【導讀】在zai模mo擬ni通tong信xin與yu射she頻pin實shi驗yan教jiao學xue中zhong，理li解jie信xin號hao調tiao製zhi原yuan理li是shi掌zhang握wo現xian代dai通tong信xin係xi統tong的de關guan鍵jian一yi步bu。其qi中zhong
，平ping衡heng調tiao製zhi器qi作zuo為wei一yi種zhong高gao效xiao電dian路lu，其qi核he心xin功gong能neng是shi產chan生sheng抑yi製zhi載zai波bo的de雙shuang邊bian帶dai（DSBSC）信號——jizaishuchuzhongqiaomiaoyichushepinzaibofenliang，jinbaoliuxiedaixinxidehepinyuchapinfenliang。zhezhongtiaozhifangshizaibaoliuquanbuxinxideqiantixia，xianzhujiangdilechuanshugonghao，shishenrulijiepinpuxiaolvyutiaozhijietiaojishudejingdianshijianketi。benciADALM2000實驗活動將以經典的二極管環形調製器為實踐對象，引導學習者親手搭建電路
，觀察並分析DSBSC信號的生成與特性，從而深化對調製理論的認識。

目標

本次實驗旨在幫助了解二極管環形調製器的工作原理，探討它的典型應用，並掌握生成雙邊帶抑製載波(DSBSC)信號的基本方法。

材料

• ADALM2000主動學習模塊

• 無焊試驗板

• 四個100 Ω電阻

• 兩個1 kΩ電阻

• 四個1N914二極管

• 兩個三線並繞變壓器（如有）

背景知識

在zai模mo擬ni通tong信xin與yu射she頻pin實shi驗yan教jiao學xue中zhong，理li解jie信xin號hao調tiao製zhi原yuan理li是shi掌zhang握wo現xian代dai通tong信xin係xi統tong的de關guan鍵jian一yi步bu。其qi中zhong，平ping衡heng調tiao製zhi器qi作zuo為wei一yi種zhong高gao效xiao電dian路lu
，其qi核he心xin功gong能neng是shi產chan生sheng抑yi製zhi載zai波bo的de雙shuang邊bian帶dai（DSBSC）信號——jizaishuchuzhongqiaomiaoyichushepinzaibofenliang，jinbaoliuxiedaixinxidehepinyuchapinfenliang。zhezhongtiaozhifangshizaibaoliuquanbuxinxideqiantixia，xianzhujiangdilechuanshugonghao

，shishenrulijiepinpuxiaolvyutiaozhijietiaojishudejingdianshijianketi。benciADALM2000實驗活動將以經典的二極管環形調製器為實踐對象，引導學習者親手搭建電路，觀察並分析DSBSC信號的生成與特性，從而深化對調製理論的認識。

最常見的平衡調製器之一是二極管環形調製器，也稱為格型調製器。它由四個最初呈環形排列的二極管（因此得名）及輸入和輸出變壓器組成。調製器有兩個輸入：一yi個ge單dan頻pin載zai波bo和he一yi個ge調tiao製zhi信xin號hao，後hou者zhe可ke以yi是shi單dan頻pin或huo複fu雜za波bo形xing。載zai波bo施shi加jia於yu輸shu入ru和he輸shu出chu變bian壓ya器qi的de中zhong心xin抽chou頭tou，調tiao製zhi信xin號hao施shi加jia於yu輸shu入ru變bian壓ya器qi的de初chu級ji。然ran而er
，輸shu出chu在zai輸shu出chu變bian壓ya器qi的de次ci級ji端duan被bei測ce量liang。圖tu1顯示了兩種不同電路方向的二極管環形調製器。

圖1.二極管環形調製器

二極管環形調製器是電子通信中使用最廣泛的電路之一。除了生成DSBSC信號外
，它還用於頻率和相位調製係統及數字調製係統，例如PSK和QAM。

huanxingtiaozhiqizhongerjiguandefangxiangbudeyuerjiguanqiaoshizhengliuqidefangxianghunxiao。tamenkenengchengxianleisidehuanxing，danhuanxingtiaozhiqidesuoyouerjiguandouchaoshunshizhenhuonishizhenfangxiang，erqiaoshizhengliuqideerjiguanzechaozuohuoyou。

工作原理

二極管環形調製器中使用的二極管可以是矽二極管、矽肖特基勢壘二極管或砷化镓二極管。這些二極管用作開關，控製輸入信號是否以180°xiangweifanzhuandefangshitongguo。zaiboxinhaoyigaosulvkongzhierjiguandetongduan。wubimingbai，weishitiaozhiqizhengchanggongzuo
，zaibodefudubixuxianzhudayutiaozhixinhaodefudu
，tongchangxuyaogaochuyueliudaoqibei。

圖2.正半周操作

在正半周期間，D1和D2正偏導通
，而D3和D4fanpiankailu。zaibodianliuzaishurubianyaqidecijizhongxinchoutouchujunyunfenpei，bingyanxiangfanfangxiangtongguoraozudeshangbanbufenhexiabanbufen。shangbuhexiabudedianliugezichanshengyigedaxiaoxiangdengdanfangxiangxiangfandecichang。yinci，suochanshengdecichangxianghudixiao，zaibobeiyizhi。jieguo
，tiaozhixinhaocongshurubianyaqitongguoD1和D2傳送到輸出變壓器，相位不反轉。圖2顯示了調製器的正半周操作。

圖3.負半周操作

圖3展示了二極管環形調製器的負半周操作。二極管D1和D2反偏關斷，而D3和D4zhengpiandaotong。tongyangdexianxiangzaicichuxianzaizaibodianliushang。tazaishuchubianyaqidechujijunyunfenpei，lianggedianliuchanshengdaxiaoxiangdengdanfangxiangxiangfandecichang。zhelianggedianliuzaishurubianyaqidecijihebing，cichangxianghudixiao，zaibobeiyizhi。tiaozhixinhaotongguoshurubianyaqibingfasheng180°相位反轉，然後到達輸出變壓器。

圖4以時序圖的形式顯示了二極管環形調製器的波形。

圖4.二極管環形調製器波形：(a)調製信號
，(b)載波信號
，(c)輸出變壓器初級處的DSBSC信號，(d)濾波後的DSBSC波形。

在二極管環形調製器的輸出波形中，載波信號被抑製，輸出由輸入頻率的和頻與差頻組成。這些RFmaichongyizaiboxinhaodepinlvweizhouqi，fuxiantiaozhixinhaodexingzhuanghefudu。lixiangqingkuangxia，zaiboxinhaohuibeiwanquanyizhi。danshijishang，zhezhongqingkuangbuhuizhenzhengfasheng。shuchuxinhaozongshihuibansuiyigexiaodezaibofenliang，zhebeichengweizaiboxielou。zhezhongxianxiangyoujigeyuanyinyinqi：其一，變壓器的中心抽頭位置不夠精確；其二
，二極管未完全匹配。

硬件設置

圖5.二極管環形調製器試驗板電路

在無焊試驗板上構建圖5所示的電路。使用1N914快速開關二極管搭建二極管環路。將W1設置為1 kHz正弦調製信號，其峰峰值幅度為1 V，將W2設置為10 kHz正弦載波，其峰峰值幅度為3 V。輸入和輸出變壓器需要1:2的匝數比。您可以嚐試其他變壓器匝數比，並將輸出結果加以比較。本實驗需要一個采用HP3

、HP4、HP5或HP6繞組布局的Hexa-Path Magnetics變壓器。如果沒有
，您可以使用LTspice®仿真繼續實驗。

程序步驟

觀察電路的輸出波形。它應該類似於圖6所示的仿真波形。

圖6.DSBSC波形

問題

1. 改變輸入和輸出變壓器的匝數比。觀察並比較輸出波形。

2. 將電路中W1和W2的位置互換。將其與原始輸出波形進行比較。輸出波形發生了什麼變化？

簡化二極管環形調製器

圖7.簡化的無變壓器二極管環形調製器

如圖7所示，我們可以從傳統二極管環形調製器中去掉變壓器，從而簡化設計。通過使用ADALM2000和兩個低阻值輸入電阻R1和R2（從而無需輸入變壓器），將載波和調製信號的和頻與差頻送入二極管環的兩個相對結點。輸出可以在高阻值輸出電阻R3和R4兩端測量。這些電阻取代輸出變壓器。

圖8.簡化的無變壓器二極管環形調製器的試驗板連接

硬件設置

這種無變壓器版本的二極管環形調製器很容易通過ADALM2000的信號發生器驅動：在一個結點提供載波與調製信號的和頻，在另一個結點提供差頻。設置試驗板，將第一個波形發生器W1的輸出連接到R1的另一端，第二個波形發生器W2的輸出連接到R2的另一端。示波器輸入1+連接到D1
、D3和R4的結點。示波器輸入1-連接到鏈接D2、D4和R3的節點。最後，將R3和R4之間的節點連接到地。連接參見圖8。

程序步驟

本實驗將使用波形公式為fc = 3sin(10kt)的載波和公式為fm = 0.5sin(1kt)的調製信號。最初，這兩個波形相乘

，輸出信號是兩者的乘積。其中包含上邊帶頻率fusf和下邊帶頻率flsf。具體的定義為：

fusf = fc + fm flsf = fc – fm，其中：

• fc = 載波信號

• fm = 調製信號

對於這種簡化方法，我們直接將邊帶饋送到輸入端。注意載波和調製信號：對於上邊帶，有f(t) = 3sin(10kt) + 0.5sin(1kt)；對於下邊帶，有f(t) = 3sin(10kt)–0.5sin(1kt)。

在信號發生器中：對於W1 (Ch1)
，設置公式f(t) = (3 × sin(10×t)) + (0.5 × sin(t))，頻率為1 kHz；對於W2
，設置f(t) = (3 × sin(10×t))–(0.5 × sin(t))
，頻率同樣為1 kHz。在示波器中，水平軸設置為200 µs/div，垂直軸設置為500 mV/div。運行信號發生器和示波器，觀察波形。結果應該與圖9中的波形相似。

圖9.簡化的無變壓器二極管環形調製器

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