幅度调制与解调实验
一、实现目的
1、通过本次实验，起到理论联系实际的作用，将理论课中学到的调幅、检波电路的分析方法用到实验电路的分析和实验结果的分析中，使理论真正地用在实际电路中，落到实处。要求学生必须从时域、频域对调制和解调过程中信号的变换分析清楚。
2、本次采用的实验电路既能实现普通调幅，又能实现双边带调幅，通过实验更进一步理解普通调幅（AM）和双边常调幅（DSB）在理论上、电路中的联系和区别。
3、实验中所测量的各种数据、曲线、波形是代表电路性能的主要参数，要求理解参数的意义和测量方法，能从一组数据中得出不同的参数并衡量电路的性能。
二、实验仪器
1、数字示波器 TDS210 0~60MHz 1台
2、频谱分析仪 GSP-827 0~2.7GHz 1台
3、直流稳压电源 SS3323 0~30V 1台
4、实验电路板 自制 1块
三、实验电路及原理
1、实验电路介绍
实验所采用的电路为开关调幅电路，如图所示。既能实现AM调制，又能实现DSB调制，是一种稳定可靠，性能优良的实验电路，其基本工作原理是：调制信号经耦合电容C1输入与电位器输出的直流电压叠加，分别送到同相跟随器U1A和反相跟随器U1B，这样在两个跟随器的输出端就得到两个幅度相等，但相位相反的调制信号（U+和U-）。再分别送到高速模拟开关的两个输入端S1和S2，由开关在两个信号之间高频交替切换输出（由载波控制），在输出端就得到调幅波，通过调整电位器可以改变直流电压达到改变调制度m，当电位器调到中心位置时就得到了双边带的调幅信号。放大器为高精度运放AD8552，开关为二选一高速CMOS模拟开关ADG779。另外，为防止实验过程中由于调制信号幅度过大而损坏电路，特加了保护二极管D1、D2；由于运算放大器和模拟开关是单电源轨至轨型，只能单5V供电，在使用时所有信号是叠加在2.5V直流电平上的，电路中R7、R8就是提供该直流偏置电平的，R12、R13、T1是用来抵销直流电平的，以免对检波电路产生影响；R8、C5、C7、L1和R9、C6、C8、L2起到导通直流和低频信号、阻止高频信号的作用，防止开关泄露的高频载波信号对运算放大器产生影响；高频载波信号（1MHz,方波）由有源晶体振荡器X1产生。
课程设计论文
姓名：***
学院：机电与车辆工程学院
专业：电子信息工程2班
学号：**********
1 安徽科技学院 学年第 学期 《 》 课程
···················装···············订················线···················
专业 级 班 姓名 学号
内容摘要：
教师评语：
2 利用MATLAB实现信号的幅度调制与解调
专业：电子信息工程（2）班 姓名：姜勇 学号：1665090208
一、设计摘要：
现代通信系统要求通信距离远、信道容量大、传输质量好。在信号处理里面经常要用到调制与解调，而信号幅度调制与解调是最基本，也是经常用到的。用AM调制与解调可以实现很多功能，制造出很多的电子产品。本设计主要研究内容是利用MATLAB实现对正弦信)40sin()(ttf进行双边带幅度调制，载波信号频率为100Hz，在MATLAB中显示调制信号的波形和频谱，已调信号的波形和频谱，比较信号调制前后的变化。并对已调信号解调，比较了解调后的信号与原信号的区别。信号幅度调制与解调及MATLAB中信号表示的基本方法及绘图函数的调用，实现了对连续时间信号的可视化表示。本文采用MATLAB对信号的幅度进行调制和解调。
二、关键词：幅度、 调制、 解调、 MAT LAB
三、设计内容
1. 调制信号
调制信号是原始信息变换而来的低频信号。调制本身是一个电信号变换的过程。调制信号去改变载波信号的某些特征值（如振幅、频率、相位等），导致载波信号的这个特征值发生有规律的变化，这个规律是调制信号本身的规律所决定的。
1.1 matlab实现调制信号的波形
本设计的调制信号为正弦波信号)40sin()(ttf，通过matlab仿真显示出其波形图如图1-1所示
AM幅度调制解调
3.1.1 幅度调制的一般模型
幅度调制是用调制信号去控制高频正弦载波的幅度，使其按调制信号的规律变化的过程。幅度调制器的一般模型如图3-1所示。
图3-1 幅度调制器的一般模型
图中，为调制信号，为已调信号，为滤波器的冲激响应，则已调信号的时域和频域一般表达式分别为
（3-1）
（3-2）
式中，为调制信号的频谱，为载波角频率。
由以上表达式可见，对于幅度调制信号，在波形上，它的幅度随基带信号规律而变化；在频谱结构上，它的频谱完全是基带信号频谱在频域内的简单搬移。由于这种搬移是线性的，因此幅度调制通常又称为线性调制，相应地，幅度调制系统也称为线性调制系统。
在图3-1的一般模型中，适当选择滤波器的特性，便可得到各种幅度调制信号，例如：常规双边带调幅（AM）、抑制载波双边带调幅（DSB-SC）、单边带调制（SSB）和残留边带调制（VSB）信号等。
3.1.2 常规双边带调幅（AM）
1. AM信号的表达式、频谱及带宽
在图3-1中，若假设滤波器为全通网络（＝1），调制信号叠加直流后再与载波相乘，则输出的信号就是常规双边带调幅（AM）信号。 AM调制器模型如图3-2所示。
AM幅度调制解调
图3-2 AM调制器模型
AM信号的时域和频域表示式分别为
（3-3）
（3-4）
式中，为外加的直流分量；可以是确知信号也可以是随机信号，但通常认为其平均值为0，即。点此观看AM调制的Flash；
AM信号的典型波形和频谱分别如图3-3（a）、（b）所示，图中假定调制信号的上限频率为。显然，调制信号的带宽为。
由图3-3（a）可见，AM信号波形的包络与输入基带信号成正比，故用包络检波的方法很容易恢复原始调制信号。 但为了保证包络检波时不发生失真，必须满足 ，否则将出现过调幅现象而带来失真。
1 幅度调制解调器案例
1. 理论公式解析
1.1 振幅调制信号分析
设载波电压为
coscos2ccmccmcutUtUft
设调制电压为
coscos2mmutUtUFt
根据幅度调制信号的定义，已调信号的幅度随调制信号ut线性变化，那么普通AM波的振幅mUt表达式
tmUtUUkUtUukUtUacmcmmacmmacmmcos1cos1cos
ak是叫做灵敏度的参数，am一般叫做调幅系数，也可以叫做调幅度或者调制度，cmmaaUUkmccUU是载波幅度根据调制信号变化程度。这给出了单频调制的调幅信号表达式
cos=coscos=1coscoscoscoscos11coscoscos22AMmccmamccmaccmccmaccmcacmcacmcutUttUkuttUmttUtUmttUtmUtmUt
可以看出，三个高频分量组成了单频信号调制的已调波，分别是角频率为c的载波，()c和()c两个新产生的角频率分量。其中上边频分量比c高，下边频分量比c低。频率分量为c的载波振幅还是为cmU，两个边频分量的振幅都是12acmmU。由于am不可以超过1，所以边频振幅不大于12cmU，把三个频率分量画成图，便能够得到图1所示的频谱图。图1中，用每一条线段表示幅度调制波的一个正弦分量，幅度用线段的长度来表
2 示，频率由在横轴上的位置表示。通过以上的分析，振幅调制就是把低频调制信号的频谱搬移到高频载波分量的两侧。由此可见，在振幅调制波中，载波没有一点有用的信息，有用的消息只包含在边频分量。
幅度下边频上边频0
图1 普通调幅波的频谱图
