调幅波表达式.ppt

CHECKPOINT CHAP 8AmplitudeModulation DeModulationandConvertingFrequency 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 8 0Introduction 载波信号 调制信号 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 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u 或f t 表示 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 对频谱进行不失真的搬移 标准振幅调制AM 单边带振幅调制SSB 双边带振幅调制DSB 8 1AmplitudeModulator 调制方式 标准振幅调制AM 8 1 1Amplitude ModulatedSignal 载波信号 调制信号 1 AM 调幅系数调制度 已调信号 WAVEFORM 过调 不失真地搬移到高频振荡的振幅上 调幅信号的最小值 调幅信号的最大值 WAVEFORM FREQUENCYSPECTRUM 的频谱不失真地搬移到的两边 多音频调制 RealizationModel 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 在负载电阻RL上 一个载波周期内调幅波消耗的功率为 AM信号的平均功率 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 8 1 2 DoubleSidebandModulation DSB WAVEFORM 调制信号过零时 载波信号相位出现180 突变 DSB信号波形 FREQUENCYSPECTRUM RealizationModel 8 1 3SingleSidebandModulation SSB RealizationModel SSB调制的特点 占用频带窄 功率利用率高 Example 已知调制信号为 载波信号为 如下图所示 分别画出ma 0 5及ma 1两种情况下的AM波形以及DSB波形 Ma 0 5 Ma 1 0 AMWAVE DSB AM Ma 1 DSBandAMWAVE 8 2AmplitudeModulator 电路 1 AnalogMultiplier 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 BasicCircuit 实际调制信号的调幅波形 基极调幅电路 基极调幅的波形 集电极调幅电路 集电极调幅的波形 单二极管调制电路及频谱 二极管平衡调制电路 二极管平衡调制器波形 利用模拟乘法器产生AM信号 利用模拟乘法器产生AM信号 8 3Detector DeModulation 解调AM波 解调AM DSB SSB波 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 器件 工作特点 信号 检波效率Kd 失真小 输入阻抗要高 SpecificationofDetector 一 PeakEnvelopeDetector 对 信号 C相当开路 对 c信号 C相当短路 导通充电时间常数 截止放电时间常数 二极管 输入阻抗 检波效率 失真 低通滤波器的带宽应大于 Specification 惰性失真 负峰切割失真 Failure FollowDistortion NegativePeakCutDistortion 不产生负峰切割失真 交 直流负载趋于相等 RL与Rg之间加跟随器 RL分成RL1 RL2 PracticalCircuit 不产生惰性失真 解 不产生负峰切割失真 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 不产生惰性失真 解 不产生负峰切割失真 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 二 SynchronousDetector 1 MultiplicationModel 同步信号 SynchronousSignal 2 SummationModel 包络检波 DSB的解调 平衡式的同步检波 抵消及其以上各偶次谐波分量 Example下图是斩波式放大器的实现方框图 试画出A B C D各点的波形 其中频率成分是 WAVEA WAVEB 其中频率成分是 WAVEC 8 4FrequencyMixerCircuits 变频电路是实现信号频谱线性变换的一种电路 它完成频谱在频率轴上的搬移 混频电路 上混频 下混频 混频器的工作原理 设输入到混频器中的输入已调信号us和本振电压uL分别为us Uscos tcos ct uL ULcos Lt这两个信号的乘积为 cos ct 混频器的组成框图 ui 混频过程中的频谱变换 a 本振频谱 b 信号频谱 c 输出频谱 AM 1uO t uS t 带通滤波器uI t uL t 例题 在下图所示的混频电路框图中 已知uS t 5 1 0 6cos2 103t cos2 106t V uL t 5cos2 1 465 106t V 1 写出uO t 的表达式 2 为了保证中频信号 差频 的传输 求带通滤波器的中心频率和带宽 uO t 5 1 0 6cos2 103t cos2 106t5cos2 1 465 106t 25 1 0 6cos2 103t cos2 0 465 106t cos2 2 465 106t F 1000HzB 2F 2000Hz 主要的性能指标 混频增益噪声系数选择性非线性干扰 常用混频电路 MCI596构成的集成混频电路 一 MixerwithAnalogMultiplier 二 TransistorMixer B输入B注入 B输入E注入 E输入E注入 E输入B注入 二极管平衡混频器原理电路 三 DiodeMixer a 中波AM收音机的典型变频电路 b FM收音机典型变频电路 四混频器的干扰 1信号与本振的自身组合干扰对混频器而言 作用于非线性器件的两个信号为输入信号us fc 和本振电压uL fL 则非线性器件产生的组合频率分量为f pfL qfc 式中 p q为正整数或零 当有用中频为差频时 即fI fL fc或fI fc fL 只存在 pfL qfc fI或qfc pfL fI两种情况可能会形成干扰 即pfL qfc fi这样 能产生中频组合分量的信号频率 本振频率与中频频率之间存在着下列关系 当取fL fc fI时 上式变为 fc fI称为变频比 如果取fc fL fI 可得 2外来干扰与本振的组合干扰 这种干扰是指外来干扰电压与本振电压由于混频器的非线性而形成的假中频 设干扰电压为uJ t UJcos Jt 频率为fJ 接收机在接收有用信号时 某些无关电台也可能被同时收到 表现为串台 还可能夹杂着哨叫声 在这种情况下 混频器的输入 输出和本振的示意图见下图 外来干扰的示意图 如果干扰频率fJ满足下式 就能形成干扰 式中 fL由所接收的信号频率决定 用fL fc fI代入上式 可得 1 中频干扰 当干扰频率等于或接近于接收机中频时 如果接收机前端电路的选择性不够好 干扰电压一旦漏到混频器的输入端 混频器对这种干扰相当于一级 中频 放大器 放大器的跨导为gm t 中的gm0 从而将干扰放大 并顺利地通过其后各级电路 就会在输出端形成干扰 抑制中频干扰的措施 a 提高选择性 b 加中频陷波电路