模拟乘法器振幅调制器
集成模拟乘法器是一种重要的非线性器件，广泛应用于频率变换、信号处理电路中，构成调制、解调或其它电路。随着集成技术的发展和应用的日益广泛，它已成为继集成运算放大器后最通用的模拟集成电路之一。本实验主要研究采用模拟乘法器构成全载波调幅和抑制载波双边带调幅的方法、过程、性能等。
一、实验目的
1、弄清用集成模拟乘法器实现全载波调幅和抑制载波双边带调幅的方法与过程，并研究已调波与载波、调制信号的关系。
2、掌握利用示波器测量调幅系数的方法。
3、通过实验中波形的变换，学会分析实验现象。
二、实验仪器
1、高频实验箱 1台
2、高频信号发生器 1台
3、双踪高频示波器 1台
4、扫频仪 1台
5、万用表 1支
6、振幅调制器(利用模拟乘法器)实验板 1块
三、预习要求
1、复习模拟乘法器的工作原理，掌握其调零与调整的方法。
2、复习利用模拟乘法器实验振幅调制的基本原理及相关技术指标的计算方法。若图片无法显示请联系QQ3710167
3、认真阅读实验指导书，了解实验原理及内容，分析实验电路中用MC1496乘法器调制的工作原理，分析计算各引出脚的直流电压。
四、实验原理
(一)调幅波的基本性质
1、普通调幅(全载波调制)
普通调幅是用需传送的信息(调制信号) 去控制高频载波 的振幅，使其随调制信号 的规律而变化。
调幅时，载波的频率和相位不变，而振幅将随调制信号线性变化。若载波信号为，调制信号为若图片无法显示请联系QQ3710167。则普通调幅波的振幅为：
(6-1)
式中， 是一个与调幅电路有关的比例常数。称为包络函数，它反映了 的变化规律。因此，调幅波的数学表达式为
(6-2)
(1)单频调制
若调制信号为单频信号，即，则普通调幅波的数学表达式为：
(6-3)
式中，为载波分量，不包含有用信息，调制信号的信息只包含在上下边频内。为调幅系数或调幅度，其值也可由调幅波包络 的最值求出
(6-4)
普通调幅波的波形如图6-1所示。可以看出，已调幅波的包络形状与调制信号一样。从调幅波的波形上看出包络的最大值和最小值分别为：
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普通调幅时，一般取。如果，将会产生过调幅失真，其波形如图6-2所示。由图可知，已调波包络形状与调制信号不一样，不能反映调制信号的变化规律。
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图6-1普通调幅波的波形图
图6-2 过调制调幅波形
(2)多频调制
若调制信号为多频信号，即
则普通调幅波的数学表示式为：
若图片无法显示请联系QQ3710167 (6-5)
式中，为对第 个调制信号的调幅系数；为载波分量，有用信息包含在边带分量内。实际上，调制信号是包含多个频率的复杂信号，如调幅广播所传送的语音信号频率约为50Hz至4.5kHZ，调制后，各个语音频率产生成对等幅上、下边频，迭加后形成上、下边频带。
从频率角度看，调幅过程实质上是一种频谱搬移过程。经过调制后，调制信号的频谱由低频被搬移到载频附近，成为上、下边频带。
2、抑制载波双边带调幅
普通调幅虽然原理简单，接收端易提取同步信号，但由于载波不包含有用信息，因此调制效率低，易造成能源浪费。为了提高调制效率，减小功率浪费，可以只发射上、下边频而不发射载波，这种调幅方式称为抑制载波双边带调幅，用DSB表示。
由(6-3)式可知，单频抑制载波双边带调幅信号可表示为
若图片无法显示请联系QQ3710167 (6-6)
由式(6-3)和(6-6)可知， 双边带调幅信号的振幅为 ,而普通调幅信号的振幅为 ，显然双边带的振幅有正有负，而普通调幅波在 时振幅不可能出现负值。单频调制的双边带调幅波各信号波形如图6-3所示。
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图6-3抑制双边带调幅信号的波形 图6-4 1496芯片内部电路图
由图可知，双边带调幅信号的包络仍然是随调制信号而变化，但它已不能完全准确地反映低频调制信号的变化规律。在调制信号的负半周，已调与原载波反相；在调制信号的正半周，已调波与原载波同相；在调制信号的过零点处，调幅信号发生1800相位突变。因为双边带信号不包含载波,所以发送的全部功率都载有信息，功率利用率高。
(二)实验电路说明
由式(6-3)、(6-6)可知，普通调幅、抑制载波双边带调制都含有调制信号和载波的乘积项，所以均可用模拟乘法器来实现。
1、集成模拟乘法器MC1496
本实验采用集成模拟乘法器1496来构成调幅器，图6-4为1496芯片内部电路图，它是一个四象限模拟乘法器的基本电路。电路采用了两组差动对由V1—V4组成，以反极性方式相连接，而且两组差分对的恒流源又V5与V6组成一级差分电路，因此恒流源的控制电压可正可负，以此实现了四象限工作。D、V7、V8为差动放大器V5、V6的恒流源。进行调幅时，载波信号加在V1与V4的输入端，即引脚的⑧、⑩之间；调制信号加在差动放大器V5、V6的输入端，即引脚①、④之间；②、③脚外接1KΩ电阻，以扩大调制信号动态范围；已调制信号由双差动放大器的两集电极(即引出脚⑹、⑿之间)输出。
模拟乘法器振幅调制器
2、实验电路
用MC1496集成电路构成的调幅器如图6-5所示，图中Rp1用来调节调制信号输入差放引脚①、④之间的平衡，Rp2用来调节载波输入差放引脚⑧、⑩之间的平衡，三极管V构成射极跟随器，以提高调幅器带负载的能力。
调制信号由IN2端输入，载波信号由IN1输入，调幅信号由MC1496引脚⑥输出，经耦合电容C5送至射极跟随器放大后由OUT端输出。
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图6-5 1496构成的调幅器
五、实验内容及步骤
1、直流调制特性的测量
(1)调Rp2电位器使载波输入端平衡：在调制信号输入端IN2加峰值为100mv，频率为1kHz的正弦信号(若图片无法显示请联系QQ3710167mV)，调节Rp2电位器使输出信号最小，然后去掉输入信号。
(2)计算比例系数K：在载波输入端IN1加峰值Ucm为10mv，频率为100kHz的正弦信号(若图片无法显示请联系QQ3710167mV)，用万用表测量A、B之间的电压UAB，用示波器观察OUT输出端的波形，以UAB=0.1v为步长，记录Rp1由一端调至另一端过程中输出信号的波形及峰值电压，并注意观察相位变化情况，根据公式UO=KUABUC计算出系数K的值，填入表6-1中。
表6-1直流调制特性的测量
UAB
UO(P-P)
K
2、实现全载波调幅
(1)调节Rp1使UAB=0.1V，载波信号仍为 mV，将调制信号 mV加至调制信号输入端IN2，分别画出 为30mV和100mv时的调幅波形(标明峰—峰值与谷—谷值),根据式(6-4)计算调幅度 。
(2)加大示波器扫描速率，观察并记录 和 两种条件下，调幅波在零点附近的波形情况。
(3)保持载波信号若图片无法显示请联系QQ3710167不变,将调制信号改为若图片无法显示请联系QQ3710167mV,调节Rp1观察OUT输出端信号 波形的变化情况,记录 和 时调幅波所对应的UAB的值。
(4)保持载波信号若图片无法显示请联系QQ3710167不变,将调制信号改为幅值为100mv、频率为1kHz的方波,观察并记录UAB=OV、0.1v、0.15V时的已调波波形。
3、实现抑制载波双边带调幅
(1)调Rp1使调制端平衡, 并在载波信号输入端IN1加若图片无法显示请联系QQ3710167mV的信号,调制信号端IN2不加信号,观察并记录输出端波形。
(2)保持载波不变，调制信号输入端IN2加若图片无法显示请联系QQ3710167mV信号，观察并记录输出波形,并标明峰—峰值电压。
(3)加大示波器扫描速率，观察记录已调波在零点附近波形，比较 调幅波的区别。
(4)保持载波和调制信号均不变，微调Rp2为某一个值，观察并记录输出波形。
(5)在条件(4)下，去掉载波信号，观察并记录输出波形，并与调制信号比较。
