第五章 振幅调制电路

ma 2 2
(4) 边带功率，载波功率与平均功率之间的关系：
双边带功率 载波功率
ma 2 2
双边带功率 平均总功率
ma2
2 1 ma2
ma2 2 ma2
2
双边带功率 载波功率
ma 2 2
双边带功率 平均总功率
ma2
2 1 ma2
ma2 2 ma2
2
分析：有用信息只携带在边频带内，而载波本身并不携带信息，但 它的功率却占了整个调幅波功率的绝大部分，因而调幅波的功率浪费 大，效率低。如当100%调制时(ma=1) ，双边带功率为载波功率的1/2， 只占用了调幅波功率的1/3。
cos 32t
2
5
cos 52t
...
1 2
n1
2(-1)n1
(2n 1)
cos(2n 1)2t
id
rd
1 RL
1 2
2
cos 2 t
2
3
cos 32t
2
5
cos 52t
...
(U1m cos1t U2m cos2t )
id
rd
1 RL
1 2
2
cos 2 t
2
3
cos 32t
2
但AM波调制方便，解调方便，便于接收。
6. 双边带（double side band，DSB）调幅信号
（1） 数学表达式
在AM调制过程中，如果将载波分量抑制就形成抑制载波 的双边带信号，简称双边带信号，它可以用载波和调制信号 直接相乘得到，即：
uDSB ku (t ) uc (t )
若调制信号为单一频率信号：
5. 调制波的功率
设调幅波传输信号至负载电阻R上，那么调幅波各分量功率为：
(1) (2)
R上消耗的载波功率： Pc 上、下边带的平均功率：
P上边
1 2
U
2 cm
R
P下边
1 2
maU
cm
2R
2
ma 2 4
Pc
(3) 在调制信号一周期内，调幅信号输出的平均总功率：
PAM
Pc
P上边
P下边
Pc 1
则：
uAM Ucm[1 ka f (t)] cosct
若将 f (t) 分解为： f (t) Un cos(nt n ) n1
则有 uAM Ucm 1 mn cos(nt n ) cosct 其中： mn kaU n n1
2. 调幅信号波形
uAM Ucm (1 ma cos t)cosct
（3）振幅调制：由调制信号去控制载波振幅，使已调信号的振 幅随调制信号线性变化。
（4）频率调制：由调制信号控制载波频率，使已调波的频率随调 制信号线性变化。
（5）相位调制：由调制信号控制载波相位，使已调波的相位随 调制信号线性变化。 （6）解调方式：
振幅检波 振幅调制的逆过程 鉴 频 频率调制的逆过程 鉴 相 相位调制的逆过程
0时 1时
未调幅 最大调幅(百分之百)
ma 1时 过调幅,包络失真,实际电路中必须避免
3. 调幅波的频谱
（1）由单一频率信号调幅
uAM Ucm (1 ma cos t ) cosct
Ucm
cos c t
1 2
ma
cos(c
)t
1 2
ma
cos(c
)t
可见：调幅波并不是一个简单的正弦波，包含有三个频率分量：
cosct
id 的频谱成份：
B=2Ω
,c , 2nc
2n 1c
c
c
Ω
ωc
2 ωc
3 ωc
c
B=2Ω
c
Ω
ωc
2 ωc
3 ωc
uL
gd ZL
1 2
2
cos c t
2 3
cos 3ct
... Um
cos t
Ucm
cosct
如果选频回路工作在ωc 处，且带宽为B = 2Ω。 而谐振时的负载电阻为RL，则输出电压为uL(t)。
下边频带信号
ωc+Ωmax ω
ω ωc-Ωmax
上边带信号：
uSSBU (t )
1 2 kUmUcm
cos(c
)t
U cos(c )t
uSSB (t) U
0
fc＋F t
单音调制的SSB信号波形
8. 振幅调制电路的功能
输入：调制信号和载波信号 输出：调幅信号
AM信号 : uAM Uc (1 m cos t)cos ct 纯调幅
DSB
信号
:
uDSB
kUUc
cos
t
cos ct
调幅,调相
SSB
信号
:
uSSB
U (cos t cos ct
sint sinct)
调幅,调频
分析：三种信号都有一个调制信号和载波的乘积项，所以振幅调制 电路的实现是以乘法器为核心的线性频谱搬移电路。
9. 振幅调制电路的分类
低电平调制：先调制后功放，调制低功率在下进行，输出功率、 效率不是主要技术指标；提高调制线性，减小不需要的分量的产 生和提高滤波性能。主要用于DSB、SSB以及FM信号。
第5章 振幅调制
5.1 概述 5.2 低电平调幅电路 5.3 高电平调幅电路 5.4 单边带调幅信号的产生 5.5 数字信号调幅 5.6 模拟乘法器
教学要求
了解调制的作用。掌握调幅信号的定义、 表示式、波形、频谱等基本特征。
掌握典型的幅度调制电路的结构、工作 原理、分析方法和性能特点。
了解数字调幅的基本概念、典型方法和 实现电路。
1 2
kU mU cm
cos(c
)t
cos(c
)t
上边带信号：
uSSBU (t )
1 2
kU mU cm
cos(c
)t
U cos(c )t
下边带信号：
uSSBL (t )
1 2
kU mU cm
cos(c
)t
U cos(c )t
限带信号
载波
Ωmax 上边频带信号
ωc-Ωmax ωc ωc+Ωmax ω
c
t
U cm
cos
c
t
n
1 2
mn
cos(c
n )t
1 2
mn
cos(c
n )t
Ucm cosct
n
1 2
mn
cos(c
n
)t
n
1 2
mn
cos(c
n
)t
同样有三部 分频率成份
限带信号
载 波 分 量 (ωc) ：不含传输信息 上变频分量 (ωc+Ωn) ：含传输信息 下变频分量 (ωc-Ωn) ：含传输信息
5
cos 52t
...
(U1m cos1t U2m cos2t )
id 的频谱成份：
1. 1,2
23..
2 1
2n 12 1
4. 2n2
5. 直流
1. 单二极管开关状态调幅电路（产生AM信号）
设: u Um cos t uc Ucm cos ct
D
ZL
且: Ucm Um 回路电流: id gd K (ct )ud
ωc-Ωmax
ωc+Ωmax
(1) DSB信号的包络随调制信号 U cos t 变化 。
(2) DSB信号载波的相位反映了调制信号的极性，即在调制信号负半周时，已调 波高频与原载波反相。因此严格地说，DSB信号已非单纯的振幅调制信号，而是 既调幅又调相的信号。高频振荡的相位在f(t)=0瞬间有180o突变。 (3) DSB波的频谱成份中抑制了载波分量，全部功率为边带占有，功率利用率 高于AM波。
(2) 工作原理分析：
u uc
Um cos t
Ucm cosct
且Ucm Um
i1
i2
rd rd
1 2RL
1 2RL
K (ct )uc (t ) K (ct )uc (t )
u (t ) u (t )
1 而 K(ct) 0
uc 0 uc 0
i1
rd
1 2RL
K (ct )uc (t )
带通滤波器：取出调幅波的频率成分，抑制不需要的频率 成分。
5.2 低电平调幅电路
D
0. 开关函数
u1+-
u2正半周：D导通
id
rd
1 RL
u1(t )
u2 (t )
u2+-
RL
u2负半周：D截止 id 0
id
rd
1 RL
K (t )(u1(t )
u2 (t ))
u2
t
K
( t
)
1 0
u2 (t ) 0 u2 (t ) 0
（7）振幅调制分三种方式：
普通调幅（AM） 抑制载波的双边带调幅（DSB） 单边带调幅（SSB）
1. AM调幅波的数学表达式
设：载波信号： uc=Ucmcosωct 调制信号： uΩ =UΩcosωΩt
则：调幅信号(已调波)为：uAM=Um(t)cosωct
由于调幅信号的振幅与调制信号成线性关系，即有：
u U cos t
U cm
uc Ucm cosct
Umax Ucm(1 ma )
Umin Ucm(1 ma )
波形特点：
ma
1 2
U max U min Ucm
maa 1
(1) 调幅波的振幅（包络）变化规律与
调制信号波形一致;