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信号与系统实验箱--AM调制与解调实验
发布时间：2017-06-21 点击次数：次
一、实验目的
1、掌握AM调制器的组成；
2、掌握非相干AM（检波）解调器的原理；
3、掌握相干AM（检波）解调器的原理；
二、实验原理
如图15-1所示，在通信过程中，一般一个用户只占据某一特定的频点与宽带，将信号的频谱搬移到载频f0上，这一过程称之为调制，最简单的调制方式有AM调制。如果一输入信号S（t），载频信号为X（t），则AM调制输出信号为：
在接收端从AM已调信号中恢复原始信号S（t）的过程称之为解调。对AM常用的解调方式有：非相干解调（检波）与相干解调（同步解调）。
AM的非相干解调是将接受的AM信号通过一检波二极管，再经过一低通滤器即可获取原始的模拟信号S（t）。AM的非相干解调不需要本载波，此方法常用于民用通信设备中，可大大降低接收机的成本，提高整机通信的可靠性。
AM的同步解调是将接受的AM信号与本地相干载波（同步载波）相乘，经低通滤波器获得原始的模拟信号S（t）。同步解调需要在接收端产生与发送端频率相同的本地载波，该方法可提高解调器的性能（即提高接收机的灵敏度），但这也将是接收机复杂化。
图15-1正弦波幅度调制与解调
三、实验模块说明
在“信号与系统”实验箱中有两路“AM传输系统”模块，每个模块主要有五个单元组成：
1、信号发生单元，由载波1、调制波1（载波2、调制波2）两个单元组成。
2、一个乘法器（即调制器）单元：
。称之为调制器1（调制器2）；
3、一个同步解调单元（相干解调）：称之为解调器1（解调器2）。
4、一个检波单元（非相干解调）：称之为检波器1（检波器2）。
四、实验步骤
1、载波信号的产生：
“载波1”单元产生约16KHz的正弦信号，用小起子调节电位器RWD2，可以调节载波VC1的输出幅度。
“调制波1”单元产生约160Hz的正弦信号，用小起子调节电位器RWD8，可以调节调制波VS1的输出幅度。
“载波2”单元产生约32KHz的正弦信号，用小起子调节电位器RWD6，可以调节载波VC2的输出幅度。
“调制波2”单元产生约800Hz的正弦信号，用小起子调节电位器RWD4，可以调节调制波VS2的输出幅度。
注：通常载波的输出幅度在200mV左右，调制波的输出幅度在80mV左右。可以用示波器来测量。
2、AM调制波形的产生：
。
（1）将正弦信号VC1（HC18）作为AM的发送载波，通过双头线将VC1与调制器1的VC1（HC03）输入端相连。
（2）将正弦信号VS1（HC19）作为AM的发送信号，通过双头线将VS1与调制器1的VS1（HC01）输入端相连。
（3）调节调制器1单元的电位器RWC1和RWC3。其中RWC1用来调节调制度M，RWC3用来调节调制波的上下对称性。通过适当的调整，可以由调制器1的输出端UAM1（HC02）得到一抑制载波的AM调制信号。
注意：电位器RWC1和RWC3在出厂时已调好，做实验时，请先观察实验结果，若结果不理想，再轻微地调整此两个电位器。
（4）理想情况下，可获得如下波形，如图15-2（a）、（b）。
（a）抑制载波的双边带调幅波
（b）有载波的调幅波
图15-2调制器输出的波形
3、AM的检波解调：
将上步实验所获得的AM调制信号送入检波器的输入端，即将“调制器1”的输出端UAM1（HC02）用双头线接至“检波器1”的输入端UAM1（HC16），则在检波器的输出端VS1（HC17）可得到解调信号。用示波器观察该解调信号。
4、AM的同步解调：
用双头线将载波VC1接到解调器1的VC1（HC05），再将所获得的AM调制信号UAM1（HC02）接到解调器1的UAM1（HC04），则解调器1的输出端VS1（HC06）输出解调信号，用示波器观察解调信号。
5、重复1～4步，对另一路“AM传输系统”进行实验，即“载波2”、“调制波2”、“调制器2”、“解调器2”、“检波器2”。观察实验结果。
五、实验报告
1、画出AM调制器产生框图；
2、在坐标纸上记录调制波、调制信号、解调信号和载频的波形。
3、解释幅度调制的原理。
4、比较非相干AM解调与相干AM解调的差别及它们的性能的差异？
六、实验仪器
1、“信号与系统”实验箱
2、20MHZ示波器
1、掌握AM调制器的组成；
2、掌握非相干AM（检波）解调器的原理；
3、掌握相干AM（检波）解调器的原理；
二、实验原理
如图15-1所示，在通信过程中，一般一个用户只占据某一特定的频点与宽带，将信号的频谱搬移到载频f0上，这一过程称之为调制，最简单的调制方式有AM调制。如果一输入信号S（t），载频信号为X（t），则AM调制输出信号为：
在接收端从AM已调信号中恢复原始信号S（t）的过程称之为解调。对AM常用的解调方式有：非相干解调（检波）与相干解调（同步解调）。
AM的非相干解调是将接受的AM信号通过一检波二极管，再经过一低通滤器即可获取原始的模拟信号S（t）。AM的非相干解调不需要本载波，此方法常用于民用通信设备中，可大大降低接收机的成本，提高整机通信的可靠性。
AM的同步解调是将接受的AM信号与本地相干载波（同步载波）相乘，经低通滤波器获得原始的模拟信号S（t）。同步解调需要在接收端产生与发送端频率相同的本地载波，该方法可提高解调器的性能（即提高接收机的灵敏度），但这也将是接收机复杂化。
图15-1正弦波幅度调制与解调
三、实验模块说明
在“信号与系统”实验箱中有两路“AM传输系统”模块，每个模块主要有五个单元组成：
1、信号发生单元，由载波1、调制波1（载波2、调制波2）两个单元组成。
2、一个乘法器（即调制器）单元：
。称之为调制器1（调制器2）；3、一个同步解调单元（相干解调）：称之为解调器1（解调器2）。
4、一个检波单元（非相干解调）：称之为检波器1（检波器2）。
四、实验步骤
1、载波信号的产生：
“载波1”单元产生约16KHz的正弦信号，用小起子调节电位器RWD2，可以调节载波VC1的输出幅度。
“调制波1”单元产生约160Hz的正弦信号，用小起子调节电位器RWD8，可以调节调制波VS1的输出幅度。
“载波2”单元产生约32KHz的正弦信号，用小起子调节电位器RWD6，可以调节载波VC2的输出幅度。
“调制波2”单元产生约800Hz的正弦信号，用小起子调节电位器RWD4，可以调节调制波VS2的输出幅度。
注：通常载波的输出幅度在200mV左右，调制波的输出幅度在80mV左右。可以用示波器来测量。
2、AM调制波形的产生：
。（1）将正弦信号VC1（HC18）作为AM的发送载波，通过双头线将VC1与调制器1的VC1（HC03）输入端相连。
（2）将正弦信号VS1（HC19）作为AM的发送信号，通过双头线将VS1与调制器1的VS1（HC01）输入端相连。
（3）调节调制器1单元的电位器RWC1和RWC3。其中RWC1用来调节调制度M，RWC3用来调节调制波的上下对称性。通过适当的调整，可以由调制器1的输出端UAM1（HC02）得到一抑制载波的AM调制信号。
注意：电位器RWC1和RWC3在出厂时已调好，做实验时，请先观察实验结果，若结果不理想，再轻微地调整此两个电位器。
（4）理想情况下，可获得如下波形，如图15-2（a）、（b）。
（a）抑制载波的双边带调幅波
（b）有载波的调幅波
图15-2调制器输出的波形
3、AM的检波解调：
将上步实验所获得的AM调制信号送入检波器的输入端，即将“调制器1”的输出端UAM1（HC02）用双头线接至“检波器1”的输入端UAM1（HC16），则在检波器的输出端VS1（HC17）可得到解调信号。用示波器观察该解调信号。
4、AM的同步解调：
用双头线将载波VC1接到解调器1的VC1（HC05），再将所获得的AM调制信号UAM1（HC02）接到解调器1的UAM1（HC04），则解调器1的输出端VS1（HC06）输出解调信号，用示波器观察解调信号。
5、重复1～4步，对另一路“AM传输系统”进行实验，即“载波2”、“调制波2”、“调制器2”、“解调器2”、“检波器2”。观察实验结果。
五、实验报告
1、画出AM调制器产生框图；
2、在坐标纸上记录调制波、调制信号、解调信号和载频的波形。
3、解释幅度调制的原理。
4、比较非相干AM解调与相干AM解调的差别及它们的性能的差异？
六、实验仪器
1、“信号与系统”实验箱
2、20MHZ示波器
