振幅调制与解调第5章..
合集下载
第5章 振幅调制及解调
uSSB (t)
Um0 2
cos t
cosCt
Um0 2
sin t
sin C t
第5章 振幅调制及解调
H()
C C4 滤波法框图
第5章 振幅调制及解调
第一项是载波与调制信号相乘项，第二项是调制信号 的正交信号与载波的正交信号的乘积项，两项相加得下边 带信号，如图5.15所示。
第5章 振幅调制及解调
第5章 振幅调制及解调
5.1 概述 5.2 振幅调制信号分析 5.3 振幅调制方法 5.4 振幅调制电路 5.5 振幅解调方法 5.6 振幅解调电路
第5章 振幅调制及解调
5.1 概 述
5.1.1 连续波模拟调制 连续波模拟调制的载波是连续的等幅高频正弦波， 用uC表示
uC=UCmcos(ωCt+φ) 将调制信号uΩ寄载在载波上的方法有三种。一种是把 调制信号寄载在载波的幅度上，叫做振幅调制，简称 调幅(AM)。已调波用uAM表示，如图5.1所示。
第5章 振幅调制及解调
采样
量化
编码
信道
解码
滤波
u(t)
uo(t)
s(t) Ts
定时
发射
接收
同步
图5.4 脉冲数字调制系统框图
第5章 振幅调制及解调
脉冲调制信号的传输方式有两种。一种是直接将 脉冲调制信号送入信道进行传输，这种方式叫基带传 输。这种传输方式适用于短距离通信。另一种是载波 传输。载波传输是两次调制方式。
uAM UC KM uuC uC (1 KM u )
UCm (1 KMUΩm cos t) cosCt
与式(５.2-1)对照可见
U m0
Ucm , ma
高频第5章角度调制与解调
相位检波型相位鉴频器(三)
第八节：鉴频电路
相位检波器(鉴相器)(一)
由模拟相乘器加低通滤波器构成
根据模拟相乘器输入波形不同，相位检波器的线性(指输出电压大小和两个输入电压之间相位差的关系)范围也不同
设两个输入为：
则乘法器的输出为：
经低通滤波器滤出高频分量后：
故在 附近， 和 有近似线性 关系
采用间接调频时，受到非线性限制的不是相对频偏，也不是绝对频偏，而是最大相移，即调相系数
3
扩展线性频偏的方法：间接调频
频率解调的基本原理和方法
第七节：频率解调的基本原理和方法
调频-调幅变换法
调频-调相变换法
脉冲计数法
利用锁相环电路进行鉴频
本章介绍前三种方法，第四种方法将在下一章介绍
单失谐回路斜率鉴频器：原理(一)
单谐振回路的通用谐振曲线
定义鉴频灵敏度：
则推导可得：
单失谐回路斜率鉴频器：鉴频特性分析(一)
单失谐回路斜率鉴频器：鉴频特性分析(二) 第八节：鉴频电路 故鉴频灵敏度： 随输入调频波的幅度增大而增大 随器件工作点的提高而有所增大 随工作频率的升高而降低 正比于右式中各分子项 将 对 求导数，可得 时，有最大鉴频灵敏度： 因此，如果将调频信号的中心频率选在 处，则在频偏不大时，可以得到较为对称的调频-调幅变换
双失谐回路斜率鉴频器：原理(一)
第八节：鉴频电路 双失谐回路斜率鉴频器由两个单失谐回路斜率鉴频器连接而成 设上下两组谐振回路分别调谐于 并对称处于调频波的载频两边，且：
双失谐回路斜率鉴频器：原理(二)
鉴频电路 注意：只有从A，B两点间取出鉴频电压才是失真较小的对称波形。单独任一点对地的波形都是失真比较大的不对称波形
：调频波的调频系数，其物理意义是调频波的最大附加相移
第八节：鉴频电路
相位检波器(鉴相器)(一)
由模拟相乘器加低通滤波器构成
根据模拟相乘器输入波形不同，相位检波器的线性(指输出电压大小和两个输入电压之间相位差的关系)范围也不同
设两个输入为：
则乘法器的输出为：
经低通滤波器滤出高频分量后：
故在 附近， 和 有近似线性 关系
采用间接调频时，受到非线性限制的不是相对频偏，也不是绝对频偏，而是最大相移，即调相系数
3
扩展线性频偏的方法：间接调频
频率解调的基本原理和方法
第七节：频率解调的基本原理和方法
调频-调幅变换法
调频-调相变换法
脉冲计数法
利用锁相环电路进行鉴频
本章介绍前三种方法，第四种方法将在下一章介绍
单失谐回路斜率鉴频器：原理(一)
单谐振回路的通用谐振曲线
定义鉴频灵敏度：
则推导可得：
单失谐回路斜率鉴频器：鉴频特性分析(一)
单失谐回路斜率鉴频器：鉴频特性分析(二) 第八节：鉴频电路 故鉴频灵敏度： 随输入调频波的幅度增大而增大 随器件工作点的提高而有所增大 随工作频率的升高而降低 正比于右式中各分子项 将 对 求导数，可得 时，有最大鉴频灵敏度： 因此，如果将调频信号的中心频率选在 处，则在频偏不大时，可以得到较为对称的调频-调幅变换
双失谐回路斜率鉴频器：原理(一)
第八节：鉴频电路 双失谐回路斜率鉴频器由两个单失谐回路斜率鉴频器连接而成 设上下两组谐振回路分别调谐于 并对称处于调频波的载频两边，且：
双失谐回路斜率鉴频器：原理(二)
鉴频电路 注意：只有从A，B两点间取出鉴频电压才是失真较小的对称波形。单独任一点对地的波形都是失真比较大的不对称波形
：调频波的调频系数，其物理意义是调频波的最大附加相移
第五章振幅调制及解调3
当UT≤U1m≤10UT时，正切双曲线函数可以用傅
(5.4―8)
EE u2 uo RC 2 n 1 ( x )cos(2n 1)1t (5.4―9) RE n 1
第5章
振幅调制及解调
第5章
振幅调制及解调
2) 三差分放大器
三差分放大器如图5.29(a)所示。V1 和V2 、V3 和V4 、 V5和V6分别组成三个差分放大器。V5是V1、V2差分放 大器的恒流源，V6 是V3 、V4 差分放大器的恒流源。若 所有晶体管的α≈1，根据单差分放大器的分析可知
第5章
振幅调制及解调
当u1=uΩ(t)=UΩmcosΩt, u2=uC(t)=UCmcosωCt时
RC uo 2 RE
n 1
2 n1 ( x)UCm (2n 1)t cos C t
其频谱如图5.34所示。同样通过带通滤波器可以取 出双边带调制信号，但是这种情况存在着非线性失真。
所以利用XFC1596实现振幅调制时，调制信号应由①、
④端输入，载波应由⑧、10端输入。调制信号的幅度应 限定在式(5.4―17)所限定的范围之内。
第5章
振幅调制及解调
Uo ()
0
C－7
C－3 C ＋3 C＋7 C C－ C＋ C－5 C＋5
图5.34 u1=uΩ，u2=uC时输出电压的频谱
U 2m Io Io RE
(5.4―17)
把图5.32(b)和图5.29比较，可以看出，XFC1596
脚⑥和12两端的输出电压与三差分放大器双端输出 电压相同：
RC u1 uo 2 u2th RE 2UT uo与电压u1是双曲正切函数关系。当
(5.4―18)
第5章 频谱的线性搬移电路
《高频电路原理与分析》
第5章 频谱的线性搬移电路
频谱搬移的数学模型 幂级数展开法和线性时变分析法 非线性器件 二极管、三极管、场效应管、集成模拟乘法器
《高频电路原理与分析》
第5章 频谱的线性搬移电路
5.1 非线性电路的分析方法
5.1.1 非线性函数的级数展开分析法
非线性器件的伏安特性
i f (u )
m 0
m m anCn u1n mu2n
i
m 0
n
an C u
m n m m n 1 2
m 0
m m anCn u1n mu2
u
第5章 频谱的线性搬移电路
1. 若u1＝U1cosω1t， u2=0，有
i
n 0
i a u cos tanU1n cos n1t a u a U n 1 n0
第5章 频谱的线性搬移电路
第5章
频谱的线性搬移电路
5.1 非线性电路的分析方法 5.2 二极管电路 5.3 差分对电路 5.4 其它频谱线性搬移电路
《高频电路原理与分析》
第5章 频谱的线性搬移电路
频谱搬移电路的分类 频谱的线性搬移——振幅调制与解调、混频、倍频 频谱非线性搬移——频率调制与解调、相位调制与解调
在EQ+u2上对u1用泰勒级数展开,有
i f EQ u2 f EQ u2 u1
若u1足够小,可忽略u1的二次方及其以上各次方项,则该式为
f EQ u2 I 0 t
时变静态电流
i f ( EQ u2 ) f ( EQ u2 )u1
f EQ u2 g t
e
x2 cos 2t
第五章 振幅调制、解调及混频讲解
（4）频率调制：调制信号控制载波频率，使已调波的频率随调制 信号线性变化。
（5）相位调制：调制信号控制载波相位，使已调波的相位随调 制信号线变化。
（ 6）解调方式：
振幅检波 振幅调制的逆过程 鉴频 调频的逆过程 鉴相 调相的逆过程 (7)振幅调制分三种方式：
普通调幅( AM ) 抑制载波的双边带调幅(DSB ) 单过带调制(SSB )
密码
信号 载波信号：（等幅）高频振荡信号
正弦波 方波 三角波 uc Uc cos(ct )
锯齿波
已调信号（已调波）：经过调制后的高频信号（射频信号）
(1) 调制：用调制信号去控制载波信号的某一个参量的过程。 (2)解调：调制的逆过程，即从已调波中恢复原调制信号的过程。
休息1 休息2
（3）振幅调制：由调制信号去控制载波振幅，使已调信号的振 幅 随调制信号线性变化。
)t
可见,调幅波并不是一个简单的正弦波，包含有三个频率分量：
载波分量(c ) : 不含传输信息
上边频分量c : 含传输信息 下边频分量c : 含传输信息
调制信号
Ω
载波
调幅波
U
ωc
c
下边频
1 2 maUc
1 2
maU
c
上边频
ωc - Ω ωc +Ω
(2) 限带信号的调幅波
第5章 振幅调制、解调及混频
5.1 概述 5.2 振幅调制原理及特性 5.3 振幅调制电路 5.4 调幅信号的解调 5.5 混频器原理及电路
返回 休息1 休息2
5．1概述
振幅调制
解调（检波)
属于 频谱线性搬移电路
混频（变频）
语言
定义： 调制信号：需要传输的信号（原始信号）
（5）相位调制：调制信号控制载波相位，使已调波的相位随调 制信号线变化。
（ 6）解调方式：
振幅检波 振幅调制的逆过程 鉴频 调频的逆过程 鉴相 调相的逆过程 (7)振幅调制分三种方式：
普通调幅( AM ) 抑制载波的双边带调幅(DSB ) 单过带调制(SSB )
密码
信号 载波信号：（等幅）高频振荡信号
正弦波 方波 三角波 uc Uc cos(ct )
锯齿波
已调信号（已调波）：经过调制后的高频信号（射频信号）
(1) 调制：用调制信号去控制载波信号的某一个参量的过程。 (2)解调：调制的逆过程，即从已调波中恢复原调制信号的过程。
休息1 休息2
（3）振幅调制：由调制信号去控制载波振幅，使已调信号的振 幅 随调制信号线性变化。
)t
可见,调幅波并不是一个简单的正弦波，包含有三个频率分量：
载波分量(c ) : 不含传输信息
上边频分量c : 含传输信息 下边频分量c : 含传输信息
调制信号
Ω
载波
调幅波
U
ωc
c
下边频
1 2 maUc
1 2
maU
c
上边频
ωc - Ω ωc +Ω
(2) 限带信号的调幅波
第5章 振幅调制、解调及混频
5.1 概述 5.2 振幅调制原理及特性 5.3 振幅调制电路 5.4 调幅信号的解调 5.5 混频器原理及电路
返回 休息1 休息2
5．1概述
振幅调制
解调（检波)
属于 频谱线性搬移电路
混频（变频）
语言
定义： 调制信号：需要传输的信号（原始信号）
第五章频谱的线性搬移电路讲解
非线性器件，并选择静态工作点使其工作于接近平方律
的区域。
iD
I DSS (1
uGS VP
)2
iD / mA IDSS
8
6
4
－2
Q 2
－2
－1
VP
0 uGB
(a)
信息学院
结束
(1-10)
第五章 频谱的线性搬移电路
高频电路原理与分析
（2）从频谱搬移电路考虑，采用多个非线性器件组成平衡 电路，抵消一部分无用的组合频率分量。 （3）从输入信号的大小考虑，应减小输入信号的幅度，以 便有效地减小高阶相乘项产生的组合频率分量的强度。
i f (EQ u1 u2 )
f (EQ u2 ) f (EQ u2(1-12)
第五章 频谱的线性搬移电路
高频电路原理与分析
•
式中f(EQ+u2)是当输入信号u1=0时的电流，称
为时变静态电流或时变工作点电流，f′ (EQ+u2)称为
时变增益或时变电导。
•
所谓时变是指f(EQ+u2)和 f′ (EQ+u2)与u1无关，
• 为二项式系数，故
n
i
C
m n
u1n
m
u
m 2
n0 m0
• 令 u2 0 u1 U1 cos1t
i
anu1n
anU
n 1
c osn
1t
n0
n0
bnU
n 1
c os n1t
n0
信息学院
结束
(1-6)
第五章 频谱的线性搬移电路
高频电路原理与分析
• 结论：
• 1. 当单一频率信号作用于非线性器件时，在输出电 流中不仅包含了输入信号的频率分量ω1，而且还包含 了该频率分量的各次谐波分量n ω1（n=2，3，…）， 可用于倍频电路。
高频-包络检波ppt课件.pptx
第十五讲 包络检波
9/29/2024 2:54 PM
1
第5章 振幅调制与解调
5.5.2 二极管峰值包络检波
旧版：第6章 6.2.2
包络检波器的工作原理 包络检波器的质量指标
第十五讲 包络检波
9/2第5章 振幅调制与解调
峰值包络检波器的工作原理
输入 AM信号
非线性 电路
-
-
等避U的于免DU直C载底经im流(波部R1电和电切压mR压 割a为L)振 失分：幅 真压RU的U后imRD条在CL=件RRK上d为U产i：m 生
ui Uim (1 ma cos Wt ) cos ct Uim (1 ma cos Wt )
Ui m
式端U中的由mR ，交于a流RURURΩR负RD=对RCLRR载L检LLR/电/波RR阻为二LR，/检极/ R而波管R器VRR为WD输来直出说
9/29/2024 2:54 PM
4
第5章 振幅调制与解调
uC U1
ui U2
U3 uC U4
UA
UB
0
t
通 断通 断
iD
(a)
0
t
(b)
uo
Uav
Uo
0
t
(c)
加入等幅波时检波器的工作过程
第十五讲 包络检波
iD gD
iD
iDmax
－ Uo 0
uD
0
uD
t
(b)
t (a)
检波器稳态时的电流电压波形
峰值包络检波器的应用型输出电路
+ （a） u-i
VD
Cd
+
+UDC - +
C uo R
RL uΩ
(完整版)高频电子线路第5章习题答案
第5章 振幅调制、振幅解调与混频电路5.1 已知调制信号()2cos(2π500)V,u t t Ω=⨯载波信号5()4cos(2π10)V,c u t t =⨯令比例常数1a k =，试写出调幅波表示式，求出调幅系数及频带宽度，画出调幅波波形及频谱图。
[解] 5()(42cos 2π500)cos(2π10)AM u t t t =+⨯⨯54(10.5cos 2π500)cos(2π10)V t t =+⨯⨯20.5,25001000Hz 4a m BW ===⨯= 调幅波波形和频谱图分别如图P5.1(s)(a)、(b)所示。
5.2 已知调幅波信号5[1cos(2π100)]cos(2π10)V o u t t =+⨯⨯，试画出它的波形和频谱图，求出频带宽度BW 。
[解] 2100200Hz BW =⨯=调幅波波形和频谱图如图P5.2(s)(a)、(b)所示。
5.3已知调制信号3[2cos(2π210)3cos(2π300)]Vu t t Ω=⨯⨯+⨯，载波信号55cos(2π510)V,1c a u t k =⨯⨯=，试写出调辐波的表示式，画出频谱图，求出频带宽度BW 。
[解] 35()(52cos2π2103cos2π300)cos2π510c u t t t t =+⨯⨯+⨯⨯⨯3555353555(10.4cos2π2100.6cos2π300)cos2π5105cos2π510cos2π(510210)cos2π(510210)1.5cos2π(510300) 1.5cos2π(510300)(V)t t tt t t t t t =+⨯⨯+⨯⨯⨯=⨯⨯+⨯+⨯+⨯-⨯+⨯++⨯- 3max 222104kHz BW F =⨯=⨯⨯=频谱图如图P5.3(s)所示。
5.4 已知调幅波表示式6()[2012cos(2π500)]cos(2π10)V u t t t =+⨯⨯,试求该调幅波的载波振幅cm U 、调频信号频率F 、调幅系数a m 和带宽BW 的值。
高频电子线路复习提纲与习题答案(1)
《高频电子线路》课程考试大纲课程编号：课程名称：高频电子线路课程英文名：Electronic circuit of high frequency课程类型：本科专业必修课学时、学分：总学时54学时4学分（其中理论课44学时，实验课10学时）开课单位：信息学院开课学期：三年级第二学期考试对象：电子信息工程专业本科生考试形式：闭卷考试所用教材：1.《高频电子线路》（第二版），高吉祥主编，电子工业出版社；2.《高频电路原理与分析》（第三版）曾兴雯等编著西安电子科技大学出版社一、学习目的和任务《高频电子线路》课程是高等学校电子信息工程、通信工程等专业的必修专业基础课。
本课程以分立元件构成的基本非线性电路为基础，以集成电路为主体，通过课堂讲授使学生理解无线通信系统中的各种主要的高频电子电路的组成、电路功能、基本工作原理，并掌握其分析方法及应用；通过实验教学、开放实验室、课外实验等实践环节使学生加深对基本概念的理解，掌握基本电路的设计、仿真与调试方法（用计算机采用EDA软件）。
同时为后续专业课的学习打好基础。
二、制定考试大纲的目的和依据制定《高频电子线路》课程的考试大纲是为了使教师和学生在教与学的过程中共同建立明确的目标和要求，使考试成绩能比较正确和客观地反映学生掌握本课程的水平，同时还能起到检验教师教学效果的作用。
按照考试大纲考试能够进一步促进课程教学的改革，并为提高教学质量提供了依据。
本大纲制定的考核要求，主要是依据《高频电子线路》课程所使用的电子工业出版社出版、高吉祥编著的《高频电子线路》一书，并依据该门课程的教学大纲而制定的。
三、考试大纲内容说明：1、考试形式：分为闭卷、开卷、闭卷+开卷、实验操作、实验操作+闭卷考试等，本课程采用闭卷考试形式。
2、所用教材：包括书名，作者名，出版社，版次。
3、考试对象：分为年级，学期。
4、考核目标：其中a、b、c，分别表示a：了解；b：掌握；c：熟练掌握。
四、内容要求：第一章选频网络1．掌握LC串并联谐振回路的谐振特性；2．串并联阻抗转换（在同一工作频率处）；3．接入系数的计算（电容抽头、电感抽头、变压器等）；4．耦合回路（1）反射阻抗的概念（2）耦合系数（3）耦合因数（4）频率特性及通频带第二章高频小信号放大器1．单级单调谐放大器掌握电路分析方法，画交流等效电路，求谐振放大电路的电压增益、功率增益、通频带、选择性。
电子教案-高频电子教案(第三版)-高频电子教案(第三版)-5fuxi-电子课件
第 5 章 振幅调制、解调与混频电路
振幅调制的基本原理 相乘器电路 振幅调制电路 振幅检波电路 混频电路
一、三种调幅方式的比较 1. 单频调制表达式 AM: uO Um0 (1 ma cos Ωt )cos ωct
DSB: uO = kaU mcos t coswct SSB: uO =1/2[ kaU mcos( /-wc)t]
2. 混频电路的组成模型
uL(t) us(t)
AMXY uO(t)
X
BPF
uI(t)
Y
中频已调波
fc
uL(t)
本机振荡
载f频I 已变调换波后的新
fL 调幅收音机： fI = 465 kHz
fI = fL+ f调c 制类型和调 或 fI = fL– fs 制(当参f数L>不f变c )。
fI = fs – fL (当 fL< fc)
当 fI > fc 称为上混频
当 fI < fc 称为下混频
ur(t) us(t)
AMXY u’O(t)
X
LPF
uO(t)
ur(t) — 与载波同频 同相的同步信号
Y
乘积型同步检波电路组成模型
2. 失真
u
1. 惰性失真
原因：
RC过大放电慢，C上电压不 能跟随输入调幅波幅度下降。
现象
ma越大，Ω越大，越容易产生惰性失真。
2. 负峰切割失真
uO
原因：
检波电路的交流负载电 阻和直流负载电阻相差太大。 u
例 解：
（设ωc为Ω的整数倍）
BW = 2F
求带宽
例 解：
（设ωc为Ω的整数倍）
BW = F
求带宽
振幅调制的基本原理 相乘器电路 振幅调制电路 振幅检波电路 混频电路
一、三种调幅方式的比较 1. 单频调制表达式 AM: uO Um0 (1 ma cos Ωt )cos ωct
DSB: uO = kaU mcos t coswct SSB: uO =1/2[ kaU mcos( /-wc)t]
2. 混频电路的组成模型
uL(t) us(t)
AMXY uO(t)
X
BPF
uI(t)
Y
中频已调波
fc
uL(t)
本机振荡
载f频I 已变调换波后的新
fL 调幅收音机： fI = 465 kHz
fI = fL+ f调c 制类型和调 或 fI = fL– fs 制(当参f数L>不f变c )。
fI = fs – fL (当 fL< fc)
当 fI > fc 称为上混频
当 fI < fc 称为下混频
ur(t) us(t)
AMXY u’O(t)
X
LPF
uO(t)
ur(t) — 与载波同频 同相的同步信号
Y
乘积型同步检波电路组成模型
2. 失真
u
1. 惰性失真
原因：
RC过大放电慢，C上电压不 能跟随输入调幅波幅度下降。
现象
ma越大，Ω越大，越容易产生惰性失真。
2. 负峰切割失真
uO
原因：
检波电路的交流负载电 阻和直流负载电阻相差太大。 u
例 解：
（设ωc为Ω的整数倍）
BW = 2F
求带宽
例 解：
（设ωc为Ω的整数倍）
BW = F
求带宽
振幅调制电路
振幅调制电路有两个输入端和一个输出端，如图 5.2 所 示 。 输 入 端 有 两 个 信 号 ： 一 个 是 输 入 调 制 信 号 uΩ(t)＝UωmcosΩt= Uωm cos2πFt，称之为调制信号，它 含有所需传输的信息；另一个是输入高频等幅信号， uc(t)＝Ucmcosωct=Ucmcos2πfct，称之为载波信号。其中， ωc=2πfc，为载波角频率；fc为载波频率。
uo(t)= Amuc(t)uΩ(t)
=AmUΩm cosΩt Ucmcosωct
(5―10)
由上式可得双边带调幅信号的波形，如图5.9(a)所示。
根据(5―10)式可得双边带调幅信号的频谱表达式为
uo
(t)
1 2
AmUmUcm[cos(c
)t
cos(c
)t]
(5―11)
u(t)
Am uo(t)＝Amu(t)uc(t)
(5―2)
4) 普通调幅信号的频谱结构和频谱宽度
将式(5―1)用三角函数展开：
Uo (t) Uomct mUom cos t cosct
Uom
cosct
1 2
maUom
cos(c
)t
1 2
maUom
cos(c
)t
(5―3)
u(t)
t uc(t)
t
uo(t)
Uo mmax
Uo mmin
t
Uo m(1＋macos t)
(5―5)
可以看到，uo(t)的频谱结构中，除载波分量外， 还有由相乘器产生的上、下边频分量，其角频率为
（ωc±Ω）、（ωc+2Ω）…（ωc±nmaxΩ）。这些上、下 边频分量是将调制信号频谱不失真地搬移到ωc两边， 如图5.7所示。不难看出，调幅信号的频谱宽度为调制 信号频谱宽度的两倍，即
uo(t)= Amuc(t)uΩ(t)
=AmUΩm cosΩt Ucmcosωct
(5―10)
由上式可得双边带调幅信号的波形，如图5.9(a)所示。
根据(5―10)式可得双边带调幅信号的频谱表达式为
uo
(t)
1 2
AmUmUcm[cos(c
)t
cos(c
)t]
(5―11)
u(t)
Am uo(t)＝Amu(t)uc(t)
(5―2)
4) 普通调幅信号的频谱结构和频谱宽度
将式(5―1)用三角函数展开：
Uo (t) Uomct mUom cos t cosct
Uom
cosct
1 2
maUom
cos(c
)t
1 2
maUom
cos(c
)t
(5―3)
u(t)
t uc(t)
t
uo(t)
Uo mmax
Uo mmin
t
Uo m(1＋macos t)
(5―5)
可以看到，uo(t)的频谱结构中，除载波分量外， 还有由相乘器产生的上、下边频分量，其角频率为
（ωc±Ω）、（ωc+2Ω）…（ωc±nmaxΩ）。这些上、下 边频分量是将调制信号频谱不失真地搬移到ωc两边， 如图5.7所示。不难看出，调幅信号的频谱宽度为调制 信号频谱宽度的两倍，即
高频电子线路第5章ppt课件
2
载波uc
已调波uAM
振荡器
倍频
高频 放大器
调制
话筒
调制信号 放大器 调制信号 uΩ
无线电通信发射机的组成框图
3
5.1.1 普通调幅波
所谓调制，就是使幅度、频率、或相位随调制信号 的大小而线性变化的过程。分别称为振幅调制、频率调 制或相位调制，简称调幅、调频和调相。
解调是调制的相反过程，即从已调波信号中恢复原 调制信号的过程。与调幅、调频和调相相对应，有振幅 解调、频率解调和相位解调，简称检波、鉴频和鉴相。
u A M =U cm (1+M acosΩ t)cosω ct
=U cm cosω ct+M a 2 U cm cos(ω c+Ω )t+M a 2 U cm cos(ω c-Ω )t
载波分量
上边带分量
下边带分量
电 压 振 幅
U Ωm
调幅波的频谱图
U cm
MaUcm / 2
MaUcm / 2
0Ω
ω c - Ω ω c ωc + Ω
过调幅失真
Ma >1
8
U m (t)= U c m (1+ M a c o sΩ t)
U m m ax=U cm (1+M a) Um m in=Ucm(1-M a)
包络的振幅为：
Um=Umm ax2 -Umm in=UcmM a
调制度
包络振幅
Ma 载波振幅
Um Ucm
9
3. AM调幅波的频谱及带宽
ω
u A M = U c m (1 + M a c o s Ω t)c o s ω c t
= U c m c o s ω c t+ M a 2 U c m c o s ( ω c + Ω ) t+ M a 2 U c m c o s ( ω c -Ω ) t
载波uc
已调波uAM
振荡器
倍频
高频 放大器
调制
话筒
调制信号 放大器 调制信号 uΩ
无线电通信发射机的组成框图
3
5.1.1 普通调幅波
所谓调制，就是使幅度、频率、或相位随调制信号 的大小而线性变化的过程。分别称为振幅调制、频率调 制或相位调制，简称调幅、调频和调相。
解调是调制的相反过程，即从已调波信号中恢复原 调制信号的过程。与调幅、调频和调相相对应，有振幅 解调、频率解调和相位解调，简称检波、鉴频和鉴相。
u A M =U cm (1+M acosΩ t)cosω ct
=U cm cosω ct+M a 2 U cm cos(ω c+Ω )t+M a 2 U cm cos(ω c-Ω )t
载波分量
上边带分量
下边带分量
电 压 振 幅
U Ωm
调幅波的频谱图
U cm
MaUcm / 2
MaUcm / 2
0Ω
ω c - Ω ω c ωc + Ω
过调幅失真
Ma >1
8
U m (t)= U c m (1+ M a c o sΩ t)
U m m ax=U cm (1+M a) Um m in=Ucm(1-M a)
包络的振幅为：
Um=Umm ax2 -Umm in=UcmM a
调制度
包络振幅
Ma 载波振幅
Um Ucm
9
3. AM调幅波的频谱及带宽
ω
u A M = U c m (1 + M a c o s Ω t)c o s ω c t
= U c m c o s ω c t+ M a 2 U c m c o s ( ω c + Ω ) t+ M a 2 U c m c o s ( ω c -Ω ) t
第五章振幅调制..
表示单位调制信号电压所引起的高频振荡幅度的变化
高频电子线路
二、单频调制
1. 表达式
uΩ (t ) U Ωm cos Ωt U Ωm cos 2Ft
uAM (t ) 〔U cm Ku (t )〕 cos(ct ) 〔U cm KU mcost〕 cos(ct ) U cm （ 1 ma cost〕 cos(ct )
高频电子线路
第 5 章 振幅调制、解调电路
振幅调制：用待传输的低频信号去控制高频载波信 号的幅值 解调：从高频已调信号中还原出原调制信号
振幅调制、解调和混频电路都是频谱线性搬移电路
地位: 通信系统的基本电路
高频电子线路
高频电子线路
高频电子线路
第 5 章 振幅调制、解调电路
概述 调幅信号的基本特性 低电平调幅电路 高电平调幅电路 包络检波 同步检波
uDSB (t ) AM u (t )uc (t )
uDSB (t ) AMUcmUm cos(t ) cos( c t ) Um cos(t ) cos( c t )
1 1 U m cos[(c )t ] U m cos[(c )t ] 2 2
高频电子线路
高频电子线路
5.2.1 普通调幅波（AM）
一、普通调幅波表达式
包络函数（瞬时振幅）U（t）可表示为：
U (t ) U cm U (t ) U cm Ku (t )
U (t ) 与调制电压 u (t )
成正比，代表已调波振幅的变化量；
包络函数所对应的曲线是由调幅波各高频周期峰值所连成的 曲线，称为调幅波的包络。因此，包络与调制信号的变化规 律完全一致，其包含有调制信号的有用信息。
第5章调制与解调共51讲160页课件
18
残留边带调制是介于单边带调制与双边带调制之间的一种 调制方式，它既克服了DSB信号占用频带宽的问题，又解决 了单边带滤波器不易实现的难题。
在残留边带调制中，除了传送一个边带外，还保留了另外 一个边带的一部分。对于具有低频及直流分量的调制信号， 用滤波法实现单边带调制时所需要的过渡带无限陡的理想 滤波器，在残留边带调制中已不再需要，这就避免了实现上 的困难。
接将载频与调 制信号相乘
1 2
AUmUcm cos(c
)t
cos(c
)t
15
[优点] 发送功率利用率提高
uDSB Auuc AUm cos t Ucm cosct
1 2
AUmUcm cos(c
)t
cos(c
)t
[不足]
1) 存在180deg相位突变点; 2) 包络变化不反映调制信号 的变化；
41
失真原理 放电时常数过大，导致放电过慢形成。 解决办法
降低放电时常数， 使放电速率快于 包络下降速率 不失真条件
RC 1 ma2 ma
42
1）大信号包络检波 实用电路
Ri：为后级电路输入电阻，
此处作为检波负载。
CC：隔离Uo中的直流分量，
只让交流成份送至后级处理，
CC的容抗要求远小于Ri阻抗
u (t) Um cos t Um cos 2Ft 2F
又令载波信号
uC (t) Ucm cosct Ucm cos 2fc t c 2fc 调幅波振幅(包络) （与调制信号成比例）
U AM (t) Ucm kaUm cost
Ucm(1
ka
U m Ucm
c ost )
6
普通调幅波的表达式、功率与效率计算 三种调幅波的波形图、频谱图
残留边带调制是介于单边带调制与双边带调制之间的一种 调制方式，它既克服了DSB信号占用频带宽的问题，又解决 了单边带滤波器不易实现的难题。
在残留边带调制中，除了传送一个边带外，还保留了另外 一个边带的一部分。对于具有低频及直流分量的调制信号， 用滤波法实现单边带调制时所需要的过渡带无限陡的理想 滤波器，在残留边带调制中已不再需要，这就避免了实现上 的困难。
接将载频与调 制信号相乘
1 2
AUmUcm cos(c
)t
cos(c
)t
15
[优点] 发送功率利用率提高
uDSB Auuc AUm cos t Ucm cosct
1 2
AUmUcm cos(c
)t
cos(c
)t
[不足]
1) 存在180deg相位突变点; 2) 包络变化不反映调制信号 的变化；
41
失真原理 放电时常数过大，导致放电过慢形成。 解决办法
降低放电时常数， 使放电速率快于 包络下降速率 不失真条件
RC 1 ma2 ma
42
1）大信号包络检波 实用电路
Ri：为后级电路输入电阻，
此处作为检波负载。
CC：隔离Uo中的直流分量，
只让交流成份送至后级处理，
CC的容抗要求远小于Ri阻抗
u (t) Um cos t Um cos 2Ft 2F
又令载波信号
uC (t) Ucm cosct Ucm cos 2fc t c 2fc 调幅波振幅(包络) （与调制信号成比例）
U AM (t) Ucm kaUm cost
Ucm(1
ka
U m Ucm
c ost )
6
普通调幅波的表达式、功率与效率计算 三种调幅波的波形图、频谱图
第5章 振幅调制、解调答案
第5章 振幅调制、解调及混频5.1有一调幅波的表达式为625(10.7cos250000.3cos210000)cos210u t t t πππ=+-（1）试求它所包含的各分量的频率与振幅；（2）绘出该调幅波包络的形状，并求出峰值与谷值幅度。
解：（1）此调幅波所含的频率分量与振幅为（2）此调幅波的包络为：()25(10.7cos 250000.3cos 210000)25(10.7cos 0.3cos 2)m U t t t ππθθ=+-=+-令利用高等数学求极值的方法求解出包络的峰值与谷值：当180θ︒=时，包络的谷值为0；当54.3θ︒=时，包络的峰值约为37.6。
5.2有一调幅波，载波功率为100W 。
试求当1a m =与0.3a m =时每一边频的功率。
解：设调幅波载波功率为c P ，则边频功率为214c u a c l P P m P P ==。
（1）1a m =时，1110025(W)44u l c P P P ===⨯= （2）0.3a m =时，2110.30.09100 2.25(W)44u l cP P P ==⨯⨯=⨯⨯=5.3一个调幅发射机的载波输出功率为5kW ，70%a m =，被调级的平均效率为50％。
试求： （1）边频功率；（2）电路为集电极调幅时，直流电源供给被调级的功率； （3）电路为基极调幅时，直流电源供给被调级的功率。
解：设调幅波载波功率为c P ，则边频功率为214u a c l P m P P ==。
（1）∵214u l a c P P m P ==∴22110.75 1.225(kW)22a c P m P ==⨯⨯=边频（2）集电极调幅时：50%o c D D P PP P η===∴510(kW)0.5cD P P η=== （3）基极调幅时：50%oDP P η==，而5 1.225 6.225(kW)o c u l P P P P =++=+= ∴ 6.22512.45(kW)0.5oD P P η===5.4载波功率为1000W ，试求1a m =与0.7a m =时的总功率和两边频的功率各为多少？解：设载波功率为c P ，则1000W c P =，边频功率为214u a c l P m P P ==，总功率为212(1)c u a c P P P m P =+=+，因此5.6图题5.6示出一振幅调制波的频谱。
第五章 信号变换一：振幅调制、解调
普通调幅（ 普通调幅（AM）：含载频、上、下边带 ） 含载频、 双边带调幅（ 双边带调幅（DSB）：不含载频 ） 单边带调幅（ 单边带调幅（SSB）：只含一个边带 ） 残留单边带调幅（ 残留单边带调幅（VSB）：含载频、一个 ） 含载频、 边带
二、双边带调制和单边带调制
1. 双边带调制
（1） 双边带调制电路的模型 ）
例题
设载波功率Pc为100W，问调幅度为1及0.3 设载波功率 ，问调幅度为 及 总边频功率、总平均功率各为多少？ 时，总边频功率、总平均功率各为多少？ （ma =1时， P = 50W、 P∑a=150W、 时 、 、 ma = 0.3 时， P = 4.5W、 P∑a=104.5W） 、 ）
7.调幅波的几种调制方式 调幅波的几种调制方式
二、混频器组成框图及工作原理
⒈ 组成框图
⒉ 工作原理
两个不同频率的高频电压作用于非线性器 件时，经非线性变换， 件时，经非线性变换，电流中包含直流分 基波、谐波、和频、差频分量等。 量、基波、谐波、和频、差频分量等。其 中差频分量f 中差频分量 Lo-fs就是混频所需要的中频成 分，通过中频带通滤波器把其它不需要的 频率分量滤掉，取出差频分量完成混频。 频率分量滤掉，取出差频分量完成混频。 若同一个非线性器件既完成混频、又作为 若同一个非线性器件既完成混频、 本地振荡，则这个混频器通常称为变频器 变频器。 本地振荡，则这个混频器通常称为变频器。
5.1.1 振幅调制电路
一、普通调幅（AM） 普通调幅（ ）
什么是调幅？ ⒈ 什么是调幅？ ——载波的振幅值随调制信号的大小作线 载波的振幅值随调制信号的大小作线 性变化，称为振幅调制，简称调幅 调幅（ 性变化，称为振幅调制，简称调幅（AM） ） 2. 普通调幅电路模型
二、双边带调制和单边带调制
1. 双边带调制
（1） 双边带调制电路的模型 ）
例题
设载波功率Pc为100W，问调幅度为1及0.3 设载波功率 ，问调幅度为 及 总边频功率、总平均功率各为多少？ 时，总边频功率、总平均功率各为多少？ （ma =1时， P = 50W、 P∑a=150W、 时 、 、 ma = 0.3 时， P = 4.5W、 P∑a=104.5W） 、 ）
7.调幅波的几种调制方式 调幅波的几种调制方式
二、混频器组成框图及工作原理
⒈ 组成框图
⒉ 工作原理
两个不同频率的高频电压作用于非线性器 件时，经非线性变换， 件时，经非线性变换，电流中包含直流分 基波、谐波、和频、差频分量等。 量、基波、谐波、和频、差频分量等。其 中差频分量f 中差频分量 Lo-fs就是混频所需要的中频成 分，通过中频带通滤波器把其它不需要的 频率分量滤掉，取出差频分量完成混频。 频率分量滤掉，取出差频分量完成混频。 若同一个非线性器件既完成混频、又作为 若同一个非线性器件既完成混频、 本地振荡，则这个混频器通常称为变频器 变频器。 本地振荡，则这个混频器通常称为变频器。
5.1.1 振幅调制电路
一、普通调幅（AM） 普通调幅（ ）
什么是调幅？ ⒈ 什么是调幅？ ——载波的振幅值随调制信号的大小作线 载波的振幅值随调制信号的大小作线 性变化，称为振幅调制，简称调幅 调幅（ 性变化，称为振幅调制，简称调幅（AM） ） 2. 普通调幅电路模型
第5章 幅度调制与解调电路
SSB/SC AM信号的频谱图
5.3.2 普通调幅波的产生电路
在无线电发射机中，按功率电平的高低，普通调幅电
路可分为高电平调制电路和低电平调制电路两大类。前者
属于发射机的最后一级，直接产生发射机输出功率要求的
已调波；后者属于发射机前级产生小功率的已调波，再经
过线性功率放大达到所需的发射机功率电平。
的方波。经过傅立叶级数展开可得
uy
a0 2
an
n1
cos(nct)
故 uo (t) AM uxuy (t)
AMUs (1 ma
cos t)[ a0 2
n1
an
cos( nct )] cos(ct )
当n=1时
uo1(t) AMUs (1 ma cost) cos(ct)[4 cos(ct)]
放电时间常数RC大。故调
检波过程的波形
制包络可以保留下来，然后经过隔直流耦合电容Cc，隔除了
直流分量。所以输出信号只有调制的包络信号。实现了幅度
调制的目的。 2.普通调幅波的同步解调 用模拟乘法器也可以完成对普通调幅波的同步解调。如
图所示。
普通调幅波的解调电路
当放大限幅器放大增益足够大时，uy(t)接近频率为ωc
u(t) U DSB(t) Ku (t) cosct
5.4.4
若 u(t) uDSB(t) Ku(t)cos(ct) , 本机载波 uc(t) Ucm cos(ct)
两者相乘有
up(t) uDSB(t)uc(t) Ku(t)cosctUcm cosct
KUcmu(t) [1 2
5.3.2
则uAM(t)的频谱函数为
5.3.2 普通调幅波的产生电路
在无线电发射机中，按功率电平的高低，普通调幅电
路可分为高电平调制电路和低电平调制电路两大类。前者
属于发射机的最后一级，直接产生发射机输出功率要求的
已调波；后者属于发射机前级产生小功率的已调波，再经
过线性功率放大达到所需的发射机功率电平。
的方波。经过傅立叶级数展开可得
uy
a0 2
an
n1
cos(nct)
故 uo (t) AM uxuy (t)
AMUs (1 ma
cos t)[ a0 2
n1
an
cos( nct )] cos(ct )
当n=1时
uo1(t) AMUs (1 ma cost) cos(ct)[4 cos(ct)]
放电时间常数RC大。故调
检波过程的波形
制包络可以保留下来，然后经过隔直流耦合电容Cc，隔除了
直流分量。所以输出信号只有调制的包络信号。实现了幅度
调制的目的。 2.普通调幅波的同步解调 用模拟乘法器也可以完成对普通调幅波的同步解调。如
图所示。
普通调幅波的解调电路
当放大限幅器放大增益足够大时，uy(t)接近频率为ωc
u(t) U DSB(t) Ku (t) cosct
5.4.4
若 u(t) uDSB(t) Ku(t)cos(ct) , 本机载波 uc(t) Ucm cos(ct)
两者相乘有
up(t) uDSB(t)uc(t) Ku(t)cosctUcm cosct
KUcmu(t) [1 2
5.3.2
则uAM(t)的频谱函数为
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
5.4普通调幅波的产生电路
一、引言 1.叠加波≠调幅波 调幅波的共同之处是在调幅前后产生了新的频率分量， 因此需要用非线性器件来完成频率变换。
2.调幅的方法 1）二、三极管 2）大、小信号 3）高、低电平 高电平调幅——一般置于发射机的最后一级，是在功率 电平较高的情况下进行调制。 低电平调幅——一般置于发射机的前级，再由线性功率 放大器放大已调幅信号，得到所要求功率的调幅波。 4）从哪个极加入（基极、集电极、发射极调幅）
第5章 振幅调制与解调
5.1 概述 5.2 调幅信号的分析 5.3 调幅波产生原理的理论分析 5.4 普通调幅波的产生电路 5.5 普通调幅波的解调电路 5.6 抑制载波调幅波的产生和解调电路
5.1概述
调制是将要传送的信息装载到某一高频振荡(载波)信号 上去的过程。 按照所采用的载波波形区分，调制可分为连续波(正弦 波)调制和脉冲调制。 本课程只研究各种正弦调制方法性能和电路。 一、分类 连续波调制以单频正弦波为载波，受控参数可以是载波 的幅度A，频率或相位，因而有调幅（AM）、调频 （FM）和调相（PM）三种方式。 二、为什么要调制 1）在无线系统中，只有当天线尺寸与电信号波长可比 拟时，电信号才能以电磁波形式有效地被辐射； 2）多路复用。
该节相关内容插在5.5及5.6节中，例如： 5.5中，小信号平方律检波用幂级数分析法； 5.6中，大信号调幅的数学分析用开关函数近似分析 法。
第5章 振幅调制与解调
5.1 概述 5.2 调幅信号的分析 5.3 调幅波产生原理的理论分析 5.4 普通调幅波的产生电路 5.5 普通调幅波的解调电路 5.6 抑制载波调幅波的产生和解调电路
其所占据的频带宽度仍为调制信号频谱中最高频率的两 倍，即BDSB=2Fmax。
波形特点： 1）上下包络不再反映调制信号的变化形状； 2）在调制信号为零的两旁，已调波的相位发生180°突 变。
1 0.5 0 -0.5 -1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
第5章 振幅调制与解调
5.1 概述 5.2 调幅信号的分析 5.3 调幅波产生原理的理论分析 5.4 普通调幅波的产生电路 5.5 普通调幅波的解调电路 5.6 抑制载波调幅波的产生和解调电路
5.2 调幅信号的分析
5.2.1普通调幅波（AM）
设调制信号为单音音频信号 uΩ (t ) U Ωm cost 载波信号为 uc (t ) Ucm cosc t 1.调幅信号的波形图
表5-1 三种调幅波时域、频域波形
作业
教材
5－11
5－13
第5章 振幅调制与解调
5.1 概述 5.2 调幅信号的分析 5.3 调幅波产生原理的理论分析 5.4 普通调幅波的产生电路 5.5 普通调幅波的解调电路 5.6 抑制载波调幅波的产生和解调电路
5.3 调幅波产生原理的理论分析
1 0.5 0 -0.5 -1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
1 0.5 0 -0.5 -1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
5.2.3抑制载波单边带调幅
上边频与下边频的频谱分量对称含有相同的信息，可以 只发送单个边带信号，称为单边带通信（SSB）。 由 uDSB (t ) Au uc AU m cost Ucm cosc t 通过边带滤波器后，可得上边带或下边带： 下边带信号 1 uSSBL AU ΩmU cm cos( c )t 2 上边带信号 1 uSSBH AU mU cm cos( c )t 2 其频带宽度BSSB=Fmax。
5.2.2抑制载波双边带调幅（DSB）
为了克服普通调幅波效率低的缺点，提高设备的功率利 用率，可以不发送载波，而只发送边带信号。 单音调制时，DSB的表达式为
uDSB ( t ) AuΩ uc AU Ω m cost U cm cosc t 1 AU Ω mU cm [cos( c )t cos(c )t ] 2
调幅信号的带宽
B＝2F
思考题：多音调制，已调波 的频谱宽度 B＝？
4.调幅波的功率
2 1 U cm Pc 2 RL
载波功率
边频功率（上边频或下边频）
1 ma 1 2 2 1 P1 P2 ( U cm ) ma Pc 2 2 RL 4
因此，在调制信号一周期内，调幅信号的平均功率为 2 ma P Pc P1 P2 (1 ) Pc 2 因为ma≤1，所以边频功率之和最多占总输出功率的 1/3。调幅波中至少有2/3的功率不含信息，从有效地利用发 射机功率来看，普通调幅波是很不经济的。
ut t
uAM
0 uc(t)
0
t
0
t
2.调幅信号的数学表达式
uAM (t ) (Ucm kaUΩm cost ) cosc t U cm [1 ma cos t ] cos c t
ka是由电路决定的常数， ma kaU Ωm / Ucm 称为调幅指数 或调幅度，它表征载波的振幅受调制信号控制的强弱程度， 一般0＜ma≤1。 未调幅时，ma=0；ma值越大，调幅越深，当ma=1则达到 最大值，称为百分之百调幅。 ma>1时，包络出现过零点，上下 包络不反映调制信号的变化，称为 过调幅。
课堂练习 给定调幅波表达式，画出ma=0.5，1，1.5时波形图。
uAM (t ) (1 ma cos t ) cos c t
3.调幅信号的频谱
uAM (t ) U cm (1 ma cos t ) cos c t
1 1 U cm cosc t maU cm cos( c )t maU cm cos( c )t 2 2 两点结论： 1）调制的过程是实现频谱线性搬移的过程； 2）载频仍保持调制前的频率和幅度，因此它没有反映 调制信号信息，只有两个边带携带了调制信号的信息。