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模拟乘法器调幅及小信号检波

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高频电子线路实验指导书
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实验三 模拟乘法器调幅及小信号检波

一、实验目的
1、掌握AM、DSB和SSB调制的原理与性质；
2、掌握模拟乘法器的工作原理及其调整方法；
3、了解小信号检波的原理；
4、熟悉用二极管实现检波的方法。

二、实验内容
1、产生并观察AM、DSB的波形；
2、观察AM、DSB、SSB波的频谱；
3、观察DSB波和过调幅时的反相现象；
4、用二极管小信号检波器对调幅波进行检波。

三、实验仪器
1、20MHz模拟示波器 一台
2、调试工具 一套

四、实验原理
（一）模拟乘法器调幅
模拟乘法器调幅实验原理图如图3－1所示。

R1
R10
R9R11R12R2R6C2C6W1C7L1E1R4TP1TP2TP3TT1FL1TT2D1R3R8
TP4

MC1496

+12V

-12V
1
2345
6
810

14
12

图3－1 模拟乘法器调幅实验原理图
调制信号从TP2输入，载波从TP1输入。合理设置调制信号与载波信号的幅度以及乘法
器的静态偏置电压（调节W1），可在TT1处观察普通调幅波（AM）和抑制载波双边带调幅
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波（DSB）。FL1为10.7MHz的陶瓷滤波器，它的作用是对TT1处调幅波进行滤波，得到抑
制载波单边带调幅波（SSB）。
为兼容检波电路的滤波网络，在进行调制与检波实验时，调制信号的频率选择为1KHz
左右，载波信号的频率选择为10.7MHz。为了便于观察各种调幅波的频谱和DSB波的相位突
变现象，调制信号的频率选择为500KHz，载波信号的频率选择为11.2MHz。
模拟乘法器调幅部分所产生的普通调幅波和抑制载波双边带调幅波，是小信号检波的输
入信号。

（二）小信号检波

R42
R43C23
R46

3218
4
LF353

R45

R44
R47
TP9TT5C24D6
E3

+12V

-12V

-12V

图3－2 二极管小信号检波实验原理图

图3－3 小信号二极管检波
小信号检波是利用器件特性曲线在静态工作点处的幂级数展开式中含有输入信号平方项
的原理实现的，如图3－2所示。R42和R43为二级管D6提供静态偏置电压，使二极管静态
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工作点在其特性曲线的弯曲部分，如图3－3所示。C23为高频旁路电容，E3为音频耦合电
容。由于二极管输入特性曲线的非线性，调幅波在正负半周所引起的电流变化是不同的，正
半周电流上升的多而负半周电流下降的少，这就使对称电压的调幅波转变成不对称的电流。
如果取载波电流周期平均值，并绘出曲线，就可看出电流中还含有直流和低频成分。其中，
高频成分被C23旁路，故在R43上高频电压很小，主要是低频和直流电压。低频成分就是检
出的调制信号，它通过E3隔直流输出。运放（LF353）组成放大器，对检波输出的微弱信号
进行放大。
设调制信号的频率为Ω，由于检波输出的低频成分中还含有频率为2Ω、3Ω等成分，因
此，小信号平方律检波的非线性失真非常严重，故在电路中又加了一级RC低通滤波器（由
R47和C24组成），用来改善检波器的非线性失真。

五、实验步骤
（一）模拟乘法器调幅
1、连接实验电路
在主板上正确插好幅度调制与解调模块，开关K1、K2、K8、K9、K10、K11向左拨，
主板GND接模块GND，主板＋12V接模块＋12V，主板－12V接模块－12V，检查连线正确
无误后，打开实验箱右侧的船形开关，K1、K2向右拨。若正确连接，则模块上的电源指示灯
LED1、LED2亮。
2、产生并观察AM波和DSB波
（1）输入调制信号VΩ
本步骤的调制信号可由由低频信号源模块提供。参考低频信号源的使用方法，用低频信
号源产生频率为1KHz，峰峰值约700mV的正弦波调制信号VΩ。连接信号源的Vout与幅度
调制与解调模块的TP2。
（2）输入载波信号V
i

本步骤载波信号由高频信号源模块提供。参考高频信号源使用方法，产生频率为

10.7MHz，峰峰值约为500mV的载波信号。将此信号输入到幅度调制与解调模块的TP1。
（3）产生并观察AM波、DSB波
①用模拟示波器在幅度调制与解调模块的TT1处观察，适当调节幅度调制与解调模块的
W1，使TT1处出现如图3－4所示的波形，即产生AM波。
②用模拟示波器在幅度调制与解调模块的TT1处观察，适当调节幅度调制与解调模块的
W1，使TT1出现如图3－5所示的波形，即产生DSB波。
③用模拟示波器在幅度调制与解调模块的TT1处观察，适当调节幅度调制与解调模块的
W1或增大调制信号的幅度，使TT1出现如图3－6所示的波形，即产生过调幅波形。
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B
A

图3－4 普通调幅波（AM波）

图3－5 抑制载波双边带调幅波（DSB波）

图3－6 过调幅的波形
说明：由于载波频率和调制信号的频率相差很大，DSB波和过调情况下调幅波的反相现
象不明显。若要观察反相现象可在实验步骤3中进行。
3、观察DSB波的反相现象
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（1）用低频信号源产生500KHz的正弦波信号，峰峰值约700mV，输入到幅度调制与解
调模块的TP2。载波信号依然频率为10.7MHz，峰峰值约500mV的高频正弦波，输入到TP1。
（2）用模拟示波器在TT1处观察，适当调节W1或调制信号的幅度，直至出现图3－5
所示的波形为止，即产生DSB波。观察调幅波幅度为0的瞬间，载波相位的变化情况。画出
DSB波的波形。
4、观察AM波、DSB波、SSB波的频谱
为了便于观察各种调幅波的频谱、DSB波和过调情况下的反相现象，调制信号的频率选
择为500KHz，载波信号的频率选择为11.2MHz，则AM波的频率分量分别为10.7MHz、
11.2MHz、11.9MHz，DSB波的频率分量分别为10.7MHz和11.9MHz。SSB是由DSB波经过
10.7MHz的陶瓷滤波器滤波得到的，故SSB波的频率分量为10.7MHz（下边带）。
（1）输入调制信号VΩ
参考低频信号源的使用方法，用低频信号源产生500KHz的正弦波调制信号VΩ，峰峰值
VΩp-p约700mV，输入到幅度调制与解调模块的TP2。
（2）输入载波信号V
i

载波信号Vi由高频信号源提供，产生11.2MHz的载波信号，将此信号输入到幅度调制与

解调模块的TP1。
（3）观察各种调幅波的频谱
①观察AM波的频谱
用模拟示波器在幅度调制与解调模块的TT1处观察，适当调节W1或调制信号的幅度，
直至TT1处出现如图3－4所示的波形为止，即产生AM波。然后用频谱分析仪在TT1处观
察AM波的频谱，调节调制信号的幅度，观察各频率分量的变化情况。画出AM波的频谱图。
②观察DSB波的频谱
用模拟示波器在幅度调制与解调模块的TT1处观察，适当调节W1或调制信号的幅度，
直至TT1处出现如图3－5所示的波形为止，即产生DSB波。然后用频谱分析仪在TT1处观
察DSB波的频谱，再适当调节W1或调制信号的幅度使载波频率分量的幅度最小。画出DSB
波的频谱图。
③用模拟示波器在幅度调制与解调模块的TT1处观察，适当调节W1或调制信号的幅度，
直至TT1处出现如图17－3所示的波形为止，即产生DSB波。然后用频谱分析仪在TT2处
观察SSB波的频谱，再适当调节W1或调制信号的幅度使载波频率分量和上边带频率分量的
幅度最小。画出SSB波的频谱图。

（二）小信号检波
1、连接实验电路
在主板上正确插好幅度调制与解调模块，开关K1、K2、K8、K9、K10、K11向左拨，
主板GND接模块GND，主板＋12V接模块＋12V，主板－12V接模块－12V。检查连线正确
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无误后，打开实验箱右侧的船形开关。开关K1、K2、K10、K11向右拨。若正确连接，则模
块上的电源指示灯LED1、LED2、LED5、LED6亮。
2、产生调幅波
用乘法器产生普通调幅波，操作步骤如下：
（1）TP2处输入频率约1KHz，峰峰值约600mV的正弦波调制信号。
（2）TP1处输入频率为10.7MHz，峰峰值约800mV的正弦波载波信号。
（3）用示波器在TT1处观察，适当调节调制信号的幅度及幅度调制与解调模块的W1，
使TT1处的调幅波为普通调幅波（调幅系数小于100％）。
3、小信号检波
连接TP3与TP9，用示波器在TT5处观察检波输出信号，适当调节调制信号的幅度，使
TT5处的波形最大且非线性失真最小。
逐渐增大调制信号的幅度，观察TT5处波形的非线性失真程度变化情况。

六、实验报告
1、按步实验并画出各种调幅波的波形图。
2、讨论SSB调制时，减小载波频率与调制信号频率差别的好处。

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幅度调制解调案例

幅度调制解调案例

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()cos cos 2c cm c cm cu t U t U ft ωπ== 设调制电压为()cos cos 2m m u t U t U Ft πΩΩΩ=Ω=根据幅度调制信号的定义，已调信号的幅度随调制信号()u t Ω线性变化，那么普通AM波的振幅()m U t 表达式()()t m U t U U k U t U u k U t U a cm cm m a cm m a cm m Ω+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛Ω+=Ω=+=ΩΩΩcos 1cos 1cos a k 是叫做灵敏度的参数，a m 一般叫做调幅系数，也可以叫做调幅度或者调制度，cmm a a U U k m Ω=∆=c c U U 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 =cos cos =1cos cos cos cos cos 11cos cos cos 22AM m c cm a m c cm a c cm c cm a c cm c a cm c a cm c u t U t tU k u t tU m t tU t U m t tU t m U t m U t ωωωωωωωωΩ=+Ω+Ω=+Ω=++Ω+-Ω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 ω的载波，()c ω+Ω和()c ω-Ω两个新产生的角频率分量。

其中上边频分量比c ω高，下边频分量比cω低。

频率分量为c ω的载波振幅还是为cm U ，两个边频分量的振幅都是12a cm m U 。

由于a m 不可以超过1，所以边频振幅不大于12cm U ，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。

第七章模拟乘法器电路

第七章模拟乘法器电路


若带通滤波器中心频率为ω l − ω s，带宽大于2Ω， 1 则有uo = KU SmU Lm (1 + m cos Ωt ) cos(ω l − ω s )t 2
电子线路
五 倍频
us
x y K
uo'
高通滤波器
uo
us = U
'
Sm
cos ω s t
2 Sm
u o = KU
cos ω s t
2 2
uo'
带通滤波器
uo
u = KUsm cosωst ⋅ mcos Ωt 1 1 = KmUsm cos(ωs +Ω)t + KmUsm cos(ωs −Ω)t 2 2
电子线路
单边带调幅
1 u o = KmU sm cos(ω s + Ω )t 2 1 or u o = KmU sm cos(ω s − Ω )t 2
1 ui1 + ui 2 uo = − ⋅ A uy
多个输入除法电路
电子线路
三 平方根运算电路
vO1 vX =− R1 R2
2 vO1 = KvO来自所以有 vO = 1 R2 (−vX) K R1
显然，vO是- vI平方根。因此只有当vI为负值 时才能开平方，也就是说vI为负值电路才能实现 负反馈的闭环。图中的二极管即为保证这一点而 接入的。
电子线路
五 函数发生电路
R2 x
x
K=1 y
uo1 R1 f(x)
R3 R4
R2 2 R2 R4 f ( x) = − x + (1 + ) x R1 R 3 + R 4 R1
电子线路
Uiy 运算电路
第7章调幅信号的解调

第7章调幅信号的解调


包络检波的失真
②负峰切割失真(底边切割失真) 负峰切割失真 可见： 要避免二极管截止发生， 可见： 要避免二极管截止发生，包络幅度瞬时值必须满足
V im (1 − m a cosΩ t ) ≥ V R
D + vi – Cc + V – C + vΩ –
Vim (1 − m a ) ≥ V R
C
R –
包络检波的失真
对角线切割失真)（ ①惰性失真(对角线切割失真 （教材中没有推导过程 ） 惰性失真 对角线切割失真 原因： 在某一点， 原因： 在某一点，如果电容两 端电压的放电速度小于包络的 下降速度（即放电时间常数RC 下降速度（即放电时间常数RC ），就可能发生惰 选择 过大 ），就可能发生惰 性失真。 性失真。
m a U im cosθ m a U im
m aU im U im
U Ωm
=
= cosθ ≤ 1
7.2二极管峰值包络检波器 7.2二极管峰值包络检波器
D + vi – Cc + V – C + vΩ –
C
R –
RL
注意： 电压传输系数(检波效率 检波效率)K 注意： 电压传输系数 检波效率 d 的含义
7.2二极管峰值包络检波器 7.2二极管峰值包络检波器
2.主要性能指标 主要性能指标
1) 二极管的导通角
大信号检波时， 大信号检波时，用分析 高频功放的折线近似分析法 可以证明
iD
θ ≈3
3πrd R
-vC θ Vim
vD
其中， 是二极管电流通 其中，θ是二极管电流通 为检波器负载电阻， 角，Ｒ为检波器负载电阻， rd为检波器内阻。 为检波器内阻。
幅度调制与解调电路实验报告

幅度调制与解调电路实验报告

一、实验标题：幅度调制与解调电路实验二、实验目的1、加深理解调幅调制与检波的原理2、掌握用集成模拟乘法器构成调幅与检波电路的方法3、掌握集成模拟乘法器的使用方法4、了解二极管包络检波的主要指标、检波效率及波形失真三、实验仪器与设备5、高频电子线路试验箱（TKGP）；6、双踪示波器；7、频率计；8、交流毫伏表。

四、实验原理实验原理图图一：电路原理图MC1496 是双平衡四象限模拟乘法器。

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。

五、 实验内容及步骤1、 乘法器失调调零2、 观察调幅波形调幅波形一-60-40-20020406001234567tU /m v图二：K502 1-2短接波形图调幅波形二-40-30-20-1001020304001234567tU /m v图三：K502 2-3短接波形图3、 观测解调输出解调波形-500-400-300-200-100010020030040050000.511.522.533.544.55tU /m v图四：解调输出波形图六、实验分析用低频调制电压去控制高频载波信号的幅度的过程称为幅度调制(或调幅)。

既然高频载波的幅度随低频调制波而变，所以已调波同样随时间而变。

即有式中m是调幅波的调制系数(调幅度)。

同时当m＜1时，实现了不失真的调制，而当m＞1时，调制后的波形包络线，将与调制波不同，即产生了失真，或称超调。

七、实验体会通过本次实验，我了解了集成模拟乘法器的基本工作原理、分类、特性等，在了解信号的调制和解调知识的。

温故而知新，本次试验使我熟悉了对实验仪器是使用，并且初步学会了集成模拟乘法器设计幅度调制的方法。