第十三讲-振幅调制及其解调...ppt

第六章振幅调制 解调及混频 6 1振幅调制 6 2调幅信号的解调 6 3混频 6 4混频器的干扰 振幅调制 用调制信号去控制高频振荡波的振幅 使高频振荡波的振幅按调制信号的规律变化 振幅调制的类型 普通的调幅方式 AM 抑制载波的双边带调幅方式 DSB SC 抑制载波的单边带调幅方式 SSB SC 6 1振幅调制 图6 1AM调制器示意图 调制信号 由原始信号 声音 数据 图像 转变而来的低频信号或视频信号 以u t 或f t 表示 载波 未受调制的高频振荡信号 以uc t 表示 已调信号 受调制后的高频振荡波 以us t 表示 6 1 1振幅调制信号分析1 调幅波的分析1 表示式及波形 调制电压为 设载波电压为 通常满足 c 根据振幅调制信号的定义 已调信号的振幅随调制信号u 线性变化 由此可得振幅调制信号振幅Um t 为 在恒值上叠加了受调制信号控制的变化量 式中 Uc t 与调制电压u 成正比 其振幅 Uc kaU 与载波振幅之比称为调幅度 调制度 波形示意图如图6 2所示 式 6 4 中 ka为比例系数 一般由调制电路确定 故又称为调制灵敏度 由此可得调幅信号的表达式 上面的分析是在单一正弦信号作为调制信号的情况下进行的 而一般传送的信号并非为单一频率的信号 是一连续频谱信号f t 这时 可用下式来描述调幅波 图6 2实际调制信号的调幅波形 由式 6 5 可看出 要完成AM调制 可采用如图6 3所示的框图来实现 其关键是调制信号和载波的相乘 式中 f t 是均值为零的归一化调制信号 若将调制信号分解为 图6 3AM信号的产生原理图 2 调幅波的频谱 由图6 1 c 可知 调幅波不是一个简单的正弦波形 在单一频率的正弦信号的调制情况下 调幅波如式 6 5 所描述 将式 6 5 用三角公式展开 可得 频谱示意如图6 4和6 5所示 图6 5语音信号及已调信号频谱 a 语音频谱 b 已调信号频谱 频谱的特点 1 AM波由载频和上 下边频 边带 组成 2 载波不含信息 只有上 下边频 边带 含有信息 边频与载频幅度比为m 2 3 已调波占有频带宽度为B 2F 单频调制 或B 2Fmax 连续信号调制 4 已调信号含有调制信号信息 但没有调制信号分量 3 调幅波的功率 在负载电阻RL上 一个载波周期内调幅波消耗的功率为 在负载电阻RL上消耗的载波功率为 由此可见 P是调制信号的函数 是随时间变化的 上 下边频的平均功率均为 可见 AM波的平均功率为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 AM信号的平均功率为 一个调制信号周期内 调幅波的最大功率和最小功率 它们分别对应调制信号的最大值和最小值为 讨论 1 Pmax限定了功率放大器的额定输出功率 使功放管不能充分利用 如 某功放管额定输出功率PH 10W 应选PH Pmax的功放管 若m 0 5则载波功率Pc PH 1 m 2 10 1 0 5 2 4 4W 平均功率Pav 1 m 2 Pc 4 95W 2 发射功率不能充分利用 上例说明 采用10W的晶体管 发射了5W 其中只有0 55W是含有信息的 3 AM波的优点 a 产生方便 b 频带窄 相对于FM波 c 接收设备简单 2 双边带信号 DSB DoubleSideBand 在调制过程中 将载波抑制掉 就形成了抑制载波的双边带信号 它可由载波与调制信号相乘得到 其表示式为 在单一正弦信号u U cos t调制时 式中 g t 是双边带信号的振幅 与调制信号成正比 单频调制时的波形如图6 6所示 图6 6DSB信号的频谱结构 图中fc只有位置特征 而没有其分量 单音频调制谱 连续信号调制谱 特点 a g t u 与AM波的振幅不同 b DSB波既调幅又调相 填充频率 fc 优点 发射的全部功率都载有消息 应用场合 彩色电视中的色度信号 数据通信 注意 双边带调幅信号不仅其包络已不再反映调制信号波形的变化 且在调制信号波形过零点处的载波相位有180 的突变 在调制信号正半周 cos t为正值 双边带调幅信号uDSB t 与载波信号uc t 同相 在调制信号负半周 cos t为负值 uDSB t 与uc t 反相 3 单边带信号 SSB SingleSideBand 单边带 SSB 信号是由DSB信号经边带滤波器滤除一个边带或在调制过程中 直接将一个边带抵消而成 单频调制时 uDSB t k u uc 取下边带时的表达式 单频调制时的时域波形如图6 7所示 频域波形如图6 8和6 9所示 当取上边带时的表达式 SSB调制的特点 1 功率利用率高 2 占用频带窄 BSSB Fmax应用场合 近代短波通信 有线载波通信 是短波通信的一种重要调制方式 6 1 2振幅调制电路1 AM调制电路 AM信号的产生可以采用高电平调制和低电平调制两种方式完成 目前 AM信号大都用于无线电广播 因此多采用高电平调制方式 1 高电平调制 调制和功率放大合二为一 高电平调制主要用于AM调制 这种调制是在高频功率放大器中进行的 通常分为基极调幅 集电极调幅 图6 12集电极调幅电路 图6 14基极调幅电路 2 低电平调制 先调制 经功放 再发射 1 二极管电路 用单二极管电路和平衡二极管电路作为调制电路 都可以完成AM信号的产生 图6 16 a 为单二极管调制电路 当Uc U 时 由式 5 38 可知 流过二极管的电流iD为 图6 16单二极管调制电路及频谱示意图 2 利用模拟乘法器产生普通调幅波 若将uc加至uA u 加到uB 则有 6 31 式中 m U UEE x Uc UT 若集电极滤波回路的中心频率为fc 带宽为2F 谐振阻抗为RL 则经滤波后的输出电压为 该式为一AM信号 这种情况下的差分传输特性及i0