调幅信号的解调最全word资料.docx

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调幅信号的解调最全word资料

实验五调幅信号的解调

一、实验原理

从高频已调信号中恢复出调制信号的过程称为解调。

解调是调制的逆过程。

调幅信号的解调，通常称为检波，其实现方法可分为包络检波和同步检波两大类。

前者只适用于AM波，而DSB或SSB信号只能用同步检波。

当然同步检波也可解调AM信号，但因比包络检波器电路复杂，所以AM信号很少采用同步检波。

1、二极管峰值包络检波器

二极管包络检波分为峰值包络检波和平均包络检波。

前者输入信号电压大于0.5V。

检波器输出、输入间是线性关系——线形检波；后者输入信号较小，一般几毫伏至几十毫伏，输出的平均电压与输入信号电压振幅的平方成正比，又称平方率检波，广泛用于测量仪表中的功率指示。

本实验仅研究二极管峰值包络检波，其原理电路如图6—1所示。

图中，输入回路提供调幅信号源。

检波二极管通常选用导通电压小、导通电阻小的锗管。

RC电路有两个作用：

一是作为检波器的负载，在两端产生调制信号电压；二是滤除检波电流中的高频分量。

为此，RC网络必须满足

（6—1）

式中，

为载波角频率，

为调制角频率。

检波过程实质上就是信号源通过二极管向电容C充电和电容对电阻R放电的过程，充电时间常数为

，

为二极管正向导通电阻。

放电时间常数为RC，通常

，因此对C而言充电快，放电慢。

经过若干个周期后，检波器的输出电压

在充放电过程中逐步建立起来。

该电压对二极管D形成一个大的负电压，从而使二极管在输入电压的峰值附近才导通，导通时间很短，电流通角

很小。

当C充放电达到动态平衡后，

按高频周期作锯齿状波动，其平均值是稳定的，且变化规律与输入调幅信号包络变化规律相同，从而实现了AM信号的解调。

平均电压，即输出电压

包含直流

及低频调制分量

：

（6—2）

当电路元件选择正确时，

接近但小于输入电压峰值。

如果只需输出调制信号，则可在原电路上增加隔直电容

和负载电阻

。

如图6—2（a）；如果需要检波器提供与载波电压大小成比例的直流电压（如用于自动增益控制），则可用低通滤波器

滤除调制分量，取出直流。

如图6—2（b）所示。

下面简单说明一下二极管峰值包络检波器的两项主要性能指标。

（1）传输系数

传输系数

亦称检波系数，检波效率，是描述检波器对输入已调信号的解调能力或效率的一个物理量。

若输入电压振幅为

，输出直流电压为

，则

定义为：

（6—3）

对于AM信号，其定义为检波器输出低频电压振甫于输入高频已调波包络振幅之比

（6—4）

这两个定义是一致的。

的大小决定于RC的取值及二级管导通电阻

的大小，

越趋近于1，检波效率越高。

（2）检波器的失真

二极管峰值包络检波器的失真，除具有与放大器相同的线性与非线性失真外，还存在两种特有的失真—惰性失真和底部切割失真，如图6—3所示。

惰性失真表现为输出波形不随包络形状而变，他总是起始于输入电压负斜率的包络上，输出电压跟不上包络线的下降速度。

这种失真是由于RC过大造成的，即由于RC时间常数过大，二极管截止期间C通过R放电速度过慢，使AM信号包络下降速度大于电容两端电压下降速度，因而造成二极管负偏压大于信号电压，致使二极管在其后的若干高频周期内不导通。

为避免产生惰性失真，必须保证在每一个高频周期内二极管导通一次，也就是使电容C通过R放电的速度大于或等于包络的下降速度。

底部切削失真又称负峰切削失真，这种失真是因检波器的交直流负载不同引起的。

分析表明，为防止失真，检波器交流负载与直流负载之比不得小于调幅波的调制度m，因此，必须限制交、直流负载的差别。

二极管峰值包络检波器实验电路为实验箱中05单元电路，如图6—4所示。

图中5K1、5K2用于选择不同电容、电阻，以便讨论不同C、R对检波特性的影响。

2、同步检波

同步检波分为乘积型和叠加型两种方式，它们都需要接受端恢复载波支持。

本实验采用乘积型同步检波，实验电路为实验箱06单元电路，如图6—5所示。

乘积型同步检波是直接把本地恢复载波与调幅信号相乘，用低通滤波器滤除无用的高频分量，提取有用的低频信号，它要求恢复载波与发端的载波同频同相，否则将使恢复出来的调制信号产生失真。

本实验中，恢复载波直接取自原调幅波载波。

因为在输出电流中，除了解调所需要的低频分量外，其余所有分量都属于高频范围，很容易滤除，因此不需要载波调零电路，而且可采用单电源供电。

本电路可以解调DSB或SSB信号，亦可解调AM信号。

MC1496脚8输入载波信号，可用大信号输入，一般100—500mV；脚1输入已调信号，信号电平应使放大器保持在线性工作区内，一般在100mV以下。

实验箱06单元中，6GB1及LC谐振电路用于鉴频器实验，后面再作介绍。

二、实验仪器

双踪示波器XJ4330或HH4330

数字频率计SP3165A或NFC—100

电源万用表实验箱

三、实验内容

（一）二极管峰值包络检波研究

1、参考实验五内容，在4D点得到m<1的正常AM波。

2、连接4/3—5/1，断开5/2—10/1，选择合适的5K1、5K2位置，使在5A点得到不失真的检波波形。

用示波器测量4D点AM波包络峰—峰值

和5A点解调信号峰—峰值

，计算检波器传输系数

（6—5）

3、接通5/2—10/1，调整10DW1，试听检波效果；将7K换成3—1，再听检波效果。

4、断开5/2—10/1，7K换成2—1，选择不同5K1、5K2位置，用示波器在5A点观察不同R、C值对检波输出的影响。

记录波形最好和产生较大惰性失真的开关位置及RC值。

5、接通5/2—10/1，选择不同5K1,5K2位置（必要时调整10DW1），使5A点波形底部切削失真，记录5K1，5K2位置及RC值。

（二）同步检波

1断开5/2—10/1，4/4—9/1；接通3/3—6/3，4/4—6/1；6K1置于1—4，用示波器在6C点观察解调波形。

接通6/4—10/1，试听检波效果。

2参考实验五内，将AM波转成DSB波，观察解调波形。

恢复实验箱至初始状态。

低压差分信号LVDS（LowVoltageDifferentialSigna1）是由ANSI／TIA／EIA-644—1995定义的用于高速数据传输的物理层接口标准。

它具有超高速（1．4Gb／s）、低功耗及低电磁辐射的特性，是在铜介质上实现千兆位级高速通信的优选方案；可用于服务器、可堆垒集线器、无线基站、ATM交换机及高分辨率显示等等，也可用于通用通信系统的设计。

BLVDS（BusLVDS）是LVDS技术在多点通信领域的扩展，要求附加总线仲裁设计、更大的驱动电流（10mA）和更好的阻抗匹配设计。

通常的LVDS电路设计使用各种专用芯片，如美国半导体公司的DS92LV16等。

LVDS技术是一种低摆幅的通用I／O标准，其低摆幅和低电流驱动输出实现了低噪声和低功耗，解决了物理层点对点传输的瓶颈问题，满足了数据高速传输的要求。

降低供电电压减少了高密度集成电路的功耗，减少了芯片内部的散热，从而提高了芯片的集成度。

LVDS具有数据率高、功耗低、端接匹配容易、可靠性高、成本低等优点。

LVDS的物理接口使用1．2V偏置，约400mV摆幅的信号，LVDS驱动器和接收器是电流驱动方式，不依赖于特定的供电电压，很容易迁移到低电压供电的系统中去，而且性能不变。

图2是一个简单的单向LVDS接口连接图，每个点对点连接的差分对由一个驱动器、互连介质和一个接收器组成，驱动器和接收器主要完成，TTL信号和LVDS信号的互相转换；互连介质包括电缆、PCB上的差分线对和匹配阻抗。

LVDS驱动器由一个驱动差分线对的电流源组成，通常为3．5mA。

LVDS接收器具有很高的输入阻抗，驱动器输出的电流大部分都流过100欧姆的匹配电阻，并在接收器的输入端产生大约350mV的电压。

当驱动器翻转时，则改变流经电阻的电流方向，产生有效的逻辑‘1’和逻辑‘0’状态。

LVDS接收器可以承受±1V的电压变化，当存在系统噪声时，噪声以共模方式同时耦合到一对差分线上，并在接收器中相减，从而消除噪声。

在FPGA中的实现

VitexII系列FPGA的IOB（I／OBlock）单元完全符合LVDS的IEEE规范，从而简化了系统及板级间的设计。

IOB内集成有电流源，不需要再外接，且有3．3V和2．5V两种固定电压工作模式及一种扩展工作模式，为实现LVDS接口提供了最方便、灵活的解决方案。

扩展工作模式提供更大的驱动能力和电压摆幅（350～750mV），更适合长距离或电缆式的LVDS接口应用。

对于FPGA软件编程而言，LVDS使用方便、简单。

在Xilinx的基本元件库中，已为LVDS接口集成许多不同类型的元件，在应用中只要选择恰当的元件例化即可。

基本元件IBUFGDSLVDS用来例化输入时钟信号；IBUFDSLVDS用来例化普通的输入信号；OBUFDSLVDS用来例化普通的输出信号。

元件名中的“*”号是通配符，分别代表2．5V模式、3．3V模式或扩展模式。

图3为其逻辑图。

要注意的是，元件的输入、输出端是分正（I或O）、负（IB或OB）极性的，在引脚约束文件中只需定位正极引脚，

软件会自动为负极分配相邻IOB中的对应引脚。

以2．5V供电模式为例，VHDL

语言的例化语句如下：

一输入元件例化

U1：

IBUFDS—LVDS一25portmap（I=>datinP，IB=>datainN，O=>datain）；对于

LVDS的时钟信号，只要将基本元件名由IBUFDS—

LVDS25改为IBUFGDSLVDS25即可；

一输出元件例化

U2：

OBUFDS

—

LVDS

一25portmap（I=>data—

out，0=>data

—

out

—

P，OB：

>data

—

out

—N）。

参考文献：

《基于FPGA的CPCI和LVDS接口技术及应用》

王晓君，宇文英，罗跃东

大风蓝色预警信号

东平县气象局2010年12月29日14时30分

东平县气象局12月29日14时30分发布大风蓝色预警信号：

受强冷空气影响，今天下午到31日，北风2～3级增强到4～5级阵风7级，湖面3～4级增强到6～7级阵风8级，最低温度出现在31日早晨：

-12℃左右。

防御指南：

1.相关部门按照职责做好防风、防冻工作，公众采取御寒保暖措施；

2.加固设施农业、棚架、广告牌等搭建物，停止露天活动和高空等户外危险作业；

3.相关水域水上作业和过往船舶采取积极的应对措施，加固港口设施，防止船舶走锚、搁浅和碰撞。

值班员：

宋莎莎签发：

尹虎城

至：

县委办、县人大办、县办、县政协办、县安监局、县交通局、县财政局、县农业局、县水产局、县公用事业局、县交警大队

大雾预警信号

大雾预警信号分三级，分别以黄色、橙色、红色表示。

（一）大雾黄色预警信号

图标：

标准：

12小时内可能出现能见度小于500米的雾，或者已经出现能见度小于500米、大于等于200米的雾并将持续。

防御指南：

1.有关部门和单位按照职责做好防雾准备工作；

2.机场、高速公路、轮渡码头等单位加强交通管理，保障安全；

3.驾驶人员注意雾的变化，小心驾驶；

4.户外活动注意安全。

（二）大雾橙色预警信号

图标：

标准：

6小时内可能出现能见度小于200米的雾，或者已经出现能见度小于200米、大于等于50米的雾并将持续。

防御指南：

1.有关部门和单位按照职责做好防雾工作；

2.机场、高速公路、轮渡码头等单位加强调度指挥；

3.驾驶人员必须严格控制车、船的行进速度；

4.减少户外活动。

（三）大雾红色预警信号

图标：

标准：

2小时内可能出现能见度小于50米的雾，或者已经出现能见度小于50米的雾并将持续。

防御指南：

1.有关部门和单位按照职责做好防雾应急工作；

2.有关单位按照行业规定适时采取交通安全管制措施，如机场暂停飞机起降，高速公路暂时封闭，轮渡暂时停航等；

3.驾驶人员根据雾天行驶规定，采取雾天预防措施，根据环境条件采取合理行驶方式，并尽快寻找安全停放区域停靠；

4.不要进行户外活动。