实验1 软件无线电技术实验之六(AM调制).doc

实验1 软件无线电技术实验之六（AM调制）
一、实验目的
1．掌握AM调制的基本原理；
2．掌握AM调制过程和对应的波形；
3．了解采用DSP软件编程完成AM调制的过程。

二、实验设备
1. 线路均衡、软件无线电调制模块，位号A (实物图片见第99页)
2. 时钟与基带数据发生模块，位号：G (实物图片见第3页)
3. 20M双踪示波器1台

三、实验原理
幅度调制是调制信号去控制高频正弦载波的幅度，使其按调制信号的规律变化的过程。幅度调制器的一般模型如下图19-1所示。

图19-1 幅度调制器的一般模型
其中为调制信号, 为载波信号,为已调信号，则已调信号的时域和频域一般表达式分别为：

式中，为调制信号的频谱，,为载波角频率。
由以上表达式可见，对于幅度调制信号，在波形上，它的幅度随基带信号规律而变化；在频谱结构上，它的频谱完全是基带信号频谱在频域内的简单搬移。由于这种搬移是线性的，因此幅度调制通常又称为线性调制，相应地，幅度调制系统也称为线性调制系统。
在上图的一般模型中，适当选择滤波器的特性，便可得到各种幅度调制信号，例如：常规调幅（AM）、抑制载波双边带调幅（DSB-SC）、单边带调制（SSB）和残留边带调制（VSB）信号等，本章主要完成的实验是AM、DSB和SSB。
硬件结构框图如下图19-2所示，本章的试验主要通过DSP软件完成幅度调制，其中D/A采用了双路D/A，同时输出原始调制信号和已调信号。本模块的硬件电路是采用了第三章软件无线电的调制模块来完成。
图19-2 幅度调制器的硬件结构框图
在图19-3中，若假设滤波器为全通网络（＝1），调制信号叠加直流A0后再与载波相乘，则输出的信号就是常规振幅调制（AM）信号。 AM调制器模型如图19-2所示。

图19-3 AM调制器模型图
振幅调制信号的时域表达式为：

A0为外加的直流分量，可以是确知信号也可以是随机信号，但通常认为其平均值为0，即没有直流分量。另外,|A(t)|为已调波形的包络，的情况下，A(t)是正的。x(t)、A(t)和xAM(t)的波形如图19-4、19-5、19-6所示。

图19-4 x(t)波形图 图19-5 A(t)波形图

图19-6 xAM(t)的波形图
可见AM信号波形的包络与输入调制信号成正比但为了保证包络检波时不发生失真，必须满足 ，否则将出现过调幅现象而带来失真。
在频域调幅波的频谱密度函数为：

图19-7表示x(t)的频谱函数，图19-8表示xAM(t)的频谱函数。AM信号的频谱是由载频分量和上、下两个边带组成（通常称为频谱的上边带和下边带）。上边带的频谱与原调制信号的频谱结构相同，下边带是上边带的镜像。显然，无论是上边带还是下边带，都含有原调制信号的完整信息。故AM信号是带有载波的双边带信号。

图19-7 x(t)的频谱函数图

图19-8 xAM(t)的频谱函数图
DSB信号的带宽和发送功率
AM信号的带宽为基带信号带宽的两倍:, 式中，Bx为调制信号x(t)的带宽。振幅调制信号的一个重要的参数是调幅度m，它的定义为：

一般情况下m小于1，只有A(t)min为负值时，出现过调幅时，m才大于1。
振幅调制后的平均功率由不带信息的载波功率和携带信息的边带功率两部分组成（其中是归一化的信号平均功率）。把边带功率和总功率的比值称为调制效率，用符号表示：

一般都是比较低的，这是振幅调制的一个很大的缺点。
调幅信号的解调有两种主要的方法，一种是同步解调，另一种是不用本地同步载波的包络检波法解调。由于包络检波法电路简单又不需要本地同步载波，因此目前对AM信号的解调都是用包络检波法。这里就不详细介绍了。
本实验中硬件电路采用软件无线电模块，利用TMS320C5402的DSP作为CPU，可通过软件来产生调制信号x(t)以及对它的AM调制。由调制DSP产生一个载波，和要调制的原始信号之间进行AM调制，通过DSP的MCBSP1串口发送，再通过D/A转换（双路D/A，输出原始信号和已调信号）来观测波形。

四、实验内容
1．基本试验
(1) 设置软件无线电调制模块的拨动开关41SW01，将拨动开关1～4设置为”0111”（向上拨为“1”，向下拨为“0”）。
(2) 按下调制模块的复位开关41SW02，启动调制程序。
(3) 在调制模块的测试点41P03观测AM调制之后的信号波形。
(4) 在调制模块的41TP04观测原始调制信号的波形（一个2KHZ的正弦波信号）。
2. 学生二次开发试验
根据模块上提供的仿真器JTAG接口和CCS仿真软件，自主设计一个DSP软件程序，通过DSP的MCBSP串口、双路D/A电路，来完成一个AM的调制实验。并根据上述各测试点，测试各点波形。
(1) 将DSP仿真器和模块JTAG接口相连。
(2) 启动CCS。
(3) 软件配置DSP的工作频率。
(4) 配置DSP的MCBSP端口。
(5) 由DSP产生原始调制信号和载频。
(6) 在调制模块通过算法完成原始信号的AM调制，，将原始信号和已调信号数据通过MCBSP1的DX传送给双路D/A转换芯片，，由运放放大输出。
(7) 通过示波器来观测测试点的波形。

五、实验报告及要求
1. 简述AM调制的工作原理及工作过程。