高频电子线路张肃文第四版Chapter9 振幅调制与解调

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§9.1 频谱搬移电路的特性
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。
f0 本振 f 非线性 器 件 到中放
带通 f i f i =f 0 -f s
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(2) 斩波调幅
D1 i1 + vΩ – + vΩ – + vΩ – + iL1.2 + RL D2 i2 v0 v0 (a)
由两个二极管组成的平衡斩波调幅器
vi
iL3.4 + vΩ – + D4 vΩ – – D3 i3 i4 RL
(b)
6 VAM (t ) V0 (1 ma cos t ) cos ω0t 2(1 0.3 cos 200πt ) cos(2π 10 t )V VDSB (t ) maV0 cos t cos ω0t 0.6 cos 200πt cos(2π 106 t )V
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平方律调幅 斩波调幅 集电极(阳极)调幅 基极(控制栅极)调幅
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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
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二、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。
这种调制方式称为抑制载波的双边带调幅 (DSB) 其数学表达式为
1 1 VDSB (t ) maV0 cos(ω0 )t maV0 cos(ω0 )t 2 2 VDSB (t ) maV0 cos t cos ω0t
载波被抑制 双边带调幅波
单边带信号
2
波形图
m a V0
1 m a V0 2
0 - 0 +
频谱图
0 - 0 + 0 -
0 +
信号 带宽
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2( ) 2
2( ) 2
2π
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1 V02 1 2 2 2W ② 载波功率： P0T 2 2 R
双边带信号功率：
PDSB
故
1 1 2 0.32 2 0.09W ma P0T 2 2
PAM P0T PDSB 2 0.09 2.09W
普通调幅波和抑制载波的双边带调幅波的 频谱宽度相等，即
2 2 D 3 3 D
二极管调幅电路
v D v 0 v V0 cos ω0t V cos t
当vD很小时，级数可只取前四项 经分类整理可知：ω0±Ω是我们所需要的上、下 边频。这对边频是由平方项产生的，故称为平方律 调幅。其中最为有害的分量是ω0±2Ω 项。 由于二极管不容易得到较理想的平方特性，因而调 制效率低,无用成分多，目前较少采用平方律调幅器。
在调幅信号一周期内，AM 信号的平均输出功率：
P0 P0T PSB1 PSB 2 1 2 (1 ma ) P0T 2
边频功率之和占总输出功率是很小的，整机效率 很低，但其调制设备简单，解调更简单，便于接收。 通常无线电广播就是采用这种方法。
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BW 2F 200Hz
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作业： 9-5 9-8
§9.3 振幅调制方法与电路
非线性调幅原理框图如下：
vΩ (t) v1 v0(t) 非线性器件 v2 带通滤波器 v(t)
按调制电路输出功率的高低可分为： 高电平调幅电路：一般置于发射机的最后一级，是在 功率电平较高的情况下进行调制。 一般置于发射机的前级，再由线性 低电平调幅电路： 功率放大器放大已调信号，得到所 要求功率的调幅波。
BSSB Fmax
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★ 表9-1 三种振幅调制信号
ma 普通调幅波 电压 V0 cos(ω0 )t 2 表达式 V (1 m cos t ) cos ω t m V cos t cos ω t m a 0 0 0 a 0 (或 a V0 cos(ω0 )t )
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≈
上边带
下边带
4. 普通调幅波的功率关系
将 v (t ) V0 (1 ma cos t ) cos ω0t 作用在负载电阻R上
1 V02 载波功率： P0T 2 R 1 1 1 2 2 上边频功率： PSB1 ( maV0 ) ma P0T 2 2R 4 1 1 1 2 2 下边频功率： PSB 2 ( maV0 ) ma P0T 2 2R 4
3. 残留边带调幅
残留边带调幅(记为VSB)：在发射端发送一 个完整的边带信号，但载波信号和边带信号部 分被抑制的调制方式。 这样它保留了单边带调幅节省频带的优点，且 具有滤波器易于实现、解调电路简单的特点。
vΩ (t)
vDSB v0(t)
残留边带滤波器
vVSB
在广播电视系统中图象信号采用残留边带调幅。
≈
返回
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2. 单边带调幅波
单边带调幅：既抑制载波，又只传送一个边 带的调制方式，用SSB表示。
1 V 其表达式为： SSB (t ) maV0 cos( ω0 )t 2
1 或 VSSB (t ) maV0 cos( ω0 )t 2 其频带宽度为：
1 1 V0 cos ω0t maV0 cos(ω0 )t maV0 cos(ω0 )t 2 2
未调幅的载波
载波 相1 对 下边频 上边频 振 ma/2 幅 ω 0-Ω ω 0ω 0+Ω ω
正弦调制的调幅波频谱
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上边频
下边频
单频调制时，其调幅波的频 谱宽度为调制信号的两倍，
无线电发射机方框图
缓冲 高频振荡 倍频 高频放大 调制 传输线 声音 话筒 音频放大 （直流电源未画）
Chapter 9 振幅调制与解调
调制：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。 模拟调制 按调制信号的形式分 数字调制 调幅(AM ) 连续波调制 调频(FM ) 调相(PM ) 按载波的不同 脉冲振幅调制(PAM) 脉冲波调制 脉宽调制(PWM) 脉位调制(PPM) 脉冲编码调制(PCM)
即Bw 2(或Bw 2F )
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相 对 振 幅
载波
Bw 2 Fn
Ω1 Ω5 ω 0 -Ω5 ω 0 ω 0+Ω5 ω ω 0 -Ω1
调制信号频谱
非正弦波调幅信号的频谱图
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。
vΩ –
–
v0 v0 (b)
vi
+
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vo t
平衡调制器输出的电压波形
输出调幅波有用电流分量 2 iω0 g DV cos(ω0 )t cos(ω0 )t π
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若ma >1，AM信号波形某一段时间振幅为 将为零，称为过调制。
v(t)
o
t
过调制波形图
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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 ) V0 (1 ma cos t ) cos ω0t
解调：将接收到的信号经过反调制的过程，把载波所 携带的信号取出来，得到原来的信号的过程。 检波器的作用：从振幅受调制的高频信号中还原出原 调制信号。
检波 调幅波的解调：振幅检波，简称检波 调频波的解调：频率检波，简称鉴频 调相波的解调：相位检波，简称鉴相
低电平调幅
实现调幅的方法 高电平调幅
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解：① (a)为普通调幅波， (b)为抑制载波的双边带调幅波。 f(kHz)
1 maV0 0.3V 2 V0 2V ω0 2π 106 2π 100
999 .9 103 1000.1
(a)
ma 0.3
0.3V
2V 0.3V f(kHz)
999 .9 103 1000.1
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例9.1 已知两个信号电压的频谱如图所示，要求： ①写出两个信号电压的数学表达式，并指出已调波的性质； ②计算在单位电阻上消耗的边带功率和总功率以及调幅波 的频带宽度。
0.3V 2V 0.3V
高放
f …
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(a) 混频原理
fi f s Copyrights yaoping. All rights reserved.
f
fi
f
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f0 主振
调制信号
f 非线性 器 件 带通 f 0 , 2F max
(b) 调幅原理
0 F max f
f0
2f 0
f
f0
f
中放来
非线性 器 件
低通 Fmax
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一、低电平调幅电路
1. 简单的二极管调幅电路 (1) 平方律调幅 ——信号较小时的工作状态
v0
+ +
vD
+ L C R
vΩ
i
+
-
vo -
i a0 a1v D a v a v
到功放
(c) 检波原理
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f
0 F max f i
2f i
f
0
Fmax
f
6
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§9.2 振幅调制原理
一、调幅波的性质
1. 调幅波的数学表达式
设简谐调制信号 v (t ) V cos t 载波信号 v 0 (t ) V0 cos ω0t 则 调幅信号振幅为： (t ) V0 K aV cos t V
2. 环形调制器
调幅指数(调幅度)
K aV V0 (1 cos t ) V0 V0 (1 ma cos t )
压振幅受调制信号控制后改变的程度 (0 ma 1)
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K aV ma 是调幅波的主要参数之一，它表示载波电 V0
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 BwDSB 2Fmax 进入
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vΩ t
Ω ω
v0 t
ω0 ω
≈
vDSB t
ω 0 -Ω ω 0 +Ω ω
单频调制双边带调幅波及其频谱
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2. 普通调幅波的波形图
v
V0 (1 ma cos t ) cos 0t
t
o
(a) 调制信号
V0 Vmin
Vmax t
(b)已调波形
1 (Vmax Vmin ) Vmax V0 V0 Vmin 2 ma V0 V0 V0
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