调幅波表达式

失真
低通滤波器的带宽应大于 Fmax
惰性失真 负峰切割失真
Failure-Follow Distortion
Uim(t)
Uim
uo(t)
R LC
1 m m a
2 a
Negative Peak Cut Distortion
VD Cc
+
+ uo
C RL
+
Rg
us
uo
uO
-
t
ui2
-
I AV
不产生负峰切割失真
RL ma RL R
m a 0.3
Example2 在二极管峰值包络检波电路中，己知载波频率fc
为4.7MHZ，调制信号频率 F=(100～5000)HZ，mamax=0.8，试
求电路不产生惰性失真和负峰切割失真的C和Rg。
VD
RL1
1K C
Cc
+
+
30uF RL2 4K Rg
Example1 二极管峰值包络检波电路如下图所示，us为调幅
信号，其调制信号频率 F=100～10000HZ，试求不产生惰性失真 和负峰切割失真的调幅指数。
VD Cc
+
+
20uF C 0.01uF R 4.7K RL 2K
us
-
uo
-
解：
不产生惰性失真
RC
2 1 ma
max ma
ma 0.32
8.2 Amplitude Modulator
电路
高电平调幅电路
低电平调幅电路
二极管平衡调幅电路
模拟乘法器调幅电路
1. Analog Multiplier
模拟乘法器是对两个互不相关的模拟信号实现 相乘功能的电子器件。
u x (t )
u y (t )
u o (t ) Ku x (t )u y (t )
1 信号为 f1 (t ) 、f 2 (t )，如下图所示 , f c ,分别 T
画出ma= 0.5及 ma=1两种情况下的AM波形以及DSB 波形。
f1 ( t )
1
f 2 (t )
1
t
1
1
t
AM WAVE
Ma=0.5 Ma=1.0
DSB and AM WAVE
DSB AM ( Ma=1)
小信号 二极管 器件 三极管 模拟乘法器 峰值 信号 波形
幅度
大信号 连续波 脉冲波
包络检波
工作特点 同步检波
平均值
解调AM波
解调AM、DSB、SSB波
Specification of Detector
Uo 等幅波 K d U im
检波效率Kd
U m 调幅波 K d m a U im
增益系数 标尺因子
Basic Circuit
IA
Rc Rc
IB
I3 I4
U CC

u1
T1
I1
I2 T 2
T3
T4



u2
T5
I5
I6
T6
Io
f (t)
0 (a) u AM (t) 包络 未调制
t
0
t
(b)
实际调制信号的调幅波形
uc
C4 C2 R1
C3 C6 C 5 CB
u
LB RL
LB1 Ec

ma U cm cos(c )t 2
c 或 c
BWSSB F
Realization Model
• SSB调制的特点：占 用频带窄，功率利 用率高。
u (t )
带通滤波器
uSSB (t )
u c (t )
Example：已知调制信号为 u (t ) U cos t ,载波
WAVEFORM
调幅信号的最大值
调幅信号的最小值
U max (1 m a )U cm
Umin (1 ma )Ucm
ma 1
过调
FREQUENCY SPECTRUM
u AM (t ) Ucm (1 ma cos t ) cos c t
Ucm
ma U cm 2 ma U cm 2
us uo
uo Vo
t
R D R L
导通 充电时间常数 R DC 二极管 截止 放电时间常数 R L C
Specification
检波效率
Uo Kd 1 U im
2 2 1 U im U o ( ) 2 Ri RL
1 输入阻抗 R i R L 2
Vim (1 m a ) 0.5 V
＋15 V
u (t) u C(t) Yos 微调 Xos 微调
1 2 14
u o (t) 调幅信号输出
0.1 F
1 F
利用模拟乘法器产生AM信号
＋12 V
＋12 V 1 k 0.1F 1 k 1 k
2
3
3.9 k 6
3.9 k
u C(t) 60 mV 载波 调制信号 u (t) 300 mV(max) 750 0.1F

Realization Model
cost
cos C t
u DSB ( t )
wenku.baidu.com 8.1.3 Single Sideband Modulation (SSB)
ma U cm 2
下边带
u SSB
c
ma U cm 2

上边带
u SSB
ma U cm cos(c )t 2
c
Ec0 临界
Ec 0 u
t
0 (a) t ic1 0 (b)
t
t
集电极调幅的波形
＋ u
uD VD
－ iD
i ＋ H(j) u o (t) － 0 F fc 2fc 3fc f
uc (a) (b)
单二极管调制电路及频谱
＋ T1 u N1 N2 O N2 ＋ ＋
u D1 VD1 VD2 u D2 uc
• 3、载波信号：是指未受调制的高频振荡信号。 可以是正弦信号，也可是非正弦信号。
4、已调波信号：是指受调制后的高频信号， 即已经把调制信号加载到载波中的信号。
5、解调：是调制的逆过程，即从已调波信号 中提取原调制信号的过程。 6、振幅调制：是指利用调制信号去控制载波 的振幅，使载波信号的振幅按调制信号的规 律变化。
t
Vi uΩ2 VΩ m t
交、直流负载 趋于相等
RL与Rg之间加跟随器 RL分成RL1、 RL2
Practical Circuit

R L1
CC
us
C1
RL2

C2
Rg2

ui 2

C C1 C2 2
Z L ( ) R L1 R L 2 // R g 2
ZL (0) R L1 R L 2
CHAP. 8 Amplitude Modulation、 DeModulation and Converting Frequency CHECKPOINT
调幅波的数学表达式、波形图、频谱图、频带宽度和
实施方法。
用模拟乘法器实现振幅调制、振幅解调和混频电路的 接法和工作原理。 二极管峰值包络检波电路的组成、二种失真的分析计 算。
调角
发射天线 高频 振荡器 倍频器 高频 放大器 低频 放大器 调制器
声音
话筒
振幅调制无线电发射机方框图
接收天线
输入 回路 混频器 中频 放大器 检波器 低频 放大器 扬声器 声 音
本地 振荡器
变频
超外差式接收机方框图
• 几个基本概念 • 1、调制：调制是指利用调制信号去控制载波 的某个参数的过程。 • 2、调制信号：是指由原始消息（如声音、数 据、图象等）转变成的低频或视频信号。可以 是模拟信号，也可是数字信号。通常用uΩ 或f(t) 表示。
§8.0 Introduction
信 源
输入 变换器 发送 设备
信道
接收 设备
输出 变换器
通 信系 统 方框 图
接 收 信 息
调制信号 载波信号
u (t ) Um cos t
uc (t ) Ucm cos(c t 0 )
( t )
调幅 — 载波振幅随调制信号而变 调频 — 载波频率随调制信号而变 调相 — 载波相位随调制信号而变
u 的频谱不失真地搬移到 C的两边
c c c

BW 2F
2F
多音频调制
u (f )
u(f )
Fmax
f
下边带
fc Fmax
fc
fc Fmax
f
上边带
BW 2Fmax
Realization Model
1 cos t
cos C t
(U cm k a U m cos t ) cos c t Ucm (1 ma cos t ) cos c t
调幅系数 调制度
U m m a ka U cm
时域上实现 u (t ) 和 u C (t ) 相乘
WAVEFORM
u 不失真地搬移到高频振荡的振幅上
51
7 8 1 4 MC1596G
AM 信号输出 0.1 F 9
750 50 k
51
51 10 5 6.8 k
ma值调节
(b)
利用模拟乘法器产生AM信号
§8.3 Detector - DeModulation
从已调波中提取，恢复调制信号，这一过程称 为解调或检波。完成检波作用的电路称为检波器。
u AM (t )
cost
u AM (t )
cos C t
• 2、调幅波的功率 • 由于调幅波的振幅是变化的，因此存在几种 功率，如载波功率、边频功率、平均功率等。
• 根据前面的有关公式，在负载电阻RL上消耗 的载波功率为：
1 Pc 2




u U d c t RL 2 RL
U AV
um
U AV U AV Z L ( 0) R L
I m
U m U m Z L ( ) R L // R g
t
不产生负峰切割失真
i av I AV I m cos t
Rg Z L ( ) ma Z L ( 0) RL Rg
i av 0
Vs us
§8.1 Amplitude Modulator
调制信号
振幅调制 电路
已调信号
载波信号
标准振幅调制 AM 调制方式 双边带振幅调制 DSB 单边带振幅调制 SSB
}
对频谱进行不 失真的搬移。
8.1.1 Amplitude- Modulated Signal
1. AM
调制信号 u (t ) U m cos t 载波信号 u c (t ) U cm cos c t 已调信号 u AM (t ) U m (t ) cos ct
2 C
2 C
在负载电阻RL上，一个载波周期内调幅波消耗的功率为
1 P 2


2 u AM (t ) 1 2 d c t U C (1 m cos t ) 2 RL 2 RL
Pc (1 m cos t ) 2
P 边频
mU C 2 m 2 1 ( ) P c 2 RL 2 4
失真小 输入阻抗要高
一. Peak Envelope Detector
VD
+
+
C RL
us
-
uo
-
us U im (1 ma cos t ) cos c t
Uim (1 ma ) 0.5 V
1 对Ω信号，C 相当开路 C R L 1 对ωc信号，C 相当短路 C R L c
调制信号过零时，
WAVEFORM
载波信号相位出
现180°突变。
u 0
t (a)
uC
0
t
u DSB (t) 0
(b)
U(t)＝ cos t U
t
0°
180° (c)
0°
DSB信号波形
FREQUENCY SPECTRUM
ma U cm 2 ma U cm 2
BWDSB 2F
c
c
C1
基极调幅电路
欠压区 Ic 1
过压区 Ic 1
0 Ebmi n Eb0 Ebma x Ebcr
Eb ub
0 ic 1 t 0
t
t
基极调幅的波形
T1 uc Ec
T3 u AM
u T2 Ec 0
集电极调幅电路
uC 0 Ec0＋u Ic1 Ec0 0 0 0 ic t t
Ic1 过压区 欠压区
us
-
uo
－
A N1 O′ N1
T2 N2 RL
带 通 滤 波 器
u o (t)
－
B －
二极管平衡调制电路
i1
i1
0
u D1
0
t
i 1 －i 2 0 t (c)
u
(a) t i2 i2
0 u D2
0
t uo 0 t
－u
(b)
(d)
二极管平衡调制器波形
10 k(调节 a值) m 8.3 k 5 4 9 8 12 6 10 BG314 3 13 6.8 k －Vc c (a) 7 8.3 k 11 3 k 3.3 k 3.3 k

2
AM信号的平均功率
1 Pav 2


m Pd t Pc (1 ) 2
由上式可以看出，AM波的平均功率等于载波功率与两
个边带功率之和。而两个边频功率与载波功率的比值为：
边频功率 载波功率
m2 2
8.1.2. Double Sideband Modulation (DSB)
u DSB (t) m a U cm cosΩ t cosω c t 1 1 m a U cm cos(ω c Ω)t m a U cm cos(ω c Ω)t 2 2