课程设计任务书
学生姓名： 迟庆军 专业班级： 通信zy1101 指导教师： 陈适 工作单位： 武汉理工大学 题 目: 二进制振幅键控（2ASK）调制器与解调器设计
初始条件： QuartusII 8.0sp1开发环境
要求完成的主要任务:
数字信号对载波振幅调制称为振幅键控，即ASK（Amplitude－Shift Keying）。这种调制方式是利用载波的幅度变化来传递数字信息，其频率和初始相位保持不变。最基本的ASK是2ASK。
请使用FPGA设计一个2ASK调制器与解调器，要求选择的FPGA芯片不限，选用的仿真工具不限。提交一篇FPGA的应用设计报告。
时间安排：
2014年1月3日上午8:30在鉴主15楼实验室答辩。
指导教师签名： 年 月 日
系主任（或责任教师）签名： 年 月 日
目录
摘要 .................................................................................. I Abstract ............................................................................. II 1. 绪论 . (1)
1.1 选题背景及意义 (1)
1.1.1 本课题的研究现状 (1)
1.1.2 选题目的意义 (1)
1.2 本文的主要工作 (2)
2. 2ASK系统组成及工作原理 (3)
2.1 2ASK调制原理及设计方法 (3)
2.2 2ASK解调原理及设计方法 (3)
3. 2ASK各模块的设计 (5)
3.1 2ASK调制部分 (5)
3.2 2ASK解调部分 (5)
4. Verilog HDL程序设计 (7)
4.1 2ASK调制部分程序设计 (7)
4.2 2ASK解调部分程序设计 (7)
5. 2ASK的仿真结果及分析 (9)
5.1 关于Quartus II软件 (9)
5.1.1 Quartus II 的优点 (9)
5.1.2 Quartus II对器件的支持 (9)
5.1.3 Quartus II对第三方EDA工具的支持 (10)
5.2 2ASK调制部分仿真 (11)
5.3 2ASK解调部分仿真 (12)
6. 结论 (13)
7. 参考文献 (15)
附录 (16)
附录1 2ASK调制模块程序 (16)
附录2 2ASK解调模块程序 (18)
摘要
随着时代的发展，用户不再满足于听到声音，而且还要看到图像；通信终端也不局限于单一的电话机，而且还有传真机和计算机等数据终端。现有的传输媒介电缆、微波中继和卫星通信等将更多地采用数字传输。在数字传输系统中，数字信号对高频载波进行调制，变成频带信号，在接收端进行解调，恢复原数字信号对载波的控制分为振幅调制即振幅键控（ASK）。现场可编程门阵列（FPGA）在通信领域得到了广泛的应用，利用FPGA性能优越、使用方便的特点，可以简化振幅调制解调电路的设计，而且易于反复编写和修改程序。文章介绍了运用Verilog HDL 语言进行基于FPGA 的振幅键控调制电路和解调电路设计的实现方案, 给出了程序设计和仿真结果, 完成了二进制基带数字信号的调制和解调, 得到了相应的调制信号和解调信号。
关键词：FPGA；二进制振幅键控；2ASK；调制；解调
Abstract
With the development of the times, users are no longer satisfied to hear the sound, but also to see the images; communication terminal is not limited to a single phone, but also such as fax machines and computer data terminals. Existing transmission media cables, microwave relay and satellite communications will be more digital transmission. In a digital transmission system, the digital modulated high-frequency carrier signal into the frequency band signal, and demodulates the receiving end to restore the original digital signal into an amplitude modulated carrier that is amplitude shift keying (ASK) control. Field-programmable gate array (FPGA) in the field of communication has been widely used, excellent use of FPGA performance, easy to use features that can simplify the design of amplitude modulation and demodulation circuit, and easy to prepare and modify the program repeatedly. This paper introduces the use of V erilog HDL language based on amplitude shift keying modulation circuit and demodulation circuit design FPGA implementation, given the program design and simulation results, complete binary baseband digital signal modulation and demodulation, get the corresponding modulation signal and a demodulated signal.
Keywords：FPGA; binary amplitude shift keying; 2ASK; modulation; demodulation
1. 绪论
1.1 选题背景及意义
1.1.1 本课题的研究现状
1934年美国学者李佛西提出脉冲编码调制（PCM）的概念，从此之后通信数字化的时代应该说已经开始了，但是数字通信的高速发展却是20世纪70年代以后才开始的。随着时代的发展，用户不再满足于听到声音，而且还要看到图像；通信终端也不局限于单一的电话机，而且还有传真机和计算机等数据终端。现有的传输媒介电缆、微波中继和卫星通信等将更多地采用数字传输。数字信号的载波调制是信道编码的一部分，之所以在信源编码和传输通道之间插入信道编码是因为通道及相应的设备对所要传输的数字信号有一定的限制，未经处理的数字信号源不能适应这些限制。由于传输信道的频带资源总是有限的，因此在充分得利用现有资源的前提下，提高传输效率就是通信系统所追求的最重要指标之一。模拟通信很难控制传输效率，最常见到的单边带调幅（SSB）或残留边带调幅（VSB）可以节省近一半的传输频带。由于数字信号只有“0”和“1”两种状态，所以数字调制完全可以理解为像报务员用开关键控制载波的过程，因此数字信号的调制方式一般均为较简单的键控方式。现代通信系统的发展随着Verilog HDL等设计语言的出现和ASIC的应用进入了一个新的阶段。由于大多数信号都是带通型的，所以必须先用数字基带信号对载波进行调节，形成数字调制信号再进行传输。因而，调制技术是实现现代通信的重要手段。本文在研究ASK系统的基础上，基于FPGA设计了它的调制解调仿真实现方案。首先确定了ASK系统的仿真方案。其次编写了方案所需的程序，调制及解调实现功能。结果表明用FPGA控制ASK系统的实现方法简单，误码率低。提高了数字通信系统的效率，降低了成本。
1.1.2 选题目的意义
这个课题是基于FGPA设计并制作一个2ASK调制解调器，实现数字信号对载波的调制和解调。通过这个课题理解掌握课题涉及的相关内容，熟练使用相关开发工具软件Quartus
II，熟悉数字信号载波调制解调的基本方式。
现代通信系统是一个十分复杂的工程系统，通信系统设计研究也是一项十分复杂的技术。由于技术的复杂性，在现代通信技术中，越来越重视采用计算机仿真技术来进行系统分析和设计。随着电子信息技术的发展，已经从仿真研究和设计辅助工具，发展成为今天的软件无线电技术，这就使通信系统的仿真研究具有更重要和更实用的意义。而其中数字信号的调制和解调已成为重中之重。
1.2 本文的主要工作
本文包含2ASK的方案设计与仿真测试，全文分为六章，本章介绍本课题的研究现状及选题目的意义等；第二章介绍了2ASK的系统组成及工作原理；第三章介绍了2ASK的各模块方案设计；第四章介绍了基于Verilog HDL程序设计；第五章介绍了利用2ASK的仿真结果；第六章叙述了这次设计之后的结论。
2. 2ASK系统组成及工作原理
2.1 2ASK调制原理及设计方法
数字幅度调制又称幅度键控（ASK），二进制幅度键控记作2ASK。2ASK 是利用代表数字信息“0”或“1”的基带矩形脉冲去键控一个连续的载波，使载波时断时续地输出。有载波输出时表示发送“1”，无载波输出时表示发送“0”。借助于通信原理教材中幅度调制的原理，2ASK信号可表示为：e0=s(t)coswct。式中，wc为载波角频率，s(t)为单极性NRZ 矩形脉冲序列：
s(t)=∑ang(t-nTs)
其中，g(t)是持续时间为Ts、高度为1的矩形脉冲，常称为门函数，an是第n个电平取值。
若取：
=
1,概率为p 0,概率为1?p
2ASK/OOK 信号的产生方法通常有两种，模拟调制法（相乘器法）和键控法，如下图(a)为一般的模拟幅度调制方法，用乘法器实现；图(b)是一种数字键控法，其中的开关电路受s(t)控制。图(c)是基带信号和调制信号波形。
图2.1 ASK 信号产生方法及波形
2.2 2ASK解调原理及设计方法
2ASK 信号解调的常用方法主要有两种：包络检波法和相干检测法。
包络检波法的原理方框图如图2.2 所示:带通滤波器（BPF）滤除带外噪声2ASK 信号
可完整地通过；经全波整流器横轴下的波形翻转到横轴以上；低通滤波器（LPF）的作用是滤除高频杂波，使基带信号（包络）通过；通过抽样判决器还原出基带信号。
图2.2 2ASK信号的包络解调
相干检测法原理方框图如图2.3 所示:相干检测就是同步解调，同前带通滤波器（BPF）滤除带外噪声；经相乘器调制信号和coswct相乘会产生两个频率信号，即2wc和0频信号，我们要得到基带信号，即是要它的0频成分；这样通过低通滤波器滤除了2wc的高频成分即可得到0频成分也就是基带信号。
图2.3 2ASK的相干解调
3. 2ASK各模块的设计
3.1 2ASK调制部分
2ASK调制的建模方框图如图所示。图中为数字部分，输出信号为数字信号。其建模思想为：
（1）采用数字载波信号数字载波信号产生的方法可以从外部输入，也可以通过高频时钟信号分频得到。
（2）采用键控法：调制在图4-1中，数字基带信号作为键控信号控制与门来完成ASK 调制。
（3）数字载波调制的ASK信号可经过外接滤波器转换成模拟形式的信号输出。 因为采用数字载波调制的ASK信号是数字信号，含丰富的高频成分，所以经过一个带通滤波器或低通滤波器后，将减少高频成分，输出的信号接近模拟载波调制。
图3.1 2ASK的调制方框图
3.2 2ASK解调部分
2ASK解调方框图如图3.2所示，调制信号为数字信号形式。
图3.2 2ASK的解调方框图
其建模思想是：首先考虑输入信号根据ASK信号的相干解调原理，解调信号应该包括接收端的本地同步载波，ASK信号，但考虑到本设计采用的器件为CPLD/FPGA器件，因而解调器也应该采用数字载波。得到数字载波的一种方法是：从ASK信号中应用模拟滤波器锁相环提取模拟载波信号后，进行整形放大，得到与发送端同步的数字载波，另一种方法是：采用锁相环提取载波。为了设计方便，采用外时钟输入，控制分频器，得到数字载波，并假设时钟信号与发送端时钟同步且ASK信号为数字信号。
解调器的建模设计：解调器包括分频器,计数器，寄存器和判决器等。分频器的功能是对时钟信号进行分频得到与发送端数字载波相同的数字载波信号，寄存器的功能是在时钟的上升沿到来时把数字ASK信号存入寄存器XX，计数器的功能是利用分频器输出的载波信号作为计数器的时钟信号，在其上升沿到来时，对寄存器中的ASK载波个数进行计数，当计数值M大于3时，输出为：“0”，否则则输出为：“1”，判决器的功能是：以数字载波作为判决时钟，对计数器输出信号进行抽样判决，并输出解调后的基带信号。
4. Verilog HDL程序设计
4.1 2ASK调制部分程序设计
首先将频率为fc的时钟信号CLK分频产生频率为fc/4的载波信号，在以cnt_4=4循环计数时，从图4.1所示的流程图可以知道
图4.1 2ASK调制分频部分程序设计流程图
图4.2所示为键控电路的Verilog HDL程序设计流程图，用一个简单的二重判断语句便可完成这一功能。
4.2 2ASK解调部分程序设计
解调部分程序流程图如图4.3所示。程序对输入的信号进行抽样判决，以计数器cnt 来规定抽样间隔时间，cnt以4位循环计数，这里就形成了4个周期的clk间隔来抽样判
决一次，根据输入已调信号的相位判断出调制前的信号。
图4.2 2ASK调制程序设计流程图
图4.3 2ASK解调程序设计流程图
5. 2ASK的仿真结果及分析
5.1 关于Quartus II软件
Max+plus II 作为Altera的上一代PLD设计软件，由于其出色的易用性而得到了广泛的应用。目前Altera已经停止了对Max+plus II 的更新支持。Quartus II 是Altera 公司继Max+plus II之后开发的一种针对其公司生产的系列CPLD/PGFA器件的综合性开发软件，它的版本不断升级，从4.0版到10.0版，这里介绍的是Quartus II 8.0版，该软件有如下几个显著的特点：
5.1.1 Quartus II 的优点
该软件界面友好，使用便捷，功能强大，是一个完全集成化的可编程逻辑设计环境，是先进的EDA工具软件。该软件具有开放性、与结构无关、多平台、完全集成化、丰富的设计库、模块化工具等特点，支持原理图、VHDL、VerilogHDL以及AHDL（Altera Hardware Description Language）等多种设计输入形式，内嵌自有的综合器以及仿真器，可以完成从设计输入到硬件配置的完整PLD设计流程。
Quartus II可以在XP、Linux以及Unix上使用，除了可以使用Tcl脚本完成设计流程外，提供了完善的用户图形界面设计方式。具有运行速度快，界面统一，功能集中，易学易用等特点。
5.1.2 Quartus II对器件的支持
Quartus II支持Altera公司的MAX 3000A系列、MAX 7000系列、MAX 9000系列、ACEX 1K系列、APEX 20K系列、APEX II系列、FLEX 6000系列、FLEX 10K系列，支持MAX7000/MAX3000等乘积项器件。支持MAX II CPLD系列、Cyclone系列、Cyclone II、Stratix II系列、Stratix GX系列等。支持IP核，包含了LPM/MegaFunction宏功能模块库，用户可以充分利用成熟的模块，简化了设计的复杂性、加快了设计速度。此外，Quartus II 通过和DSP Builder工具与Matlab/Simulink相结合，可以方便地实现各种DSP应用系统；支持Altera 的片上可编程系统（SOPC）开发，集系统级设计、嵌入式软件开发、可编程逻辑设计于一
体，是一种综合性的开发平台。
5.1.3 Quartus II对第三方EDA工具的支持
对第三方EDA工具的良好支持也使用户可以在设计流程的各个阶段使用熟悉的第三放EDA工具。
Altera的Quartus II可编程逻辑软件属于第四代PLD开发平台。该平台支持一个工作组环境下的设计要求，其中包括支持基于Internet的协作设计。Quartus平台与Cadence、ExemplarLogic、 MentorGraphics、Synopsys和Synplicity等EDA供应商的开发工具相兼容。改进了软件的LogicLock模块设计功能，增添 了FastFit编译选项，推进了网络编辑性能，而且提升了调试能力。
Quartus Ⅱ 的设计流程如图所示：
图5.1 Quartus II的设计流程
用户首先对所做项目进行设计，明确设计目的，设计要求。然后利用原理图输入方式或程序输入方式进行设计输入。输入完成后进行编译，若编译过程中发现错误，则应检查设计输入以修改错误，直至没有错误产生。编译完成后进行仿真，检查是否达到设计要求，若未到达要求，需重新检查设计输入及编译过程，不断迭代，收敛直至满足设计要求。最后将设计配置到目标器件中进行硬件验证与测试。为设计者提供了完善的设计环境，适于模块的层次化设计方法。
5.2 2ASK 调制部分仿真
调制模块硬件电路如图5.2所示：
图5.2
调制模块硬件电路
图5.3为调制仿真结果：
图5.3 2ASK 调制仿真图
由调制仿真结果我们可以看出，当基带信号为低电平时，已调信号输出也为低电平；当基带信号为高电平时，已调信号为载波信号。已调信号的波形受基带信号的振幅控制，即振幅键控调制（ASK）。
5.3 2ASK解调部分仿真
解调模块硬件电路如图5.4所示：
图5.4 解调模块硬件电路
图5.5为解调仿真结果：
图5.5 2ASK解调仿真图
由解调仿真结果可以看出，我们成功的解调出了与基带信号基本一致的解调信号。与基带信号相比，解调信号有一定时延。
6. 结论
经过 Quartus Ⅱ 软件测试下载的程序后，FPGA将二进制数字基带信号成功进行振幅键控调制和解调。振幅键控调制和解调在通信电路中广泛使用，应用FPGA完成振幅键控调制与解调，具有通用性和实用性，用Verilog HDL程序来完成电路的软件设计。
课程设计是继专业理论学习和实验教学之后又一重要的实践性教学环节。它的任务是在学生掌握和具备电子技术知识与单元电路的设计能力之后，综合所学知识进一步学习电子电路系统的设计方法和实验方法，为今后从事电子技术领域的工程设计打好基础基本要求。
我觉得做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能，而且考试内容有限，所以在这次课程设计过程中，我们了解了很多元件的功能，并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。平时看课本时，理论知识很枯燥，让人看而生畏，总是不能深入而透彻的掌握知识，并且只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。认识来源于实践，实践是认识的动力和最终目的，实践是检验真理的唯一标准。
在做本次课程设计的过程中，我感触最深的当属查阅大量的设计资料了。为了让自己的设计更加完善，查阅这方面的设计资料是十分必要的，同时也是必不可少的。我们是在做FPGA的课程设计，但我们不是艺术家，他们可以抛开实际尽情在幻想的世界里翱翔，而我们一切都要有据可依，有理可寻，不切实际的构想永远只能是构想，永远无法升级为设计。
然后，在设计之前，我们要有一个清晰的思路和一个完整的的软件流程图；在设计程序时，不能妄想一次就将整个程序设计好，反复修改、不断改进是程序设计的必经之路；要养成注释程序的好习惯，一个程序的完美与否不仅仅是实现功能，而应该让人一看就能明白你的思路，这样也为资料的保存和交流提供了方便；在课设过程中遇到问题是很正常的，但我们应该将每次遇到的问题记录下来，并分析清楚，以免下次再碰到同样的问题。但是从中学到的知识会让我受益终身。发现、提出、分析、解决问题和实践能力提高都会受益于我在以后的学习、工作和生活中。
经过一个星期的课设，过程曲折可谓一语难尽。在此期间我也失落过，也曾一度热情高涨。从开始时满富盛激情到最后汗水背后的复杂心情，点点滴滴无不令我回味无长；生活就是这样，汗水预示着结果也见证着收获。劳动是人类生存生活永恒不变的话题。最终这次课程设计顺利完成了，得益于老师、同学的辛勤指导，在此深表感谢。
7. 参考文献
[1]樊昌信.通信原理教程(第六版).北京:国防工业出版社,2012
[2]潘松.EDA技术实用教程—Verilog HDL版(第四版).北京:科学出版社,2010
[3]王振红.FPGA开发与应用.北京:清华大学出版社,2010
[4]林灶生,刘绍汉.Verilog FPGA芯片设计.北京:北京航空航天大学出版社,2006
[5](美)K.科夫曼著,沈树群,张艳,吴京松译.基于Verilog语言的实用FPGA设计.北京:科学出版社,2004
附录
附录1 2ASK调制模块程序
module ASK
(
clk,
rst,
start,
data_base,
data_carrier,
data_mod
);
input clk,rst,start;
output data_base,data_carrier,data_mod;
reg [1:0] cnt_4;
reg [5:0] cnt_48;
reg data_base_r,data_carrier_r;
/*******************************************************************/ always @(posedge clk)
if(rst)
begin
cnt_4 <= 2'b00;
cnt_48 <= 6'd0;
end
f p g a数字钟课程设计报告 Prepared on 24 November 2020
课程设计报告 设计题目：基于FPGA的数字钟设计 班级：电子信息工程1301 姓名：王一丁 指导教师：李世平 设计时间：2016年1月 摘要 EDA（Electronic Design Automation）电子设计自动化，是以大规模可编程器件为设计载体，以硬件描述语言为系统逻辑描述的主要表达方式，通过相关的软件，自动完成软件方式设计得电子系统到硬件系统，最终形成集成电子系统或专用集成芯片。本次课程设计利用Quartus II 为设计软件，VHDL为硬件描述语言，结合所学知识设计一个多功能时钟，具有显示年、月、日、时、分、秒显示，计时，整点报时，设定时间等功能。利用硬件描述语言VHDL 对设计系统的各个子模块进行逻辑描述，采用模块化的思想完成顶层模块的设计，通过软件编译、逻辑化简、逻辑综合优化、逻辑仿真、最终完成本次课程设计的任务。 关键词：EDA VHDL语言数字钟 目录 摘要 1 课程设计目的 2 课程设计内容及要求
设计任务 设计要求 3 VHDL程序设计 方案论证 系统结构框图 设计思路与方法 状态控制模块 时分秒模块 年月日模块 显示模块 扬声器与闹钟模块 RTL整体电路 4 系统仿真与分析 5 课程设计总结，包括.收获、体会和建议 6 参考文献 1 课程设计目的 (1)通过设计数字钟熟练掌握EDA软件(QUARTUS II)的使用方法，熟练进行设计、编译，为以后实际工程问题打下设计基础。 (2)熟悉VHDL 硬件描述语言，提升分析、寻找和排除电子设计中常见故障的能力。 (3)通过课程设计，锻炼书写有理论根据的、实事求是的、文理通顺的课程设计报告。
通信电子课程设计实验报告 课程名称振幅调制器的设计 专业通信工程 班级 学号 姓名 指导教师 2015年7月12日
目录 一、项目概述 1.1引言-------------------------------------------------------3 1.1 项目简介---------------------------------------------------3 1.2 任务及要求-------------------------------------------------4 二、项目实施过程 2.1 MC1496部结构及原理---------------------------------------4 2.2原理设计容------------------------------------------------6 2.2.1普通调幅电路设计---------------------------------------6 2.2.2抑制载波的双边带调幅 ----------------------------------7 2.2.3普通调幅与载波被抑制双边带调幅波的区别-----------------8 2.3元件参数设计-------------------------------------------------8 三、结果分析 3.1调幅电路工作过程--------------------------------------------10 3.2调幅电路实验结果--------------------------------------------12 3.2.1 AM普通调幅调制波形输出-------------------------------12 3.2.2 DSB载波被抑制双边带调幅波形输出----------------------13 3.2.3 信号源的输出------------------------------------------13 四、项目总结-------------------------------------------------------14 五、相关介绍-------------------------------------------------------15 六、参考文献-------------------------------------------------------16 七、附录-----------------------------------------------------------16
中南大学 《通信电子线路》实验报告 学院信息科学与工程学院 题目调制与解调实验 学号 专业班级 姓名 指导教师
实验一振幅调制器 一、实验目的： 1．掌握用集成模拟乘法器实现全载波调幅和抑止载波双边带调幅的方法。 2．研究已调波与调制信号及载波信号的关系。 3．掌握调幅系数测量与计算的方法。 4．通过实验对比全载波调幅和抑止载波双边带调幅的波形。 二、实验内容： 1．调测模拟乘法器MC1496正常工作时的静态值。 2．实现全载波调幅，改变调幅度，观察波形变化并计算调幅度。 3．实现抑止载波的双边带调幅波。 三、基本原理 幅度调制就是载波的振幅（包络）受调制信号的控制作周期性的变化。变化的周期与调制信号周期相同。即振幅变化与调制信号的振幅成正比。通常称高频信号为载波信号。本实验中载波是由晶体振荡产生的10MHZ高频信号。1KHZ的低频信号为调制信号。振幅调制器即为产生调幅信号的装置。 在本实验中采用集成模拟乘法器MC1496来完成调幅作用，图2-1为1496芯片内部电路图，它是一个四象限模拟乘法器的基本电路，电路采用了两组差动对由V1－V4组成，以反极性方式相连接，而且两组差分对的恒流源又组成一对差分电路，即V5与V6，因此恒流源的控制电压可正可负，以此实现了四象限工作。D、V7、V8为差动放大器V5与V6的恒流源。进行调幅时，载波信号加在V1－V4的输入端，即引脚的⑧、⑩之间；调制信号加在差动放大器V5、V6的输入端，即引脚的①、④之间，②、③脚外接1KΩ电位器，以扩大调制信号动态范围，已调制信号取自双差动放大器的两集电极（即引出脚⑹、⑿之间）输出。
图2-1 MC1496内部电路图 用1496集成电路构成的调幅器电路图如图2－2所示，图中VR8用来调节引出脚①、④之间的平衡，VR7用来调节⑤脚的偏置。器件采用双电源供电方式（＋12V，－9V），电阻R29、R30、R31、R32、R52为器件提供静态偏置电压，保证器件内部的各个晶体管工作在放大状态。 四、实验结果 1. ZD.OUT波形： 2. TZXH波形：
FPGA课程设计 实 验 报 告
实验一：设计一个可控的100进制可逆计数器 一、实验要求 用DE2-115开发板下载。 （1）计数器的时钟输入信号周期为200ns。 （2）以十进制形式显示。 （3）有一个复位端clr和两个控制端plus和minus，在这些控制信号的作用 clr plus minus 功能 0 ××复位为0 1 1 0 递增计数 1 0 1 递减计数 1 1 1 暂停计数 二、关键词 可控制、可逆、100进制、复位、暂停、递增、递减 三、内容摘要 module updown_count(qout,reset,clk,plus,minus); output[7:0] qout;/*定义一个8位的输出，其目的是 低四位和高四位分别表示计数器的个位和十位。*/ input clk,plus,minus,reset;//定义四个输入，时钟，加计数，减计数和清零 reg[7:0] qout;//qout的数据类型为寄存器型 always @(posedge clk)//当clk上升沿到来时执行一遍下列程序 begin if(!reset) qout<=0;//当reset为低电平时，计数器执行清零功能，否则跳过else begin case({minus,plus})//case语句模块，包含加，减和暂停四个模块 2'b10: if (qout[3:0]==0)//判断个位是否为零，若不为零，跳到个位减一begin qout[3:0]<=9;//给个位赋值 if(qout[7:4]==0) qout[7:4]<=9;//判断十位是否为零，并且给十位赋值 else qout[7:4]<=qout[7:4]-1;//由于个位赋9，相当于向十位借一，因而十位减一end else qout[3:0]<=qout[3:0]-1;//个位减一 /*这一部分是减计数模块，其思路是：首先判断个位是否为零，若为零，则执行后面的程序，个位直接赋9，并且十位减一；否则个位减一*/ 2'b01: if (qout[3:0]==9)//判断个位是否为9，否则跳到个位加一begin
深圳大学实验报告 课程名称：高频电路 实验项目名称：振幅调制器 学院：信息工程 专业：通信工程 指导教师：罗雪晖 报告人：王志鹏学号：2012130200 班级：通信2班实验时间：2014.6.7 实验报告提交时间：2014.6.19 教务处制
一、实验目的 1．掌握在示波器上测量调幅系数的方法。 2．通过实验中波形的变换，学会分析实验现象。 3．掌握用MC1496 来实现AM 和DSB-SC的方法，并研究已调波与调制信号、载波之间的关系。 二、实验设备与仪器 万用表 双踪示波器 AS1637函数信号发生器 低频函数信号发生器（用作调制信号源） 实验板3（幅度调制电路单元） 三、实验基本原理 1. MC1496 简介 MC1496是一种四象限模拟相乘器，其内部电路以及用作振幅调制器时的外部连接如图5-1所示。 由图可见，电路中采用了以反极性方式连接的两组差分对（T1～T4），且这两组差分对的恒流源管（T5、T6）又组成了一个差分对，因而亦称为双差分对模拟相乘器。其典型用法是： ⑻、⑽脚间接一路输入（称为上输入v1）， ⑴、⑷脚间接另一路输入（称为下输入v2），⑹、⑿脚分别经由集电极电阻Rc接到正电源+12V上，并从⑹、⑿脚间取输出vo。⑵、⑶脚间接负反馈电阻Rt。⑸脚到地之间接电阻RB，它决定了恒流源电流I7、I8的数值，典型值为 6.8kO。⒁脚接负电源-8V。⑺、⑼、⑾、⒀脚悬空不用。由于两路输入v1、v2的极性皆可取正或负，因而称之为四象限模拟相乘器。可以证明： 因而，仅当上输入满足v1≤VT (26mV)时，方有： 才是真正的模拟相乘器。本实验即为此例。 图5-1 MC1496内部电路及外部连接
深圳大学实验报告课程名称：通信电子线路 实验项目名称：振幅调制器 学院：信息工程 专业：通信工程 指导教师：张金凤 报告人：高源学号：2011130315 班级： 3 实验时间：2013.5.29 实验报告提交时间：2013.6.12 教务部制
实验板3（幅度调制电路单元） 三、实验基本原理 1. MC1496 简介 MC1496是一种四象限模拟相乘器，其内部电路以及用作振幅调制器时的外部连接如图5-1所示。 由图可见，电路中采用了以反极性方式连接的两组差分对（T1～T4），且这两组差分对的恒流源管（T5、T6）又组成了一个差分对，因而亦称为双差分对模拟相乘器。其典型用法是： ⑻、⑽脚间接一路输入（称为上输入v1）， ⑴、⑷脚间接另一路输入（称为下输入v2），⑹、⑿脚分别经由集电极电阻Rc接到正电源+12V上，并从⑹、⑿脚间取输出vo。⑵、⑶脚间接负反馈电阻Rt。⑸脚到地之间接电阻RB，它决定了恒流源电流I7、I8的数值，典型值为6.8kO。⒁脚接负电源-8V。⑺、⑼、⑾、⒀脚悬空不用。由于两路输入v1、v2的极性皆可取正或负，因而称之为四象限模拟相乘器。可以证明： 因而，仅当上输入满足v1≤VT (26mV)时，方有： 才是真正的模拟相乘器。本实验即为此例。 图5-1 MC1496内部电路及外部连接
2.1496组成的调幅器 用MC1496模拟乘法器组成的振幅调幅器实验电路如图4-2 所示。 图中，与图5-1 相对应之处是：R8对应于Rt，R9对应于RB，R3、R10对应于RC。此外，W1用来调节⑴、⑷端之间的平衡，W2用来调节⑻、⑽端之间的平衡。此外，本实验亦利用W1在⑴、⑷端之间产生附加的直流电压，因而当IN2 端加入调制信号时即可产生AM 波。晶体管BG1为射极跟随器，以提高调制器的带负载能力。 图4－2 1496组成的调幅器实验电路
F P G A 课 程 设 计 报 告 学部：信息科学与技术学部 专业：通信工程 班级：10级1班 学号：100103011125 姓名：万洁 指导老师：祝宏 合作伙伴：张紫君 2012.12.13
一．《任务书》： 实验一100进制的可逆计数器（11——12周）实验二交通灯控制系统（15周） 实验三多功能数字钟系统（14-15周）二．实验书写格式： 一：题目要求 二：程序代码 三：操作步骤及运行结果截图 四：心得体会 三．实验附录： 一：老师提供的资源 二：关于实验所用EP4CE115F29板的简介
实验一100进制的可逆计数器 一、设计一个可控的100进制可逆计数器，要求用实验箱下载。 （1）计数器的时钟输入信号周期为200ns。 （2）以十进制形式显示。 （3）有一个复位端clr和两个控制端plus和minus，在这些控制信号的作用下，计数器具有复位、增或减计数、暂停功能。 clr plus minus 功能 0 ××复位为0 1 1 0 递增计数 1 0 1 递减计数 1 1 1 暂停计数 二、程序如下： module keni100(CLR,CLK,PLUS,MINUS,OUT); //100进制的可逆计数器 input CLR,PLUS,MINUS,CLK; output [7:0]OUT; reg [7:0]OUT; always@(posedge CLK) begin if(!CLR) //如果CLR为零，输出为零；反之，运行else程序 OUT[7:0]<=0; else
begin if(PLUS==0 && MINUS==1) //100进制的递减计数 begin if (OUT[3:0]==0) begin OUT[3:0]<=9; if (OUT[7:4]==0) OUT[7:4]<=9; else OUT[7:4]<=OUT[7:4]-1; end else OUT[3:0]<=OUT[3:0]-1; end if(PLUS==1 && MINUS==0) //100进制的递增计数 begin if (OUT[3:0]==9) begin OUT[3:0]<=0; if (OUT[7:4]==9) OUT[7:4]<=0; else OUT[7:4]<=OUT[7:4]+1; end else OUT[3:0]<=OUT[3:0]+1; end if(PLUS==1 && MINUS==1) OUT<=OUT; //若PLUS和MINUS都为1，暂停计数 if(PLUS==0 && MINUS==0) OUT<=0; //若都为零，输出为零end end endmodule 三、运行程序 1、在quarters II9.1输入程序 打开quarters II界面，点击file→New,在出现的对话框，如图1.1所示，选择Text File，点击OK.
AM振幅调制解调器的设计与仿真 目录 1.课程设计的目的 (2)
2.课程设计的内容 (2) 3.课程设计的原理 (2) 4.课程设计的步骤或计算 (4) 5.课程设计的结果与结论 (8) 6.参考文献 (9) 一．课程设计的目的 目的：通过课程设计，使学生加强对高频电子技术电路的理解，学会查寻资料﹑方案比较，以及设计计算等环节。进一步提高分析解决实际问题的能力，创造一个动脑动手﹑独立开展电路实验的机会，锻炼分析﹑解决高频电子电路问题的实际本领，真正实现由课本知识向实际能力的转化；通过典型电路的设计与制作，加深对基本原理的了解，增强学生的实践能力。
二. 课程设计的内容 1、 AM振幅调制解调器的设计 （1）AM振幅调制解调器的设计 设计要求：用模拟乘法器MC1496设计一振幅调制器，使其能实现AM信号调制主要指标：载波频率：15MHz 正弦波调制信号：1KHz 正弦波 输出信号幅度：大于等于5V（峰峰值）无明显失真 （2）AM信号同步检波器 设计要求：用模拟乘法器MC1496设计一AM信号同步检波器 主要指标：输入AM信号：载波频率15MHz 正弦波，调制信号：1KHz 正弦波，幅度大于1V，调制度为60%。输出信号：无明显失真，幅度大于5V。 三. 课程设计原理
1. MC1496模拟乘法器 MC1496是双平衡四象限模拟乘法器。其内部电路和引脚如下图(a)(b)所示。其中VT1,VT2与VT3,VT4组成双差分放大器，VT5,VT6组成的单差分放大器用以激励VT1～VT4。VT7、VT8及其偏置电路组成差分放大器、的恒流源。引脚8与10接输入电压UX，1与4接另一输入电压Uy，输出电压U0从引脚6与12输出。引脚2与3 外接电阻RE，对差分放大器VT5、VT6 产生串联电流负反馈，以扩展输入电压Uy的线性动态范围。引脚14为负电源端（双电源供电时）或接地端（单电源供电使），引脚5外接电阻R5。用来调节偏置电流I5及镜像电流I0的值。 MC1496的内部电路图及引脚电路 2. 振幅调制 振幅调制是使载波信号的峰值正比于调制信号的瞬时值的变换过程。通常载
西南科技大学 课程设计报告 课程名称：高频电路课程设计 设计名称：振幅调制电路 姓名：李光伟 学号: 20105315 班级：电子1001 指导教师：魏冬梅 起止日期：2012.12.24-2013.1.6 西南科技大学信息工程学院制
课程设计任务书 学生班级：电子1001 学生姓名：李光伟学号：20105315 设计名称：振幅调制电路 起止日期：2012.12.24-2013.1.6指导教师：魏冬梅 设计要求：波信号为1MHz，低频调制信号为1kHz，两个信号均为正弦波信号。这两个输入信号可以采用实验室的信号源产生，也可以自行设计产生，采用乘法器1496设计调幅电路。 产生DSB信号，输出信号幅度>200mV。
课程设计学生日志时间设计内容
课程设计考勤表 周星期一星期二星期三星期四星期五 课程设计评语表指导教师评语： 成绩：指导教师： 年月日
振幅调制电路 一、 设计目的和意义 目的：实现抑制载波的双边带调幅。产生DSB 信号，输出信号幅度>200mV 。 意义：实现抑制载波的双边带调幅。 二、 设计原理 由集成模拟乘法器MC1496构成的振幅调制电路，可以实现普通调幅、抑制载波的双边带调幅以及单边带调幅。本次实验采用MC1496模拟乘法器是对两个模拟信号(电压或电流)实现相乘功能的有源非线性器件。主要功能是实现两个互不相关信号相乘．即输出信号与两输入信号相乘输出，总电路图如图1所示。 [1] 振幅调制就是使载波信号的振幅随调制信号的变化规律而变化的技术。通常载波信号为高频信号，调制信号为低频信号。设载波信号的表达式为： ()t U u c cm c ωcos =， 调制信号的表达式为t V t u cm Ω=Ωcos )(则调制信号的表达式 为：t t m V u c cm ωcos )cos 1(0Ω+= =t mV t t mV t V c cm c cm c cm )cos(2 1)cos(21cos Ω-+Ω++ωωω错误！未找到 引用源。
高频电子线路课程设计 题目基极振幅调制器的设计与实现 系 (部) 班级 姓名 学号 指导教师 20XX 年 7 月 8 日至 7 月 12 日共 1 周
高频电子线路课程设计任务书
课程设计成绩评定表
目录
前言 目前，随着电子信息技术的快速发展，为了将低频信号有效地辐射出去为了使发射与接收效率碌在发射机与接收机方面部必须采用天线和谐振回路。但语言、音乐图像信号等的频率变化范围如果直接发射音频信号财发射机将工作于同一频率范围。这样接收机将同时收到许多不同电台的节目无法加以选择。克服以上的困难必须利用高频振荡将低频信号“附加”在高频振荡人这样就使天线的辐射效率提高尺寸缩小同时每个电台都工作于不同的载波颠串接收机可以调谐选择不同脉电台这就解除了上述的种种困难。 调幅是使高频载波信号的振幅随调制信号的瞬时变化而变化。也就是说，通过用调制信号来改变高频信号的幅度大小，使得调制信号的信息包含于高频信号之中，通过天线把高频信号发射出去，然后就把调制信号也传播出去了。这时候在接收端可以把调制信号解调出来，也就是把高频信号的幅度解读出来就可以得到调制信号了 调幅波的形成早期VHF 频段的移动通信电台大都采用调幅方式，由于信道衰落会使模拟调幅产生附加调幅而造成失真，目前已很少采用。调频调制在抗干扰和抗衰落性能方面优于调幅调制，对移动信道有较好的适应性。高频信号的幅度随着调制信号作相应的变化，这就是调幅波。由于高频信号的幅度很容易被周围的环境所影响。所以调幅信号的传输并不十分可靠。在传输的过程中也很容易被窃听，不安全。所以现在这种技术已经比较少被采用，但在简单设备的通信中还有采用。比如收音机中的AM波段就是调幅波，大家可以和FM波段的调频波相比较，可以看到它的音质和FM波段的调频波相比会比较差，原因就是它更容易被干扰。 所谓基极调幅，就是用调制信号电压来改变高频功率放大器的基极偏压，以实现条幅。其基本原理是，低频调制信号电压与直流偏压相串联。放大器的有效偏压等于这两个电压之和，它随着调制信号波形而变化。使三极管工作在欠压状态下，集电极电流的基波分量随着基极电压成正比变化。因此，集电极的回路输出高频电压振幅将随着调制信号的波形而变化，于是得到调幅波输出。
4. 声光扫描 声光扫描器的结构与布拉格声光调制器基本相同，所不同之处在于调制器是改变衍射光的强度，而扫描器则是利用改变声波频率来改变衍射光的方向。 ⑴声光扫描原理 从前面的声光布拉格衍射理论分析可知，光束以θi 角入射产生衍射极值应满足布喇格条件：s B n λλθ2sin =，B d i θθθ==。布喇格角一般很小，可写为 s s s B f v n 22λλλθ=≈ (3.6-5) 故衍射光与入射光间的夹角（偏转角）等于布拉格角θB 的2倍，即 s s B d i f nv λ θθθθ==+=2 (3.6-6) 可以看出：改变超声波的频率f s ，就可以改变其偏转角θ，从而达到控制光束传播方向的目的。超声频率改变?f s 引起光束偏转角的变化为 s s f nv ?=?λ θ (3.6-7) 这可用图1及声光波矢关系予以说明。 ⑵声光扫描器的主要性能参量 声光扫描器的主要性能参量有三个: 可分辨点数，它决定描器的容量。 偏转时间τ，其倒数决定扫描器的速度。 衍射效率ηs ，它决定偏转器的效率。 衍射效率前面已经讨论过。下面主要讨论可分辨点数、扫描速度和工作带宽的衍射光 声频为f s 的衍射光 k s s 图1 声光描器原理图
问题。 可分辨点数N 定义为偏转角?θ和入射光束本身发散角?φ之比，即 )(w R N λφ?φ?θ ?== (3.6-8) 式中w 为入射光束的宽度；R 为常数，其值决定于所用光束的性质（均匀光束或高斯光束）和可分辨判据（瑞利判据或可分辨判据）。 上式可以写成 s f R N ?=11τ (3.6-10) τ 1N 称为声光扫描器的容量-速度积，它表征单位时间内光束可以指向的可分辨位置的数目。 声光扫描器带宽受两种因素的限制，即受换能器带宽和布喇格带宽的限制。因为声频改变时，相应的布喇格角也要改变，其变化量为 s s B f nv ?=?2λ θ (3.6-11) 因此要求声束和光束具有匹配的发散角。声光扫描器一般采用准直的平行光束，其发散角很小，所以要求声波的发散角B δθδφ≥。 L n f f s s s λλ2 2≤? (3.6-12) 有效波面 图2 列阵换能器 (a) (b)
南昌大学实验报告 学生姓名：王晟尧学号：6102215054专业班级：通信152班 实验类型：□验证□综合□设计□创新实验日期：实验成绩： 乘法器振幅调制电路 一、实验目的 了解并研究各个模拟乘法器调幅电路特性和波形变化的特点以及频谱分析。 二、实验原理 调制、解调和混频电路是通信设备中重要的组成成分。用代传输的低频信号控制高频载波参数的电路，称为调制电路。振幅调制有基本的普通调幅（AM）和在此基础上演变出来的抑制载波的双边带调幅（DSB）、单边带调幅（SSB)。 三、实验步骤 （1）普通调幅（AM) V2为载波信号 V1为调制信号
傅里叶频谱分析：
由以上数据可以得知： ①仿真检测的调制信号频率与输出调幅波的包络信号频率基本相同；载波信号的振幅按照调制信号的变化规律变化而形成的调幅波，携带着调制信号的信息，调幅波的包络线与相应的调制信号相同； ②调制过程实际上是一种频率搬移的过程，即经过调幅后，调制信号的频谱被对称地搬移到载频的两侧。同时，在调幅波中，载频不含任何有用信息，需传输的信息只包含与边频分量中，边频的振幅反映了调制信号幅度的大小，边频的频率反映调制信号频率的高低。 （2）双边带调幅（DSB）
傅里叶频谱分析： 可知：①为了节省发射功率，可采用抑制载波信号的双边带调幅电路； ②双边带调幅波波形仍随调制信号变化，但其包络线已不再反映原调制信号的形状，当调制信号进入负半周时，载波信号产生180度相位突变； ③双边带调幅波同样是实现频谱搬移，但频谱图上没有出现载波分量，只有两个边带分量。 （3）单边带调幅（SSB）
傅里叶频谱分析： 由以上数据可以知：①单边带调制方式将已调波的频谱宽度基本压缩了一
1、彩灯控制器设计 内容及要求： 设计一个彩灯控制器，具体设计要求如下： （1）要有多种花型变化（至少设计5种），led至少16路 （2）多种花型可以自动变化 （3）彩灯变换的快慢节拍可以选择 （4）具有清零开关 （5）完成全部流程：设计规范文档、模块设计、代码输入、仿真、下载验证等，最后就课程设计本身提交一篇课程设计报告。 2、数字秒表设计 内容及要求： 设计一用于体育比赛的数字秒表，具体设计要求如下： （1）6位数码管显示，其中两位显示min，四位显示see，显示分辨率为0．01 s。 （2）秒表的最大计时值为59min59．99see。 （3）设置秒表的复位／启动键，按一下该键启动计时，再按即清0。依此循环。 （4）设置秒表的暂行／继续键。启动后按一下暂行，再按继续。依此循环。 （5）完成全部流程：设计规范文档、模块设计、代码输入、仿真、下载验证等，最后就课程设计本身提交一篇课程设计报告。 3、交通信号控制系统设计 内容及要求： 设计一个十字路口交通控制系统,具体设计要求如下： （1）东西（用A表示）、南北（用B表示）方向均有绿灯、黄灯、红灯指示，其持续时间分别是40秒、5秒和45秒, 交通灯运行的切换示意图和时序图分别如图1、图2所示。 （2）系统设有时钟,以倒计时方式显示每一路允许通行的时间。 （3）当东西或南北两路中任一路出现特殊情况时，系统可由交警手动控制立即进入特殊运行状态，即红灯全亮，时钟停止计时，东西、南北两路所有车辆停止通行；当特殊运行状态结束后，系统恢复工作，继续正常运行。 图1 交通灯运行切换示意图
B红 CP A绿 A黄 A红 B黄 B绿 5S 5S 图2 交通灯时序图 （4）完成全部流程：设计规范文档、模块设计、代码输入、仿真、下载验证等，最后就课程设计本身提交一篇课程设计报告。 4、简易密码锁设计 内容及要求 设计一个4位串行数字锁。 （1）开锁代码为4位二进制，当输入代码的位数与锁内给定的密码一致，且按规定程序开锁时，方可开锁，并点亮一个指示灯。否则进入“错误”状态，并发出报警信号。 （2）锁内的密码可调，且预置方便，保密性好。 （3）串行数字锁的报警由点亮一个灯，直到按下复位开关，报警才停下。此时，数字锁又自动等待下一个开锁状态。 （4）完成全部流程：设计规范文档、模块设计、代码输入、仿真、下载验证等，最后就课程设计本身提交一篇课程设计报告。 5、出租车计价器设计 内容及要求 （1）设一个出租车自动计费器，计费包括起步价、行驶计费和等待计费三个部分，用4个数码管显示出金额数目，最大值为999.9元，最小计价单位为0.1元。行驶里程在3公里范围内且等待时间未超过三分钟时按起步价8元计费；行驶里程超过三公里后按每公里2元收费；等待时间超过三分钟后按每分钟1元收费。等待时间用两个数码管显示，最大值为59分钟。 总费用=起步价+（里程-3km ）*里程单价+（等待时间-3）*等候单价 （2）能够实现的功能： 显示汽车行驶里程：用四位数字显示，单位为km 。 计程范围为0~99km ，计程分辨率为1km 。 显示等候时间：用两位数字显示分钟，单位为min 。计时范围为0~59min ，计时分辨率为1min 。
面阵相位系列空间光调制器 系列空间光调制器 XY面阵相位 系列空间光调制器 HaoLiang Tech Co.,Ltd
Spatial Light Modulators XY Phase Series Specifications Standard Model P512 – λ (nm) Array Size 7.68 x 7.68 mm Design Wavelength (nominal) 532, 635, 785, 1064, or 1550 nm Specify wavelength, λ in nm when ordering. Other wavelengths available upon special request. Diffraction Efficiency (zero-order) 61.5% (maximum) Duty Cycle Up to 100% External Window1Broadband antireflection coated for Ravg < 1% (over 450 – 865 nm or 850 – 1650 nm). Fill Factor 83.4% Format 512 x 512 (262,144 active pixels) Mode Reflective Modulation Controllable index of refraction Phase Levels (resolvable) 50 linear levels (minimum) for 2π phase stroke Phase Stroke (double-pass) Typically 2π at user-specified laser line Pixel Pitch 15 x 15 μm Reflected Wavefront Distortion (rms)2λ/3 - λ/8 Response Time333 - 100 ms Spatial Resolution 33 lp/mm Switching Frequency310 – 30 Hz Options PhaseFlat Model PF512 – λ (nm) Reflected Wavefront Distortion (rms)2λ/12 – λ/20 High Speed NEW Model HSP512 – λ (nm) Switching Frequency350 – 150 Hz Response Time3 6.7 – 20 ms Dielectric Mirror NEW Model DMP512 – λ (nm) Fill Factor 100.0% Diffraction Efficiency 90 – 95% 1. Custom antireflection coating options are also available, including V-type for optimum optical efficiency at a single laser wavelength. 2. At nominal wavelength 3. Phase stroke, temperature, and wavelength dependent. HaoLiang Tech Co.,Ltd
二、实验电路图 1．1496组成的调幅器 图6-2 1496组成的调幅器实验电路 2、二极管包络检波电路 图 1 二极管包络检波器电路
3、MC1496 组成的解调器实验电路 图 2 MC1496 组成的解调器实验电路
2 ．1496组成的调幅器 用1496组成的调幅器实验电路如图2所示。图中，与图1相对应之处是：R 8对应于R t ，R 9对应于R B ，R 3、R 10对应于R C 。此外，W 1用来调节⑴、⑷端之间的平衡，W 2用来调节⑻、⑽端之间的平衡。此外，本实验亦利用W 1在⑴、⑷端之间产生附加的直流电压，因而当IN2端加入调制信号时即可产生AM 波。晶体管BG 1为射极跟随器，以提高调制器的带负载能力。 3．包络检波 二极管包络检波器是包络检波器中最简单、最常用的一种电路。它适合于解调信号电平较大（俗称大信号，通常要求峰-峰值为0.5V 以上）的AM 波。它具有电路简单，检波线性好，易于实现等优点。本实验电路主要包括二极管BG 2和RC 低通滤波器，如图1所示。图中，利用二极管的单向导电性使得电路的充放电时间常数不同（实际上，相差很大）来实现检波。因此，选择合适的时间常数RC 就显得很重要。 4．同步检波 同步检波，又称相干检波。它利用与已调幅波的载波同步（同频、同相）的一个恢复载波（又称基准信号）与已调幅波相乘，再用低通滤波器滤除高频分量，从而解调得调制信号。本实验采用MC1496集成电路来组成解调器，如图2所示。图中，恢复载波v c 先加到输入端IN1上，再经过电容C 1加在⑻、⑽脚之间。已调幅波v amp 先加到输入端IN2上，再经过电容C 2加在⑴、⑷脚之间。相乘后的信号由⑿脚输出，再经过由C 4、C 5、R 6组成的 型低通滤波器滤除高频分量后，在解调输出端（OUT ）提取出调制信号。 需要指出的是，在图2中对1496采用了单电源（+12V ）供电，因而⒁脚需接地，且其他脚亦应偏置相应的正电位，恰如图中所示。 图 6-2 1496组成的调幅器实验电路
空间光调制器参数测量与创新应用实验 实验讲义 大恒新纪元科技股份有限公司 所有不得翻印
前言 空间光调制器是一类能将信息加载于一维或两维的光学数据场上，以便有效的利用光的固有速度、并行性和互连能力的器件。这类器件可在随时间变化的电驱动信号或其他信号的控制下，改变空间上光分布的振幅或强度、相位、偏振态以及波长，或者把非相干光转化成相干光。由于它的这种性质，可作为实时光学信息处理、光计算等系统中构造单元或关键的器件。空间光调制器是实时光学信息处理，自适应光学和光计算等现代光学领域的关键器件，很大程度上，空间光调制器的性能决定了这些领域的实用价值和发展前景。 空间光调制器一般按照读出光的读出方式不同，可以分为反射式和透射式；而按照输入控制信号的方式不同又可分为光寻址(OA-SLM)和电寻址(EA-SLM) 。最常见的空间光调制器是液晶空间光调制器，应用光－光直接转换，效率高、能耗低、速度快、质量好。可广泛应用到光计算、模式识别、信息处理、显示等领域，具有广阔的应用前景。 本实验是传统光信息处理实验与计算机等先进技术手段相结合的现代光学实验，旨在让学生了解空间光调制器的广泛应用和科研价值。本实验注重学生对光信息处理中关键器件的理解，同时利用SLM解决实际科研与产业应用问题的能力，实验直观且有很强的指导性，可作为相关专业学生的研究型实验。
实验一SLM 液晶取向测量实验 一、 实验目的 1. 了解空间光调制器的基础知识。 2. 理解空间光调制器的透光原理。 3. 测量空间光调制器的前后表面液晶分子取向，计算液晶扭曲角。 二、 实验原理 根据液晶分子的空间排列不同，可将液晶分为向列型、近晶型、胆甾型3类。其中扭曲向列液晶 (Twisted Nematic Liquld Crystal ，TNLC)是液晶屏的主要材料之一，它是一种各向异性的媒质，可以看作是同轴晶体，它的光轴与液晶分子的长轴平行。TNLC 分子自然状态下扭曲排列，在电场作用下会沿电场方向倾斜，过程中对空间光的强度和相位都会产生调制。 想定量分析液晶屏对光的调制特性，需要将调制过程用数学方法来模拟，液晶盒里的扭曲向列液晶可沿光的透过方向分层，每一层可看作是单轴晶体，它的光学轴与液晶分子的取向平行。由于分子的扭曲结构，分子在各层间按螺旋方式逐渐旋转，各层单轴晶体的光学轴沿光的传输方向也螺旋式旋转。如图1.1所示。 图1.1 TNLC 分层模型 在空间光调制器液晶屏的使用中，光线依次通过起偏器P 1、液晶分子、检偏器P 2，如图1.2所示。光路中要求偏振片和液晶屏表面都在x-y 平面上，图中已经分别标出了液晶屏前后表面分子的取向，两者相差90°。偏振片角度的定义是，逆着光的方向看，1φ为液晶屏前表面分子的方向顺时针到P l 偏振方向的角度，2φ为液晶屏后表面分子的方向逆时针到P 2偏振方向的角度。偏振光沿z 轴传输，各层分子可以看作具有相同性质的单轴晶体，它的Jones 矩阵表达式与液晶分子的寻常折射率n o 和非常折射率n e ，以及液晶盒的厚度d 和扭曲角α有关。除此之外，Jones 矩阵还与两个偏振片的转角1φ，2φ有关。因此光波强度和相位的信息可简单表示为()12,,T T βφφ=；()12,,δδβφφ=，其中 ()e o d n n βπθλ=-????又称为双折射，它其实为隐含电场的量，因为β为非常折射率e n 的 函数，非常折射率e n 随液晶分子的倾角θ改变，θ又随外加电压而变化。
1.设计要求 AM和DSB振幅调制器的设计 设计要求：用模拟乘法器设计一个振幅调制器，使其能实现AM和DSB信号调制。 主要指标： 1. 载波频率：465KHz 正弦波 2. 调制信号：1KHz 正弦波 3.输出信号幅度：≥3V（峰-峰值）无明显失真 2.原理分析 2.1振幅调制产生原理 所谓调制，就是在传送信号的一方将所要传送的信号附加在高频振荡上，再由天线发射出去。这里高频振荡波就是携带信号的运载工具，也叫载波。振幅调制，就是由调制信号去控制高频载波的振幅，直至随调制信号做线性变化。在线性调制系列中，最先应用的一种幅度调制是全调幅或常规调幅，简称为调幅（AM）。为了提高传输的效率，还有载波受到抑制的双边带调幅波（DSB）和单边带调幅波（SSB）。在频域中已调波频谱是基带调制信号频谱的线性位移；在时域中，已调波包络与调制信号波形呈线性关系。 2.2标准调幅波（AM）产生原理 调制信号是只来来自信源的消息信号（基带信号），这些信号可以是模拟的，亦可以是数字的。为首调制的高频振荡信号可称为载波，它可以是正弦波，亦可以是非正弦波(如周期性脉冲序列)。载波由高频信号源直接产生即可，然后经过高频功率放大器进行放大，作为调幅波的载波，调制信号由低频信号源直接产生，二者经过乘法器后即可产生双边带的调幅波.工作原理如框图所示。 基带调制信号 乘法器加法器标准调制波
设载波信号的表达式为： 调制信号的表达式为： 则调幅信号的表达式为： 式中，m ——调幅系数，m= 标准调幅波示意图如下： 由图可见，调幅波中载波分量占有很大比重，因此信息传输效率较低，称这种调制为 有载波调制。为提高信息传输效率，广泛采用抑制载波的双边带或单边带振幅调制。 高频载波 t Ucm t uc ω cos )(=t m U t u ΩΩ=Ωcos )(t t m ucm t uo ωcos )cos 1() (Ω+=t t Ucmma t t Ucmma t Ucm )cos(cos 2 1 )cos(cos 2 1 cos Ω-+Ω++=ωωωωωUcm Um
光电工程学院 2013 / 2014学年第 2 学期 实验报告 课程名称：光电子基础实验 实验名称：电光调制实验 班级学号 1213032809 学生姓名丁毅 指导教师孙晓芸 日期：2014年 5 月07 日
电光调制实验 【实验目的】 1、掌握晶体电光调制的原理和实验方法； 2、学会用实验装置测量晶体的半波电压，绘制晶体特性曲线，计算电光晶体的消光比和透射 率。 【实验仪器及装置】 电光调制实验仪（半导体激光器、起偏器、电光晶体、检偏器、光电接收组件等）、示波器。 实验系统由光路与电路两大单元组成，如图3.1所示： 图3.1 电光调制实验系统结构 一、光路系统 由激光管（L）、起偏器(P)、电光晶体(LN)、检偏器(A)与光电接收组件(R)以及附加的减光器(P1)和λ/4波片(P2)等组装在精密光具座上，组成电光调制器的光路系统。 注：?本系统仅提供半导体激光管(包括电源)作为光源，如使用氦氖激光管或其他激光源时，需另加与其配套的电源。 ?激光强度可由半导体激光器后背的电位器加以调节，故本系统 未提供减光器(P 1 )。 ?本系统未提供λ/4波片(P 2 )即可进行实验，如有必要可自行配置。
二、电路系统 除光电转换接收部件外，其余包括激光电源、晶体偏置高压电源、交流调制信号发生、偏压与光电流指示表等电路单元均组装在同一主控单元之中。 图3.2 电路主控单元前面板 图3.2为电路单元的仪器面板图，其中各控制部件的作用如下： ?电源开关用于控制主电源，接通时开关指示灯亮，同时对半导体激光器供电。 ?晶体偏压开关用于控制电光晶体的直流电场。（仅在打开电源开关后有效） ?偏压调节旋钮调节直流偏置电压，用以改变晶体外加直流电场的大小。 ?偏压极性开关改变晶体的直流电场极性。 ?偏压指示数字显示晶体的直流偏置电压。 ?指示方式开关用于保持光强与偏压指示值，以便于读数。 ?调制加载开关用于对电光晶体施加内部的交流调制信号。（内置1KHz的正弦波） ?外调输入插座用于对电光晶体施加外接的调制信号的插座。（插入外来信号时内置信号自动断开） ?调制幅度旋钮用于调节交流调制信号的幅度。 ?调制监视插座将调制信号输出送到示波器显示的插座。 ?解调监视插座将光电接收放大后的信号输出到示波器显示的插座，可与调制信号进行比较。 ?光强指示数字显示经光电转换后的光电流相对值，可反映接收光强大小。?解调幅度旋钮用于调节解调监视或解调输出信号的幅度。
AM振幅调制解调器的设计自动化ＺＹ１２０２屈志平 设计方法：用模拟乘法器MC1496设计一振幅调制器，使其能实现AM 信号调制解调。 1.MC1496模拟乘法器 MC1496是双平衡四象限模拟乘法器。其内部电路和引脚如下图(a)(b)所示。其中VT1,VT2与VT3,VT4组成双差分放大器，VT5,VT6组成的单差分放大器用以激励VT1～VT4。VT7、VT8及其偏置电路组成差分放大器、的恒流源。引脚8与10接输入电压UX，1与4接另一输入电压Uy，输出电压U0从引脚6与12输出。引脚2与3 外接电阻RE，对差分放大器VT5、VT6 产生串联电流负反馈，以扩展输入电压Uy的线性动态范围。引脚14为负电源端（双电源供电时）或接地端（单电源供电使），引脚5外接电阻R5。用来调节偏置电流I5及镜像电流I0的值。
MC1496的内部电路图及引脚电路 2.振幅调制 振幅调制是使载波信号的峰值正比于调制信号的瞬时值的变换 过程。通常载波信号为高频信号，调制信号为低频信号。 表达式为，则调幅信号的表达式为： 3.同步检波 同步检波又分为叠加型同步检波和乘积型同步检波。利用模拟乘 法器的相乘原理， 实现同步检波是很方便的，其工作原理如下：在乘法器的一个输 入端输入振幅调制信号如抑制载波的双边带信号
，另一输入端输入同步信号（即载 波信号），经乘法器相乘，由式（4-4）可得输出信号U0（t）为 1.振幅调制器电路及仿真 载波Uc(t)频率为15MHZ,振幅为4.5V。调制信号U（t）频率为1KHZ,振幅为26mv,电阻、电容阻值如图2所示 MC1496构成的振幅调试器