5.1振幅调制的基本原理

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2. 移相法
u(t) =Umcos t
Ucm cosωct
90° ° 移相 Umsin t 90° ° 移相
AMXY uO1(t) X Y I + – uO (t)
Ucm sinωct
AMXY X Y II uO2(t)
uΟ1(t) =AMUmUcmcos t cosωc t = 1 AMU mU cm [cos(ωc + )t + cos(ωc )t ] 2 uΟ2(t) =AMUmUcmsin t sinωc t = 1 AMU mU cm [cos(ωc )t cos(ωc + )t ] 2 uO1(t)+uO2(t) = AMUmUcm cos(ωc )t] 输出下边带 uO1(t)–uO2(t) = AMUmUcm cos(ωc + )t] 输出上边带
单频调制时 通过相乘实现! 通过相乘实现!
uDSB (t ) = kaUm cos(t )cos(ωct ) 1 1 = kaUm cos[(ωc + )t] + kaUm cos[(ωc )t] 2 2
无载频分量! 无载频分量! EXIT
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2. 双边带调幅波波形
把调幅波振幅变化规律, 把调幅波振幅变化规律,即 称为调幅波的包络. 称为调幅波的包络.
Ucm 1+ macost〕 (
EXIT
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2. 单频调制时 单频调制时AM调幅波波形 调幅波波形
U cm (1 + ma ) 最小振幅 U cm (1 ma )
最大振幅 ma= 1 ma>1时 时 产生过调幅失真
EXIT
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3. 双边带调幅波频谱
BW = 2F
DSB波频谱 波频谱
1 1 kaUm kaUm 2 2
EXIT
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二,单边带调幅波 1. 表达式 单频调制时
SSB波:只含一个边带分量 波
1 uSSB (t ) = kaUm cos(ωc + )t 2 1 或 uSSB (t ) = kaUm cos(ωc )t 2
2. 波形 3. 频谱
EXIT
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5.1.3 调幅电路的组成模型
一,相乘器 实现两个信号相乘
ux uy
X AMXY Y
uo
AM —增益系数或乘积系数,1/V 增益系数或乘积系数, 增益系数或乘积系数
理想相乘器符号
实现相乘,而对输入电压波形,幅度,极性, 理 1. 实现相乘,而对输入电压波形,幅度,极性,频率 无要求. 为四象限相乘器 为四象限相乘器) 无要求.(为四象限相乘器 想 相 2. u ,u 中有一个为恒值时,相乘器相当于线性放大器. x y中有一个为恒值时,相乘器相当于线性放大器. 乘 3. 产生新的频率分量 uO = AM UxmUymcosωxt cosωyt 器 功 = 1 A U U [cos(ω + ω ) + cos(ω ω )] M xm ym x y x y 能 2 EXIT
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5.1.2 抑制载波的双边带和单边带调幅波
一,双边带调幅波 1. 表达式 DSB波:抑制了载波分量, 波 抑制了载波分量, 只含上,下边带分量. 只含上,下边带分量. ka由调制电路和 由调制电路和 载波幅值决定. 载波幅值决定.
uDSB (t ) = kau(t )cos(ωct )
EXIT
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求带宽
例
(设ωc为 的整数倍) 为 的整数倍)
解: BW = 2F
EXIT
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求带宽
例
(设ωc为 的整数倍) 为 的整数倍)
解:
BW = 2F
EXIT
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求带宽
例
(设ωc为 的整数倍) 为 的整数倍)
解: BW = F
EXIT
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求带宽
例
(设ωc为 的整数倍) 为 的整数倍)
解:
BW?
EXIT
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作业
P144～145 5.1,5.13 ～ ,
EXIT
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总结
EXIT
�
PAV = Po + PSB1 + PSB2
m 2a ) = Po (1 + 2
当 ma = 1时,边频功率最大,但仅为 AV / 3 时 边频功率最大,但仅为P 实际使用中, 之间, 实际使用中, ma在0.1~1之间,平均值为 .可见普通 之间 平均值为0.3. 调幅波中边频分量所占的功率非常小,而载波占绝大多数. 调幅波中边频分量所占的功率非常小,而载波占绝大多数. 调幅波处于包络峰值时,高频输出功率最大, 调幅波处于包络峰值时,高频输出功率最大,称为调幅 波最大功率,也称峰值包络功率. 波最大功率,也称峰值包络功率.即
1 U cm 故 载波分量功率 Po = 2 RL
边频分量功率: 边频分量功率:
PSB1 = PSB2
1 m 2 aU 2 cm = 1 m 2 a P ( 1 maU cm ) 2 1 2 o = = 4 8 RL 2 RL
EXIT
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4. 单频调制时 单频调制时AM调幅波的功率 调幅波的功率 调幅波在调制信号一个周期内的平均功率: 调幅波在调制信号一个周期内的平均功率:
EXIT
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5.1.1 普通调幅波
一,普通调幅表达式 载波信号 调制信号
简称AM调幅波 调幅波 简称
uc ( t ) = U cm cos ω c t = U cm cos 2π f c t
u (t )
U m ( t ) = U cm + ka u ( t )
ka由调制电路决定 由调制电路决定
普通调幅波幅值 普通调幅波信号
uAM(t ) = Um (t )cos(ωct ) = [Ucm + kau(t ) cos(ωct ) 〕
通过相乘实现! 通过相乘实现! EXIT
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二,单频调制 1. 表达式
u (t ) = U
m
cos t = U
m
cos 2πFt
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二,AM调幅电路组成模型 调幅电路组成模型 uc(t) uc(t) u(t) + UQ X AMXY Y uAM(t) 或 u(t) X AMXY Y uAM(t)
+ + – – UQ
uAM ( t ) = AM [U Q + u ( t )]U cm cos ω c t = [ AMU QU cm + AMU cm u ( t )] cos ω c t
单频调制时
uDSB ( t ) = AMU cmU m cos(t ) cos(ω c t ) = U m cos(t ) cos(ω c t )
四,SSB调幅电路组成模型 调幅电路组成模型
思路
DSB 除去一个边带
滤波法, 滤波法,移相法
SSB
EXIT
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1. 滤波法 uc(t) u(t) X AMXY uDSB(t) Y BPF uSSB(t)
Pmax
[(1 + ma )U cm ] = 1 + m )P 2 ( = a o 2 RL
2
EXIT
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二,复杂信号调制 1. 波形
EXIT
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2. 表达式 周期性的复杂调制信号,可用傅里叶级数展开, 周期性的复杂调制信号,可用傅里叶级数展开,表示为
fc–Fmax
fc
Fc+ Fmax
f
fc–Fmin Fc+ Fmin 过渡带宽 f = 2Fmin
滤波法的关键是高频带 通滤波器. 通滤波器.要能有效滤 除不要的边带, 除不要的边带,而不失 真地通过需要的边带. 真地通过需要的边带.
当滤波器边带相对距离 小时,直接滤波很困难. 当滤波器边带相对距离 f / fc小时,直接滤波很困难. EXIT
max = nmax ,Fmax = nmax F
uc ( t ) = U cm cos ω c t
故
EXIT
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三,复杂信号调制时AM调幅波频谱
上边带和下边带频谱分量的相对大小及间距均与调制信号 的频谱相同,仅下边带频谱倒置而已. 的频谱相同,仅下边带频谱倒置而已.可见调幅的作用是 将调制信号频谱不失真地搬移到载频两侧. 将调制信号频谱不失真地搬移到载频两侧. BW = 2Fmax 信息含于边频分量中,载波不含有用信息, 信息含于边频分量中,载波不含有用信息,但载波占 有很大能量.不经济.要抑制载波. 有很大能量.不经济.要抑制载波. EXIT
= [U m + ka u ( t )] cos ω c t U m = AMU QU cm ka = AMU cm
EXIT
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三,DSB调幅电路组成模型 调幅电路组成模型 uc(t) u(t) X AMXY Y uDSB(t)
uDSB ( t ) = AM u ( t )uc ( t )
上,下边频分量的振幅 不超过载波振幅的一半
BW = 2F
EXIT
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4. 单频调制时 单频调制时AM调幅波的功率 调幅波的功率 由于
uAM (t ) = Ucm 1+ macost〕 ωct ) cos( (
2
= Ucm cos(ωct ) + 1 maUcm[cos(ωc + )t]+ 1 maUcm cos[(ωc )t] 2 2
EXIT
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2. 单频调制时 单频调制时AM调幅波波形 调幅波波形
为避免失真,要求 为避免失真,要求ma≤1
EXIT
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3. 单频调制时 单频调制时AM调幅波频谱 调幅波频谱
uAM (t ) = Ucm 1+ macost〕 ωct ) cos( ( = Ucm cos(ωct ) + 1 maUcm[cos(ωc + )t] + 1 maUcm cos[(ωc )t] 2 2
EXIT
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第 5 章 振幅调制,解调与混频电路 振幅调制,
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 本章小结
EXIT
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5.1 振幅调制的基本原理
主要要求: 主要要求:
掌握普通调幅波,双边带调幅波和单边带调幅波 掌握普通调幅波, 的表达式,波形特点, 的表达式,波形特点,频谱图和频带宽度的计算 掌握线性频谱搬移电路的构成要素和频谱特点 掌握调幅电路的组成模型 理解调幅度的概念与应用
通常 F<<fc
uAM(t ) = Ucm + kau(t ) cos(ωct ) 〔 〕 〔 cos( = Ucm + kaUmcost〕 ωct ) cos( = Ucm 1+ macost〕 ωct ) (
kaUm ma = Ucm
调幅系数或调幅度. 调幅系数或调幅度. 表示载波振幅受调制信号控制的程度
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第 5 章 振幅调制,解调与混频电路 振幅调制,
振幅调制: 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 解调: 混频: 混频:将已调信号的载波载频变成另一个载频 振幅调制, 振幅调制,解调和混频电路都是频谱线性搬移电路