实验三 模拟乘法器同步检波实验 AMDEM1
一、实验目的
1．学习同步检波的工作原理。 2．掌握同步检波的工作方法。
3．掌握模拟乘法器MC1496同步检波的方法。 二、实验仪器与设备
1．THEX-1型实验平台、模拟乘法器幅度调制实验（AM）、模拟乘法器同步检波实验（AMDEM1）
2．20MHz双踪示波器、万用表 三、实验原理
振幅调制信号的解调过程称为检波。常用的方法有包络检波和同步检波两种。有载波振幅调制信号的包络直接反映了调制信号的变化规律，可以用二极管包络检波的方法进行解调。而抑制载波的双边带或单边带振幅调制信号的包络不能直接反映调制信号的变化规律，无法用包络检波进行解调，所以采用同步检波方法。当然，有载波振幅调制信号亦可以用同步检波的方法进行解调。
（一）抑制载波的双边带的同步检波原理
利用模拟乘法器的相乘原理，实现同步检波是很方便的，其工作原理如下：在乘法器的一个输入端输入抑制载波的双边带信号?S(t)?Vsmcos?c tcos?t，另一输入端输入同步信号（即载波信号）?c(t)?Vcmcos?ct,经乘法器相乘，可得输出信号
?o(t)?KE?s (t)?c (t)
=12KEVsmVcmcos?t?14KEVsmVcmcos(2?C??)t?14KEVsmVcmcos(2?C??)t
(条件Vx?VC?26mV ,vy?vs为大信号)
式中，第一项是所需要的低频调制信号分量；后两项为高频分量，可用滤波器滤掉。从而实现了双边带信号的解调。
（二）单边带振幅调制信号的同步检波原理
若输入信号为单边带振幅调制信号，即?s(t)?12Vsmcos(?c??)t,则乘法器的输出
?o (t)?12KEVsmVcmcos(?c??)tcos?ct
=14KEVsmVcmcos?t?14KEVsmVcmcos(2?c??)t
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式中，第一项是所需要的低频调制信号分量；第二项为高频分量，也可以被滤波器滤掉。 （三）有载波振幅调制信号的同步检波原理
如果输入信号?s(t)为有载波振幅调制信号，同步信号为载波信号?c(t)，利用乘法器的相乘原理，同样也能实现解调。设?s(t)?Vsm(1?mcos?t)cos?ct,?c(t)?Vcmcos?ct,则输出电压
?o(t)?KE?s(t)?c(t)
=12KEVsmVcm?12KEVsmVcmcos?t?12KEVsmVcmcos2?ct
+14KEmVsmVcmcos(2?c??)t?14KEmVsmVcmcos(2?c??)t (条件Vx?Vc?26mV,vy?vs为大信号)
式中，第一项为直流分量；第二项是所需要的低频调制信号分量；后面三项为高频分量，利用隔直电容及滤波器可滤掉直流分量及高频分量，从而实现了有载波振幅调制信号的解调。 （四）MC1496模拟乘法器同步检波电路
MC1496模拟乘法器构成的同步检波解调器电路如图3-1所示。其中J2端输入同步信号或载波信号?c，J1端输入已调波信号?s，输出端接有由R12与C10，C11组成的低通滤波器及隔直电容C12，所以该电路对有载波调幅信号及抑制载波的调幅信号均可实现解调，但要合理选择滤波器的截止频率。
J2TP1J1R751TP2C20.1uU1MC1496823+12VR61KR81KC30.1uD1LED(R)R9100R113.3KR103.3KR121KC121uTP3J3R135.6K R31KC10.1uGADJGADJC60.1u6125载波输入CAR+CAR-SIG+SIG-VEE141014OUT+OUT-BIASC100.01uC110.01u音频输出调幅波输入U2MC79082GND-12VVin3R1910R2910R41KC40.1uR56.8K-8VC80.47uC70.47uD2LED(B)1RW110K图3-1 同步检波解调器电路 R1430K四、实验步骤 （一）静态工作点的测量：实测数据参考前面的“模拟乘法器调幅电路实验”。 （二）有载振幅信号的解调fc
在完成“模拟乘法器调幅电路实验”基础上，完成以下步骤：
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在J2处输入载波信号?c，其中fc=5MHz，VCP-P=100mV。音频输入?y=0，调节平衡电位器RW1，使输出?O=0，即为平衡状态。调节AM模块输出为有载波的调幅波，联结AM模块的J3和AMDEM1的J1（即输入调幅波的?S，这时乘法器的输出?o(t)经低通滤波器后输出?'o(t)，经隔直电容C12后的输出为??(t)，调节电位器RW1可使输出波形?o(t)的幅度增大，波形失真减小，其波形如图3-2（a）所示。
（三）抑制载波振幅信号的解调
经?s为抑制载波的调幅信号，经MC1496同步检波后的输出波形??(t)如图3-2（b）所示。若??的幅度较小，可以增加一级运算放大器电路放大??信号。
（a）有载波信号的解调 （b）抑制载波信号的解调
图3-2 解调器输出波形
五、实验报告
1．记录静态工作点的测量数据。
2．对有载波振幅信号解调实验中的?C、?s、?O信号进行记录，并记录解调后的输出波形。 3．对抑制载波振幅信号解调实验中的?C、?s、?O信号进行记录，并记录解调后的输出波形。
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实验四 变容二极管调频实验 FM1
一、实验目的
1．了解变容二极管调频器的电路结构与电路工作原理。 2．掌握调频器的调制特性及其测量方法。
3．观察寄生调幅现象，了解其产生的原因及其消除方法。 二、实验仪器与设备
1．THEX-1型实验平台、变容二极管调频实验（FM1） 2．20MHz双踪示波器、万用表 三、实验原理
1．变容二极管直接调频电路
变容二极管实际上是一个电压控制的可变电容元件。 当外加反向偏置电压变化时，变容二极管PN结的结电容 会随之改变，其变化规律如图4-1所示。
变容二极管的结电容Cj与电容二极管两端所加的反向
偏置电压之间的关系可以用下式来表示：
CoCj?
|u|?(1?) U?式中，Uφ为PN结的势垒电位差 图4-1 变容二极管的Cj-u曲线 （硅管约0.7V，锗管约为0.2~0.3V）；Co为未加外电压时的耗尽层电容值；u为变容二极管两端所加的反向偏置电压；γ为变容二极管结电容变化指数，它与PN结渗杂情况有关，通常γ=1/2~1/3。采用特殊工艺制成的变容二极管γ值可达1~5。
直接调频的基本原理是用调制信号直接控制振荡回路的参数，使振荡器的输出频率随调制信号的变化规律呈线性改变，以生成调频信号的目的。
若载波信号是由LC自激振荡器产生，则振荡频率主要由振荡回路的电感和电容元件决定。因而，只要用调制信号去控制振荡回路的电感和电容，就能达到控制振荡频率的目的。
若在LC振荡回路上并联一个变容二极管， 如图4-2所示，并用调制信号电压来控制变容二 极管的电容值，则振荡器的输出频率将随调制信
号的变化而改变，从而实现了直接调频的目的。
实际电路原理图如图4-3所示。BG1为电容 图4-2 直接调频示意图
三点式振荡器，产生10MHz的载波信号。变容二极管D1和C2构成振荡回路电容的一部分，直流偏置电压通过R17、RW1、R3和L1加至变容二极管D1的负端，C2为变容二极管的交流通路，R2为变容二极管的直流通路，L1和R3组成隔离支路，防止载波信号通过电源和低频回路短路。低频
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信号从输入端J1输入，通过变容二极管D1实现直接调频，C1为耦合电容，BG2对调制波进行放大，通过RW2控制调制波的幅度，BG3为射级跟随器，以减小负载对调频电路的影响。从输出端J2或TP2输出10MHz调制波，通过隔离电容C13接至频率计；用示波器接在TP2处观测输出波形，目的是减小对输出波形的影响。
R171.8KC160.1uRW14.7KR3100KR510KC45.1PC10.47uL1100uHD12CC12DC351PC551PC6100PC80.01uR1127R915KR1415KR151KBG13DG6DC7470PK1123L3100uHE210uR851KR103KBG23DG6DC150.1uL4100uHC140.1uR1351KE110u+12V C170.1u E310uL402-1R447KD2LED(R)C100.01uBG33DG6DC110.01uRW24.7KC120.01uTP2R165.6KTP1J1 J2C1382P音频输入R1100C20.01uR21KR65.1KR7560R121KC90.01u调频波输出(10MHz)TP3图4-3 变容二极管调频实验电原理图
四、实验步骤
（一）振荡器输出的调整
1．将切换开关K1的1-2接点短接，调整电位器RW1使变容二极管D1的负极对地电压为+2V， 并观测振荡器输出端的振荡波形与频率。
2．调整线圈L402-1的磁芯和可调电阻R4，使R7两端电压为2.5±0.05V（用直流电压表测量），使振荡器的输出频率为10±0.02MHz。
3．调整电位器RW2，使输出振荡幅度为1.6VP-P。 （二）变容二极管静态调制特性的测量
输入端J1无信号输入时，改变变容二极管的直流偏置电压，使反偏电压Ed在0~5.5V范围内 变化，分两种情况测量输出频率，并填入下表。
Ed(V) f0 MHz 不并C4 并C4 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5
（四）变容二极管动态调制特性的测量（与分立元件相位鉴频实验FMDEM1联试） 在变容二极管调频器的输入端J1接入1K的音频调制信号Vi。将K1的1-2短接，令Ed=2V，连接J2与鉴频板J1。用20MHz双踪示波器同时观察调制信号与解调信号，改变Vi的幅度，测量输出信号，结果填入下表。
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