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高頻電子通信實(shí)驗(yàn)之集成乘法器幅度調(diào)制電路

—、高頻電子通信實(shí)驗(yàn)箱,通信原理綜合實(shí)驗(yàn)箱,通信原理實(shí)驗(yàn)箱實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備
1.做本實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)具備的知識(shí)點(diǎn):
幅度調(diào)制
用模擬乘法器實(shí)現(xiàn)幅度調(diào)制
MC1496四象限模擬相乘器
2.做本實(shí)驗(yàn)時(shí)所用到的儀器:
集成乘法器幅度調(diào)制電路模塊
高頻信號(hào)源
雙蹤示波器
萬用表
二、
高頻電子通信實(shí)驗(yàn)箱,通信原理綜合實(shí)驗(yàn)箱,通信原理實(shí)驗(yàn)箱實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/strong>
1.通過實(shí)驗(yàn)了解振幅調(diào)制的工作原理。
2.掌握用MC1496來實(shí)現(xiàn)AM和DSB的方法,并研究已調(diào)波與調(diào)制信號(hào),載波之間的關(guān)系。
3.掌握用示波器測(cè)量調(diào)幅系數(shù)的方法。
三、
高頻電子通信實(shí)驗(yàn)箱,通信原理綜合實(shí)驗(yàn)箱,通信原理實(shí)驗(yàn)箱實(shí)驗(yàn)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(cè)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(hào)為方波、三角波的調(diào)幅波。
四、
高頻電子通信實(shí)驗(yàn)箱,通信原理綜合實(shí)驗(yàn)箱,通信原理實(shí)驗(yàn)箱基本原理
所謂調(diào)幅就是用低頻調(diào)制信號(hào)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(shí)驗(yàn)采用價(jià)格較低廉的MC1496集成模擬相乘器來實(shí)現(xiàn)調(diào)幅之功能。
1.MC1496簡(jiǎn)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(shí)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(duì)(T1~T4),且這兩組差分對(duì)的恒流源管(T5、T6)又組成了一個(gè)差分對(duì),因而亦稱為雙差分對(duì)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Rc接到正電源+12V上,并從⑹、⑿腳間取輸出vo。
⑵、⑶腳間接負(fù)反饋電阻Rt。⑸腳到地之間接電阻RB,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?梢宰C明: 

因而,僅當(dāng)上輸入滿足v1≤VT  (26mV)時(shí),方有:

才是真正的模擬相乘器。本實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)電路
用1496組成的調(diào)幅器實(shí)驗(yàn)電路如圖8-2所示。圖中,與圖8-1相對(duì)應(yīng)之處是:8R08對(duì)應(yīng)于RT,8R09對(duì)應(yīng)于RB,8R03、8R10對(duì)應(yīng)于RC。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(shí),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(shí),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(shí)驗(yàn)箱,通信原理綜合實(shí)驗(yàn)箱,通信原理實(shí)驗(yàn)箱實(shí)驗(yàn)步驟
1.實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備
(1)在實(shí)驗(yàn)箱主板上插上集成乘法器幅度調(diào)制電路模塊。接通實(shí)驗(yàn)箱上電源開關(guān),按下模塊上開關(guān)8K1,此時(shí)電源指標(biāo)燈點(diǎn)亮。
(2)調(diào)制信號(hào)源:采用低頻信號(hào)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(cè)):
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(hào)源:
工作頻率:2MHz用頻率計(jì)測(cè)量;
輸出幅度(峰-峰值):200mV,用示波器觀測(cè)。
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(gè)輸入端加上信號(hào)電壓,而另一個(gè)輸入端不加信號(hào)時(shí)的輸出電壓,這個(gè)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(hào)源輸出的音頻調(diào)制信號(hào)加到音頻輸入端(8P02),而載波輸入端不加信號(hào)。用示波器監(jiān)測(cè)相乘器輸出端(8TP03)的輸出波形,調(diào)節(jié)電位器8W02,使此時(shí)輸出端(8TP03)的輸出信號(hào)(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(hào)加到載波輸入端(8P01),而音頻輸入端不加信號(hào)。用示波器監(jiān)測(cè)相乘器輸出端(8TP03)的輸出波形。調(diào)節(jié)電位器8W01使此時(shí)輸出(8TP03)的輸出信號(hào)(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(shí)驗(yàn)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(duì)應(yīng)于8W02、8W01調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上),可進(jìn)行DSB的測(cè)量。
(1)DSB信號(hào)波形觀察
將高頻信號(hào)源輸出的載波接入載波輸入端(8P01),低頻調(diào)制信號(hào)接入音頻輸入端(8P02)。
示波器CH1接調(diào)制信號(hào)(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(hào)及其對(duì)應(yīng)的DSB信號(hào)波形。其波形如圖8-3所示,如果觀察到的DSB波形不對(duì)稱,應(yīng)微調(diào)8W01電位器。

圖8-3                                                                            圖8-4
(2)DSB信號(hào)反相點(diǎn)觀察
為了清楚地觀察雙邊帶信號(hào)過零點(diǎn)的反相,必須降低載波的頻率。本實(shí)驗(yàn)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(hào)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(hào)過零點(diǎn)時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的DSB信號(hào),過零點(diǎn)時(shí)刻的波形應(yīng)該反相,如圖8-4所示。
(3)DSB信號(hào)波形與載波波形的相位比較
在實(shí)驗(yàn)3(2)的基礎(chǔ)上,將示波器CH1改接8TP01點(diǎn),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(hào)正半周期間,兩者同相;在調(diào)制信號(hào)負(fù)半周期間,兩者反相。
4.AM(常規(guī)調(diào)幅)波形測(cè)量
(1)AM正常波形觀測(cè)     
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(hào)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(shí),改變音頻調(diào)制信號(hào)的頻率及幅度,輸出波形應(yīng)隨之變化。
(2)不對(duì)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(duì)稱的情形。最后仍調(diào)制到調(diào)制度對(duì)稱的情形。
(3)過調(diào)制時(shí)的AM波形觀察
  在上述實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,即載波2MHZ(幅度200mv),音頻調(diào)制信號(hào)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(hào)的幅度,可以觀察到過調(diào)制時(shí)AM波形,并與調(diào)制信號(hào)波形作比較。
(4)增大載波幅度時(shí)的調(diào)幅波觀察
  保持調(diào)制信號(hào)輸入不變,逐步增大載波幅度,并觀察輸出已調(diào)波?梢园l(fā)現(xiàn):當(dāng)載波幅度增大到某值時(shí),已調(diào)波形開始有失真;而當(dāng)載波幅度繼續(xù)增大時(shí),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(hào)為三角波和方波時(shí)的調(diào)幅波觀察
  保持載波源輸出不變,但把調(diào)制信號(hào)源輸出的調(diào)制信號(hào)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Ma的測(cè)試
我們可以通過直接測(cè)量調(diào)制包絡(luò)來測(cè)出Ma。將被測(cè)的調(diào)幅信號(hào)加到示波器CH1或CH2,并使其同步。調(diào)節(jié)時(shí)間旋鈕使熒光屏顯示幾個(gè)周期的調(diào)幅波波形,如圖8-6所示。根據(jù)Ma的定義,測(cè)出A、B,即可得到Ma。

圖8-6
六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求
1.整理按實(shí)驗(yàn)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(shí)的AM波形,比較兩者的區(qū)別。
3.總結(jié)由本實(shí)驗(yàn)所獲得的體會(huì)。

我們的優(yōu)勢(shì):

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