ch9

∑
n
∑
n
1 m n cos( ω 0 − Ω n ) t 2
信号带宽 B = 2Ω max
载波 调制信号
Ωmax max
调幅波 下边带
ω0
上边带
ω0-Ωmax
ωo
ω0+Ωmax
v (t ) = Vo (1 + ma cos Ωt ) cos ωot
V0
ma V0 2
ω0 − Ω
如果将普通调幅波输送功率至 电阻R上 电阻 上，则载波与两个边频将分别 得出如下的功率： 得出如下的功率： 0
从振幅受调制的高频信号中 还原出原调制的信号。 还原出原调制的信号。
图 9.1.1
检波器的输入输出波形
图 9.1.2
检波器检波前后的频谱
2. 组成
图 9.1.3
检波器的组成部分
3. 检波的分类 二极管检波器 器件 三极管检波器 小信号检波器 检波 信号大小 大信号检波器 包络检波器 工作特点 同步检波器
Fra Baidu bibliotek2(
Ω ) 2π
2(
Ω ) 2π
Ω 2π
2. 普通调幅波的频谱 （1）由单一频率信号调 幅 ）
v AM ( t ) = V 0 (1 + m a cos Ωt ) cos ω 0 t = V 0 [ cos ω 0 t +
调制信号 Ω 载波
1 1 m a cos( ω 0 + Ω ) t + m a cos( ω 0 − Ω ) t 2 2
9.2.1
调幅波的数学表示式与频谱
9.2.2
调幅波中的功率关系
1. 普通调幅波的数学表示式
首先讨论单音调制的调幅波。 首先讨论单音调制的调幅波。 载波信号： 载波信号： v 0 = V0 cos ω 0 t 调制信号： 调制信号： v Ω = VΩ cos Ω t
幅信号（已调波）： 调 幅信号（已调波）： v AM = Vm (t ) cos ω0t 由于调 幅信号的振幅与调制信号成线性关系，即有： 幅信号的振幅与调制信号成线性关系，即有： V m ( t ) = V 0 + k a V Ω cos Ω t ，式中 ka 为比例常数 即：
V (t ) • cos ω 0t
V (ω ) ∗
e j ω 0 t + e − jω 0 t cos ω 0t = 2
斩波调幅器方框图
图 9.4.2
斩波调幅器工作图解
S2 (t) = {
图 9.4.3
+1 cosω0t ≥0 −1 cosω0t ≤0
平衡斩波调幅及其图解
图 9.4.4
二极管电桥斩波调幅电路
图 9.4.5
环形调幅器电路
调制信号（音频） 调制信号（音频）
VΩ cos Ωt
被调信号（射频） 被调信号（射频） V0 cos ω 0 t 已调信号幅度 V (t ) = Vom (1 + ma cos Ωt ) 已调信号 v o (t ) = V (t ) cos ω 0 t
1 V0 载波功率: 载波功率 PoT = 2 R
2
ma V0 2
ω0 ω0 + Ω ω
上边频或下边频: 上边频或下边频:
PSB1 = PSB2
1 2 maV0 1 2 = 1 m 2P = a oT 2 4 R
在调幅信号一周期内，AM信号的平均输出功率是 在调幅信号一周期内，AM信号的平均输出功率是
PAM = PoT + PDSB 1 2 = (1 + ma ) PoT 2
PAM = PoT + PDSB
1 2 = (1 + ma ) PoT 2
0
V0
ma V0 2
ω0 − Ω
ma V0 2
ω0 ω0 + Ω ω
当ma＝1时，PoT＝(2/3)Po ； 时 当ma＝0.5时，PoT＝(8/9)Po ； 时
]
ω0
调幅波 下边频 上边频
ω0-Ω
ω0+Ω
(2) 限带信号的调幅波 v ( t ) = V 0 1 + ∑ m n cos Ω n t cos
AM

n

ω 0t
= V 0 cos ω 0 t + = V 0 cos ω 0 t +
∑
n
1 1 m n cos( ω 0 + Ω n ) t + m n cos( ω 0 − Ω n ) t 2 2 1 m n cos( ω 0 + Ω n ) t + 2
a1V0 +
3 3 3 2 a3V0 + a3V0VΩ 4 2
3 3 3 2 a 3V Ω + a 3V 0 V Ω 4 2 3 3 2 a 2 21 a 2V0VΩ a 2V0VΩ a3V0 VΩ a3V0 2VΩ 3 VΩ a3VΩ 4 4 2 4 3 3 2 2 a 3V0VΩ a3V0VΩ 4 4
2ω 0 − Ω 2ω 0 + Ω ω0 − Ω ω0 + Ω 2ω 0 ω 0 + 2Ω ω 0 − 2Ω 0
a3 3 V0 4
0
Ω 2 Ω 3Ω
ω
3 ω 0ω
图 9.3.2
串联双二极管平衡调幅器简化电路
9.4.1
工作原理
9.4.2
实现斩波调幅的两种电路
S1 (t )
图 9.4.1
={
+1 cosω0t ≥0 0 cosω0t ≤0
缓冲
倍频
高频放大
调制
声音
话筒
音频放大
将要传送的信息装载到某一高频 载频信号上去的过程。 载频信号上去的过程。
2. 调制的原因 4从切实可行的天线出发 为使天线能有效地发送和接收电磁波， 为使天线能有效地发送和接收电磁波，天线的几何 尺寸必须和信号波长相比拟，一般不宜短于1/4波长 波长。 尺寸必须和信号波长相比拟，一般不宜短于 波长。 音频信号: 波长： 音频信号 20Hz～20kHz 波长：15 ～15000 km ～ 天线长度: 天线长度 3.75 ～3750km
2ω 0 − Ω 2ω 0 + Ω ω0 − Ω ω0 + Ω 2ω 0 ω + 2Ω ω0 − 2Ω 0 0
a3 3 V0 4
0
Ω 2 Ω 3Ω
ω
3ω 0ω
如果静态工作点和输入信号变换范围选择合适， 如果静态工作点和输入信号变换范围选择合适，非线性器 件工作在满足平方律的区段。 件工作在满足平方律的区段。
图 9.3.1
非线性调幅方框图
i = a0 + a1 (V0 cosω0t + VΩ cosΩt) + a2 (V0 cosω0t + VΩ cosΩt)2 + a3 (V0 cosω0t + VΩ cosΩt)3
a2 2 V0 2
a 2 2 a 0 + 2 (V0 + VΩ ) 2
a1V Ω +
2. 调制的原因 4便于不同电台相同频段基带信号的同时接收
ω
ωc1
ωc 2
ω
频谱搬移
2. 调制的原因 4可实现的回路带宽
基带信号特点：频率变化范围很大。 基带信号特点：频率变化范围很大。 f max BW 20k = 1000 = =2 低频（音频） 低频（音频）: 20Hz～20kHz f ～ f0 10k min
2ω 0 − Ω 2ω 0 + Ω ω0 − Ω ω0 + Ω 2ω 0 ω + 2Ω ω0 − 2Ω 0 0
a3 3 V0 4
0
Ω 2 Ω 3Ω
ω
3ω 0ω
如果要获得抑制载波的双边带信号， 如果要获得抑制载波的双边带信号，观察输出电流表示 式
i1 = a0 + a1 (V0 cosω0t + VΩ cosΩt) + a2 (V0 cosω0t + VΩ cosΩt)2
高频（射频）: 高频窄带信号 高频（射频）
AM广播信号 535 ～1605kHz，BW=20kHz 广播信号: 广播信号 ， f max BW 20k 1 =3 = = f min f0 1000k 50
f0 BW = Q
low
20
10k
20k
100k
1000k
high
频谱搬移
3. 调制的方式和分类
V0 (1+ ma cosΩt) cosω0t
maV0 cosΩt cosω0t
ma V0 cos(ω0 − Ω)t 2 m (或 a V0 cos(ω0 + Ωt) 2
波形图
频谱图
ω 0 -Ω ω 0+Ω
ω 0-Ω
1 m aV 0 2
ω 0+ Ω
ω 0- Ω
1 m aV 0 2
ω 0+ Ω
信号 带宽
V m ( t ) = V 0 (1 + m a cos Ω t )
Vmax = Vo (1+ ma )
Vo
Vmin =Vo (1−ma )
1 (Vmax − Vmin ) V −V V −V 2 ma = = max 0 = 0 min V0 V0 V0
• 波形特点： 波形特点： • (1)调幅波的振幅（包络）变化规律与调制 调幅波的振幅（包络） 调幅波的振幅 信号波形一致 • (2) 调幅度 反映了调幅的强弱度 调幅度ma反映了调幅的强弱度
i = a0 + a1 (V0 cosω0t + VΩ cosΩt) + a2 (V0 cosω0t + VΩ cosΩt)2
a 2 2 a 0 + 2 (V0 + VΩ ) 2
a1V Ω + a1V0 + 3 3 3 2 a3V0 + a3V0VΩ 4 2
a2 2 V0 2
3 3 3 2 a 3V Ω + a 3V 0 V Ω 4 2 3 3 2 a 2 21 a 2V0VΩ a 2V0VΩ a3V0 VΩ a3V0 2VΩ 3 VΩ a3VΩ 4 4 2 4 3 3 2 2 a 3V0VΩ a3V0VΩ 4 4
v Ω = VΩ cos Ωt
v 0 = V 0 cos ω 0 t
ma = 0
0 < ma < 1
maa > 1 =
图 9.2.2
由非正弦波调制所得到的调幅波 Vmax − V0 m上 = V0 V0 − Vmin m下 = V0
三种振幅调制信号
单边带信号 电压 表达式 普通调幅波 载波被抑制双边带调幅波
平衡调幅电路
3 3 3 2 a 3V 0 + a 3V 0V Ω 4 2
3 3 3 2 a 3V Ω + a 3V 0 V Ω 4 2 3 3 2 a2 2 a 2V 0V Ω a 2 V 0V Ω a 3V 0 V Ω a 3V 0 2V Ω V Ω 1 a 3V Ω 3 4 4 2 4 3 3 2 2 a 3V 0V Ω a 3V 0V Ω 4 4
9.1 9.2 9.3 9.4 9.5 9.6
概述 调幅波的性质 平方律调幅 斩波调幅 模拟乘法器调幅 单边带信号的产生
9.7 9.8 9.9 9.10 9.11
残留边带调幅 高电平调幅 包络检波 同步检波 单边带信号的接收
9.1.1 9.1.2
振幅调制简述
检波简述
1.定义 定义
发 射
高频振荡
调幅 连续波调制 调频 调相 调制 振幅调制 脉宽调制 脉冲波调制 脉位调制 编码调制
4. 调幅的方法
平方律调幅 低电平调幅 斩波调幅 调幅方法 集电极调幅 高电平调幅 基极调幅
1.定义 定义
fo – fs = fi
高频 放大 fs fo fs
混频
中 大 频放 fi
检波 F
低 大 频放 F
本 荡 地振
9.3.1 9.3.2
工作原理
平衡调幅器
调幅波的共同之处都是在调幅前后产生了新的频率分量， 调幅波的共同之处都是在调幅前后产生了新的频率分量，也 就是说都需要用非线性器件来完成频率变换。 就是说都需要用非线性器件来完成频率变换。 这里将调制信号v 与载波信号v 相加后， 这里将调制信号 Ω与载波信号 ω0相加后，同时加入非线 性器件，然后通过中心频率为ω0的带通滤波器取出输出电压vo 性器件，然后通过中心频率为 的带通滤波器取出输出电压 中的调幅波成分。 中的调幅波成分。
载波本身并不包含信号， 载波本身并不包含信号，但它的功率却占整个调幅波功率 的绝大部分。 的绝大部分。 从调幅波的频谱图可知，唯有它的上、 从调幅波的频谱图可知，唯有它的上、下边带分量才实际地 反映调制信号的频谱结构，而载波分量仅是起到频谱搬移的作用， 反映调制信号的频谱结构，而载波分量仅是起到频谱搬移的作用， 不反映调制信号的变化规律。 不反映调制信号的变化规律。
i2 = a0 + a1 (V0 cosω0t −VΩ cosΩt) + a2 (V0 cosω0t −VΩ cosΩt)2
总的输出电流 总的输出电压
a0 + a2 2 2 (V 0 + V Ω ) 2
a 1V Ω +
a 1V 0 +
i = i1 − i2 vo = (i1 − i2 )R
a2 2 V0 2
V m ( t ) = V 0 (1 + k aV Ω cos Ω t ) = V 0 (1 + m a cos Ω t ) V0
ma = k aV Ω V0
式中m 为调制度， 式中 a为调制度，
常用百分比数表示。 常用百分比数表示。
∴ v AM = V 0 (1 + m a cos Ω t ) cos ω 0 t