实验七 脉冲幅度调制与解调实验
幅度调制与解调
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。
脉冲幅度调制(PAM)及系统实验
CUST 通信工程专业实验室
实验一 脉冲幅度调制(PAM)及系统实验
六、实验内容
1、脉冲幅度调制实验
a 观察被调制信号正弦波形、取样脉冲波形和已调信号波形的相 互之间的关系及特点，特别是音频带内各频率点的情况。(测1个 测量点)
波形的正确画法：
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实验一 脉冲幅度调制(PAM)及系统实验
八、讨论思考题
1、结合实验简述取样定理 2、记录所看到的TP601的陷幅 波形，并说明其产生原因 3、结合实验计算本组实验箱的 输入信号最高频率
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实验一 脉冲幅度调制(PAM)及系统实验
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实验一 脉冲幅度调制(PAM)及系统实验
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通信工程专业实验室
实验一 脉冲幅度调制(PAM)及系统实验
五、实验原理电路图
实验一 脉冲幅度调制(PAM)及系统实验
四、实验原理知识点3: PAM
• PAM是脉冲载波的幅度随基带信号变化的一种调制方式。若脉 冲载波是冲激脉冲序列，则前面讨论的抽样定理就是脉冲振幅调制 的原理。也就是说，按抽样定理进行抽样得到的信号就是一个PAM 信号。
• 但是，用冲激脉冲序列进行抽样是一种理想抽样的情况，是不
幅度调制及解调实验心得
幅度调制及解调实验心得一、实验目的幅度调制及解调实验是电子学中的基础实验之一，旨在通过实践操作与理论结合的方式，加深对幅度调制及解调原理的理解，掌握幅度调制与解调电路的设计和调试方法。
二、实验原理1. 幅度调制原理幅度调制是指用模拟信号（也称为基带信号）去控制高频信号（也称为载波信号）的振幅变化，从而将模拟信号转化为高频信号。
具体而言，假设模拟信号为m(t)，高频载波信号为c(t)，则幅度调制后得到的带载波信号s(t)可表示为：$$s(t)=(A_c+m(t))\cos(2\pi f_c t)$$其中，$A_c$为载波振幅，$f_c$为载波频率。
可以看出，当模拟信号m(t)变化时，带载波信号s(t)的振幅也会随之变化。
2. 幅度解调原理幅度解调是指将已经被幅度调制过的带载波信号还原成原始模拟信号。
常见的幅度解调电路有包络检测器和同步检测器两种。
包络检测器的原理是利用二极管的非线性特性，将带载波信号的正半周期和负半周期分别整流，然后通过一个低通滤波器得到原始模拟信号的包络。
具体而言，假设带载波信号为s(t)，则包络检测器输出的电压e(t)可表示为：$$e(t)=R_c\cdot C\cdot \frac{d}{dt}|s(t)|$$其中，$R_c$为电路中的电阻，$C$为电容。
同步检测器的原理是利用一个参考信号（也称为本振信号）与已经被幅度调制过的带载波信号相乘得到一个混频信号，然后通过低通滤波器得到原始模拟信号。
具体而言，假设参考信号为$f_r(t)$，带载波信号为$s(t)$，则同步检测器输出的电压e(t)可表示为：$$e(t)=K_d\cdot m(t)$$其中，$K_d$为检波灵敏度。
三、实验步骤1. 实验材料准备：示波器、函数发生器、二极管、电容、变阻器等。
2. 搭建幅度调制电路：将函数发生器输出接入变阻器中，并将变阻器输出接入二极管的正极，将二极管的负极接地。
将载波信号从函数发生器输出，并通过一个电容与变阻器输出相乘，得到幅度调制后的带载波信号。
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。
幅度调制与解调实验报告
信号幅度调制与解调实验一. 实验目的1. 通过本实验熟悉信号的幅值调制与解调原理。
2. 了解信号调制与解调过程中波形和频谱的变化，加深对调制与解调的理解。
二. 实验原理在测试技术中，信号调制与解调是工程测试信号在传输过程中常用的一种调理方法，主要是为了解决微弱缓变信号的放大以及信号的传输问题。
设测量信号为)(t x ，高频载波信号为)2cos()(φπ+=ft t z 。
信号调制过程就是将两者相乘，调幅波信号为：(1)信号解调就是将调幅波信号再与高频载波信号相乘，有：)4cos()()(2cos )()(212t f t x t x t f t x t y z z m ππ+== (2) 信号由x(t)和2倍载波频率的高频信号两部分组成，用低通滤波器滤除信号中的高频部分就可以得到测量信号x(t)，这种方法称为同步解调。
图1 信号的幅度调制与同步解调过程实际中调制与解调在不同的设备上实现，载波频率可以严格一致，但相位很难同步，式(2)变为：)2cos()2cos()()(φππ+=t f t f t x t y z z m (3) 解调过程与同步解调类似，但必须保证x(t)为正信号；对双极性的测量信号x(t)，则用一个偏置电平将信号抬高为单极性的正信号，然后再进行调制与解调处理，故称为偏置调制。
图2 测量信号的偏置处理三. 实验内容1.信号的同步调制与解调观察。
2.信号的偏置调制和过调失真现象观察。
3.信号调制中的重迭失真现象观察。
四. 实验仪器和设备1. 计算机1台2. DRVI快速可重组虚拟仪器平台1套3. 打印机1台五. 实验步骤1.运行DRVI主程序，点击DRVI快捷工具条上的"联机注册"图标，选择其中的“DRVI采集仪主卡检测”或“网络在线注册”进行软件注册。
2.在DRVI地址信息栏中输入WEB版实验指导书的地址，在实验目录中选择“信号的同步调制与解调实验”，建立实验环境，观察信号与调制与解调过程中的信号波形变化。
实验七 振幅键控(ASK)调制与解调实验
实验七振幅键控（ASK）调制与解调实验一、实验目的1、掌握用键控法产生ASK 信号的方法。
2、掌握ASK 非相干解调的原理。
二、实验内容1、观察ASK 调制信号波形2、观察ASK 解调信号波形。
三、实验器材1、信号源模块一块2、③号模块一块3、④号模块一块4、⑦号模块一块5、20M 双踪示波器一台6、连接线若干四、基本原理调制信号为二进制序列时的数字频带调制称为二进制数字调制。
由于被调载波有幅度、频率、相位三个独立的可控参量，当用二进制信号分别调制这三种参量时，就形成了二进制振幅键控(2ASK)、二进制移频键控（2FSK）、二进制移相键控(2PSK)三种最基本的数字频带调制信号，而每种调制信号的受控参量只有两种离散变换状态。
1、2ASK 调制原理。
在振幅键控中载波幅度是随着基带信号的变化而变化的。
使载波在二进制基带信号1 或0 的控制下通或断，即用载波幅度的有或无来代表信号中的“1”或“0”，这样就可以得到2ASK 信号，这种二进制振幅键控方式称为通—断键控（OOK）。
2ASK 信号典型的时域波形如图9-1 所示，其时域数学表达式为：S2 ASK (t) = a n ⋅ A cosωc t（9-1）式中，A 为未调载波幅度， c 为载波角频率，a n 为符合下列关系的二进制序列的第n 个码元。
图9-1 2ASK 信号的典型时域波形2ASK 信号的产生方法比较简单。
首先，因2ASK 信号的特征是对载波的“通－断键控”，用一个模拟开关作为调制载波的输出通/断控制门，由二进制序列S(t) 控制门的通断，S (t) ＝1 时开关导通；S(t) ＝0 时开关截止，这种调制方式称为通－断键控法。
其次，2ASK 信号可视为S(t)与载波的乘积，故用模拟乘法器实现2ASK 调制也是很容易想到的另一种方式，称其为乘积法。
2、2ASK 解调原理。
2ASK 解调有非相干解调（包络检波法）和相干解调（同步检测法）两种方法。
脉冲编码调制与解调实验
实验五脉冲编码调制解调实验一、实验目的1．掌握脉冲编码调制与解调的原理。
2．掌握脉冲编码调制与解调系统的动态范围和频率特性的定义及测量方法。
3．了解脉冲编码调制信号的频谱特性。
4．了解大规模集成电路W681512的使用方法。
二、实验内容1．观察脉冲编码调制与解调的结果，观察调制信号与基带信号之间的关系。
2．改变基带信号的幅度，观察脉冲编码调制与解调信号的信噪比的变化情况。
3．改变基带信号的频率，观察脉冲编码调制与解调信号幅度的变化情况。
4．改变位同步时钟，观测脉冲编码调制波形。
三、实验器材1.信号源模块2.模拟信号数字化模块3.终端模块（可选）4.频谱分析模块5.20M双踪示波器一台6.音频信号发生器（可选）一台7.立体声单放机（可选）一台8.立体声耳机一副9.连接线若干四、实验原理模拟信号进行抽样后，其抽样值还是随信号幅度连续变化的，当这些连续变化的抽样值通过有噪声的信道传输时，接收端就不能对所发送的抽样准确地估值。
如果发送端用预先规定的有限个电平来表示抽样值，且电平间隔比干扰噪声大，则接收端将有可能对所发送的抽样准确地估值，从而有可能消除随机噪声的影响。
编码调制（PCM）简称为脉码调制，它是一种将模拟语音信号变换成数字信号的编码方式。
脉码调制的过程如图8-1所示。
PCM主要包括抽样、量化与编码三个过程。
抽样是把时间连续的模拟信号转换成时间离散、幅度连续的抽样信号；量化是把时间离散、幅度连续的抽样信号转换成时间离散幅度离散的数字信号；编码是将量化后的信号编码形成一个二进制码组输出。
国际标准化的PCM 码组（电话语音）是八位码组代表一个抽样值。
编码后的PCM码组，经数字信道传输，在接收端，用二进制码组重建模拟信号，在解调过程中，一般采用抽样保持电路。
预滤波是为了把原始语音信号的频带限制在300－3400Hz 左右，所以预滤波会引入一定的频带失真。
图8-1 PCM 调制原理框图在整个PCM系统中，重建信号的失真主要来源于量化以及信道传输误码，通常，用信号与量化噪声的功率比，即信噪比S/N来表示，国际电报电话咨询委员会（ITU-T）详细规定了它的指标，还规定比特率为64kb/s，使用A律或 律编码律。
脉冲幅度调制与解调实验
实验二脉冲幅度调制与解调实验一、实验要求1、掌握抽样定理的概念。
2、理解脉冲幅度调制的原理和特点。
3、了解脉冲幅度调制与解调电路的实现。
二、实验内容1、观察音频信号、抽样脉冲及PAM调制信号的波形，并注意它们之间的相互关系。
2、改变抽样时钟的占空比，观察PAM调制信号及其解调信号波形的变化情况。
三、实验仪器1、信号源模块2、PAM/AM模块3、20M双踪示波器一台4、连接线若干四、实验原理1、PAM调制电路从PAM音频输入端口输入2KHz左右的正弦波信号，通过隔直电容去掉模拟信号中的直流分量，然后通过电压跟随器电路（U01）提高其带负载的能力，然后信号被送入模拟开关MC14066（U02）。
由于实际上理想的冲激脉冲串物理实现困难，这里采用方波脉冲信号代替。
具体实现方法是通过改变信号源“24位NRZ码型设置”及“BCD码分频值设置”，使得“NRZ”端输出不同占空比的近似8KHz的方波信号。
该方波信号从PAM 时钟输入端口输入，当方波为高电平时，模拟开关导通，正弦波通过并从调制端口输出；当方波为低电平时，模拟开关截止，输出零电平。
2、PAM解调电路若要还原出原始的音频信号，则将该PAM信号通过截止频率略大于2KHz的低通滤波器，滤除掉其中的高频成分即可。
这里使用了两级二阶RC有源低通滤波器来增强滤波的效果。
五、实验步骤及注意事项1、将信号源模块、PAM&AM模块小心地固定在主机箱中，确保电源接触良好。
2、插上电源线，打开主机箱右侧的交流开关，再分别按下两个模块中的开关POWER1、POWER2，对应的发光二极管LED01、LED02发光，按一下信号源模块的复位键，两个模块均开始工作。
（注意，此处只是验证通电是否成功，在实验中均是先连线，后打开电源做实验，不要带电连线）3、PAM调制实验2）调整模拟输出：频率在2KHz左右，峰-峰值在2V左右。
3）设置信号源模块拨码开关SW01、SW02、SW03输出为10101010 10101010 10101010，用示波器观测PAM模块调制输出波形。
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实验七 脉冲幅度调制与解调实验
一、实验目的
1． 理解脉冲幅度调制的原理和特点。
2． 了解脉冲幅度调制波形的频谱特性。
二、实验内容
1． 观察基带信号、脉冲幅度调制信号、抽样时钟的波形，并注意观察它们之间的相互关系及特
点。
2． 改变基带信号或抽样时钟的频率，重复观察波形。
3． 观察脉冲幅度调制波形的频谱。
三、实验器材
信号源模、块PAM 、AM 模块、频谱分析模块、20M 双踪示波器、连接线
四、实验原理
抽样定理表明：一个频带限制在（0， ）内的时间连续信号()m t ，如果以 秒的间隔对它进
行等间隔抽样，则()m t 将被所得到的抽样值完全确定。
假定将信号()m t 和周期为T 的冲激函数()t T δ相乘，如图7-1所示。
乘积便是均匀间隔为T 秒的冲激序列，这些冲激序列的强度等于相应瞬时上()m t 的值，它表示对函数()m t 的抽样。
若用()m t s 表示此抽样函数，则有：
()()()s T m t m t t δ=
图7-1 抽样与恢复
假设()m t 、()T t δ和()s m t 的频谱分别为()M ω、()T δω和()s M ω。
按照频率卷积定理，
()m t ()T t δ的傅立叶变换是()M ω和()T δω的卷积：
[]1
()()()2s T M M ωωδωπ
=
* 因为 2()T T s n n T
π
δδωω∞
=-∞
=
-∑ T
s πω2=
1
2H
f H f
所以 1()()()s T s n M M n T ωωδωω∞
=-∞⎡⎤
=*-⎢⎥⎣⎦
∑
由卷积关系，上式可写成 1()()s s n M M n T ωωω∞
=-∞
=-∑ 该式表明，已抽样信号()m t s 的频谱()M s ω是无穷多个间隔为ωs 的()M ω相迭加而成。
这就意味着
()M s ω中包含()M ω的全部信息。
需要注意，若抽样间隔T 变得大于 ，则()M ω和()T
δω的卷积在相邻的周期内存在重叠（亦
称混叠），因此不能由()M s ω恢复()M ω。
可见， 是抽样的最大间隔，它被称为奈奎斯特间隔。
图7-2画出当抽样频率s f ≥2B 时（不混叠）及当抽样频率s f ＜2B 时（混叠）两种情况下冲激抽样信号的频谱。
(a) 连续信号的频谱
（b ） 高抽样频率时的抽样信号及频谱（不混叠）
（c ） 低抽样频率时的抽样信号及频谱（混叠） 图7-2 采用不同抽样频率时抽样信号的频谱
1
2H
f 1
2H
T f
=
所谓脉冲振幅调制，即是脉冲载波的幅度随基带信号变化的一种调制方式。
如果脉冲载波是由冲激脉冲组成的，则上述所介绍的抽样定理，就是脉冲幅度调制的原理。
但是，实际上理想的冲激脉冲串物理实现困难，通常采用窄脉冲串来代替。
本实验模块采用32K 或64K或1MHz的窄矩形脉冲来代替理想的窄脉冲串，当然，也可以采用外接抽样脉冲对输入信号进行脉冲幅度调制，本实验采用图7-3所示的原理方框图。
具体的电路原理图如图7-4所示。