振幅调制与解调1PPT课件
合集下载
Chapter 9 振幅调制与解调PPT课件
§9.2 振幅调制原理
一、概述
调制是将要传送的信息装载到某一高频振荡(载频)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。
连续波调制以单频正弦波为载波，可用数学式表示，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。
ma
KdV Vo
称为调幅指数即调幅度，是调幅波的主要参数之
一，它表示载波电压振幅受调制信号控制后改变的程度。一
般0＜ma≤1。
2. 普通调幅波的波形图
当载波频率 o 调制信号频率，0＜ma≤1，则可画出
和已调幅波形分别如下图所示。从图中可看出调幅波是一个 载波振幅按照调制信号的大小线性变化的高频振荡，其振荡 频率保持载波频率不变。
杂的信号都可用傅氏级数分解为若干正弦信号之和。为了分 析方便起见，我们一般把调制信号看成一简谐信号。
设 简谐调制信号 v(t)V co ts
载波信号
v0(t)V 0coo st
则 调幅信号为 V (t)V oK dV co ts
V Vo o((1 1 m KV adV c oo c ots) st)
脉冲调制以矩形脉冲为载波，受控参数可以是脉冲高 度、脉冲重复频率、脉冲宽度或脉冲位置。相应地，就有 脉冲调幅(PAM，包括脉冲编码调制PCM)，脉冲调频 (PFM)，脉冲调宽(PWM)和脉冲调位(PPM)。
本课程只研究各种正弦调制方法性能和电路。
二、调幅波的性质
1. 调幅波的数学表达式 通常调制要传送的信号波形是比较复杂的，但无论多么复
由图看出调幅过程实际上是
一种频谱搬移过程，即将调
制信号的频谱搬移到载波附
振幅调制与解调原理.ppt
2
由式(6.2.10)可以看出, 产生双边带调幅信号的最直接法 就是将调制信号与载波信号相乘。
由于双边带调幅信号的包络不能反映调制信号, 所以包络 检波法不适用, 而同步检波是进行双边带调幅信号解调的主要 方法。与普通调幅信号同步检波不同之处在于, 乘法器输出频 率分量有所减少。
设 双 边 带 调 幅 信 号 如 式 (6.2.10) 所 示 , 同 步 信 号 为 ur(t)=Urmcosωct, 则乘法器输出为:
设输入普通调幅信号uAM(t)如式(6.2.1)所示, 图6.2.5中非 线性器件工作在开关状态, 其特性可用第5章第5.3节式(5.3.5) 那样的单向开关函数来表示, 则非线性器件输出电流为:
io(t)=guAM(t)·K1(ωct)
=gUcm(1+MacosΩt)cosωct·
[1 2
(1)n1
6.2.3
单边带调幅方式是指仅发送上、下边带中的一个。如以发送 上边带为例, 则单频调制单边带调幅信号为：
uSSB(t)= kUmUcm cos(ωc+Ω)t (6.2.12) 2
由上式可见, 单频调制单边带调幅信号是一个角频率为 ωc+Ω的单频正弦波信号, 但是, 一般的单边带调幅信号波形却 比较复杂。不过有一点是相同的, 即单边带调幅信号的包络已 不能反映调制信号的变化。单边带调幅信号的带宽与调制信号 带宽相同, 是普通调幅和双边带调幅信号带宽的一半。
如果同步信号与发射端载波同频不同相, 有一相位差θ, 即 ur=Urmcos(ωct+θ),则乘法器输出中的Ω分量为 1
2
k2UcmUrmMacosθcosΩt。 若θ是一常数, 即同步信号与发射端载波 的相位差始终保持恒定, 则解调出来的Ω分量仍与原调制信号
由式(6.2.10)可以看出, 产生双边带调幅信号的最直接法 就是将调制信号与载波信号相乘。
由于双边带调幅信号的包络不能反映调制信号, 所以包络 检波法不适用, 而同步检波是进行双边带调幅信号解调的主要 方法。与普通调幅信号同步检波不同之处在于, 乘法器输出频 率分量有所减少。
设 双 边 带 调 幅 信 号 如 式 (6.2.10) 所 示 , 同 步 信 号 为 ur(t)=Urmcosωct, 则乘法器输出为:
设输入普通调幅信号uAM(t)如式(6.2.1)所示, 图6.2.5中非 线性器件工作在开关状态, 其特性可用第5章第5.3节式(5.3.5) 那样的单向开关函数来表示, 则非线性器件输出电流为:
io(t)=guAM(t)·K1(ωct)
=gUcm(1+MacosΩt)cosωct·
[1 2
(1)n1
6.2.3
单边带调幅方式是指仅发送上、下边带中的一个。如以发送 上边带为例, 则单频调制单边带调幅信号为：
uSSB(t)= kUmUcm cos(ωc+Ω)t (6.2.12) 2
由上式可见, 单频调制单边带调幅信号是一个角频率为 ωc+Ω的单频正弦波信号, 但是, 一般的单边带调幅信号波形却 比较复杂。不过有一点是相同的, 即单边带调幅信号的包络已 不能反映调制信号的变化。单边带调幅信号的带宽与调制信号 带宽相同, 是普通调幅和双边带调幅信号带宽的一半。
如果同步信号与发射端载波同频不同相, 有一相位差θ, 即 ur=Urmcos(ωct+θ),则乘法器输出中的Ω分量为 1
2
k2UcmUrmMacosθcosΩt。 若θ是一常数, 即同步信号与发射端载波 的相位差始终保持恒定, 则解调出来的Ω分量仍与原调制信号
第五章 振幅调制与解调.ppt [修复的]
![第五章 振幅调制与解调.ppt [修复的]](https://img.taocdn.com/s3/m/771e8f48f7ec4afe04a1dfda.png)
v v （1） 设载波信号： c (t ) Vcm cosct 调制信号： (t ) Vm cost 调 幅信号为： v(t ) Vm (t ) cosct
由于调 幅信号的振幅与调制信号成线性关系，则
Vm (t ) Vcm kaVm cost Vcm (1 kaVm cost ) Vcm (1 ma cost ) Vcm
式中ma为调制度，
ma
k aVm Vcm
v(t ) Vcm (1 ma cost ) cosct
若实际传送的调制信号是一个连续频谱的限带信号f(t)，则
v(t ) Vcm (1 ka f (t )) cosct
若将
f (t )
分解为
f ( t ) U n cos( n t n )
解：下图为AM波在m=0.5和m=1的波形和DSB信号的波形
例2 某调幅发射机的调制制式为普通调幅波，已知载波 频率为500KHZ，载波功率为100KW，调制信号频率 为20HZ ～5KHZ，调制系数为 m = 0.5,试求该调幅 波的： 解：1、频带宽度？ 2、在m = 0.5 调制系数下的总功率？ 3、在最大调制系数下的总功率？
n 1
1 1 Vcm cosc t mn cos(c n )t mn cos(c n )t 2 n 2 1 1 Vcm cosc t mn cos(c n )t mn cos(c n )t n 2 n 2
（1）单一频率信号调 幅
v(t ) Vcm (1 ma cost ) cosc t Vcm[cosc t 1 1 ma cos(c )t ma cos(c )t ] 2 2
由于调 幅信号的振幅与调制信号成线性关系，则
Vm (t ) Vcm kaVm cost Vcm (1 kaVm cost ) Vcm (1 ma cost ) Vcm
式中ma为调制度，
ma
k aVm Vcm
v(t ) Vcm (1 ma cost ) cosct
若实际传送的调制信号是一个连续频谱的限带信号f(t)，则
v(t ) Vcm (1 ka f (t )) cosct
若将
f (t )
分解为
f ( t ) U n cos( n t n )
解：下图为AM波在m=0.5和m=1的波形和DSB信号的波形
例2 某调幅发射机的调制制式为普通调幅波，已知载波 频率为500KHZ，载波功率为100KW，调制信号频率 为20HZ ～5KHZ，调制系数为 m = 0.5,试求该调幅 波的： 解：1、频带宽度？ 2、在m = 0.5 调制系数下的总功率？ 3、在最大调制系数下的总功率？
n 1
1 1 Vcm cosc t mn cos(c n )t mn cos(c n )t 2 n 2 1 1 Vcm cosc t mn cos(c n )t mn cos(c n )t n 2 n 2
（1）单一频率信号调 幅
v(t ) Vcm (1 ma cost ) cosc t Vcm[cosc t 1 1 ma cos(c )t ma cos(c )t ] 2 2
第五章振幅调制与解调PPT课件
调制信号
Ω
载波
调幅波
下边频
ω0
上边频
ω0-Ω ω0+Ω
19
(2) 限带信号的调幅波
v A
(t)
M
V01
n
mncosΩntco s 0t
V0co s 0t
n
12mncos(0 Ωn)t 12mncos(0 n)t
V0co s 0t n 12mncos(0 n)t n 12mncos(0 n)t
c2
频谱搬移
5
2. 调制的原因 可实现的回路带宽
基带信号特点：频率变化范围很大。
低频（音频）: 20Hz～20kHz
fmax 1000 f m in
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
v0V0cos0t
ma 0 0ma 1
maa 1
17
图 5.2.2 由非正弦波调制所得到的调幅波
m上
Vmax V0 V0
m下
V0
Vmin V0
18
2. 普通调幅波的频谱 （1）由单一频率信号调 幅
vA( M t) V 0(1m aco Ω )scto0 ts V 0co0 ts 1 2m aco0s Ω ()t1 2m aco0s Ω ()t
2. 调制的原因 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，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。
音频信号: 20Hz～20kHz 波长：15 ～15000 km 天线长度: 3.75 ～3750km
4
2. 调制的原因 便于不同电台相同频段基带信号的同时接收
Ω
载波
调幅波
下边频
ω0
上边频
ω0-Ω ω0+Ω
19
(2) 限带信号的调幅波
v A
(t)
M
V01
n
mncosΩntco s 0t
V0co s 0t
n
12mncos(0 Ωn)t 12mncos(0 n)t
V0co s 0t n 12mncos(0 n)t n 12mncos(0 n)t
c2
频谱搬移
5
2. 调制的原因 可实现的回路带宽
基带信号特点：频率变化范围很大。
低频（音频）: 20Hz～20kHz
fmax 1000 f m in
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
v0V0cos0t
ma 0 0ma 1
maa 1
17
图 5.2.2 由非正弦波调制所得到的调幅波
m上
Vmax V0 V0
m下
V0
Vmin V0
18
2. 普通调幅波的频谱 （1）由单一频率信号调 幅
vA( M t) V 0(1m aco Ω )scto0 ts V 0co0 ts 1 2m aco0s Ω ()t1 2m aco0s Ω ()t
2. 调制的原因 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，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。
音频信号: 20Hz～20kHz 波长：15 ～15000 km 天线长度: 3.75 ～3750km
4
2. 调制的原因 便于不同电台相同频段基带信号的同时接收
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
【精编】第十三讲-振幅调制及其解调..幻灯片
实现“零变更”施工
深化设计 ——施工图设计单位一般不提供BIM服务
T1
+
uc
-
T3
+
uAM
Ucc
+-
uΩ
T2
-
Ucc0
图6-12 集电极调幅电路
uC
0
t
Ic1 过压区 欠压区
Ic1
Ucc0+uΩ Ucc0
0
Ucc0 临界
Ucc 0
0
t ic
t
0
uΩ
0
t
(a)
ic1
t
0
t
(b)
※在集电极调幅时，功率放大器应工作在过压状态。
图6-13 集电极调幅的波形示意图
+
uc
波形示意图如图6-2所示。
f (t)
0
t
uAM(t)
未调制
(a) 包络
0
t
(b)
图6-2 实际调制信号的调幅波形
式中, f (t)是均值为零的归一化调制信号 f t 1 , 若 max
将调制信号分解为
f(t) Uncos(ntn) n1
则调幅波表示式为
u A M (t) U c [ 1 m n c o s ( n tn )]c o sc t 6 -7
特点： a. g(t) ∝ uΩ(与AM波的振幅不同)； b. DSB波既调幅又调相(填充频率 ≠ fc )。
优点：发射的全部功率都载有消息。 应用场合：彩色电视中的色度信号、数据通信。
3. 单边带信号(SSB-Single Side Band)
单边带(SSB)信号是由DSB信号经边带滤波器滤除一 个边带或在调制过程中,直接将一个边带抵消而成。单 频调制时， uDSB(t)= k·uΩ·uc。
相关主题
- 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)。
2020/11/12
9
4. 普通调幅波的功率关系
将 v (t) V o (1 m ac作o t用)s c 在o 负o t载s电阻R上
载波功率
PoT
1 2
Vo 2 R
每个边频功率(上边频或下边频)
PSB1PSB2
112maVo2 2R
14ma2PoT
在调幅信号一周期内，AM信号的平均输出功率是
fi=fO-fS
1) 它们的实现框图几乎 是相同的，都是利用非线 性器件对输入信号频谱实 行变换以产生新的有用频
…
f fS
fi
f
率成分后，滤除无用频率 fi f 分量。
(c) 混频原理
2) 从频谱结构看，上述频率 变换电路都只是对输入信号 频谱实行横向搬移而不改变 原来的谱结构，因而都属于 所谓的线性频率变换。
2020/11/12
11
2. 单边带调幅波
上边频与下边频的频谱分量对称含有相同的信息。也 可以只发送单个边带信号，称之为单边带通信(SSB)。
其表达式为： V(t)1 2m aV oco so( )t
或
V(t)1 2m aV oco so( )t
其频带宽度为：
BSSBFmax
2020/11/12
12
表9-1 三种振幅调制信号
PAM PoT PDSB (11 2m a 2)PoT
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。
2020/11/12
10
三、抑制载波的双边带调幅波与单边带调幅波
1. 抑制载波的双边带调幅波
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。
t调
o
t
o t
波
由非正弦波调制所得到的调幅波形 形
过调制波形图
m a1 2(V mV ao xV mi)nV mV a oxV oV o V o V min
当时ma ＝1时，调幅达到最大值，称为百分之百调幅。若 ma >1，AM信号波形某一段时间振幅为将为零，称为过调制。
2020/11/12
7
3. 调幅信号的频谱及带宽 将调幅波的数学表达式展开，可得到
第九章振幅调制与解调
§9.1 频谱搬移电路的特性 §9.2 振幅调制原理 §9.3 振幅调制方法与电路 §9.4 振幅解调（检波）原理与电路
2020/11/12
1
§9.1 频谱搬移电路的特性
非线性电路具有频率变换的功能，即通过非线性器件相 乘的作用产生与输入信号波形的频谱不同的信号。
当频率变换前后，信号的频谱结构不变，只是将信号频 谱无失真在频率轴上搬移，则称之为线性频率变换，具有 这种特性的电路称之为频谱搬移电路。如下图所示
3) 频谱的横向平移从时域角 度看相当于输入信号与一个 参考正弦信号相乘，而平移 的距离由此参考信号的频率 决定，它们可以用乘法电路 实现。
2020/11/12
3
§9.2 振幅调制原理
一、概述
调制是将要传送的信息装载到某一高频振荡(载频)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。
这就是抑制载波的双边带调幅波(DSB AM)
其数学表达式为
V D(t S ) B 1 2 m a V o c o o s) t (1 2 m a V o c o o s) t(
或
V DS (t)B V oco tc so ots
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
BDSB2Fmax
连续波调制以单频正弦波为载波，可用数学式表示，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制以矩形脉冲为载波，受控参数可以是脉冲高 度、脉冲重复频率、脉冲宽度或脉冲位置。相应地，就有 脉冲调幅(PAM，包括脉冲编码调制PCM)，脉冲调频 (PFM)，脉冲调宽(PWM)和脉冲调位(PPM)。
v0(t)V0coost
则 调幅信号为V (t) ( V o K d V c o t)sc0 o t s
V Vo o( (1 1 m K V a dV o cc o to) s c st)c o0 o t s0 st
ma
KdV Vo
称为调幅指数即调幅度，是调幅波的主要参数之一，
它表示载波电压振幅受调制信号控制后改变的程度。一般0＜
率两侧的上、下边频，幅度
均等于
1 2
m aVo
m ax 0– max 0 0+m ax
非正弦波调幅信号的频谱图
2020/11/12
8
对于单音信号调制已调幅波，从频谱图上可知其占据 的频带宽度B=2或B=2F (=2F)，对于多音频的调制信 号，若其频率范围是f，则已调信号的频带宽度等于调制信 号最高频率的两倍。
f0 主振
f
非线性 器件
调制信号
带通 f0, 2Fmax
0 fmax f
f
f0 2f0
f0
(a) 调幅原理
中放 来 非线 性 器件
到功 放 低通Fmax
f
f f1
0 Fmax f1
f 2f1
0 Fmax
f
(b) 检波原理
2020/11/12
2
本振
f f0 非线性
器件
高放
带通 到中放
fi, 2Fmax
v (t) V V o o ( c 1 m o o a tc 1 2 s o m ta ) V c s o c o o t o s o s ) t (1 2 m a V o c o o s ) t(
由图看出调幅过程实际上是
一种频谱搬移过程，即将调
制信号的频谱搬移到载波附
近，成为对称排列在载波频
本课程只研究各种正弦调制方法性能和电路。
2020/11/12
5
二、调幅波的性质
1. 调幅波的数学表达式 通常调制要传送的信号波形是比较复杂的，但无论多么复
杂的信号都可用傅氏级数分解为若干正弦信号之和。为了分 析方便起见，我们一般把调制信号看成一简谐信号。
设 简谐调制信号 v (t)V co ts
载波信号
ma≤1。
2020/11/12
6
2. 普通调幅波的波形图
当载波频率 o 调制信号频率，0＜ma≤1，则可画出
和已调幅波形分别如下图所示。从图中可看出调幅波是一个 载波振幅按照调制信号的大小线性变化的高频振荡，其振荡 频率保持载波频率不变。
v (a) 调制信号
(b)
v(t)
v o Vmax
已
Vmin