高频电子线路(第二章))分解

高频电子线路

调制是一种非线性过程。载波被调制后将产生新的频率分量， 通常它们分布在载波频率的两边，并占有一定的频带
调制分类
按调制信号vΩ(t)
模拟调制、数字调制
按载波vc(t)
脉冲调制、正弦波调制、光强度调制
正弦波调制
幅度调制、角度调制（频率调制、相位调制）
高频电子线路
2.1 频谱搬移电路的组成模型
本地载波的产生
1 2 v 2 t v t cos 2 c t 2
带通滤波器
v DSB
平方器
v1
v2
分频器
vc
高频电子线路
2. 单边带调幅
双边带抑制载波调幅方式中，不含固定载波
VDSB j 下边带 上边带
c m
c

c m
分量，因而可以有效地利用发射机的功率传递 信息 但它是双边带信号，所占带宽仍为调制信号最高
高频电子线路
一、普通调幅信号及其电路组成模型
普通幅度调制是各种幅度调制中最基本的一种
由于在合理使用功率和占有频带宽度等方面，不如其他调幅方式优越，
其应用范围受到限制
在关于幅度调制的性质以及调制与解调技术原理等方面，它还是
最基本的。
将幅度调制的共同问题，集中在普通幅度调制里说明，从不同角度说明
-1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
1 0. 8 0. 6 0. 4 0. 2 0 -0. 2 -0. 4 -0. 6 -0. 8 -1 -2
-1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
1 0. 8 0. 6 0. 4 0. 2 0 -0. 2 -0. 4 -0. 6 -0. 8 -1 -2
-1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
高频电子线路
v DSB t v t cosc t
V f j V j
普通幅度调制的基本特性-3
频谱图
m


m V j c V c j


c
c
c c
V j VAM j
AM
下边频 下边带
上边频 上边带
c c m c m
c c
用来传送消息的载体vc(t)称为载波，消息vΩ(t)称为调制信号，调制后
可实现调制
的信号v(t)称为已调信号 用调制信号vΩ (t)控制载波vc(t)的某些参数，使之随vΩ (t)的变化而变化，就
高频电子线路

调制可以实现有效地发射和有选择地接收
为什么要调制
天线尺寸
无线信道中传输信号时，利用电磁场在空间的传播，需要天线把电磁波发射和
DSB AM的性质
1.5 1.2 0.9 0.6 0.3 0 -0.3 -0.6 -0.9 -1.2 -1.5 -2
-1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
已调信号的幅度随调制信号的变化而变化，但其包络不能反映调制信号的形
状
调制信号正值时的载波相位与调制信号负值时的相位是反相的（差180） 不能使用包络检波，只能采用同步检波（相干解调） 抑制载波调幅不含固定的载波分量，如果调制信号的平均值不为0，将会出现
功率分配
载波占有功率 上边带功率 下边带功率 总功率
2 1 Vcm Pc 2 RL
Pusb
1 M aVcm 2 Ma 12 Plsb Pc 2 RL 4
1 M V a cm 2 M 12 a P c 2 RL 4
2
2
Pt Pc Pusb
普通 高频电子线路

幅度 调制 的基 本特 性-2
Ma 0.5
波形图
Ma 1.0
Ma 1
Ma 1.5 v AM t Vcm 1 Ma cost cosc t
高频电子线路
v AM t Vcm 1 M a cost cosc t Vcm cosc t 1 1 M aVcm cosc t M aVcm cosc t 2 2
幅度调制信号的特性
- 数学表达式 - 波形图 - 频谱图 - 矢量图 - 功率在各频谱分量之间的分配关系
高频电子线路
1. 普通幅度调制的基本特性-1
数学表达式
载波：vc t Vcm cosc t

以单音调制为例
调幅信号 ：v AM t Vcm v t cos c t

2 Ma Plsb Pc 1 2
标准调幅波的有用信息包含在边带内，但一半以上功率却浪费在载波上：缺点 由于有大的载波，使得接收机可以使用简单而便宜的解调器电路：主要优点
高频电子线路
在保证不过调的情况下，要使用尽可能高的调制百分比 对于振幅最大的有用信号，标准 AM系统应保证其调制指数在0.9~0.95之间
载漏现象
1.5 1.2 0.9 0.6 0.3 0 -0.3 -0.6 -0.9 -1.2 -1.5 -2
-1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
高频电子线路
DSB AM的实现
乘法器实现
模拟乘法器 环行乘法器
v ( t )
带通滤波器
v DSB ( t )
vc ( t ) Vm cos c t
高ຫໍສະໝຸດ Baidu电子线路
2.3 混频电路
通信接收机中的混频电路 二极管混频电路 混频失真
2.4 振幅调制与解调电路
振幅调制电路 二极管包络检波电路 同步检波电路
高频电子线路
什么是调制？
调制是使消息载体的某些特性随消息变化的过程
调制的作用是把消息置于消息载体，以便传输和处理 解调是调制的逆过程，从消息载体中还原出原来的消息
调幅方式在频率资源利用上是有缺点的 用单边带调幅
VAM j
下边带 上边带
c m
c
c m

VSSB j
VSSB j
上边带

下边带

c
c m
c m c
高频电子线路
有新频率产生，一定是非线性过程 频谱只是在频率轴上进行了简单的平移，没有结构上的变化，故称线性调制
c


高频电子线路
v AM t Vcm 1 M a cost cos c t Vcm cos c t 1 1 M aVcm cos c t M aVcm cos c t 2 2
普通幅度调制的基本特性-4
矢量图
高频电子线路
v AM t Vcm 1 M a cost cos c t 1 1 M aVcm cos c t M aVcm cos c t 2 2 普通幅度调制的基本特性-5 Vcm cos c t
c m m cc
c ω Ω c m c m
上边带

1 1 VDSB j V j c V j c 2 2
高频电子线路
波形图
1 0. 8 0. 6 0. 4 0. 2 0 -0. 2 -0. 4 -0. 6 -0. 8 -1 -2
高频电子线路
第二章
振幅调制、解调与混频 电路
高频电子线路
主要内容说明
2.1 频谱搬移电路的组成模型
振幅调制电路的组成模型 振幅解调电路和混频电路的组成模型
2.2 相乘器电路
非线性器件的相乘作用及其特性 双差分对平衡调制器和模拟相乘器 大动态范围平衡调制器AD630 二极管双平衡混频器
角频率的两倍
从有效传输信息的角度看，只要传送一个边带就
VSSB j 上边带
c

够了，只传送一个边带的调幅信号称为单边调幅， 可以选择上边带也可以采用下边带单边带调幅， 简记为SSBAM
1 cos 2 c t v DSB ( t ) cos c t v ( t ) cos c t cos c t v ( t )(cos c t ) v ( t ) 2
2
高频电子线路
2 2 t cos2 c t v1 t v DSB v
二、双边带和单边带调制电路组成模型
1.（抑制载波的）双边带调幅
从信息传输的角度看，载波是多余的，并且普通AM载波的功率占了总
功率的一半以上，对充分利用发射机功率是不利的 采用抑制载波调幅
VDSB j j VAM 下边带
下边带
上边带
v DSB t v t cosc t
接收下来
天线的尺寸和波长相关，如采用/4天线，对于3kHz的声音信号，天线尺寸为
25km，这是无法实现的，如果调制在900MHz上，天线仅需8cm，容易实现
无线传输系统，调制是一个基本环节
调制可以将不同信号分在同一信道中传输而互不影响，例如分频复用 调制可以降低干扰对信号传输的影响，如扩频调制

调制信号：v t Vm cost

定义
调幅系数（调幅度）
Vcm Vm cost cos c t
Vcm 1 M a cost cos c t

波形

Vcm cos c t M aVcm cost cos c t
频谱
在 普 通 幅 度 调 制 中 ， 为 了 不 出 现 过 调 制 ， 要 求
普通AM特性再讨论（1）
为调制信号的波形，只要能取出这个包络信号就可实现AM的解调
高频电子线路
已调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
高频电子线路
普通AM特性再讨论（2）
普通调幅波的频谱由两部分组成。一部分是载波频谱，另一部分是平移至载波处调制信
号的频谱，幅度减半
普通调幅信号所占的频带宽度为2m--调制信号频带宽度的两倍 但从传递信息的角度看，普通调幅信号所占的频带宽度中有一半是多余的，因此，这种
2 a

Ma 0.5 Pc
Ptsb Pusb Plsb 0.625W
1V 1 10 5W Pusb 2 RL 2 10
2 cm
2
Pt Pc Ptsb 5.625W
2 Ma W Plsb Pc 0.3125 4
v AM t Vcm v t cosc t

普通AM特性再讨论（3）
V f j
幅度调制是一种非线性过程，因为
它将调制信号的各频率分量变换为载 波频率与这些频率的和频和差频分量
但这都是将信号的频谱在频率轴上平
移，因此又称幅度调制为线性调制
c

m m
Vc j

c
VAM j 下边带 上边带
c m c
c m
高频电子线路
v AM t Vcm v t cos c t Vcm cos c t v t cos c t
2.实现普通幅度调制电路组成模型
两种方案
相乘器处于差动平衡状 态
易于控制调制指数

幅度调制其实是一个变频过程，即两个信号相乘
高频电子线路

同步解调的关键在于产生出和载波信号同频同相的本地载波信号
DSB AM的解调
由于抑制载波调幅信号的幅度包络不反映调制信号的波形，因而也不能应用
峰值包络检波方法。对包络不能反映调制信号变化规律的调幅信号，只能使用 同步解调方法
v DSB ( t )
v p (t )
(t ) vc
低通滤波器
v D (t )

例：调制指数和功率
有一标准AM波，未调制载波峰值电压为10V，负载电阻为10，调制指数为1，求载波
和上下边带的功率；如果调制指数变化为0.5，载波和上下边带功率？
2 cm 2
M 1V 1 10 5W Pusb Plsb Pc 1.25W Ma 1 Pc 2 RL 2 10 4 Ptsb Pusb Plsb 2.5W Pt Pc Ptsb 7.5 W
2.1.1 振幅调制电路的组成模型
幅度调制（AM）是指载波的幅度随调制信号的变化规律而变化，而其角
频率和初相位均为常数 幅度调制方式 普通（标准）幅度调制（Standard AM） 双边带幅度调制（Double SideBand AM） - 抑制载波调幅（Suppressed Carrier AM） 单边带幅度调制（Single SideBand AM） 残留边带幅度调制（Vestigial SideBand AM） 正交幅度调制（Quadrature AM） 数字幅度调制（幅度键控，ASK）