高频电子线路第6章--振幅调制解调及混频
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高频电子线路第6章振幅调制解调及混频
Pmax Pc (1 m)2 Pmin Pc (1 m)2
(6―14)
《高频电路原理与分析》
第6章振幅调制、 解调及混频
2.
在调制过程中,将载波抑制就形成了抑制载波双边 带信号,简称双边带信号。它可用载波与调制信号相乘 得到,其表示式为
uDSB (t) kf (t)kf (t)uC 在单一正弦信号uΩ=UΩcosΩt调制时,
uAM(t)=UM(t)cosωct=UC(1+mcosΩt)cosωct （6―5）
上面的分析是在单一正弦信号作为调制信号的情
况下进行的,而一般传送的信号并非为单一频率的信号,
例如是一连续频谱信号f（t）,这时,可用下式来描述调
幅波:
uAM (t) UC[1 mf (t)]cosct
（6―6 ）
u
0
t
uC
(a)
0
t
(b) u AM (t)
mUc
m＜ 1
Uc
0
t
(c) u AM (t)
m＝ 1
0
t
uAM (t)
(d)
m＞ 1
0
t
(e)
《高频电路原理与分析》
u
0
t
uC
(a)
0
t
(b) u AM (t)
mUc
m＜ 1
Uc
0
t
(c) u AM (t)
m＝ 1
0
t
uAM (t)
(d)
m＞ 1
0
t
图6―1 AM调制过程中的信号波形
Um(t)=UC+ΔUC（t）=UC+kaUΩcosΩt
=UC(1+mcosΩt)
高频电子线路第六章振幅调制解调与混频
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12
13
(2)同步检波 同步检波必须采用一个与发射端载波同频同 相(或固定相位差)的本地载波，称为同步信号。 同步检波可由乘法器和低通滤波器实现,其原理如下图:
同步检波原理图
设输入普通调幅信号为 u A(t M ) (U c m k m U c o t)c so c ts
乘法器另一输入同步信号为: ur(t)Urm cocst
正弦波调制是以高频正弦波为载波，用低频调制 信号分别去控制正弦波的振幅、频率或相位三个参 量，分别称为调幅（AM）、调频（FM）和调相 （PM）。
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4
６.２ 振幅调制与解调原理
振幅调制可分为几种不同的调幅方式： 普通调幅（AM） 双边带调幅（DSB－AM） 单边带调幅（SSB－AM） 残留边带调幅（VSB－AM） 正交调幅（QAM）
其中调幅指数 Mak•U U cm m,0Ma1， k为比例系数。 还可以得到调幅指数的表达式： M a U U m m a aU U x xm mi i n n U m U a cU x m cm U cU m cU m mi n
6
6.2.1 普通调幅方式
图6.2.1 普通调幅波形和频谱
7
６.２.１ 普通调幅方式
❖ 显然, 当Ma＞1时, 普通调幅波的包络变化与调制信 号不再相同, 产生了失真, 称为过调制, 如图6.2.2所 示。所以, 普通调幅要求Ma必须不大于1，即Ma≤1 。
8
式（6.2.1）又可以写成：
u A( t M ) U cc mo c t M s a 2 U c[ m cc o ) t s c(o c s ) t](
解调是在接收端将已调波信号从高频段变换到低 频段，恢复原调制信号。
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(2)同步检波 同步检波必须采用一个与发射端载波同频同 相(或固定相位差)的本地载波，称为同步信号。 同步检波可由乘法器和低通滤波器实现,其原理如下图:
同步检波原理图
设输入普通调幅信号为 u A(t M ) (U c m k m U c o t)c so c ts
乘法器另一输入同步信号为: ur(t)Urm cocst
正弦波调制是以高频正弦波为载波，用低频调制 信号分别去控制正弦波的振幅、频率或相位三个参 量，分别称为调幅（AM）、调频（FM）和调相 （PM）。
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4
６.２ 振幅调制与解调原理
振幅调制可分为几种不同的调幅方式： 普通调幅（AM） 双边带调幅（DSB－AM） 单边带调幅（SSB－AM） 残留边带调幅（VSB－AM） 正交调幅（QAM）
其中调幅指数 Mak•U U cm m,0Ma1， k为比例系数。 还可以得到调幅指数的表达式： M a U U m m a aU U x xm mi i n n U m U a cU x m cm U cU m cU m mi n
6
6.2.1 普通调幅方式
图6.2.1 普通调幅波形和频谱
7
６.２.１ 普通调幅方式
❖ 显然, 当Ma＞1时, 普通调幅波的包络变化与调制信 号不再相同, 产生了失真, 称为过调制, 如图6.2.2所 示。所以, 普通调幅要求Ma必须不大于1，即Ma≤1 。
8
式（6.2.1）又可以写成：
u A( t M ) U cc mo c t M s a 2 U c[ m cc o ) t s c(o c s ) t](
解调是在接收端将已调波信号从高频段变换到低 频段，恢复原调制信号。
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第6章振幅调制、 解调及混频
（1）波形表示式
u AM (t ) [U C kaU cos t ]cos ct （6-3） kaU U C [1 cos t ]cos c t UC U C [1 ma cos t ]cos c t
（6-4）
调幅度 ma
kaU UC
不仅与 ka 有关，还与信号的幅度有关
第6章振幅调制、 解调及混频
（3）频域表示式及频谱图
u (t ) U n cos(nt n )
n 1
有 min
max
u AM (t ) [U C ka U n cos(nt n )]cos ct
n 1
kaU n U C [1 cos nt ]cos c t n 1 U C U C [1 mn cos nt ]cos ct
u (t ) 频谱
0 3 00 振 幅 3 4 00 (a ) f / Hz
u AM (t ) 频谱
0
fc－3 4 00 (b )
fc
fc＋3 4 00
f / Hz
图6-5 （a）语音频谱（b）已调信号频谱
8
《高频电子线路》
第6章振幅调制、 解调及混频
c min 上边带：
载波： c 下边带： c min
(1) 当调幅度m=1时，调幅波的最大功率为载波功率的4倍，
而最小功率为零，因此由于最大、最小功率相差太大，对特 定的功放管而言，其额定输出功率将大大受限；因此在设计
功率放大器时，一定要以此来选择功放管。保证：Pmax≤PH
（功放管的额定输出功率） (2) 当m＝1时，不携带调制信号的载波成分将占用调幅波 总功率的 2/3 ，而带有信号的边频只调幅波总功率的 1/3 ，因 此功率浪费大，效率低；若m<1，则效率更低。
高频电子线路振幅解调
c o s t1 m
代入式(6―58),得出不失真条件如下:
(6―59)
RC 1 m 2 m
RC
1
m
2 m ax
m axm m ax
(6―60) (6―61)
第6章振幅调制、 解调及混频
2) 底部切削失真
底部切削失真又称为负 峰切削失真。产生这种 失真是因检波器的交直 流负载不同引起的。
I1
iDmaxa1()
gDUm
(
sin
sin)
式中,α0(θ)、α1(θ)为电流分解系数。 由式(6―43(a))和图6―35可得
Kd
Uo Um
cos
(6―46) (6―47)
(6―48)
第6章振幅调制、 解调及混频
由此可见,检波系数Kd是检波器电流iD的通角θ的函 数,求出θ后,就可得Kd。
(6―44)
i D m a x g D ( U m U o ) g D U m ( 1 c o s) (6―45)
式中,uD=ui-uo,gD=1/rD,θ为电流通角,iD是周期 性余弦脉冲,其平均分量I0为
第6章振幅调制、 解调及混频
I0
iDmaxa0()
gDUm
(sin
cos)
基频分量为
f
0
f
F
图6―31 同步解调器的框图
第6章振幅调制、 解调及混频
➢ 同步检波分为乘积型(a)和叠加型(b)两类。 ➢ 都需要用恢复的载波信号ur进行解调。
us × 低 通 滤 波 器 uo us ＋ 包 络 检 波 器 uo
ur (a)
ur (b)
图6―32 同步检波器
第6章振幅调制、 解调及混频
第6章--振幅调制解调及混频
移相法是利用移相网络,对载波和调制信号进行适当的相移,然后相加,从而将其中的一个边带抵消掉而获得SSB信号。
2. 移相法
(1)其依据如下:
可写为:
同理有:
(2)移相法产生SSB调制信号原理框图
6.2 调幅信号的解调
振幅解调方法可分为包络检波和同步检波两大类。
一. 调幅解调的方法
(三). SSB调制电路
SSB信号是将双边带信号滤除或抵消掉一个边带形成的。主要有滤波法和移相法两种。
1.滤波法
带通滤波器
上/下边带通滤波器:中心频率为:(fc±Fmax/2) , 带宽为略大于或等于Fmax。
下边带
上边带
由于0>>min, 上、下边带间的 距离很近，要想 通过一个边带而 滤除另一个边带, 就对滤波器提出 了严格的要求。
(b) 同步检波器:主要用于双边带和单边带信号(DSB/SSB)的解调
它们都需要用同步的恢复载波信号ur进行解调。 同步检波又可以分为乘积型和叠加型两类。
2 ．工作波形图
二、二极管峰值包络检波器
1．原理电路
RC电路：
二是作为检波器的负载，在其两端输出已恢复的调制信号。
(a) 集电极调幅电路
集电极调幅的原理分析:
(b) 基极调幅电路
基极调幅的波形
(1)二极管电路
(a) 单二极管调制电路
(b) 平衡二极管调制电路
(2) 利用(单)差分对电路产生普通调幅波
(3)利用模拟乘法器产生AM信号电路
２．低电平AM调制
(a) 单二极管调制电路
一是起高频滤波作用。
故必须满足：
式中：ωc为输入信号的载频,在超外差接收机中则为中频ωI Ω为调制频率。 即在理想情况下,RC网络的阻抗Z应为
2. 移相法
(1)其依据如下:
可写为:
同理有:
(2)移相法产生SSB调制信号原理框图
6.2 调幅信号的解调
振幅解调方法可分为包络检波和同步检波两大类。
一. 调幅解调的方法
(三). SSB调制电路
SSB信号是将双边带信号滤除或抵消掉一个边带形成的。主要有滤波法和移相法两种。
1.滤波法
带通滤波器
上/下边带通滤波器:中心频率为:(fc±Fmax/2) , 带宽为略大于或等于Fmax。
下边带
上边带
由于0>>min, 上、下边带间的 距离很近，要想 通过一个边带而 滤除另一个边带, 就对滤波器提出 了严格的要求。
(b) 同步检波器:主要用于双边带和单边带信号(DSB/SSB)的解调
它们都需要用同步的恢复载波信号ur进行解调。 同步检波又可以分为乘积型和叠加型两类。
2 ．工作波形图
二、二极管峰值包络检波器
1．原理电路
RC电路：
二是作为检波器的负载，在其两端输出已恢复的调制信号。
(a) 集电极调幅电路
集电极调幅的原理分析:
(b) 基极调幅电路
基极调幅的波形
(1)二极管电路
(a) 单二极管调制电路
(b) 平衡二极管调制电路
(2) 利用(单)差分对电路产生普通调幅波
(3)利用模拟乘法器产生AM信号电路
２．低电平AM调制
(a) 单二极管调制电路
一是起高频滤波作用。
故必须满足：
式中：ωc为输入信号的载频,在超外差接收机中则为中频ωI Ω为调制频率。 即在理想情况下,RC网络的阻抗Z应为
第6章振幅调制解调与混频说课讲解
抑制载波的单边带调制SSB-SC Single SideBand Suppressed carrier
6.1.1振幅调制信号分析 1. AM调幅波 1)数学表达式
uC U C cos ct
调制信号为单频余弦波
载波 u C U C c o s c t
u U cos t
已调信号振幅 U m t U C U C t
U C co c t m s 2 U C co c s) t (m 2 U C co c s) t(
U
0F (a )
Uc
f 调幅过程实际是频谱搬 移过程，即将调制信号 的频谱搬移到载波附近，
成为对称排列的在载波
0
fc
f 频率两侧的上下边频，
(b ) 1
幅度等于mUC/2
m/2
m/2
0
fc－ F fc fc＋ F
BW 20k 2 f0 10k
高频（射频）: 高频窄带信号
AM广播信号: 535 ～1605kHz，BW=20kHz
f max 3 f min
BW 20k 1 f0 100k0 50
BW f 0 Q
low
20 10k 20k
100k
频谱搬移
1000k
high
3. 调制的方式和分类
调制
调幅 连续波调制 调频
c－ min
c＋ min
BW
4）产生原理框图
u AtM U C 1 m c o tcs o c t s
1U ka CUcostUCcocst u
＋ 常数
×
uAM
uc
(a)
U C cc o t k a U s c t o U C c sc o t s
6.1.1振幅调制信号分析 1. AM调幅波 1)数学表达式
uC U C cos ct
调制信号为单频余弦波
载波 u C U C c o s c t
u U cos t
已调信号振幅 U m t U C U C t
U C co c t m s 2 U C co c s) t (m 2 U C co c s) t(
U
0F (a )
Uc
f 调幅过程实际是频谱搬 移过程，即将调制信号 的频谱搬移到载波附近，
成为对称排列的在载波
0
fc
f 频率两侧的上下边频，
(b ) 1
幅度等于mUC/2
m/2
m/2
0
fc－ F fc fc＋ F
BW 20k 2 f0 10k
高频（射频）: 高频窄带信号
AM广播信号: 535 ～1605kHz，BW=20kHz
f max 3 f min
BW 20k 1 f0 100k0 50
BW f 0 Q
low
20 10k 20k
100k
频谱搬移
1000k
high
3. 调制的方式和分类
调制
调幅 连续波调制 调频
c－ min
c＋ min
BW
4）产生原理框图
u AtM U C 1 m c o tcs o c t s
1U ka CUcostUCcocst u
＋ 常数
×
uAM
uc
(a)
U C cc o t k a U s c t o U C c sc o t s
高频电路原理与分析-第6章振幅调制解调与混频课件.ppt
第6章振幅调制、 解调及混频
为了避免产生惰性失真,必须在任何一个高频周期
内,使电容C通过R放电的速度大于或等于包络的下降速
度,即
uo U (t) t t
(6―55)
如果输入信号为单音调制的AM波,在t1时刻其包络 的变化速度为
U (t) t
t t1
mUmsin t1
(6―57)
《高频电路原理与分析》
为四象限乘法器
实际典型值：vc(60mv)、 vΩ (300mv)、输出载波抑制
可达60dB。
第6章振幅调制、 解调及混频
二、开关型调幅电路 要求：Vc>>VΩ 即：vc等效为开关函数S(t) 1．双二极管平衡调幅电路
《高频电路原理与分析》
第6章振幅调制、 解调及混频
设：二极管导通电阻为RD，等效负载为2RL 对于D1、D2： vc是共模信号，在RL上相消， vΩ是差模信号，vΩS(t)在RL上相加。
0.6
0.4 0.2
0 10
RC＝ ∞ RC＝ 5
RC＝ 0
gDR
10 0
10 00
图6―40 滤波电路对Kd的影响
《高频电路原理与分析》
第6章振幅调制、 解调及混频
2) 输入电阻Ri
检波器的输入阻抗包括输入电阻Ri及输入电容Ci, 如图6―41所示。输入电阻是输入载波电压的振幅Um与 检波器电流的基频分量振幅I1之比值,即
三、晶体管调幅电路 基极(发射极)调幅： vΩ控制基极(发射极)电压。 集电极(漏极)调幅： vΩ控制集电极(漏极)电压。 由选频网络选出vo(已调信号)。 1.基极调幅电路(发射极调幅电路)
《高频电路原理与分析》
第6章振幅调制、 解调及混频
高频电路A讲稿(第6章 幅调制、解调和混频)
io (t )
Io 1 uuC , 4 VT2
其中 | U | 、 | U C | 26mv
5/20
高频电子线路 A 课堂讲稿
4、SSB 调制电路：有滤波法和移相法两种。 (1)滤波法：由二极管平衡调制器和边带滤波器组成。 边带滤波器是一个带通滤波器，常用边带滤波器有：机械滤波器、晶体滤波器和陶瓷滤波器。 (2)移相法：移相法可以从 SSB 信号的表达式来理解。
i i1 i2 g D K (ct )(uc u ) g D K (ct )( uc u ) g D uc g D K (ct )u
显然不能实现 DSB 调制。
6/20
高频电子线路 A 课堂讲稿
(d)由电路图可得：
u D1 u c u u D2 uc u
i1 g D K (c t )u D1 i2 g D K (c t )u D 2
i i1 i2 2 g D K (c t )uc
显然不可能实现 DSB 调制。 三、调幅信号的解调 概念：从高频已调信号中恢复出调制信号的过程称为解调，又称为检波。解调是调制的逆过程。 原理：属于频谱的线性搬移，可以使用第 5 章介绍的方法。 1 调幅解调方法：包络检波和同步检波两大类。 (1) 包络检波：解调器输出电压与输入已调波的包络成正比。 包络检波器分类：峰值包络检波器和平均包络检波器。主要讲峰值包络检波器。 电路组成：非线性电路+低通滤波器。 用途：只能用于 AM 信号解调。 (2)同步检波：要在接收端产生一个与发送端同频同相的参考载波。 分类：包括乘积型和叠加型两类。
iL 2 g D K (C t )u
g DU cos t 2 g DU cos(C )t 2 g DU cos(C )t ......
第六章振幅调制解调及混频
高频电子线路
3、调幅波的功率
载波功率
1 Pc 2
2 uc2 UC d ct RL 2 RL
上、下边频的平均功率 P边频 AM信号的平均功率
1 m Uc 2 m2 ( ) Pc 2RL 2 4
1 Pav 2
m2 Pdt Pc (1 2 )
两个边频功率与载波功率的比值为 调幅波的最大功率和最小功率
n 1
则有 uAM U c 1 mn cos( n t n ) cosc t
n 1
其中：m n
k a U n UC
4
高频电子线路
uAM U c (1 ma cost ) cosc t
u U cost
uc Uc cosc t
iC1m(t) 过压 临界 欠压
EC uΩ(t)
UC(t)
集电极有效动态电源为：
UC (t ) EC U cost
16
高频电子线路
2. 基极调幅电路
+ uc T1 VT
ic
ic T2
ic
uΩ(t)
C
Ce2
+ uo CC ic1 t
uBEmax
UB(t) Ce1
uCE
+ C1 LB uΩ C2 + UBO R
单频调制的调幅波包含三个频率分量， 它是由三个高频正弦波叠加而成。 单频调制时，调幅波占用的带宽
f
uc
F
BAM 2F
在多频调制情况下，各个低频频率分量 所引起的边频对组成了上、下两个边带 调制信号为一连续谱信号或多频信号， 其最高频率为Fmax 则AM信号占用的带宽
第6章振幅调制、解调及混频1.知识讲解
调制信号为一连续频谱信号：f（t） ——均值为零的归一化信号
调幅波信号： u A M (t) U C [1 m f(t)]c o sc t
实际调制信号的调幅波形：
高频电路原理与分析 ——第6章振幅调制、解调及混频
3) 调制信号为单一频率的正弦波时： uAM(t)=UM(t)cosωct=UC(1+mcosΩt)cosωct
取上边带时：
取下边带时： 单音调制的SSB信号波形：
高频电路原理与分析 ——第6章振幅调制、解调及混频
双音调制时产生的SSB信号 设双音频振幅相等 Ω2＞Ω1时， 受uΩ调制的双边带信号：
取上边带：
取下边带：
高频电路原理与分析 ——第6章振幅调制、解调及混频
等幅双音信号波形：
等幅双音信号频谱：
SSB信号波形：
调制信号频谱：
载波信号频谱：
AM信号频谱：
高频电路原理与分析 ——第6章振幅调制、解调及混频
多频调制情况下： ——以语音信号为例 语音频谱：
已调信号频谱：
高频电路原理与分析 ——第6章振幅调制、解调及混频
AM信号的产生原理图： uAM(t)=UM(t)cosωct=UC(1+mcosΩt)cosωct
AM信号的平均功率：
边频功率、载波功率、AM波平均功率的关系：
PavPc 2P边频
两个边频总功率 m 2
载波功率
2
AM调制方式中： 载波功率（不含调制信号）占总功率的2/3以上； 边频总功率（含调制信号）小于总功率的1/3 功率浪费大，效率低
高频电路原理与分析 ——第6章振幅调制、解调及混频
2. 双边带信号(DSB) 双边带信号——在AM调制过程中，将载波抑制就形成抑制
调幅波信号： u A M (t) U C [1 m f(t)]c o sc t
实际调制信号的调幅波形：
高频电路原理与分析 ——第6章振幅调制、解调及混频
3) 调制信号为单一频率的正弦波时： uAM(t)=UM(t)cosωct=UC(1+mcosΩt)cosωct
取上边带时：
取下边带时： 单音调制的SSB信号波形：
高频电路原理与分析 ——第6章振幅调制、解调及混频
双音调制时产生的SSB信号 设双音频振幅相等 Ω2＞Ω1时， 受uΩ调制的双边带信号：
取上边带：
取下边带：
高频电路原理与分析 ——第6章振幅调制、解调及混频
等幅双音信号波形：
等幅双音信号频谱：
SSB信号波形：
调制信号频谱：
载波信号频谱：
AM信号频谱：
高频电路原理与分析 ——第6章振幅调制、解调及混频
多频调制情况下： ——以语音信号为例 语音频谱：
已调信号频谱：
高频电路原理与分析 ——第6章振幅调制、解调及混频
AM信号的产生原理图： uAM(t)=UM(t)cosωct=UC(1+mcosΩt)cosωct
AM信号的平均功率：
边频功率、载波功率、AM波平均功率的关系：
PavPc 2P边频
两个边频总功率 m 2
载波功率
2
AM调制方式中： 载波功率（不含调制信号）占总功率的2/3以上； 边频总功率（含调制信号）小于总功率的1/3 功率浪费大，效率低
高频电路原理与分析 ——第6章振幅调制、解调及混频
2. 双边带信号(DSB) 双边带信号——在AM调制过程中，将载波抑制就形成抑制
《高频电子线路》第二版 教学课件 第6章振幅调制与解调电路
本章教学内容 6.1 概述 6.2 低电平调幅电路 6.3 高电平调幅电路 6.4 单边带信号的产生 6.5 包络检波器 6.6 同步检波器 6.7 数字信号调幅与解调
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哈尔滨工程大学
高频电子线路
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概述
引言：1.调制的基本概念
(1)调制与解调是通信系统中的重要的环节。
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4.普通调幅波的频谱
u (t) U c( m 1 m acΩ o)c sto c ts
Ucmcosct12maUcmcos(c Ω)t 12maUcmcos(c Ω)t
它表明单频调制的普通调幅波由
三个频率分量组成，即载波分量 c 、图 单音调制的调幅波频谱 上边频分量c Ω 和下边频分量
设调制信号电压为 u Ω ( t) U Ω m cΩ o U s Ω t m c2 o π F st
通常c Ω，根据调幅波的定义
u (t) ( U c m k a U Ω m cΩ o )c sto c t s U cm (1 m aco Ω )c stocts
哈尔滨工程大学
高频电子线路
上式是单频调制时普通调幅波的表示式。
高电平调幅电路是直接产生满足发射机输出功率要求的已调
波。它的优点是整机效率高。设计时必须兼顾输出功率、效率和
调制线性的要求。通常高电平调幅只能产生普通调幅波。
哈尔滨工程大学
高频电子线路
3.振幅调制电路基本组成
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一般来说振幅调制电路是由输入回路，非线性器件和带通滤 波器三部分组成。
PoT
1 Uc2m 2R
(2)每个边频功率 P cΩP cΩ1 2 m aU 2c m 2R 11 4m a 2P oT (3)调制一周内的平均总功率
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概述
引言：1.调制的基本概念
(1)调制与解调是通信系统中的重要的环节。
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4.普通调幅波的频谱
u (t) U c( m 1 m acΩ o)c sto c ts
Ucmcosct12maUcmcos(c Ω)t 12maUcmcos(c Ω)t
它表明单频调制的普通调幅波由
三个频率分量组成，即载波分量 c 、图 单音调制的调幅波频谱 上边频分量c Ω 和下边频分量
设调制信号电压为 u Ω ( t) U Ω m cΩ o U s Ω t m c2 o π F st
通常c Ω，根据调幅波的定义
u (t) ( U c m k a U Ω m cΩ o )c sto c t s U cm (1 m aco Ω )c stocts
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上式是单频调制时普通调幅波的表示式。
高电平调幅电路是直接产生满足发射机输出功率要求的已调
波。它的优点是整机效率高。设计时必须兼顾输出功率、效率和
调制线性的要求。通常高电平调幅只能产生普通调幅波。
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3.振幅调制电路基本组成
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一般来说振幅调制电路是由输入回路，非线性器件和带通滤 波器三部分组成。
PoT
1 Uc2m 2R
(2)每个边频功率 P cΩP cΩ1 2 m aU 2c m 2R 11 4m a 2P oT (3)调制一周内的平均总功率
高频电子线路第6章--振幅调制解调及混频
调制信号的傅里叶级数展开：
f(t) Unco sn(tn)
n1
连续谱信号的AM已调波又 可以表示为：
u A ( tM ) U C 1 n 1 m n c o n t sn ) ( co c t， m s n k a U U c n 1
2021/3/10
讲解：XX
5
AM信号的产生原理图：由加法器和乘法器完成。
(2) 低电平调制：将调制和功放分开，调制后的信号是低电平信 号，需要经过功率放大器才能送到天线。AM、DSB、SSB、 FM(第七章讲)均可以采用这种方式。
2021/3/10
讲解：XX
21
1. AM调制
AM信号可以采用高电平调制和低电平调制。
1) 高电平调制：分为集电极调幅和基极调幅。
(1) 集电极调幅：利用高频功放集电极调制特性，放大器应工
2021/3/10
讲解：XX
17
希尔伯特变换的频域解释：
1 t js(g ) n F ˆ()js(g )F n ()F ()ej/2sg ()n f(t) F ()
上式意味着对F(ω)的各频率分量均移相－π/2！
2021/3/10
讲解：XX
18
语音调制的DSB信号和SSB信号频谱比较：
2021/3/10
讲解：XX
20
二、振幅调制电路
原理：振幅调制过程属于频谱的线性搬移，因此可以利用上一 章讲的频谱线性搬移电路来实现振幅调制。
要求：调制效率高、调制的线性范围大、失真小。
方式：高电平调制和低电平调制。
(1) 高电平调制：将调制过程和功率放大过程合二为一，利用高 频功放的调制特性来完成调制，高电平调制主要用于形成AM信 号；
假设负载阻抗为RL。以单频AM波为例讨论。
f(t) Unco sn(tn)
n1
连续谱信号的AM已调波又 可以表示为：
u A ( tM ) U C 1 n 1 m n c o n t sn ) ( co c t， m s n k a U U c n 1
2021/3/10
讲解：XX
5
AM信号的产生原理图：由加法器和乘法器完成。
(2) 低电平调制：将调制和功放分开，调制后的信号是低电平信 号，需要经过功率放大器才能送到天线。AM、DSB、SSB、 FM(第七章讲)均可以采用这种方式。
2021/3/10
讲解：XX
21
1. AM调制
AM信号可以采用高电平调制和低电平调制。
1) 高电平调制：分为集电极调幅和基极调幅。
(1) 集电极调幅：利用高频功放集电极调制特性，放大器应工
2021/3/10
讲解：XX
17
希尔伯特变换的频域解释：
1 t js(g ) n F ˆ()js(g )F n ()F ()ej/2sg ()n f(t) F ()
上式意味着对F(ω)的各频率分量均移相－π/2！
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讲解：XX
18
语音调制的DSB信号和SSB信号频谱比较：
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讲解：XX
20
二、振幅调制电路
原理：振幅调制过程属于频谱的线性搬移，因此可以利用上一 章讲的频谱线性搬移电路来实现振幅调制。
要求：调制效率高、调制的线性范围大、失真小。
方式：高电平调制和低电平调制。
(1) 高电平调制：将调制过程和功率放大过程合二为一，利用高 频功放的调制特性来完成调制，高电平调制主要用于形成AM信 号；
假设负载阻抗为RL。以单频AM波为例讨论。
高频电子线路 第六章 2
m 1
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第6章
振幅调制、解调及混频
第一节
振幅调制
已调波信号的幅度随调制信号而变化。因此，调幅信 号幅度的包络线近似为调制信号的波形。只要能取出这 个包络信号就可实现解调。
U
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第6章
振幅调制、解调及混频
第一节
（2）普通调幅波的频谱与带宽 (a)
Uc
0 F
振幅调制 f
uAM (t ) U m (t ) cos c t U C [1 m cos t ]cos c t
R Ri 2
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第6章
振幅调制、解调及混频
第一节
振幅调制
根据能量守恒
θ 很小时，
Uo Kd cos 1 Um
2 2 Um Uo 2 Ri R
R Ri 2
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第6章
振幅调制、解调及混频
第一节
振幅调制
3．检波器的失真 二极管峰值包络检波器存在两种失真。 (1) 惰性失真
(3)
的导通角 很小,所以工 作在输入信号的峰值附近
i
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第6章
振幅调制、解调及混频
第一节
振幅调制
(4)输出电压接近于高频正弦
波的峰值, Uo≈Um (5)二极管电流iD包含平均 分量Iav及高频分量。
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第6章
振幅调制、解调及混频
第一节
振幅调制
2、输入AM波
ui (t ) Um (1 m cos t ) cos c t
3
3 gD R
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第6章
振幅调制、解调及混频
第一节
Kd 1 .0 0 .8 0 .6 0 .4 0 .2 0 gDR 20 40 60 80 1 00
第6章振幅调制与解调与混频PPT教案
下边频功 率：
P0
1 2R
maV0 2
2
1 4
ma2 P0T
上边频功 率：
P0
1 2R
maV0 2
2
1 4
ma2 P0T
总功率：
Po
P0T
P0
P0
1
ma2 2
P0T
结论：调 幅波的 功率利 用率很 低
第4页/共40页
浙江海洋学院 陈庭勋
§6.1 双边带信号DSB
高频电子线路
vo a0 0.5a2 V02 V2 a1V0 cos0t a1V cost a1V2 cost
a2V0Vcos0 t cos0 t
0.5a2V02 cos20 t 0.5a2V2 cos2t v i控制在mV级。
v
实际产生上、下边频的是
i2这一项。
第15页/共40页
浙江海洋学院 陈庭勋
第6章 振幅调制与解调与混频
从频谱上理解双边带信号
uDSB t kUcU cost cosct
0
ω0 -Ωω0ω0 +Ω ω
第5页/共40页
高频电子线路
第6章 振幅调制与解调与混频
§6.1 单边带信号SSB
单边带信号的特点
单边带信号：只发送ω0+Ω或ω0-Ω成 份。
1、节省 调幅发 射机的 功率。
网络 SSB输出
v`=cosω1t
vo` =Vocosω2t
v2=vΩ v` 低通
BM2
滤波器
BM4 v6 vo v4 cos2t sin1 t
v2 sin t cos1t
v4=sin(ω1-Ω) t
或
SSB输出：
第6章 振幅调制、解调与混频
载波
调幅波
ω0
下边频 上边频
ω0 -
ω0 +
振幅调制、 第6章 振幅调制、解调与混频
20
限带信号的调幅波
u AM ( t ) = U 0 1 + ∑ m n cos n t cos ω 0 t n 1 1 = U 0 cos ω 0 t + ∑ m n cos( ω 0 + n ) t + m n cos( ω 0 − Ω n ) t 2 n 2 = U 0 cos ω 0 t +
a3 3 U0 4
0
2 3
ω0 − ω0 − 2
ω
ω0 + ω +2 0 0
2ω 0 −
2ω 0
2ω 0 +
3ω 0ω
振幅调制、 第6章 振幅调制、解调与混频
33
平衡调制器电路
uΩ
uΩ
uΩ
uΩ uΩ
u0
u0
振幅调制、 第6章 振幅调制、解调与混频
34
平衡调幅器
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
16
u m ( t ) = U 0 ( 1 + m a cos Ω t )
Vmax = Vo (1+ ma )
Vo
Vmin =Vo (1−ma )
波形特点： 波形特点： • 调幅波的振幅（包络）变化规律与调制信号波形一致 幅波的振幅（包络） • 调幅度 a反映了调幅的强弱度 调幅度m
1 (U max − U min ) U − U 0 U 0 − U min ma = 2 = max = U0 U0 U0
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重 写 ： P ( t) 瞬 U c ( 1 2 m 时 R c L o t) 2 功 sP C ( 1 m c 率 o t) 2s
(5).AM 信号的最大 ： 最 P Pm mian x小 P PC C((11功 m m))率 22
Pmax决定了高频谐振功放管的额定输出功率PH，PH≥Pmax。
调幅度的要求：
m≤1为正常调制；
m＞1为过调制，导致信号产生失真，不能正确解调，应当避
免出现。
2021/3/10
讲解：XX
3
AM调制过程中的信号波形：调制信号为余弦波
注意：图(e)发生严重失真，无法通过解调恢复出调制信号！
2021/3/10
讲解：XX
4
连续谱信号的AM调制：uAM= Uc[1+m f(t)]cosωct，其中f(t)为归 一化调制信号，而且|f(t)|max=1。
U
三个频率分量：c,c c 载频分量 c 上边频 c 下边频
AM波带： 宽B2F,
F/2
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0F Uc
0 1 U AM
0
讲解：XX
(a)
fc (b)
m/2
m/2
fc−F fc fc+F
(c)
2F
f f
f
7
(2) 多频AM波：包含载频、上边带和下边带。 带宽 ：B=2Fmax，其中Fmax为f(t)的最高频率。 下图中给出语音调制信号频谱及其已调信号频谱.
假设负载阻抗为RL。以单频AM波为例讨论。
u A M ( t) U C c o sc t m 2 U C c o s (c ) t m 2 U C c o s (c ) t
(1 载 ). 波 ： P C 功 2 1 U 率 C 2cR L 2 oC ts dC t2 U R C 2 L
(2). DSB信号的产生原理：仅需要一个模拟乘法器即可。
f(t)
×
uDSB
uC
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11
DSB和AM信号比较：
(1) 包络不同：AM信号的 包络正比于调制信号f(t)， 而DSB信号的包络则正比 于|f(t)|； (2) DSB信号的高频载波相 位在f(t)的零交点处(正负电 压交替处)出现180°的相 位跃变；
(6).功 率： 效 两 率 载个 波边 功 2频 率 m P 4 C 2功 P Cm 率 22
举例：100%调制(m=1)，两个边频功率为载波功率的1/2，两个 边频功率只占AM调幅波总功率的1/3。当m值减小时，两者的 比值将显著减小，边频功率所占比重更小。
说明：AM信号中虽然载波频率分量不携带信息，却占有2/3 以上的功率，效率较低。但由于其设备简单，占的频带窄(相 对于调频)，因此仍然得到广泛的应用。
第6章 振幅调制、解调及混频
➢ 振幅调制信号分析 ➢ 振幅调制电路 ➢ 调幅解调电路 ➢ 混频电路 ➢ 混频器的干扰
2021/3/10
讲解：XX
1
一、振幅调制信号分析
1. 振幅调制的概念 振幅调制：用调制信号去控制高频载波的振幅，使其按调制信号的
规律变化，而其它参数(相位、频率)不变。 调制信号：由原始信号(声音、数据和图象)转换成的低频或视频模
(2).每 个 边 ： P 边频 频 21 R L 功 m 2CU 2 率 m 4 2P C
(3 ).A信 M号 (总 平 )： 功 P 均 a vP C 率 功 2 P 边 频 P 率 C 1 m 2 2
( 24 0) 21/3A /1.0 信 M号 ： P ( t) 讲瞬 解U ：Xc X( 1 m 2 R 时 c L o t)2 s 功 P C ( 1 m c 率 9o t) 2
拟信号(数字的或模拟的)，用uΩ或f(t)表示； 载波：未受调制的高频振荡信号，常用正弦波，用uc或ic表示； 已调波：受调制后的高频振荡信号。 振幅调制方式：分为三种方式。 (1) 普通调幅方式：AM； (2) 抑制载波的双边带调制(简称双边带调制)：DSB-SC(简称DSB)； (3) 拟制载波的单边带调制(简称单边带调制)：SSB-SC(简称SSB)。
振 幅
0 300 3400
振
(a)
幅
f / Hz
f / Hz 0
fc−3400 fc fc+3400 (b)
说明：AM调制是把调制信号的频谱搬移到载频两端，但频谱 结构未变，因此这种调制方式属于频谱的线性搬移。
2021/3/10
讲解：XX
8
AM信号的功率：通常指AM波的平均功率(总功率)，包括载波 功率和两个边带的平均功率。有时涉及AM波的最大功率和最 小功率。
2021/3/10
讲解：XX
10Biblioteka 2. 双边带信号DSB信号的形成：将AM信号中的载波抑制掉就形成了抑制载 波的双边带信号(DSB-SC)，简称双边带信号(DSB)。
双边带信号的表示：
说明:
uDSB(t)=k f(t) cosωct，k≠0
(1). DSB信号只有上下边带，没有载波分量，因此功率利用较 充分；
uΩ
＋
×
u AM
常数
uc
(a )
uΩ
×
＋
u AM
uc (b )
2021/3/10
讲解：XX
6
AM信号的频谱： (1) 单频AM波：单频AM波可以用三角函数展开为
u A M ( t) U C c o sc t m 2 U C c o s (c ) t m 2 U C c o s (c ) t
调制信号的傅里叶级数展开：
f(t) Unco sn(tn)
n1
连续谱信号的AM已调波又 可以表示为：
u A ( tM ) U C 1 n 1 m n c o n t sn ) ( co c t， m s n k a U U c n 1
2021/3/10
讲解：XX
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AM信号的产生原理图：由加法器和乘法器完成。
三种已调波信号称为：调幅波信号、双边带信号和单边带信号。
2021/3/10
讲解：XX
2
2、调幅波(AM)
载波电压：uc=Uccosωct 调制电压：uΩ=UΩcosΩt (ωc>>Ω) 调幅波的瞬时振幅：Um(t) =Uc+ΔUc(t)= Uc+kaUΩcosΩt
= Uc(1+m cosΩt) ΔUc(t)：调制电压uΩ成正比； ka：比例系数或调制灵敏度，由调制电路决定； m=kaUΩ/Uc ：调幅度(调制度)。 AM信号表达式： uAM = Um(t)cosωct =Uc(1+m cosΩt)cosωct