调幅信号处理实验电路(F题)
基于单片机的调幅信号处理
基于单片机的调幅信号处理作者：杨兴蒋美琪来源：《电子产品世界》2020年第05期摘要：本设计采用IAP15W4K61S4单片机为控制核心，电路由前级低噪声放大器、AGC 模块、锁相环、混频器、中频滤波器及放大器、AM解调电路、基带放大器等部分组成。
前级输入为10 μV-1 mV的小信号，通过低噪声放大器进行調幅处理，处理后的信号与锁相环产生的本征信号进行两次混频，输出10.7 MHz的中频信号。
再经晶体滤波器和放大器进行滤波和放大，滤波后的信号通过峰值检测电路进行AM解调和基带放大器放大，最终经过5 KHz的有源低通滤波优化输出波形。
实现输出1V±0.1V范围可调的解调信号。
整个系统稳定性强，解调信号无明显失真。
关键词：IAP15W4K61S4单片机;锁相环电路;混频器电路;中频滤波器电路;检波电路0引言在无线电路传输工程里，通常信号都是通过电磁波的形式进行传输。
为了取得一个比较好的辐射效果。
我们可以通过进行调制，将基带信号的频谱搬移到比较高的载波频率上，然后就可以通过提高频率以减少所用天线的尺寸。
另外，调制可以把很多个信号源同时负载在不同的载波上进行传递，可以避免发生紊乱，实现一个载波传递一个信号，使信道达到多路复用的效果，提高信道传递的稳定性，降低风险系数。
调制同时还能拓宽传输信号的带宽，让更多的信号可以通过传输信号进行传递，从而使得载波可以负载更多频率分段的信息信号。
在本设计中采用IAP15W4K61S4单片机控制，用低噪声放大器将AM信号放大，与本振源混频[1]，经过中频滤波器滤出带有AM调制波的10.7 MHz信号，在用AGC增益控制在一个稳定的幅度，通过峰值检波将带有AM的调制信号解调，通过基带放大器后再经过有源低通滤波优化输出波形。
使解调信号在1V±0.1V范围内可调且无明显失真。
1 系统整体设计本设计采用IAP15W4K6IS4为控制核心，电路分为前级低噪放大、AGC模块、锁相环、混频器、中频滤波器及放大器、AM解调电路、基带放大器等部分组成。
信号处理与测试技术习题及答案
第一章习题：一、填空题1、电量分为和，如电流、电压、电场强度和电功率属于；而描述电路和波形的参数，如电阻、电容、电感、频率、相位则属于。
2、传感器输出的经过加工处理后，才能进—步输送到记录装置和分析仪器中。
3、现代科学认为，、、是物质世界的三大支柱。
4、与三大支柱相对应，现代科技形成了三大基本技术，即、、。
5、传感技术是人的的扩展和延伸；通信技术是人的的扩展和延伸；计算机技术是人的的延伸。
6、、、技术构成了信息技术的核心。
二、简答题1、举例说明信号测试系统的组成结构和系统框图。
2、举例说明传感技术与信息技术的关系。
3、分析计算机技术的发展对传感测控技术发展的作用。
4、分析说明信号检测与信号处理的相互关系。
三、参考答案（－）填空题1、电能量、电参量、电能量、电参量2、电信号、信号调理电路3、物质、能量、信息4、新材料技术、新能源技术和信息技术5、感官（视觉、触觉）功能、信息传输系统(神经系统)、信息处理器官(大脑)功能6、传感、通信和计算机第二章习题：一、填空题1、确定性信号可分为和两类。
2、信号的有效值又称为，它反映信号的。
3、概率密度函数是在域，相关函数是在域，功率谱密度是在域上描述随机信号。
4、周期信号在时域上可用、和参数来描述。
5、自相关函数和互相关函数图形的主要区别是。
6、因为正弦信号的自相关函数是同频率的，因此在随机噪声中含有时，则其自相关函数中也必然含有，这是利用自相关函数检测随机噪声中含有的根据。
7、周期信号的频谱具有以下三个特点：_________、________、_________。
8、描述周期信号的数学工具是__________；描述非周期信号的数学工具是________。
9、同频的正弦信号和余弦信号,其相互相关函数是的。
10、信号经典分析方法是和。
11、均值E[x(t)]表示集合平均值或数学期望，反映了信号变化的，均方值反映信号的。
12、奇函数的傅立叶级数是，偶函数的傅立叶级数是。
【学习】第五章信号调理电路
一般采用音频交流电压（5～10kHZ）作为电桥电源。 这时，电桥输出将为调制波，外界工频干扰不易从线路 中引入，并且后接交流放大电路简单无零漂。
采用交流电桥时，必须注意影响测量误差的一些因素。
如：电桥中元件之间的互感影响；无感电阻的残余阻抗； 邻近交流电路对电桥的感应作用；泄漏电阻以及元件之间、 元件与地之间的分布电容等。
整理课件
33
整理课件
34
§2 调频与解调
（1）调频
调频（频率调制）是利用信号电 压的幅值控制一个振荡器，振荡 器输出的是等幅波，但其振荡频 率偏移量和信号电压成正比。
当信号电压为零时，调频波的频率等于中心频率（载波频 率）；信号电压为正值时频率提高，负值时则降低。所以调 频波是随信号而变化的疏密不等的等幅波。
-fm
fm
－f0
f0
时域分析
频域分析
由脉冲函数的卷积性质知：一个函数与单位脉冲函数卷积的结
果，就是将其以坐标原点为中心的频谱平移到该脉冲函数处。
即调制后的结果就相当于把原信号的频谱图形由原点平移至
载波频率 f 0 处，幅值减半。
整理课件
24
从调幅原理看，载波频率 f 0 必须高于原 信号中的最高频率 f m 才能使已调波仍 保持原信号的频谱图形，不致重叠。
整理课件
27
g(t)1 2x(t)1 2x(t)co4sf0t
据傅里叶变换性质可得：
G (f) 1 2X (f) 1 4X (f 2 f0 ) 1 4X (f 2 f0 )
若用一个低通滤波器滤去中心
频率为 2 f 0 的高频成分，那
么将可以复现原信号的频谱 （幅值减小为一半），若用放 大处理来补偿幅值减小，可得 到原调制信号。
幅度调制电路的原理与应用
幅度调制电路的原理与应用1. 介绍幅度调制电路是一种电子电路，用于改变信号的幅度，从而实现信号的传输和处理。
它是无线通信、音视频信号处理等领域中常用的技术手段。
本文将介绍幅度调制电路的原理、分类和应用。
2. 幅度调制原理幅度调制原理是根据调制信号的幅度变化来改变载波信号的幅度，实现信号的传输和处理。
幅度调制可以分为线性调制和非线性调制两种类型。
2.1 线性调制原理线性调制原理是将调制信号与载波信号进行线性运算，得到调制后的信号。
常用的线性调制技术有调幅（AM）调制和带宽调制（FM）调制。
•调幅调制：调幅调制是将调制信号的幅度变化反映在载波信号的幅度上。
调幅调制一般使用线性调幅调制电路，其原理是根据调制信号的幅度变化来改变载波信号的振幅，从而实现信号的传输。
•带宽调制调制：带宽调制（FM）调制是利用调制信号的频率变化来改变载波信号的频率。
带宽调制调制常用的电路是带宽调制调制器，其原理是调制信号的频率变化对应着载波信号的频率变化。
2.2 非线性调制原理非线性调制原理是通过非线性元件改变信号的幅度。
非线性调制一般使用非线性调制电路，其原理是通过非线性元件对调制信号进行非线性处理，从而改变信号的幅度。
3. 幅度调制电路分类幅度调制电路按照应用领域和实现方式的不同，可以分为多种类型。
下面是常见的几种幅度调制电路分类：3.1 调幅调制电路调幅调制电路广泛应用于无线电通信中，常见的调幅调制电路有环路调制电路和振幅调制电路。
•环路调制电路：环路调制电路是一种通过负反馈控制信号幅度的调制电路。
它通过环路电路的反馈作用，将信号的幅度保持在一定范围内。
环路调制电路常用于AM广播发射机中。
•振幅调制电路：振幅调制电路是一种通过控制振幅的方式实现信号的调制。
常见的振幅调制电路有放大器调制电路和变压器调制电路。
3.2 带宽调制电路带宽调制电路常用于音频信号处理和调频广播发射机中。
常见的带宽调制电路有频率变换器、VCO（Voltage Controlled Oscillator）和FM调制电路。
调幅信号处理实验报告
一、实验目的1. 理解调幅信号的基本原理和特点。
2. 掌握调幅信号的解调方法。
3. 通过实验加深对调幅信号处理技术的理解。
二、实验原理调幅（AM）信号是指载波的幅度随信息信号的变化而变化的一种调制方式。
调幅信号可以表示为：\[ s(t) = (A + m(t)) \cos(2\pi f_c t) \]其中，\( A \) 为载波幅度，\( m(t) \) 为信息信号，\( f_c \) 为载波频率。
解调是指从调幅信号中恢复出原始信息信号的过程。
常见的解调方法有包络检波、相干解调和鉴频器等。
三、实验设备与软件1. 实验设备：信号发生器、示波器、函数信号发生器、频率计等。
2. 实验软件：MATLAB、Simulink等。
四、实验内容与步骤1. 调幅信号的产生（1）使用信号发生器产生一个频率为 \( f_c \) 的正弦波作为载波信号。
（2）使用函数信号发生器产生一个频率为 \( f_m \) 的正弦波作为信息信号。
（3）将载波信号与信息信号相乘，得到调幅信号。
（4）使用示波器观察调幅信号的波形。
2. 调幅信号的解调（1）使用包络检波器对调幅信号进行解调。
（2）使用相干解调器对调幅信号进行解调。
（3）使用鉴频器对调幅信号进行解调。
（4）使用示波器观察解调后的信号波形。
3. 实验数据分析（1）分析调幅信号的波形特点，包括幅度、频率和相位等。
（2）分析解调后的信号波形，比较不同解调方法的效果。
（3）计算解调后的信号与原始信息信号的相似度。
五、实验结果与分析1. 调幅信号的波形通过实验观察，调幅信号的波形为载波信号与信息信号的乘积。
在时域上，调幅信号的波形具有以下特点：（1）幅度随信息信号的变化而变化。
（2）频率与载波频率相同。
（3）相位在载波信号的基础上发生变化。
2. 解调信号的波形通过实验观察，不同解调方法的解调信号波形如下：（1）包络检波：解调后的信号波形与信息信号相似，但存在相位失真。
（2）相干解调：解调后的信号波形与信息信号相似，相位失真较小。
调幅接收设计实验报告
二极管导通，对C充电，τ充=RDC。因为RD很小，所以τ充很小，vo≈vs
的其余时间(φ>90o)
二极管截止，C经R放电，τ放=RC。因为R很大，所以τ放很大，C上电压下降不多，仍有：vo≈vs
过程循环往复，C上获得与包络(调制信号)相一致的电压波形，有很小的起伏。故称包络检波。
高频的课程设计结束了,这一周一直在上网查资料,忙着翻阅参考书。反复修改自己的
课程设计。感觉收获很大。这次我在课程设计中所做的课题是调幅接收机。一个很典型的高频电路。同时它也比较全面的运用了高频课程中所学到的知识：高频谐振回路，低频功率放大器，晶体振荡器，同步检波，混频电路。涉及的知识点相当多。
在收获知识的同时，还收获了阅历，收获了成熟，在此过程中，我们通过查找大量资料，
LC谐振放大中选用功耗小的2N2222型三极管进行两级放大,LC谐振部分为放大器的负载；电压跟随采用集成运放OPБайду номын сангаас355，以实现电路阻抗的良好匹配；为了给放大器工作提供稳压电源，采用LM317稳压芯片设计了一个电源。经测试，放大器低功耗、高增益，具有良好的选择性。
图4-5高频谐振放大器电路图
图4-6高频谐振放大器方针结果
关键字：振荡 混频 检波 谐振 放大
一、前言
信息传递是人类社会生活的重要内容，没有通信，人类社会是不可想象的。近年来，电子工业的发展非常惊人，当然这些进步都成了人类社会不可缺少的东西，1937年莫尔斯发明的有线电报开创了利用电传递信息的新时代。1876年贝尔发明的电话已成为我们日常生活中通信的重要工具，1918年，调幅无线广播调幅接收机的问世；1936年，商业电视广播开播。伴随着人类的文明，社会的进步和科学技术的发展，电信技术也以一日千里的速度飞速发展，然而无线通信在现在的生活中更重要，我们常用的手机，无线电话还有各种电器的遥控器等，大到航天小到玩具都离不开发射和接收设备。调幅接收是目前应用最广泛的接收方式之一。
调幅与解调
ω0-Ω ω0+Ω
3ω0-Ω 3ω+Ω
从频谱可见斩波调幅产生的也是 抑制载波的双边带的调幅波（DSB-SC）
作业
教材398页 习题9.5 习题9.6
是有调幅作用的，请回答“为什么？”
§9.3.3 模拟乘法器调幅
v
k • v • v0
k(V cos t)(V0 cos0t)
v0
k 2
VV0
§9.1.1 调制的作用
调制的作用主要有2个
作用1：在无线通信中，为了便于信号发射 （天线不能太长，而只有当天线长度与波长相 当时才能将电磁波辐射出去），将低频短的原 始信息（如语音）调制到高频段；
作用2：提高信道的利用率
通过频域复用（如一个空间可传多个电台） 通过先进的调制技术（如日益提高的上网速率）
t
§9.2.1 调幅指数（又称调幅度）的概念
maV0
V0
maV0
Vmax V0 (1 ma ) Vmin V0 (1 ma )
从图上可以看出
ma
1 2
(Vm
a
x
Vm
in
)
V0
Vmax V0 V0 Vmin
V0
V0
已调波表达式为 (V0 kaV cos t) cos0t
V0 (1
kaV V0
+
vb(t)
VBB – +–
v
+–
–
+
VBB(t)
L
Vcc
–+ Vcc
C vo(t)
基极调幅示意图
基极调幅的优缺点
优点：
调制信号vΩ经过功放的放大再输出，因此不需 要很高的注入功率，对调制器的小型化有利；
调幅练习题
一、基础知识1. 调幅的定义是什么？2. 调幅有哪些类型？3. 调幅信号的特点有哪些？4. 调幅信号的带宽是多少？5. 调幅信号的调制指数是什么？6. 调幅信号的频率调制是什么？7. 调幅信号的相位调制是什么？8. 调幅信号的功率调制是什么？9. 调幅信号的频谱分析是什么？10. 调幅信号的解调方法有哪些？二、调幅电路1. 什么是调幅电路？2. 调幅电路的基本组成有哪些？3. 调幅电路的调制原理是什么？4. 调幅电路的调制过程是怎样的？5. 调幅电路的调制指数如何计算？6. 调幅电路的频率调制如何实现？7. 调幅电路的相位调制如何实现？8. 调幅电路的功率调制如何实现？9. 调幅电路的带宽如何确定？10. 调幅电路的噪声抑制方法有哪些？三、调幅接收1. 什么是调幅接收？2. 调幅接收的基本组成有哪些？3. 调幅接收的接收原理是什么？4. 调幅接收的接收过程是怎样的？5. 调幅接收的解调方法有哪些？6. 调幅接收的滤波器如何设计？7. 调幅接收的抗干扰能力如何提高？8. 调幅接收的灵敏度如何提高？9. 调幅接收的动态范围如何扩大？10. 调幅接收的频率选择性如何实现？四、调幅通信1. 什么是调幅通信？2. 调幅通信的特点有哪些？3. 调幅通信的调制方式有哪些？4. 调幅通信的传输方式有哪些？5. 调幅通信的频率分配原则是什么？6. 调幅通信的信道容量如何计算？7. 调幅通信的信号传输质量如何保证？8. 调幅通信的抗干扰能力如何提高？9. 调幅通信的保密性如何保证？10. 调幅通信的发展趋势是什么？五、调幅应用1. 调幅在广播通信中的应用有哪些？2. 调幅在电视通信中的应用有哪些？3. 调幅在移动通信中的应用有哪些？4. 调幅在卫星通信中的应用有哪些？5. 调幅在雷达通信中的应用有哪些？6. 调幅在数据通信中的应用有哪些？7. 调幅在遥控通信中的应用有哪些？8. 调幅在无线传感器网络中的应用有哪些？9. 调幅在物联网中的应用有哪些？10. 调幅在无人机通信中的应用有哪些？六、调幅技术发展1. 调幅技术在20世纪的发展历程是怎样的？2. 数字调幅技术的研究现状如何？3. 调幅技术在未来的发展趋势是什么？4. 调幅技术在5G通信中的应用前景如何？5. 调幅技术在卫星通信中的技术挑战有哪些？6. 调幅技术在无人机通信中的优势是什么？7. 调幅技术在物联网中的技术需求是什么？8. 调幅技术在数字信号处理中的应用有哪些？9. 调幅技术在软件定义无线电（SDR）中的应用有哪些？10. 调幅技术在多载波调制技术中的应用有哪些？七、调幅实验1. 如何搭建一个简单的调幅实验电路？2. 调幅���验中，如何测量调制指数？3. 调幅实验中，如何分析信号的频谱？4. 调幅实验中，如何设计滤波器？5. 调幅实验中，如何评估信号传输质量？6. 调幅实验中，如何处理噪声干扰？7. 调幅实验中，如何进行信号解调？8. 调幅实验中，如何实现频率调制？9. 调幅实验中，如何实现相位调制？10. 调幅实验中，如何实现功率调制？八、调幅标准与规范1. 调幅通信的国际标准有哪些？2. 调幅广播的频率分配标准是什么？3. 调幅信号的传输标准有哪些？4. 调幅接收机的性能标准有哪些？5. 调幅通信的干扰限制标准是什么？6. 调幅通信的信号质量标准有哪些？7. 调幅通信的频率稳定度标准是什么？8. 调幅通信的功率标准有哪些？9. 调幅通信的带宽标准有哪些？10. 调幅通信的调制标准有哪些？九、调幅案例分析1. 分析某次调幅通信故障的原因。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2017年全国大学生电子设计竞赛试题
参赛注意事项
（1）8月9日8:00竞赛正式开始。
本科组参赛队只能在【本科组】题目中任选一题；高职高专组参赛队在【高职高专组】题目中任选一题，也可以选择【本科组】题目。
（2）参赛队认真填写《登记表》内容，填写好的《登记表》交赛场巡视员暂时保存。
（3）参赛者必须是有正式学籍的全日制在校本、专科学生，应出示能够证明参赛者学生身份的有效证件（如学生证）随时备查。
（4）每队严格限制3人，开赛后不得中途更换队员。
（5）竞赛期间，可使用各种图书资料和网络资源，但不得在学校指定竞赛场地外进行设计制作，不得以任何方式与他人交流，包括教师在内的非参赛队员必须迴避，对违纪参赛队取消评审资格。
【本科组】
一、任务
设计并制作一个调幅信号处理实验电路。
其结构框图如图1所示。
输入信号为调幅度50% 的AM信号。
其载波频率为250MHz~300MHz，幅度有效值V irms 为10µV~1mV，调制频率为300Hz~ 5kHz。
低噪声放大器的输入阻抗为50Ω，中频放大器输出阻抗为50Ω，中频滤波器中心频率为10.7MHz，基带放大器输出阻抗为600Ω、负载电阻为600Ω，本振信号自制。
图1调幅信号处理实验电路结构框图
二、要求
1．基本要求
（1）中频滤波器可以采用晶体滤波器或陶瓷滤波器，其中频频率为10.7MHz；
（2）当输入AM信号的载波频率为275MHz，调制频率在300Hz~ 5kHz 范围内任意设定一个频率，V irms=1mV时，要求解调输出信号为V orms=1V±0.1V的调制频率的信号，解调输出信号无明显失真；
（3）改变输入信号载波频率250MHz~300MHz，步进1MHz，并在调整本振频率后，可实现AM信号的解调功能。
2．发挥部分
（1）当输入AM信号的载波频率为275MHz，V irms在10µV~1mV之间变动时，通过自动增益控制（AGC）电路（下同），要求输出信号V orms稳定在1V±0.1V；
（2）当输入AM信号的载波频率为250MHz~300MHz（本振信号频率可变），V irms在10µV~1mV之间变动，调幅度为50%时，要求输出信号V orms稳定在1V±0.1V；
（3）在输出信号V orms稳定在1V±0.1V的前提下，尽可能降低输入AM信号的载波信号电平；
（4）在输出信号V orms稳定在1V±0.1V的前提下，尽可能扩大输入AM信号的载波信号频率范围；
（5）其他。
三、说明
1.采用+12V单电源供电，所需其它电源电压自行转换；
2.中频放大器输出要预留测试端口TP。
四、评分标准。