实验1 软件无线电技术实验之六(AM调制)

实验实验 1 1 软件无线电技术软件无线电技术实验之六实验之六 AMAM 调制 调制 一 实验目的一 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 x t C t coswc t h t XC t 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 tx cost c txc 和频域一般表达式分别为 cos thttxtx cc 2 1 HXXX CCC 式中 为调制信号的频谱 为载波角频率 C X tx thH c 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 H 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 D A变换运放 实时 准实时处理软件 TMS320C5402DSP 拨动开关 FLASH JTAG 接口 已调信号 原始信号 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 H tx 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 x t coswc t XAM t A0 图 19 3 AM 调制器模型图 振幅调制信号的时域表达式为 ttAttxAtx ccAM cos cos 0 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 tx 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 0 Atx 0 Atx 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 0 x t t 0 A t t 图 19 4 x t 波形图 图 19 5 A t 波形图 0 xAM t t 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 tx 真 必须满足 否则将出现过调幅现象而带来失真 max 0 txA 在频域调幅波的频谱密度函数为 AM X 2 1 0CCcCAM XXAX 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 AM X 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 w 0 X W 图 19 7 x t 的频谱函数图 w 0 XAM W wc wc 图 19 8 xAM t 的频谱函数图 DSBDSB 信号的带宽和发送功率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BxBAM2 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 minmax minmax tAtA tAtA m 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 C S XCS S 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 X S XCS S AM S 制效率 用符号表示 AM XCC XC AM XC AM SSS SS S SS 一般都是比较低的 这是振幅调制的一个很大的缺点 AM 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