”（往下?lián)埽�，以切斷其直流電壓。交流饋通電壓指的是相乘器的一個輸入端加上信號電壓，而另一個輸入端不加信號時的輸出電壓，這個電壓越小越好。
（1）載波輸入端輸入失調(diào)電壓調(diào)節(jié)
把調(diào)制信號源輸出的音頻調(diào)制信號加到音頻輸入端（8P02），而載波輸入端不加信號。用示波器監(jiān)測相乘器輸出端（8TP₀₃）的輸出波形，調(diào)節(jié)電位器8W02，使此時輸出端（8TP₀₃）的輸出信號（稱為調(diào)制輸入端饋通誤差）最小。
（2）調(diào)制輸入端輸入失調(diào)電壓調(diào)節(jié)
把載波源輸出的載波信號加到載波輸入端（8P01），而音頻輸入端不加信號。用示波器監(jiān)測相乘器輸出端（8TP03）的輸出波形。調(diào)節(jié)電位器8W01使此時輸出（8TP03）的輸出信號（稱為載波輸入端饋通誤差）最小。

圖8-2 1496組成的調(diào)幅器實驗電路
3．DSB（抑制載波雙邊帶調(diào)幅）波形觀察
在載波輸入、音頻輸入端已進(jìn)行輸入失調(diào)電壓調(diào)節(jié)（對應(yīng)于8W02、8W01調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上），可進(jìn)行DSB的測量。
（1）DSB信號波形觀察
將高頻信號源輸出的載波接入載波輸入端（8P01），低頻調(diào)制信號接入音頻輸入端（8P02）。
示波器CH1接調(diào)制信號（可用帶“鉤”的探頭接到8TP02上），示波器CH2接調(diào)幅輸出端（8TP03），即可觀察到調(diào)制信號及其對應(yīng)的DSB信號波形。其波形如圖8-3所示，如果觀察到的DSB波形不對稱，應(yīng)微調(diào)8W01電位器。

圖8-3 圖8-4
（2）DSB信號反相點觀察
為了清楚地觀察雙邊帶信號過零點的反相，必須降低載波的頻率。本實驗可將載波頻率降低為100KHZ（需另配100KHZ的函數(shù)發(fā)生器），幅度仍為200mv。調(diào)制信號仍為1KHZ（幅度300mv）。
增大示波器X軸掃描速率，仔細(xì)觀察調(diào)制信號過零點時刻所對應(yīng)的DSB信號，過零點時刻的波形應(yīng)該反相，如圖8-4所示。
（3）DSB信號波形與載波波形的相位比較
在實驗3（2）的基礎(chǔ)上，將示波器CH1改接8TP01點，把調(diào)制器的輸入載波波形與輸出DSB波形的相位進(jìn)行比較，可發(fā)現(xiàn)：在調(diào)制信號正半周期間，兩者同相；在調(diào)制信號負(fù)半周期間，兩者反相。
4．AM（常規(guī)調(diào)幅）波形測量
（1）AM正常波形觀測
在保持輸入失調(diào)電壓調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上，將開關(guān)8K01置“on”（往上撥），即轉(zhuǎn)為正常調(diào)幅狀態(tài)。載波頻率仍設(shè)置為2MHZ（幅度200mv），調(diào)制信號頻率1KHZ（幅度300mv）。示波器CH1接8TP02、CH2接8TP03，即可觀察到正常的AM波形，如圖8-5所示。

圖8-5
調(diào)整電位器8W03，可以改變調(diào)幅波的調(diào)制度。在觀察輸出波形時，改變音頻調(diào)制信號的頻率及幅度，輸出波形應(yīng)隨之變化。
（2）不對稱調(diào)制度的AM波形觀察
在AM正常波形調(diào)整的基礎(chǔ)上，改變8W02，可觀察到調(diào)制度不對稱的情形。最后仍調(diào)制到調(diào)制度對稱的情形。
（3）過調(diào)制時的AM波形觀察
在上述實驗的基礎(chǔ)上，即載波2MHZ（幅度200mv），音頻調(diào)制信號1KHZ（幅度300mv），示波器CH1接8TP02、CH2接8TP03。調(diào)整8W03使調(diào)制度為100%，然后增大音頻調(diào)制信號的幅度，可以觀察到過調(diào)制時AM波形，并與調(diào)制信號波形作比較。
（4）增大載波幅度時的調(diào)幅波觀察
保持調(diào)制信號輸入不變，逐步增大載波幅度，并觀察輸出已調(diào)波。可以發(fā)現(xiàn)：當(dāng)載波幅度增大到某值時，已調(diào)波形開始有失真；而當(dāng)載波幅度繼續(xù)增大時，已調(diào)波形包絡(luò)出現(xiàn)模糊。最后把載波幅度復(fù)原（200mv）。
（5）調(diào)制信號為三角波和方波時的調(diào)幅波觀察
保持載波源輸出不變，但把調(diào)制信號源輸出的調(diào)制信號改為三角波（峰—峰值200mv）或方波（200mv），并改變其頻率，觀察已調(diào)波形的變化，調(diào)整8W03，觀察輸出波形調(diào)制度的變化。
5．調(diào)制度M_a的測試
我們可以通過直接測量調(diào)制包絡(luò)來測出M_a。將被測的調(diào)幅信號加到示波器CH1或CH2，并使其同步。調(diào)節(jié)時間旋鈕使熒光屏顯示幾個周期的調(diào)幅波波形，如圖8-6所示。根據(jù)M_a的定義，測出A、B，即可得到M_a。

圖8-6
六、實驗報告要求
1．整理按實驗步驟所得數(shù)據(jù)，繪制記錄的波形，并作出相應(yīng)的結(jié)論。
2．畫出DSB波形和時的AM波形，比較兩者的區(qū)別。
3．總結(jié)由本實驗所獲得的體會。