主頁 > 技術文章 > 高頻電子通信實（shí）驗之集成乘法器幅度調製電路 2021-11-08

高頻電子通（tōng）信實驗之集（jí）成乘法器幅度調製電路

—、高頻（pín）電子（zǐ）通信實驗箱,通信原理綜合實驗（yàn）箱,通信原（yuán）理實驗箱實（shí）驗準備
1.做本實驗時應具備（bèi）的知識點：
幅度調製
用模擬乘法器實現幅度調製
MC1496四象限模（mó）擬相乘器
2.做本實驗時（shí）所用到的儀器：
集成乘法器幅度調製電路模塊
高頻信（xìn）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目的
1．通過實驗了解振幅（fú）調製的工作原（yuán）理。
2．掌握用MC1496來實現AM和DSB的方法，並研究已調（diào）波（bō）與調製信號，載波之間的關（guān）係（xì）。
3．掌握用示波器測量調幅係數的方法。
三、高頻電子通信實驗箱（xiāng）,通信原理綜（zōng）合實驗箱,通信（xìn）原（yuán）理（lǐ）實驗箱實驗（yàn）內容
1．模擬相乘調幅器的輸入失調電壓調節。
2．用示波器觀（guān）察正常調幅波（AM）波形，並測量其調幅係數。
3．用示波（bō）器觀察平衡調幅波（抑製載波的雙邊（biān）帶波形DSB）波形。
4．用示波器觀察調製信號為方（fāng）波、三角波的調幅波。
四、高頻電子通信實驗箱（xiāng）,通信原理綜合實驗箱,通信原理實驗箱基本原理
所謂調幅就是用低（dī）頻調（diào）製信號去控製高頻振蕩（載波）的（de）幅度（dù），使其成為帶有（yǒu）低頻（pín）信息的調幅（fú）波。目前由（yóu）於集成電路的發展，集成模擬相乘（chéng）器得到廣泛的應用，為此本實驗（yàn）采用價格較低廉的MC1496集成模擬相乘器來實現調幅之功能。
1．MC1496簡介
MC1496是一種四象限模擬相乘器，其內部電路以（yǐ）及用作振幅調製（zhì）器時的（de）外部連接如圖8-1所示。由圖可見，電路中采（cǎi）用了以反極性方式連接的兩組差分對（T₁～T₄），且這兩組差（chà）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（fǎ）是：
⑻、⑽腳間接一路輸入（稱為上輸入v₁），⑴、⑷腳間接另一（yī）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，並從⑹、⑿腳間取輸（shū）出v_o。
⑵、⑶腳間接負（fù）反饋電阻R_t。⑸腳到（dào）地之間接（jiē）電阻R_B，它決定了恒流源電流I₇、I₈的數值，典型值為6.8kΩ。⒁腳接負電（diàn）源-8V。⑺、⑼、⑾、⒀腳懸空不用。由於兩路輸入v₁、v₂的極性皆可取正或負，因（yīn）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（cái）是真正（zhèng）的模擬相（xiàng）乘器。本實驗即為此例（lì）。

圖8-1 MC1496內部電路及外部連接

2．MC1496組成的（de）調幅器實驗電路
用1496組（zǔ）成的調幅器實驗電（diàn）路如圖8-2所示。圖中，與圖8-1相（xiàng）對應之處是：8R₀₈對應於R_T，8R₀₉對應於R_B，8R₀₃、8R₁₀對應於R_C。此外，8W₀₁用來調節（jiē）（1）、（4）端之間的平（píng）衡，8W02用來調節（8）、（10）端之間的平衡。8K01開關控製（1）端是否接入直流電壓，當8K01置“on”時，1496的（1）端接入直流（liú）電壓（yā），其（qí）輸出為正常調幅波（AM），調整8W03電位（wèi）器，可改變調幅波的調（diào）製度。當8K01置“off”時，其輸出為平衡調幅波（DSB）。晶體管（guǎn）8Q01為隨（suí）極跟隨器，以提高調製器的帶（dài）負載能力。
五、高頻電子通信實驗箱（xiāng）,通信原理綜合實驗箱,通（tōng）信（xìn）原理實驗箱實驗步驟
1．實驗準備
（1）在實驗箱主板上插上集成（chéng）乘法器幅度調製電路模塊。接通實驗箱上電源開關（guān），按下模塊上開關8K1，此時電源指標（biāo）燈點亮。
（2）調製信號源：采用（yòng）低頻信號源中的函數發生器，其參數調節如下（示波器監測）：
頻（pín）率範圍：1kHz
波形選擇：正（zhèng）弦波
輸出峰-峰值：300mV
（3）載波源：采用高頻信號源（yuán）：
工作（zuò）頻率：2MHz用頻率計測量；
輸出幅度（峰（fēng）-峰值）：200mV，用示波器（qì）觀測。
2．輸入失調（diào）電壓的調（diào）整（交流饋通電壓的調整）
集成模擬相乘器在使用之前必須進行輸入失調調零（líng），也就是要進行交流（liú）饋通電（diàn）壓的調整，其目的是使相乘器調整為平衡狀態。因此在調整前必須將開關8K01置“off”（往下撥），以切斷其直流電壓。交流饋通電壓指的是相（xiàng）乘器的一個輸入端加上信號電壓，而另（lìng）一個輸入端不加信號時的輸出電壓，這（zhè）個電壓越小越好。
（1）載波輸入端輸入失調電壓調節
把調製信號源輸出的（de）音頻調製信號加到音頻輸入端（8P02），而載波輸入端不加信號。用示波器監測相乘器輸出端（8TP₀₃）的輸出波形，調節電位器8W02，使此時輸出端（8TP₀₃）的（de）輸出信號（hào）（稱為調製輸入端饋通誤差）最小。
（2）調製輸入端輸入失調電壓（yā）調節
把載（zǎi）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。用示波器監測相乘（chéng）器輸出端（8TP03）的輸出波形。調節電位器8W01使此時輸（shū）出（8TP03）的輸出信號（稱為載波輸入端饋通誤差）最小。

圖8-2 1496組成的調幅器實驗電路

3．DSB（抑製載波雙邊帶調幅）波形觀察
在載波輸入、音（yīn）頻輸入端已進行輸入失調電壓調（diào）節（對應於8W02、8W01調節的基礎上），可進行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（dī）頻調製信號接入（rù）音頻（pín）輸入端（8P02）。
示波器CH1接調製（zhì）信號（可用帶“鉤”的（de）探頭接到8TP02上（shàng）），示波器CH2接調幅輸出端（8TP03），即可觀察到調製信號及其（qí）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（bú）對稱，應（yīng）微調8W01電位器。

圖8-3 圖8-4

（2）DSB信號反（fǎn）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（jiàng）低載波（bō）的頻率。本實驗可將載波頻率降（jiàng）低為100KHZ（需另配100KHZ的函數發生器），幅度仍為200mv。調製信號仍為1KHZ（幅度300mv）。
增大示波器X軸掃描速率，仔細觀察調製信號過零點時刻所對（duì）應的DSB信號，過零點時刻的波形（xíng）應該（gāi）反相，如圖8-4所示。
（3）DSB信號波形（xíng）與載波波形的（de）相位比較
在實驗3（2）的基礎上，將示波器CH1改接8TP01點，把調製器的（de）輸入載波波形與輸出DSB波形的相位（wèi）進行（háng）比較，可發現：在調製信號正半周期間，兩者同相；在（zài）調製信號負半周期間，兩（liǎng）者反相。
4．AM（常規調幅（fú））波形測量
（1）AM正（zhèng）常波形觀（guān）測
在保持輸入（rù）失調電壓調節的基（jī）礎（chǔ）上，將開關8K01置“on”（往上撥），即轉為正（zhèng）常調幅狀（zhuàng）態。載波頻率仍設置（zhì）為2MHZ（幅度200mv），調製信號頻率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

調整電位器8W03，可以改變調幅波的調製度。在觀察輸出波形（xíng）時，改變音（yīn）頻（pín）調製信號的頻率及幅（fú）度，輸出波形應隨之變化。
（2）不對稱調製度（dù）的AM波形觀察
在AM正常波（bō）形調整的基礎（chǔ）上，改變8W02，可觀察到調製度不對稱（chēng）的情形。最後仍調（diào）製到調製度對（duì）稱的情（qíng）形。
（3）過調製時的AM波形觀察
在上述實驗的（de）基礎上，即載波2MHZ（幅度200mv），音頻調製信號1KHZ（幅度300mv），示波器CH1接8TP02、CH2接8TP03。調整8W03使調製度（dù）為100%，然後增大音頻調製信號的幅度，可以觀察到過調製時AM波形，並（bìng）與調製信號（hào）波形作比較。
（4）增大載波（bō）幅度時的調（diào）幅波觀察
保持調製信號輸入不變，逐步增大載波幅度，並觀察輸出已調波。可以發現：當載波幅度增（zēng）大到某值時，已（yǐ）調波形（xíng）開始有失真；而當載波幅度繼續增大時，已調波形（xíng）包絡出現模糊。最後把載波幅（fú）度複原（yuán）（200mv）。
（5）調製信號為三角波和方波時的調幅波觀察
保持載波源輸出不變，但把調製信（xìn）號源輸出的調製信號改為三角波（峰—峰（fēng）值200mv）或（huò）方波（200mv），並改變其頻率（lǜ），觀（guān）察已調波形的變化，調整8W03，觀察輸出（chū）波形調製度的變化。
5．調製度M_a的測試
我們可以通過直接測量調製包絡來測出M_a。將被測的調幅信號（hào）加到示波器CH1或CH2，並使其同步（bù）。調節時間旋鈕使（shǐ）熒光屏顯示（shì）幾個周期的調幅波（bō）波（bō）形，如圖8-6所示。根據M_a的定義，測出（chū）A、B，即（jí）可得到M_a。

圖8-6

六（liù）、實驗報告要（yào）求
1．整（zhěng）理按實驗步驟所得數據，繪製記錄的（de）波形，並作出相應的結論。
2．畫出（chū）DSB波形和

時的AM波形，比較兩者的區別。
3．總結由本實驗所獲得的體（tǐ）會。

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