5.1振幅调制的基本原理
合集下载
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)。
最大振幅 ma＝ 1 ma>1时 产生过调幅失真
太原科技大学
《高频电子线路》 2. 单频调制时AM调幅波波形
为避免失真，要求ma≤1
太原科技大学
《高频电子线路》 3. 单频调制时AM调幅波频谱
uAM (t ) U cm （ 1 macost〕 cos(c t ) 1 Ucm cos(ωc t ) 1 m U [cos( ω Ω ) t ] m U cos[(ωc Ω)t ] c 2 a cm 2 a cm
太原科技大学
《高频电子线路》 二、复杂信号调制 1. 波形
太原科技大学
《高频电子线路》 2. 表达式 周期性的复杂调制信号，可用傅里叶级数展开，表示为
max nmax ， Fmax nmax F
uc (t ) Ucm cosc t
故
太原科技大学
《高频电子线路》 三、复杂信号调制时AM调幅波频谱
无载频分量！ 太原科技大学
《高频电子线路》 2. 双边带调幅波波形
太原科技大学
《高频电子线路》 3. 双边带调幅波频谱
BW = 2F
DSB波频谱
1 1 kaU m kaU m 2 2
太原科技大学
《高频电子线路》
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
1 uSSB ( t ) kaU m cos( c )t 2 1 或 uSSB ( t ) kaU m cos( c )t 2
kaU m ma U cm
通常 F<<fc
调幅系数或调幅度。 表示载波振幅受调制信号控制的程度
把调幅波振幅变化规律，即 称为调幅波的包络。
U cm （ 1 macost〕
太原科技大学
《高频电子线路》 2. 单频调制时AM调幅波波形
U cm (1 ma ) 最小振幅 U cm (1 ma )
[Um ka u (t )]cosc t
Um AMUQUcm
ka AMUcm
太原科技大学
《高频电子线路》 三、DSB调幅电路组成模型 uc(t) u(t) X AMXY Y
uDSB(t)
uDSB (t ) AM u (t )uc (t )
单频调制时
uDSB (t ) AMUcmUm cos(t ) cos( c t ) Um cos(t ) cos( c t )
《高频电子线路》 二、AM调幅电路组成模型 uc(t) u(t) + UQ uc(t) X AMXY Y uAM(t)
或
u(t)
+ + – – UQ
X AMXY Y
uAM(t)
uAM (t ) AM[UQ u (t )]Ucm cosc t [ AMUQUcm AMUcmu (t )]cosc t
上、下边频分量的振幅 不超过载波振幅的一半
BW = 2F
太原科技大学
《高频电子线路》 4. 单频调制时AM调幅波的功率 由于
uAM (t ) U cm （ 1 macost〕 cos(c t )
2
1 Ucm cos(ωc t ) 1 m U [cos( ω Ω ) t ] m U cos[(ωc Ω)t ] c 2 a cm 2 a cm
m 2a Po (1 ) 2
当 ma = 1时，边频功率最大，但仅为PAV / 3 实际使用中， ma在0.1~1之间，平均值为0.3。可见普通 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，称为调幅 波最大功率，也称峰值包络功率。即
Pmax
[(1 ma )U cm ]2 2 （ 1 m ） a P o 2 RL
过渡带宽 f = 2Fmin
当滤波器边带相对距离 f / fc小时，直接滤波很困难。 太原科技大学
《高频电子线路》 2. 移相法
u(t) =Umcos t
U cm cos c t
90° 移相 Umsin t
AMXY uO1(t) X Y I
AMXY X Y II uO2(t) + – uO (t)
《高频电子线路》
第5章
振幅调制、解调与混频电路
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 混频：将已调信号的载波载频变成另一个载频 振幅调制、解调和混频电路都是频谱线性搬移电路
太原科技大学
《高频电子线路》
第 5 章 振幅调制、解调与混频电路
振幅调制的基本原理
2. 波形 3. 频谱
太原科技大学
《高频电子线路》
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
理想相乘器符号
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) 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 乘 uO = AM UxmUymcosxt cosyt 器 3. 产生新的频率分量 功 1 A U U [cos( ) cos( )] M xm ym x y x y 能 太原科技大学 2
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。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。 BW = 2Fmax
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。 太原科技大学
《高频电子线路》
5.1.2 抑制载波的双边带和单边带调幅 波
90° 移相
U cm sin c t
uO1(t) =AMUmUcmcos t cosc t 1 A U U [cos( ωc Ω)t cos(ωc Ω)t ] 2 M m cm uO2(t) =AMUmUcmsin t sinc t 1 A U U [cos( ωc Ω)t cos(ωc Ω)t ] 2 M m cm uO1(t)+uO2(t) AMU mU cm cos(ωc Ω)t ] 输出下边带 uO1(t)–uO2(t) AMU mU cm cos(ωc Ω)t ] 输出上边带
一、双边带调幅波 1. 表达式 DSB波：抑制了载波分量， 只含上、下边带分量。 ka由调制电路和 载波幅值决定。
uDSB (t ) ka u (t ) cos(c t )
单频调制时 通过相乘实现！
uDSB (t ) kaU m cos(t ) cos(c t ) 1 1 kaU m cos[( c )t ] kaU m cos[( c )t ] 2 2
《高频电子线路》
5.1.1 普通调幅波简称AM调幅波
一、普通调幅表达式 载波信号
uc (t ) Ucm cosc t Ucm cos2 fc t
调制信号
uΩ ( t )
Um (t ) Ucm ka u (t )
ka由调制电路决定
普通调幅波幅值 普通调幅波信号
uAM (t ) U m (t ) cos(c t ) [U cm ka u (t ) 〕 cos(c t )
太原科技大学
《高频电子线路》 例
（设ωc为Ω的整数倍） 求带宽
解：
BW = 2F
太原科技大学
《高频电子线路》 例
（设ωc为Ω的整数倍） 求带宽
解：
BW = 2F
太原科技大学
《高频电子线路》 例
（设ωc为Ω的整数倍） 求带宽
解：
BW = F
太原科技大学
《高频电子线路》 例
（设ωc为Ω的整数倍） 求带宽
解：
BW？
太原科技大学
《高频电子线路》
作业
P144～145 5.1，5.13
太原科技大学
《高频电子线路》
总结
太原科技大学
相乘器电路
Leabharlann Baidu
振幅调制电路
振幅检波电路 混频电路 本章小结
太原科技大学
《高频电子线路》
5.1 振幅调制的基本原理
主要要求：
掌握普通调幅波、双边带调幅波和单边带调幅波 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
太原科技大学
通过相乘实现！ 太原科技大学
《高频电子线路》
二、单频调制 1. 表达式
uΩ (t ) U Ωm cos Ωt U Ωm cos 2Ft
uAM (t ) 〔U cm ka u (t ) 〕 cos(c t ) 〔U cm kaU mcost〕 cos(c t ) U cm （ 1 macost〕 cos( c t )
四、SSB调幅电路组成模型
思路
DSB 除去一个边带
滤波法、移相法
SSB
太原科技大学
《高频电子线路》 1. 滤波法 uc(t) u(t) X AMXY uDSB(t) Y BPF uSSB(t)
fc–Fmax
fc
Fc+ Fmax
f
fc–Fmin Fc+ Fmin
滤波法的关键是高频带 通滤波器。要能有效滤 除不要的边带，而不失 真地通过需要的边带。
1 U cm 故 载波分量功率 Po 2 RL
边频分量功率：
PSB1 PSB2
1 ( maU cm ) 2 RL
1 2
2
1 m aU 8 RL
2
2
cm
1 2 m a Po 4
太原科技大学
《高频电子线路》 4. 单频调制时AM调幅波的功率
调幅波在调制信号一个周期内的平均功率：
PAV Po PSB1 PSB2
太原科技大学
《高频电子线路》 2. 单频调制时AM调幅波波形
为避免失真，要求ma≤1
太原科技大学
《高频电子线路》 3. 单频调制时AM调幅波频谱
uAM (t ) U cm （ 1 macost〕 cos(c t ) 1 Ucm cos(ωc t ) 1 m U [cos( ω Ω ) t ] m U cos[(ωc Ω)t ] c 2 a cm 2 a cm
太原科技大学
《高频电子线路》 二、复杂信号调制 1. 波形
太原科技大学
《高频电子线路》 2. 表达式 周期性的复杂调制信号，可用傅里叶级数展开，表示为
max nmax ， Fmax nmax F
uc (t ) Ucm cosc t
故
太原科技大学
《高频电子线路》 三、复杂信号调制时AM调幅波频谱
无载频分量！ 太原科技大学
《高频电子线路》 2. 双边带调幅波波形
太原科技大学
《高频电子线路》 3. 双边带调幅波频谱
BW = 2F
DSB波频谱
1 1 kaU m kaU m 2 2
太原科技大学
《高频电子线路》
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
1 uSSB ( t ) kaU m cos( c )t 2 1 或 uSSB ( t ) kaU m cos( c )t 2
kaU m ma U cm
通常 F<<fc
调幅系数或调幅度。 表示载波振幅受调制信号控制的程度
把调幅波振幅变化规律，即 称为调幅波的包络。
U cm （ 1 macost〕
太原科技大学
《高频电子线路》 2. 单频调制时AM调幅波波形
U cm (1 ma ) 最小振幅 U cm (1 ma )
[Um ka u (t )]cosc t
Um AMUQUcm
ka AMUcm
太原科技大学
《高频电子线路》 三、DSB调幅电路组成模型 uc(t) u(t) X AMXY Y
uDSB(t)
uDSB (t ) AM u (t )uc (t )
单频调制时
uDSB (t ) AMUcmUm cos(t ) cos( c t ) Um cos(t ) cos( c t )
《高频电子线路》 二、AM调幅电路组成模型 uc(t) u(t) + UQ uc(t) X AMXY Y uAM(t)
或
u(t)
+ + – – UQ
X AMXY Y
uAM(t)
uAM (t ) AM[UQ u (t )]Ucm cosc t [ AMUQUcm AMUcmu (t )]cosc t
上、下边频分量的振幅 不超过载波振幅的一半
BW = 2F
太原科技大学
《高频电子线路》 4. 单频调制时AM调幅波的功率 由于
uAM (t ) U cm （ 1 macost〕 cos(c t )
2
1 Ucm cos(ωc t ) 1 m U [cos( ω Ω ) t ] m U cos[(ωc Ω)t ] c 2 a cm 2 a cm
m 2a Po (1 ) 2
当 ma = 1时，边频功率最大，但仅为PAV / 3 实际使用中， ma在0.1~1之间，平均值为0.3。可见普通 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，称为调幅 波最大功率，也称峰值包络功率。即
Pmax
[(1 ma )U cm ]2 2 （ 1 m ） a P o 2 RL
过渡带宽 f = 2Fmin
当滤波器边带相对距离 f / fc小时，直接滤波很困难。 太原科技大学
《高频电子线路》 2. 移相法
u(t) =Umcos t
U cm cos c t
90° 移相 Umsin t
AMXY uO1(t) X Y I
AMXY X Y II uO2(t) + – uO (t)
《高频电子线路》
第5章
振幅调制、解调与混频电路
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 混频：将已调信号的载波载频变成另一个载频 振幅调制、解调和混频电路都是频谱线性搬移电路
太原科技大学
《高频电子线路》
第 5 章 振幅调制、解调与混频电路
振幅调制的基本原理
2. 波形 3. 频谱
太原科技大学
《高频电子线路》
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
理想相乘器符号
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) 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 乘 uO = AM UxmUymcosxt cosyt 器 3. 产生新的频率分量 功 1 A U U [cos( ) cos( )] M xm ym x y x y 能 太原科技大学 2
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。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。 BW = 2Fmax
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。 太原科技大学
《高频电子线路》
5.1.2 抑制载波的双边带和单边带调幅 波
90° 移相
U cm sin c t
uO1(t) =AMUmUcmcos t cosc t 1 A U U [cos( ωc Ω)t cos(ωc Ω)t ] 2 M m cm uO2(t) =AMUmUcmsin t sinc t 1 A U U [cos( ωc Ω)t cos(ωc Ω)t ] 2 M m cm uO1(t)+uO2(t) AMU mU cm cos(ωc Ω)t ] 输出下边带 uO1(t)–uO2(t) AMU mU cm cos(ωc Ω)t ] 输出上边带
一、双边带调幅波 1. 表达式 DSB波：抑制了载波分量， 只含上、下边带分量。 ka由调制电路和 载波幅值决定。
uDSB (t ) ka u (t ) cos(c t )
单频调制时 通过相乘实现！
uDSB (t ) kaU m cos(t ) cos(c t ) 1 1 kaU m cos[( c )t ] kaU m cos[( c )t ] 2 2
《高频电子线路》
5.1.1 普通调幅波简称AM调幅波
一、普通调幅表达式 载波信号
uc (t ) Ucm cosc t Ucm cos2 fc t
调制信号
uΩ ( t )
Um (t ) Ucm ka u (t )
ka由调制电路决定
普通调幅波幅值 普通调幅波信号
uAM (t ) U m (t ) cos(c t ) [U cm ka u (t ) 〕 cos(c t )
太原科技大学
《高频电子线路》 例
（设ωc为Ω的整数倍） 求带宽
解：
BW = 2F
太原科技大学
《高频电子线路》 例
（设ωc为Ω的整数倍） 求带宽
解：
BW = 2F
太原科技大学
《高频电子线路》 例
（设ωc为Ω的整数倍） 求带宽
解：
BW = F
太原科技大学
《高频电子线路》 例
（设ωc为Ω的整数倍） 求带宽
解：
BW？
太原科技大学
《高频电子线路》
作业
P144～145 5.1，5.13
太原科技大学
《高频电子线路》
总结
太原科技大学
相乘器电路
Leabharlann Baidu
振幅调制电路
振幅检波电路 混频电路 本章小结
太原科技大学
《高频电子线路》
5.1 振幅调制的基本原理
主要要求：
掌握普通调幅波、双边带调幅波和单边带调幅波 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
太原科技大学
通过相乘实现！ 太原科技大学
《高频电子线路》
二、单频调制 1. 表达式
uΩ (t ) U Ωm cos Ωt U Ωm cos 2Ft
uAM (t ) 〔U cm ka u (t ) 〕 cos(c t ) 〔U cm kaU mcost〕 cos(c t ) U cm （ 1 macost〕 cos( c t )
四、SSB调幅电路组成模型
思路
DSB 除去一个边带
滤波法、移相法
SSB
太原科技大学
《高频电子线路》 1. 滤波法 uc(t) u(t) X AMXY uDSB(t) Y BPF uSSB(t)
fc–Fmax
fc
Fc+ Fmax
f
fc–Fmin Fc+ Fmin
滤波法的关键是高频带 通滤波器。要能有效滤 除不要的边带，而不失 真地通过需要的边带。
1 U cm 故 载波分量功率 Po 2 RL
边频分量功率：
PSB1 PSB2
1 ( maU cm ) 2 RL
1 2
2
1 m aU 8 RL
2
2
cm
1 2 m a Po 4
太原科技大学
《高频电子线路》 4. 单频调制时AM调幅波的功率
调幅波在调制信号一个周期内的平均功率：
PAV Po PSB1 PSB2