Chapter 9 振幅调制与解调PPT课件
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Chapter 9 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
§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
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)
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
本振
f f0 非线性
器件
高放
带通 到中放
fi, 2Fmax
fi=fO-fS
1) 它们的实现框图几乎 是相同的，都是利用Biblioteka Baidu线 性器件对输入信号频谱实 行变换以产生新的有用频
载波被抑制双边带调幅波
V 0(1m aco t)sco 0ts
m aV 0co tsco0st
波形图
单边带信号
m2a V0cos(0)t (或m 2aV0co s0()t)
频谱图
信号 带宽
0-
0+
2( ) 2
1 2
m
a
…
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。
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。
v (a) 调制信号
(b)
v(t)
vo Vmax
已
o t
t调
o
t
波
由非正弦波调制所得到的调幅波形 形 m a1 2(V mV ao xV mi)nV mV a oxV oV o V o V min
过调制波形图
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。
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(
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
§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。
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
率两侧的上、下边频，幅度
均等于
1 2
m aVo
max
0–max 0 0+max
非正弦波调幅信号的频谱图
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，则已调信号的频带宽度等于调制信 号最高频率的两倍。
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
调制度的变化在时域上的表现 调制度的变化在频谱上的表现
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
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(
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。
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。
调制信号频率变化对输出波形的影响
4. 普通调幅波的功率关系
将 v (t)V o(1m ac作o 用t)s c 在o 负ots 载电阻R上
载波功率 PoT
1 2
Vo2 R
每个边频功率(上边频或下边频)
PSB 1PSB 21212m R aVo214ma2PoT
在调幅信号一周期内，AM信号的平均输出功率是
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。
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
表9-1 三种振幅调制信号
电压 表达式
普通调幅波
§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
§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
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)
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
本振
f f0 非线性
器件
高放
带通 到中放
fi, 2Fmax
fi=fO-fS
1) 它们的实现框图几乎 是相同的，都是利用Biblioteka Baidu线 性器件对输入信号频谱实 行变换以产生新的有用频
载波被抑制双边带调幅波
V 0(1m aco t)sco 0ts
m aV 0co tsco0st
波形图
单边带信号
m2a V0cos(0)t (或m 2aV0co s0()t)
频谱图
信号 带宽
0-
0+
2( ) 2
1 2
m
a
…
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。
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。
v (a) 调制信号
(b)
v(t)
vo Vmax
已
o t
t调
o
t
波
由非正弦波调制所得到的调幅波形 形 m a1 2(V mV ao xV mi)nV mV a oxV oV o V o V min
过调制波形图
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。
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(
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
§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。
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
率两侧的上、下边频，幅度
均等于
1 2
m aVo
max
0–max 0 0+max
非正弦波调幅信号的频谱图
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，则已调信号的频带宽度等于调制信 号最高频率的两倍。
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
调制度的变化在时域上的表现 调制度的变化在频谱上的表现
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
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(
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。
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。
调制信号频率变化对输出波形的影响
4. 普通调幅波的功率关系
将 v (t)V o(1m ac作o 用t)s c 在o 负ots 载电阻R上
载波功率 PoT
1 2
Vo2 R
每个边频功率(上边频或下边频)
PSB 1PSB 21212m R aVo214ma2PoT
在调幅信号一周期内，AM信号的平均输出功率是
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。
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
表9-1 三种振幅调制信号
电压 表达式
普通调幅波