第5章振幅调制与解调

本课程只研究各种正弦调制方法性能和电路。
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振幅调制与解调
5.1.1调幅波的性质
1. 调幅波的数学表达式 通常调制要传送的信号波形是比较复杂的，但无论多么复
杂的信号都可用傅氏级数分解为若干正弦信号之和。为了分
析方便起见，我们一般把调制信号看成一简谐信号。
设 简谐调制信号 载波信号
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振幅调制与解调
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ma
1 2
(Vmax
Vmin )
Vcm
Vmax Vcm Vcm
Vcm Vmin Vcm
当ma ＝1时，调幅达到最大值，称为百分之百 调幅。若ma >1，AM信号波形某一段时间振幅将为 零，称为过调制。
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按照所采用的载波波形区分，调制可分为连续波(正弦 波)调制和脉冲调制。
连续波调制以单频正弦波为载波，可用数学式表示，受 控参数可以是载波的幅度A，频率或相位。因而有调幅 (AM)、调频(FM)和调相(PM)三种方式。
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脉冲调制以矩形脉冲为载波，受控参数可以是脉冲高 度、脉冲重复频率、脉冲宽度或脉冲位置。相应地，就有 脉冲调幅(PAM，包括脉冲编码调制PCM)，脉冲调频 (PFM)，脉冲调宽(PWM)和脉冲调位(PPM)。
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。
低电平调幅电路 一般置于发射机的前级，再由线性功率放大器放大已
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振幅调制与解调
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3. 调幅信号的频谱及信号带宽
将调幅波的数学表达式展开，可得到
v(t) Vcm (1 ma cos t) cosct
Vcm
cos ct
1 2
maVcm
cos(c
)t
1 2
maVcm
cos(c
)t
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由图5-1(d) 调幅过程实际上是一种频谱
v (t) Vm cos t
vc (t) Vcm cosct
则 调幅信号的 Vm (t) Vcm K Vm cos t
振幅为
Vcm (1
K Vm Vcm
cos t)
Vcm (1 ma cos t)
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ma
K V Vcm
ma 称为调幅指数即调幅度，是调幅波的主要
搬移过程，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，幅度均等于
1 2
ma
Vo
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对于单音信号调制的已调幅波，
从频谱图上可知其占据的频带宽度
B=2或B=2F (=2F)，对于多音频的
调制信号，若其频率范围是在
Fmin~Fmax之间，则已调信号的频带
f0 主振
f
非线性 器件
带通 f0, 2Fmax
调制信号
0 fmax f
f
f0 2f0
f0
(a) 调幅原理
中放来
非线性 器件
到功放 低通 Fmax
f f1 f
0 Fmax f1
f 2f1
0 Fmax
f
(b) 检波原理
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振幅调制原理
一、概述
调制是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。
其表达式为：
V(t)
1 2
ma Vo
cos(o
)t
或
V(t)
1 2
ma Vo
cos(o
)t
B F 其频带宽度为： SSB
max
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例5-1
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§5.2 低电平调幅电路
Baidu Nhomakorabea
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调幅波的共同之处都是在调幅前后产生了新的 频率分量，也就是说都需要用非线性器件来完成频 率变换。 按调制电路输出功率的高低可分为：
cos(o
)t
1 2
ma Vo
cos(o
)t
VDSB(t) Vo cost cos ot
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
BDSB 2Fmax
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2. 单边带调幅波
上边频与下边频的频谱分量对称含有相同的信息。也 可以只发送单个边带信号，称之为单边带通信(SSB)。
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§5.1 调幅信号的基本特性 §5.2 低电平调幅电路 §5.3 高电平调幅电路 §5.4 §5.5 同步检波
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§5.1 调幅信号的基本特性
非线性电路具有频率变换的功能，即通过非线性器件相 乘的作用产生与输入信号波形的频谱不同的信号。
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。如下图所示
PSB2
1 2
1 2
maVcm
2
RL
1 4
ma
2
Po
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在调幅信号一周期内，AM信号的平均输出功率是
PAM
Po
PDSB
(1
1 2
ma2
)
Po
因为ma≤1，所以边频功率之和最多占总输出功率的1/3。
调幅波中至少有2/3的功率不含信息，从有效地利用发射机 功率来看，普通调幅波是很不经济的。
宽度等于调制信号最高频率的两倍。
BW=2Fmax
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4. 普通调幅波的功率关系
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将 v(t) Vcm (1 ma co作s 用t)在co负s 载ct电阻R上
载波功率
Po
1 2
Vcm 2 RL
每个边频功率(上边频或下边频)
PSB1
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5.1.2 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。
这就是抑制载波的双边带调幅波(DSB AM) 其数学表达式为:
VDSB ( t )
1 2
ma Vo
参数之一，它表示载波电压振幅受调制信号控制后
改变的程度。一般0＜ma≤1。 AM信号的表达式：
v(t)=Vm(t)coswct=Vcm(第15章+振m幅调a制c与o解s调Ωt)coswct
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2. 普通调幅波的波形图
当载波频率 o 调制信号频率，0＜ma≤1， 则可画出调制信号和已调幅波形分别如下图所示。 从图中可看出调幅波是一个载波振幅按照调制信号 的大小线性变化的高频振荡，其振荡频率保持载波 频率不变。