❶ 【懸賞】檢波電路的基本原理
「檢波」有廣義的和狹義的含義。
廣義的檢波就是將難以直接感知的、或混雜/混合在其他信號中的、有用的振動波或電信號還原出來,變為所需的信號。
狹義的檢波就是解調連續調制波。常見的連續波調制方法有調幅和調頻兩種,對應的解調方法就叫檢波和鑒頻,這種電路統稱解調電路或解調器。
一般講的檢波是指狹義的或說基本的調幅檢波。
檢波電路或檢波器的作用是從高頻調幅波中取出單向包絡,即低頻信號。檢波要使用非線性元器件,常用的有二極體和三極體。
另外為了使低頻有用信號純凈,還要用濾波電路濾除高頻載波分量,所以檢波電路通常包含非線性元器件和濾波器兩部分。
調頻是使載波頻率隨調制信號的幅度變化,而振幅則保持不變。鑒頻則是從調頻波中解調出原來的低頻信號,有時也叫頻率檢波。鑒頻的方法通常分二步,第一步先將等幅的調頻波變成幅度隨頻率變化的 調頻—調幅波,第二步再用一般的檢波器檢出幅度變化,還原低頻信號。常用的鑒頻器有相位鑒頻器、比例鑒頻器等。
在檢波的基礎上,還可以增加峰值檢波電路,准峰值檢波電路,平均值檢波等用於測控。
網上這類資料很多了,這里提供些鏈接供參考:
http://www.56dz.com/Article/dzrm/jczs/200801/310_3.html
❷ 無線電通信為什麼要進行調制常用的模擬調制方式有哪些
無線電通信將模擬或數字信號轉換成特殊的模擬信號要進行調制。常用的模擬調制方式有模擬連續波調制(簡稱模擬調制)、數字連續波調制(簡稱數字調制)、模擬脈沖調制和數字脈沖調制等。
按調制信號的形式可分為模擬調制和數字調制。用模擬信號調制稱為模擬調制;用數據或數字信號調制稱為數字調制。
按被調信號的種類可分為脈沖調制、正弦波調制和強度調制(如對非相干光調制)等,調制的載波分別是脈沖、正弦波和光波等。
正弦波調制有幅度調制(調幅ASK)、頻率調制(調頻FSK)和相位調制(調相PSK)三種基本方式,後兩者合稱為角度調制。此外還有一些變異的調制,如單邊帶調幅、殘留邊帶調幅等。
脈沖調制也可以按類似的方法分類。此外還有復合調制和多重調制等。
不同的調制方式有不同的特點和性能。
(2)單頻連續波數字包絡檢波演算法擴展閱讀
AM調制的優點是接收設備簡單,缺點是功率利用率低,抗干擾能力差,在傳輸中如果載波遇到信道的選擇性衰落,則在包絡檢波時會出現過調失真,信號頻帶較寬,頻帶利用率不高,因此AM調制用於通信質量要求不高的場合。主要用在中波和短波的調幅廣播中。
DSB調制的優點是功率利用率高,但帶寬與AM相同,接收要求同步解調,設備較復雜。只用於點對點的專用通信,運用不太廣泛。
SSB調制的優點是功率利用率和頻帶利用率都較高,抗干擾能力和選擇性衰落能力均強於AM,而帶寬只有AM的一半;缺點是發送和接收設備都很復雜。
鑒於這些特點,SSB調制普遍用在頻帶比較擁擠的場合,如短波無線電廣播和頻分多路復用系統中。
VSB調制的訣竅在於部分抑制了發送邊帶,同時又利用了平緩滾降濾波器補償了被抑制的部分。VSB的性能與SSB相當。VSB解調原則上也需要同步解調,但在某些VSB系統中,附加了一個足夠大的載波,就可以用包絡檢波法解調合成信號(VSB+C)。
❸ 模擬調制和數字調制的區別
模擬調制和數字調制有3點不同:
一、兩者的分類不同:
1、模擬調制的分類:
(1)幅度調制:幅度調制是用調制信號去控制高頻載波的振幅,使其按調制信號的規律變化的過程 ,常分為標准調幅(AM)、抑制載波雙邊帶調制(DSB)、單邊帶調制(SSB)和殘留邊帶調制(VSB)等。
(2)角度調制:幅度調制屬於線性調制 ,它通過改變載波的幅度,以實現調制信號頻譜的搬移,一個正弦載波有幅度、頻率、相位3個參量,因此,不僅可以把調制信號的信息寄託在載波的幅度變化中,還可以寄託在載波的頻率和相位變化中。
這種使高頻載波的頻率或相位按照調制信號規律的變化而振幅恆定的調制方式,稱為頻率調制(FM)和相位調制(PM),分別簡稱為調頻和調相。因為頻率或相位的變化都可以看成是載波角度的變化,故調頻和調相又統稱為角度調制。
2、數字調制的分類:
數字調制可以分為線性調制和非線性調制兩大類。在線性調制技術中,傳輸信號的幅度隨調制信號的變化而線性地變化。線性調制技術有較高的帶寬效率,所以非常適用於在有限頻帶內要求容納更多用戶的無線通信系統。
二、兩者的特點不同:
1、模擬調制的特點:接收設備簡單,缺點是功率利用率低,抗干擾能力差,在傳輸中如果載波遇到信道的選擇性衰落,則在包絡檢波時會出現過調失真,信號頻帶較寬,頻帶利用率不高,因此AM調制用於通信質量要求不高的場合。
2、數字調制的特點:可以在有限的信道條件下,盡量提高頻譜資源的利用率,即在單位頻道(赫茲)內有效地傳輸更多的比特信息。
三、兩者的概述不同:
1、模擬調制的概述:在無線通信中和其他大多數場合,調制一般均指載波調制。調制信號是指來自信源的消息信號(基帶信號),這些信號可以是模擬的,也可以是數字的。
調制方式有很多。根據調制信號是模擬信號還是數字信號,載波是連續波(通常是正弦波)還是脈沖序列,相應的調制方式有模擬連續波調制(簡稱模擬調制)、數字連續波調制(簡稱數字調制)、模擬脈沖調制和數字脈沖調制等。
2、數字調制的概述:數字調制是現代通信的重要方法,它與模擬調制相比有許多優點。數字調制具有更好的抗干擾性能,更強的抗信道損耗,以及更好的安全性;數字傳輸系統中可以使用差錯控制技術,支持復雜信號條件和處理技術,如信源編碼、加密技術以及均衡等。
❹ 簡述檢波電路工作原理
1)平均值檢波:其最大特點是檢波器的充放電時間常數相同,特別適用於對連續波的測量。
2)峰值檢波:(快充慢放)它的充電時間常數很小,即使是很窄的脈沖也能很快充電到穩定值,當中頻信號消失後,由於電路的放電時間常數很大,檢波的輸出電壓可在很長一段時間內保持在峰值上。峰值檢波的特點首先在軍用設備的騷擾發射試驗中被優先採用,因為好多軍用裝備只要單次脈沖的激勵就可以造成爆炸或數字設備的誤動作,而無需像音響設備那樣講究時間的積累
3)准峰值檢波:這種檢波器的沖放點時間常數介於平均值於峰值之間,在測量周期內的檢波器輸出既與脈沖幅度有關,又與脈沖重復頻率有關,其輸出與干擾對聽覺造成的效果相一致。解釋:將音頻信號或視頻信號從高頻信號(無線電波)中分離出來叫解調,也叫檢波。 幅度調制的解調簡稱檢波,其作用是從幅度調制波中不失真的檢出調制信號來。 根據是否需要同步信號,檢波可分為同步檢波和包絡檢波
4)檢波(detection) 廣義的檢波通常稱為解調,是調制的逆過程,即從已調波提取調制信號的過程。對調幅波來說是從它的振幅變化提取調制信號的過程;對調頻波 ,是從它的頻率變化提取調制信號的過程;對調相波,是從它的相位變化提取調制信號的過程。
5)狹義的檢波是指從調幅波的包絡提取調制信號的過程。有時把這種檢波稱為包絡檢波或幅度檢波。這種檢波的原理:先讓調幅波經過檢波器(通常是晶體二極體),從而得到依調幅波包絡變化的脈動電流,再經過一個低通濾波器濾去高頻成分,就得到反映調幅波包絡的調制信號。
❺ 線性調制的線性調制理論概述
連續波調制CWM(Sine wave):是正弦波為載波的調制方法 有兩大類:
線性調制 : Z out = ∑ ki Zin ( f -f oi )
非線性調制 :無上述線性關系。
模擬線性調制
1. 常規雙邊帶調幅(DSB-AM)
2. 雙邊帶調幅的調制(DSB)
3. 單邊帶調制(SSB)
4. 殘留邊帶調制(VSB) S AM (t ) = [ A0 + f (t )] cos(ωc t + θc )
A 其中: 0 外加直流; f (t ) 調制信號; ωc 載波信號的角頻率; θc 載波信號的起始相位。 這是簡單和直觀的調制方法, 可用包絡檢波的方法很容易恢復 原始的調制信號。 [
檢波不失真的前提是:A0 + f (t )] ≥ 0 ; 否則,會出現過調幅,舉例說明。
①調制信號為單頻餘弦 令 則有f (t ) = Am cos(Ω mt + θ m ) S AM (t ) = [ A0 + Am cos(Ω mt + θ m )] cos(ωc t + θ c ) = A0 [1 + β AM cos(Ω mt + θ m )] cos(ωc t + θ c )β 其中: AM Am = ;為調幅指數,其值應≤1。 A0
②調制信號為確定性信號時的已調信號頻譜 令 S AM (t ) = [ A0 + f (t )] cos(ωc t + θ c ) 1 = [ A0 + f (t )][e j (ωct +θ c ) + e ? j (ωct +θ c ) ] 2若f(t)的頻譜為 F(ω),由傅氏變換F [ A0 ] = 2πA0δ (ω )F [ f (t )e ± jωct ] = F (ω m ωc )可得1 S AM (ω ) = [2πA0δ (ω ? ωc ) + F (ω ? ωc )]e jθ c 2 1 + [2πA0δ (ω + ωc ) + F (ω + ωc )]e ? jθ c 2 為簡化起見,令θ=0,則有1 S AM (ω ) = πA0δ (ω ? ωc ) + F (ω ? ωc ) 2 1 + πA0δ (ω + ωc ) + F (ω + ωc ) 2若用卷積表示,令θ=0,則有S AM (t ) = [ A0 + f (t )] cos(ωc t ) = m(t ) ? c(t ) 1 S AM (ω ) = [m(ω ) ? c(ω )] 2π
其中:m(t ) = A0 + f (t ), c(t ) = cos ωc t M (ω ) = F [m(t )] = 2πA0δ (ω ) + F (ω ) C (ω ) = F [cos ωc t ] = π [δ (ω ? ωc ) + δ (ω + ωc )]此結果與上述結果完全相同。
③功率分配(平均功率)2 S AM = S AM (t ) = [ A0 + f (t )]2 cos 2 ωc t由於 f (t ) = 0, cos 2ωc t = 0 S AM A02 f 2 (t ) = + = Sc + S f 2 2 Sc═ 載波功率 Sf ═ 邊帶功率 平均功率的結果包括載波功率和邊帶 功率兩部分 由定義可知,只有邊帶功率才與調制 信號有關。 於是我們可以定義調制效率為η AM = Sf S AM = f 2 (t ) A02 + f 2 (t ) 2 當調制信號為單頻餘弦時,f (t ) 2 = Am / 2 ,此時η AM 2 2 Am β AM = = 2 2 2 2 A0 + Am 2 + β AM當處於臨界點時,βAM=1,調制效率最大為ηAM=1/3 調制效率最大的調制信號是幅度為A0的方波,ηAM=0.5
結論: 載波分量C是不攜帶信息的,但是卻占據了大量 功率,這部分功率被白白地浪費掉,如果能夠抑 制載波分量,則可以節省這部分功率,於是演變 另一種調制方式:抑制載波雙邊帶調制。
④調制信號為隨機信號時已調信號的功率譜密度 信號為已知,可通過信號的自相關函數得到功率譜 密度來研究調制效率和特性。 對於各態歷經的平穩隨機過程/廣義平穩隨機過程, 功率譜密度與自相關函數之間是一對傅氏變換關 系。 信號波形的自相關特性→自相關函數; 功率譜密度→平均功率→調制效率。 單邊帶調制只傳送雙邊帶調制信號的 一個邊帶,節省頻帶的最佳方法。
1. 直觀方法:濾波法形成H SSB (ω ) 的特性為?1 H SSB (ω ) = H USB (ω ) = ? ?0 ?1 = H LSB (ω ) = ? ?0ω > ωc ω ≤ ωc ω < ωc ω ≥ ωc單邊帶信號濾波法形成的頻譜如圖 單邊帶解調不能用簡單的包絡檢波, 其信號包絡不能反映調制信號的波形 單邊帶調制的解調應採用相干解調法 例:某邊帶信號 要求載頻:10MHz, 帶寬:300~3400Hz。 上下邊帶間隔:600Hz受濾波器歸一化值限制 600Hz過渡帶上升40dB 只有選擇兩級濾波器 第一級載頻選:100kHz 第二級載頻選:10MHz
2. 單邊帶調制移相法形成 希爾伯特變換/正交對/希爾伯特 濾波器/寬頻移相網路 必須將信號寬頻移相-π/2,而且 ?移相-π/2必須穩定和准確; ?對所有頻率分量都要移相-π/2
3. 單邊帶調制維弗法形成 維弗法利用載頻的正交分量,只需載波 移相-π/2,而不必將信號寬頻移相-π/2 信號的頻率范圍為 第一載頻為 實際載頻為1 2ωL ? ωHωa = (ω L + ω H )ω c = ω a + ωb 1 濾波器截止頻率為 (ω H ? ω L ) 2 殘留邊帶調制是介於單邊帶與抑制載波 雙邊帶調制的一種方法。除了傳送一個 邊帶之外,還保留了另一個邊帶的一部 分,即過渡帶。實現較容易。 殘留邊帶調制同樣可以用移相法,實際 上大都採用濾波法。 濾波法方法可分為: 殘留部分上邊帶的方法 其頻譜特性如中圖所示。 殘留部分下邊帶的方法 其頻譜特性。 殘留邊帶濾波器的傳遞函數在載 頻附近必須具有互補對稱特性 為了保證相干解調的結果不失真H VSB (ω ? ωc ) + H VSB (ω + ωc ) = 常數 殘留邊帶濾波器衰減特性:可以 較陡峭→單邊帶,也可以較平緩 →雙邊帶,合適選擇。 濾波器的衰減滾降特性:直線滾 降和餘弦滾降(電視信號)。
線性調制可以分為兩種:廣義的線性調制和狹義的線性調制。其中狹義的線性調制只改變頻譜中各分量的頻率,但不改變各分量振幅的相對比例,使上邊帶的頻譜結構與調制信號的頻譜相同,下邊帶的頻譜結構則是調制信號頻譜的鏡像。狹義的線性調制有調幅(AM)、抑制載波的雙邊帶調制(DSB-SC)和單邊帶調制(SSB)、殘留邊帶調制(VSB)。
❻ (高分)用Matlab模擬ASK系統(數字信號處理實驗)
[] - 本畢業設計用Matlab中的建模模擬工具SIMULINK對通信原理實驗進行模擬。作為系列實驗的第一部分,包括模擬信號的線性調制解調(AM、DSB、SSB)過程、擾碼與解擾實驗和低通信號的抽樣定理實驗。論文中講述了Matlab的基礎知識、Simulink模擬操作方法以及在通信系統中的應用,對被模擬實驗
[2ASK.rar] - 2ASK調制與解調包含頂層文件,各模塊文件和模擬波形
[blooPressure.rar] - 上臂袖帶式電子血壓計的單片機處理程序和設計說明
[ojishu.rar] - 此內容是對多址技術即cdma,fdma,tdma技術的原理詳細介紹,然後利用matlab7.0模擬軟體進行SIMULINK模擬框圖設計,進行模擬實驗,對教師教學和學生自學都非常有幫助哦 !
[ASKPSk.rar] - ASK,PSK,BASK,BPSK的產生程序。用MATLAB來實現的。
❼ 觀察2ask調制模擬,對比調制前後信號的幅度和頻率發生哪些變化
在模擬乘法器調幅實驗中,對全載波調幅,當調制信號幅度一定而改變調制頻率調幅系數不會變化。由調幅系數計算公式知道,調幅系數由調制信號的幅度唯一確定。與頻率無關,頻率的變化只是影響包絡變化的快慢。
解調中分別採用了相干解調和包絡檢波。另外程序中,解調前加入了雜訊,可以發現在大信噪比條件下,兩個解調方式性能相似,而在小信噪比調劑下相干解調要好的多,包絡檢波則因為門限效應存在很多誤差。
(7)單頻連續波數字包絡檢波演算法擴展閱讀:
對於連續波調制,已調信號可表示為Sm(t)=A(t)cos [ωt +θ(t)]它由振幅A(t)、角頻率ω 和相位θ(t)3反而參數構成。控制3個參數中的任何一個都會實現調制,使之成為攜帶信息的信號。
連續波調制分為幅度調制,頻率調制和相位調制。頻率調整和相位調制都是使載波的相角發生變化,因此兩者又統稱為角度調制。
調制在通信系統中具有十分重要的作用,通過調制,可對消息信號的頻譜搬移,使已調信號適合信道傳輸的要求,同時也有利於實現信道復用。例如,將多路基帶信號調制到不同的載頻上進行並行傳輸,實現信道的頻分復用。
❽ 當fsk載頻分別為32k和16k時,fsk能准確解調的基帶信號速率是多少為什麼
分別為32和16。
FSK信號調制信號:單級性非歸零的矩形脈沖序列。1碼,輸出載波Acosω0t;0碼,輸出載波為0。
fsk解調原理利用數字基帶信號控制載波的頻率來傳送信息。例如,1碼用ƒ1來傳輸,0碼用ƒ;2來傳輸。可看作是兩個交錯的ASK信號之和。
由於FSK信號中提取相干載波相對比較困難,實際工程應用中多用非相干解調法,在相同誤碼率的條件下,非相干解調需要的信噪比只比相干解調高1~2dB。非相干解調的種類有很多,例如:基於自適應濾波的解調法、差分檢波演算法、AFC環解調法、過零檢測法、包絡檢波法等。
(8)單頻連續波數字包絡檢波演算法擴展閱讀:
在二進制頻移鍵控中,幅度恆定不變的載波信號的頻率隨著輸入碼流的變化而切換(稱為高音和低音,代表二進制的1 和0)。產生FSK 信號最簡單的方法是根據輸入的數據比特是0還是1,在兩個獨立的振盪器中切換。採用這種方法產生的波形在切換的時刻相位是不連續的,因此這種FSK 信號稱為不連續FSK 信號。
❾ 急求一通信電子線路課程設計
通信單元電路設計
(AM調制)
引言
進入信息時代以來,隨著通信技術、計算機技術和控制技術的不斷發展與相互融合,極大的擴展了通信的功能,使得人們可以隨時隨地通過各種通信手段獲取和交換各種各樣的信息。通信滲入到社會生產和生活的各個領域,通信產品隨處可見。通信已經成為現代文明的標志之一,對人們日常生活和社會活動的影響與越來越大。
現代通信從模擬通信方式開始,數字通信著後來居上,已經逐步取代了模擬通信,但數字調制理論是建立在模擬調制的基礎上的。而且,在現有的各類通信系統中,仍然還有大量模擬通信設備承擔著相當數量的通信任務,由於資金投入以及系統建設、設備更換所需時間等原因,這些模擬設備還將繼續使用一段時間。
通信原理課程是一門理論性與實踐性都很強的專業基礎課。加強理論課程的學習,加深對本課程中的基本理論知識及基本概念的理解,提高理論聯系實際的能力,培養實踐動手能力和分析解決通信工程中實際問題的能力是通信原理教學的當務之急。而通信原理實驗課程就是一種重要的教學手段和途徑。通信原理實驗系統將通信原理的基礎知識靈活地運用在實驗教學環節中。可獨立也可組合、綜合實施多項實驗或示教。本實驗系統力求電路原理清楚,重點突出,實驗內容豐富。其電路設計構思新穎、技術先進、波形測量點選擇准確,具有一定的代表性。同時,注重理論分析與實際動手相結合,以理論指導實踐,以實踐驗證基本原理,旨在提高學生分析問題、解決問題的能力及動手能力,並通過有目的地選擇並完成實驗項目及二次開發,使學生進一步鞏固理論基本知識,建立完整的通信系統的概念。
方案論證
通過自己和老師的幫助,自己得到了本實驗的電路圖。並且,又經過自己看課本和有關資料,對這次的實驗理論和基本原理的加深體會,證明了本次電路的電路圖是完全合理和准確的,是完全經得起考驗的,如果本次實驗不成功,只有可能是在畫PCB的過程中有錯誤或電子元件不符合,焊接元件過程中不小心弄錯造成的。
設低頻信號uΩ和高頻載波信號分別為
uΩ= UΩmcosΩt =UΩmcos2πFt (6.2.12)
uc=Ucmcosωct=U cmcos2πfct (6.2.13)
式中,F為低頻頻率,fc為高頻載波頻率。為了簡化分析,設兩者波形的初相角均為零,其波形如圖 6.2.7(a)、(b)所示。將uc和uΩ分別輸入模擬乘法器的X和Y輸入端,如圖6.2.8所示,圖中,UYQ為一固定的直流電壓,要求UYQ≥UΩm。由此可得輸入端總的輸入電壓為
uY = UYQ+UΩmcosΩt
因此,模擬乘法器的輸出電壓uO為
式中,ma= 稱為調幅系數,它表示載波受低頻信號控制的程度。令
(6.2.15)
則式 (6.2.14) 可寫成
uo=Um(t)cosωct (6.2.16)
由式(6.2.16)可見,模擬乘法器的輸出電壓是一個幅度Um(t)隨低頻信號而變化的高頻信號,其波形如圖6.2.7(c)所示。稱它為普通調幅波(簡稱 AM 波)。將式(6.2.16)展開,並應用三角函數關系,則得
由式(6.2.17)可知,被單頻信號調幅後的高頻已調波,由幅度為Ucm′、角頻率為ωc的載頻和兩個幅度一樣、角頻率分別為(ωc+ Ω)、(ωc-Ω)的邊頻所組成,其頻譜分布如圖6.2.9所示,(fc+F) 稱上邊頻、(fc-F)稱下邊頻,它們對稱地排列在載頻的兩側,相對於載頻的位置僅取決於調制信號的頻率。顯然,載波分量並不包含信息,調制信號的信息只包含在上、下邊頻分量內,邊頻的幅度反映了調制信號幅度的大小,邊頻的頻率雖屬於高頻的范疇,但反映了調制信號頻率的高低。
由於載波本身並不包含信息,因此為了提高設備的功率利用率,可以不傳送載波而只傳送兩個邊帶信號,這種調制方式稱為抑制載波雙邊帶調幅,簡稱雙邊帶調幅,用DSB表示。將uc和uΩ分別輸入模擬乘法器的X和Y輸入端,如圖6.2.10所示。由此可以得到輸出電壓uo′為
由式(6.2.18)可見,KUΩmUcmcosΩt是雙邊帶調幅高頻信號的幅度,它與調制信號UΩmcosΩt成正比。圖6.2.10中帶通濾波器調諧在載波頻率上,用以濾除無用頻率分量。
由於上、下邊頻帶中的任何一個邊頻帶已經包含調制信號的全部信息,因此為了節省佔有的頻帶、提高波段利用率,也可以只傳送兩個邊帶信號中的任何一個,稱為抑制載波的單邊帶調幅,簡稱單邊帶調幅,用SSB表示。將雙邊帶調幅信號抑制掉一個邊頻帶,就可以得到單邊帶調幅信號,即
從式(6.2.19)可以看出,單頻調制的單邊帶信號仍是等幅波,但它與原載波不間,SSB信號的幅度與調制信號幅度UΩm成正比,它的頻率隨調制信號頻率的不同而不同。
用MC1496構成的雙邊帶調幅實用電路如圖6.3.1所示。圖中,接於電源電路的電阻R8、R9用來分壓,以便提供模擬乘法器內部V1~V4管的基極偏置電壓,接在5腳的電阻 R5 用來控制恆流電路的電流值IO/2。接在2、3腳的電阻 RY 用來擴大uΩ的線性動態范圍,同時控制乘法器的增益。接於1、4腳的電阻R1、Rp、R2作為載波調零電阻。
根據圖6.3.1中負電源電壓值及 R5 的阻值,可得IO/2≈1mA, 這樣不難得到模擬乘法器各管腳的直流電位分別為
U1=U4≈0V,U2=U3≈0.7V,U8≈U10=6V
U6=U12=VCC-RCIO/2=8.1V,U5= -R5IO/2=-6.8V
實際應用中,為了保證集成模擬乘法器MC1496能正常工作,各引腳的直流電位應滿足下列要求:
(1)U1=U4,U8=U10,U6=U12;
(2)U6、12-U8、10 ≥2V,U8、10- U1、4≥2.7V,U1、4-U5 ≥2.7V。
載波信號 uc 通過電容C1、C3 及R7 加到乘法器的輸入端8、10腳,低頻信號uΩ 通過 C2、R4、R6 加到乘法器的輸入端 1、4 腳,輸出信號可由 C4 和 C5 單端或雙端輸出。調試過程中,由於示波器、毫伏表等測量儀器均為單端式,所以測量輸出電壓只能取單端輸出,兩邊輸出電壓應相等。這時的調幅輸出波形如圖6.3.2(c)所示,應為一雙邊帶調幅波形。
為了減小載波信號輸出,可先令uΩ=0,即將uΩ輸入端對地短路,只有載波uc輸入時,調節 Rp 使乘法器輸出電壓為零。但實際模擬乘法器不可能完全對稱,所以調節 Rp,輸出電壓不可能為零,故只需使輸出載波信號為最小(一般為 mV 級 )就行。若載波輸出電壓過大,則說明該器件性能不好。
低頻輸入信號uΩ的幅度不能過大,其最大值由IO/2與 RY 的乘積所限定,圖6.3.1所示電路uΩ的幅度必須小於1V。若低頻幅度超過該值,輸出調幅波形將會產生嚴重失真。
載波輸入信號 uc 的幅度要求小於26mV, 這種情況常稱為小信號狀態,輸出電壓的大小可用式(6.1.6)來估算。在工程上,載波信號常採用大信號輸入(Ucm>260mV),這時雙差分對管在uc 的作用下,工作在開關狀態,稱為開關調幅。這時調幅電路輸出幅度比較大,且幅度不受Ucm的影響
試驗原理分析
所謂調制,就是在傳送信號的一方(發送端)將所要傳送的信號(它的頻率一般是較低的)「附加」在高頻振盪信號上。所謂將信號「附加」在高頻振盪上,就是利用信號來控制高頻振盪的某一參數,使這個參數隨信號而變化,這里,高頻振盪波就是攜帶信號的「運載工具」,所以也叫載波。在接收信號的一方(接收端)經過解調(反調制)的過程,把載波所攜帶的信號取出來,得到原有的信息,解調過程也叫檢波。調制與解調都是頻譜變換的過程,必須用非線性元件才能完成。調制的方式可分為連續波調制與脈沖波調制兩大類,連續波調制是用信號來控制載波的振幅、頻率或相位,因而分為調幅、調頻和調相三種方式;脈沖波調制是先用信號來控制脈沖波的振幅、寬度、位置等,然後再用這已調脈沖對載波進行調制,脈沖調制有脈沖振幅、脈寬、脈位、脈沖編碼調制等多種形式。
調幅波的數學表達式與頻譜
我們已經知道,調幅波的特點是載波的振幅受調制信號的控製作周期性的變化,這變化的周期與調制信號的周期相同,振幅變化與調制信號的振幅成正比。為簡化分析,假定調制信號是簡諧振盪,即為單頻信號,其表達式為:
如果用它來對載波()進行調幅,那麼,在理想情況下,普通調幅信號為:
(5-1)
其中調幅指數為比例系數。圖5-1給出了,和的波形圖。
圖5-1 普通調幅波形
從圖中並結合式(5-1)可以看出,普通調幅信號的振幅由直流分量和交流分量迭加而成,其中交流分量與調制信號成正比,或者說,普通調幅信號的包絡(信號振幅各峰值點的連線)完全反映了調制信號的變化。另外還可得到調幅指數Ma的表達式:
顯然,當>1時,普通調幅波的包絡變化與調制信號不再相同,產生了失真,稱為過調制,如圖5-2所示。所以,普通調
圖5-2 過調制波形
幅要求必須不大於1。
式(5-1)又可以寫成
(5-2)
可見,的頻譜包括了三個頻率分量:(載波)、(上邊頻)和(下邊頻)。原調制信號的頻帶寬度是(或),而普通調幅信號的頻帶寬度是2(或2F),是原調制信號的兩倍。普通調幅將調制信號頻譜搬移到了載頻的左右兩旁,如圖5-3所示。
被傳送的調制信息只存在於邊頻中而不在載頻中,攜帶信息的邊頻分量最多隻佔總功率的三分之一(因為Ma≤1)。在實際系統中,平均調幅指數很小,所以邊頻功率占的比例更小,功率利用率更低。
為了提高功率利用率,可以只發送兩個邊頻分量而不發送載頻分量,或者進一步僅發送其中一個邊頻分量,同樣可以將調制信息包含在調制信號中。這兩種調制方式分別稱為抑制載波的雙邊帶調幅(簡稱雙邊帶調幅)和抑制載波的單邊帶調幅(簡稱單邊帶調幅)。本實驗模塊介紹的是雙邊帶的幅度調制與解調。
圖5-3 普通調幅波的頻譜
雙邊帶調幅信號的特點
設載波為,單頻調制信號為 ,則雙邊帶調幅信號為:
(5-3)其中為比例系數。
可見雙邊帶調幅信號中僅包含兩個邊頻,無載頻分量,其頻帶寬度仍為調制信號帶寬的兩倍。
雙邊帶調幅信號的產生與解調方法
由式5-3可以看出,產生雙邊帶調幅信號的最直接方法就是將調制信號與載波信號相乘。本實驗模塊的振幅調制電路的原理框圖如圖5-4所示:
圖5-4 雙邊帶調幅原理框圖
圖5-5 雙邊帶調幅信號產生電路原理圖
雙邊帶調幅信號產生的具體電路原理圖如圖5-5所示。
圖中MC1496是雙平衡四象限模擬乘法器,其內部結構和主要性能參數見附錄。MC1496可用於振幅調制、同步檢波、鑒頻。本實驗就是採用MC1496作為振幅調制器的。高頻載波信號從「載波輸入」點輸入,經高頻耦合電容C105輸入至U202(MC1496)的10腳。低頻基帶信號從「音頻輸入」點輸入,經低頻耦合電容C106輸入至U202的1腳。C108為高頻旁路電容,C104為低頻旁路電容。調幅信號從MC1496的12腳輸出。實際上,從此腳輸出的調幅信號還要經過濾波,這樣才能保證調幅信號的質量。濾波電路如圖5-6所示。
第四章 電路分析、設計
集成模擬乘法器是實現兩個模擬信號相乘的器件,它廣泛用於乘法、除法、乘方和開方等模擬運算,同時也廣泛用於信息傳輸系統作為調幅、解調、混頻、鑒相和自動增益控制電路,是一種通用性很強的非線性電子器件,目前已有多種形式、多品種的單片集成電路,同時它也是現代一些專用模擬集成系統中的重要單元。
模擬乘法器的電路符號如圖6.1.1所示,它有兩個輸入端、一個輸出端。若輸入信號為uX、uY,則輸出信號uO為
uO = kuXuY (6.1.1)
式中,K 稱為乘法器的增益系數,單位為V-1 。
模擬乘法器電路符號
根據乘法運算的代數性質,乘法器有四個工作區域,由它的兩個輸入電壓的極性來確定,並可用X-Y平面中的四個象限表示。能夠適應兩個輸入電壓四種極性組合的乘法器稱為四象限乘法器;若只對一個輸入電壓能適應正、負極性,而對另一個輸入電壓只能適應一種極性,則稱為二象限乘法器;若對兩個輸入電壓都只能適應一種極性,則稱為單象限乘法器。
式( 6.1.1 )表示,一個理想的乘法器中,其輸出電壓與在同一時刻兩個輸入電壓瞬時值的乘積成正比,而且輸入電壓的波形、幅度、極性和頻率可以是任意的。
對於一個理想的乘法器,當 uX、uY中有一個或兩個都為零時,輸出均為零。但在實際乘法器中, 由於工作環境、製造工藝及元件特性的非理想性,當 uX =0,uY=0時,uO≠0,通常把這時的輸出電壓稱為輸出失調電壓;當 uX=0,uY≠0(或 uY=0,uX≠0) 時,uO≠0,這是由於uY(或uX)信號直接流通到輸出端而形成的,稱這時的輸出電壓為uY(或uX)的輸出饋通電壓。輸出失調電壓和輸出饋通電壓越小越好。此外,實際乘法器中增益系數 K 並不能完全保持不變, 這將引起輸出信號的非線性失真,在應用時需加註意。
雙邊帶調幅
單片集成模擬乘法器
採用兩個差分放大電路可構成較理想的模擬乘法器,稱為雙差分對模擬乘法器,也稱為雙平衡模擬乘法器。圖6.1.3所示(虛線框內)是根據雙差分對模擬乘法器基本原理製成的單片集成模擬乘法器MC1496的內部電路。圖中,V1、V2、V5 和 V3、V4、V6 分別組成兩個基本模擬乘法器,V7、V8、V9、R5等組成電流源電路。 R5、V7、R1為電流源的基準電路,V8、V9均提供恆值電流IO/2, 改變外接電阻R5的大小,可調節IO/2在的大小。圖中2、3兩腳,即V5、V6 兩管發射極上所跨接的電阻 RY,除可調節乘法器的增益外,其主要作用是用來產生負反饋,以擴大輸入電壓 uY 的線性動態范圍。該乘法器輸出電壓 uO 的表示式為
其增益系數為
K=Rc/RY UT
uX必須為小信號,其值應小於UT(≈ 26mV);因電路採用了負反饋電阻RY,uY的線性動態范圍被擴大了,它的線性動態范圍為
其增益系數
通過調節IO′的大小(由微調R3的阻值實現)可以改變增益系數,MC1595增益系數的典型值為0.1V-1。 RX、RY 為負反饋電阻,用以擴大uX、uY的線性動態范圍,uX、uY的線性動態范圍分別為
MC1496型集成模擬乘法器
第五章調試、測試分析及結果
制板成功後,按如下步驟進行調試:
將信號源模塊、PAMAM模塊、小心地固定在主機箱中,確保電源接觸良好。
插上電源線,打開主機箱右側的交流開關,再分別按下兩個模塊中的開關POWER1、POWER2,對應的發光二極體LED001、LED002、D200、D201、發光,按一下信號源模塊的復位鍵,兩個模塊均開始工作。
使信號源模塊的信號輸出點「模擬輸出」的輸出為頻率2KHz、峰—峰值為0.5V左右的正弦波, 使「64K正弦波」處信號的峰—峰值為1V。
用連接線連接信號源模塊的信號輸出點「模擬輸出」和AM調制電路板的信號輸入點,以及信號源模塊的信號輸出點「64K正弦波」和AM調制電路板的信號輸入點,調節AM調制電路板的電位器,同時用示波器觀察波形,直到觀察到普通雙邊帶調幅波形。
雖然經過調試,最後的結果並不是非常的准確,波形並沒有如實驗箱上的那麼標准,但是基本上還是成功的,經過分析,可能是由於制板或焊接過程中有一些微小的失誤導致的,又或者是由於買的電子元件存在一些不符或問題等,但實驗還算可以。
小結
通過這次通信單元電路設計AM調制的實驗,不僅增強了自己的動手能力,而且也增強了自己對通信原理中的調制解調的理解。有了這次的自己動手的實驗 使自己學會理論分析與實際動手相結合,以理論指導實踐,以實踐驗證基本原理,旨在提高了自己分析問題、解決問題的能力及動手能力,並通過有目的地選擇並完成實驗項目及二次開發,使自己進一步鞏固理論基本知識,建立完整的通信系統的概念。
其次,通過這一次普通雙邊帶調幅(AM調制),自己達到了如下的實驗目的 :
掌握普通雙邊帶調幅與解調原理及實現方法。
掌握二極體包絡檢波原理。
掌握調幅信號的頻譜特性。
了解普通雙邊帶調幅與解調的優缺點。
還有,這次的課程設計,再次使自己對動手能力的培養和努力有更深的體會,增強自己的實踐操作能力是非常有必要的,也是根本要求,以後還要繼續加強。
這次的實驗給了自己很多的東西,使自己覺得在以後的課程上應該更加的努力和發奮,不使自己落後。
電路圖及元件清單
雙邊帶調制信號產生電路
元件清單:
電阻(14個) :
1K(3個) 3.3K(2個) 6.8K(1個)
10K(1個) 100(3個) 510(1個)
750(2個)
滑動變阻 47K(1個)
電容(5個) :
普通電容(3個) 104 100 0.1uF
極性電容(2個) 20uF/16V 20uF/16V
穩壓二極體 8.2V(1個)
MC1464(1片)
❿ 什麼是振幅調制
振幅調制(AM)調制信號m(t)疊加直流後再與載波相乘,則輸出的信號就是常規雙邊帶調幅(AM)信號。 AM調制器模型如下圖所示。
AM信號的時域和頻域表示式分別為:
式中,為外加的直流分量;m(t)可以是確知信號也可以是隨機信號,但通常認為其平均值為0,即。
AM信號的典型波形和頻譜分別如下圖:
可見,AM信號波形的包絡與輸入基帶信號m(t)成正比,故用包絡檢波的方法很容易恢復原始調制信號。 但為了保證包絡檢波時不發生失真,必須滿足 ,否則將出現過調幅現象而帶來失真。
AM信號的頻譜是由載頻分量和上、下兩個邊帶組成(通常稱頻譜中畫斜線的部分為上邊帶,不畫斜線的部分為下邊帶)。上邊帶的頻譜與原調制信號的頻譜結構相同,下邊帶是上邊帶的鏡像。顯然,無論是上邊帶還是下邊帶,都含有原調制信號的完整信息。故AM信號是帶有載波的雙邊帶信號,它的帶寬為基帶信號帶寬的兩倍。
採用AM調制傳輸信息的好處是解調電路簡單,可採用包絡檢波法。缺點是調制效率低,載波分量不攜帶信息,但卻占據了大部分功率,白白浪費掉。