无线电通信-71-振幅波的性质、平方律调幅及斩波调幅课件

Chapter7振幅调制与解调7.1概述7.2

振幅波的性质7.3

平方律调幅7.4斩波调幅7.5模拟法器调幅7.6单边带信号的产生7.8高电平调幅7.9

包络检波7.10同步检波Chapter7振幅调制与解调7.1概述1掌握调幅波的基本性质和功率关系；掌握斩波调幅的原理和电路；掌握单边带的产生方法；掌握包络检波原理；理解同步检波原理；了解单边带信号的接收方法。掌握调幅波的基本性质和功率关系；2发射机系统框图7.1概述7.1.1振幅调制简述1、调制的定义：将要传送的信息装载到某一高频载频信号上去的过程。要传送低频信息信号称为调制信号；调制涉及的三种信号：高频振荡信号称为载波；调制以后的信号称为调幅波或已调波。发射机系统框图7.1概述7.1.1振幅调制简述1、调制的32、调制的作用：为了能有效地发送和接收电磁波，天线的几何尺寸必须和信号波长相比拟，一般不宜短于1/4波长。音频信号:20Hz～20kHz波长：15～15000km天线长度:3.75～3750km可实现天线和谐振回路在更宽的频率范围内工作。频谱搬移

high2020k10k1000k100k

频谱搬移low2、调制的作用：为了能有效地发送和接收电磁波，天线的几何尺寸4相对频带宽、传输信息量大，能容纳更多信道。频谱搬移便于不同频道相同频段基带信号的同时接收。相对频带宽、传输信息量大，能容纳更多信道。频谱搬移便于不同频53、调制的方式和分类：调幅调相调制连续波调制脉冲波调制编码调制调频脉位调制振幅调制脉宽调制3、调制的方式和分类：调幅调相调制连续波调制脉冲波调制编码调6平方律调幅斩波调幅调幅方法低电平调幅高电平调幅基极调幅4.调幅的方法：集电极调幅模拟乘法器调幅平方律调幅斩波调幅调幅方法低电平调幅高电平调幅基极调幅4.调77.1.2检波简述1、检波的定义：接收机系统框图检波：从振幅受调制的高频信号中还原出原调制的信号，反调制过程。7.1.2检波简述1、检波的定义：接收机系统框图检波：从振8检波器的输入输出波形检波器的输入输出波形9图9.1.2检波器检波前后的频谱图9.1.2检波器检波前后的频谱102、检波器的组成检波器的组成部分高频信号输入电路；非线性器件：二极管或三极管；选频网络：低通滤波器滤除高频分量。2、检波器的组成检波器的组成部分高频信号输入电路；非线性器件113、检波器的分类二极管检波器三极管检波器检波器件信号大小小信号检波器大信号检波器工作特点包络检波器同步检波器3、检波器的分类二极管检波器三极管检波器检波器件信号大小小信12振幅调制解调（检波)混频（变频）属于

频谱线性搬移电路

(a)调幅原理(c)检波原理(b)混频原理频谱搬移电路的特性频率变换前后，信号的频谱结构不变，只是将信号频谱无失真的在频率轴上搬移，称为线性频率变换，这种电路称为频谱搬移电路。振幅调制解调（检波)混频（变频）属于频谱线性搬移电路(a137.2调幅波的性质7.2.1调幅波的数学表示式与频谱首先讨论单音调制的调幅波：调制信号调幅信号载波信号

（7.2.1）

7.2调幅波的性质7.2.1调幅波的数学表示式与频谱首先14由于调幅信号的振幅（包络）与调制信号成线性关系，即有：

（7.2.2）

即有：

故有调幅信号可以用下式表示：

（7.2.3）由于调幅信号的振幅（包络）与调制信号成线性关系，即有：15（7.2.4）

（7.2.4）

16t经典例题：

解法一：

解法二：

t经典例题：

解法一：

解法二：

17将调幅波的数学表达式展开，可得到

Ω

调制信号ω0

载波调幅波ω0+Ω

上边频ω0-Ω下边频频带宽度B=2

单音调制的调幅波的频谱由图看出调幅过程实际上是一种频谱搬移过程（混频），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。将调幅波的数学表达式展开，可得到Ω调制信号ω018信号带宽

ω0限带信号(多音频的调制信号)的调幅波Ωmax调幅波ΩmaxΩmaxΩmaxΩmax调制信号载波ω0+Ωmax

上边带ω0-Ωmax下边带

在多频调制时，各个低频频率分量所引起的边频对共同组成了上、下两个边带。

信号带宽ω0限带信号(多音频的调制信号)的调幅波Ωmax19

如果将普通调幅波输送功率至电阻R上，则载波与两个边频将分别得出如下的功率：载波功率:上边频或下边频:在调幅信号一周期内，AM信号的平均输出功率是7.2.2调幅波中的功率关系 如果将普通调幅波输送功率至电阻R上，则载波与两个边频将分20

载波本身并不包含信号，但它的功率却占整个调幅波功率的绝大部分。当ma＝1时，PoT＝(2/3)Po；当ma＝0.5时，PoT＝(8/9)Po；

从调幅波的频谱图可知，唯有它的上、下边带分量才实际地反映调制信号的频谱结构，而载波分量仅是起到频谱搬移的作用，不反映调制信号的变化规律。 载波本身并不包含信号，但它的功率却占整个调幅波功率的绝大部21经典例题：

解：1）已调波

经典例题：

解：1）已调波

22

23作业： 7.4 7.7作业：24

调幅波的分类标准调幅波（AM）又称为普通调幅波，频谱中完整包括三部分：载波、上边频（和频）、下边频（差频）。因此，标准调幅波中至少有2/3的功率（载波功率）不含信息，故效率低下。

ω0+Ωω0-Ω

ω0调幅波的分类标准调幅波（AM）又称为普通调幅波，频谱中25抑制载波的双边带调幅波(DSB)

ω0+Ωω0-Ω

抑制载波的双边带调幅波(DSB)

ω0+Ωω0-Ω

26抑制载波的单边带调幅（SSB）单边带调幅的特点是已调波中只含一个边频不含载频及另一个边频。

其特点是与前两种调幅波相比，带宽减半提高了信道利用率。同时由于不发送载波仅发送一个边带，因而更节省功率。此外，其波形也大不同于前两种调幅。由数学模型可见，SSB调幅波的波形为等幅波，信息包含在相位中。

ω0+Ω

ω0-Ω滤波器特征曲线抑制载波的单边带调幅（SSB）单边带调幅的特点是已调波中27电压表达式标准调幅波载波抑制双边带调幅波单边带调幅波波形图频谱图信号带宽

三种振幅调制信号电压标准调幅波载波抑制双边带调幅波单边带调幅波波形图频谱图信28

④残留边带调幅(a)广播电视台系统发端滤波器特性(b)电视接收系统中频滤波器特性

残留边带调幅(记为VSBAM)它在发射端发送一个完整的边带信号、载波信号和另一个部分被抑制的边带信号。这样它既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。在广播电视系统中图象信号就是采用残留边带调幅。④残留边带调幅(a)广播电视台系统发端滤波器特性29振幅调制方法与电路

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，再加相应的滤波器得到相应的频率成分。原理实现框图如下：(a)标准调幅波(b)载波抑制双边带调幅波(c)单边带调幅波振幅调制方法与电路调幅波的共同之处都是在调幅前后产生30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调幅信号，得到所要求功率的调幅波。根据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。平方律调幅斩波调幅基极调幅集电极调幅模拟乘法器调幅低电平调幅电路：根据调制电路输出功率的高低可分为：高电平调幅317.3平方律调幅7.3.1工作原理

如果静态工作点和输入信号变换范围选择合适，非线性器件（如二极管、晶体管）将工作在满足平方律的区段：非线性调幅方框图

（7.3.1）7.3平方律调幅7.3.1工作原理如果静态工作点和输32B=2Ω

Ω2Ω

ω

02ω0

ω从频谱可见平方律调幅产生的是标准的调幅波

故有：上式带入式（7.3.1），可知产生的频率分量有：

（7.3.2）

B=2Ω

Ω2Ωω337.3.2平衡调幅器RRi1i2

D1D2

（7.3.6）

（7.3.7）

则：

得：

串联双二极管平衡调幅器简化电路设两个二极管性能一致，完全对称电路形式：积化和差7.3.2平衡调幅器RRi1i2

D1D2

（7.334整理得：

（7.3.8）

Ω

ωB=2Ω从频谱图可见平衡调幅产生的是载波抑制双边带的调幅波（DSB-SC）整理得：

（7.3.8）

Ω35

由于二极管不容易得到较理想的平方特性，且电子器件的特性不可能完全相同，电路无法完全对称，因此输出不能将载波完全抑制，会有载波漏到输出中去，形成载漏。故电路中往往需要加平衡装置，以使载漏降至最小。

由于二极管不容易得到较理想的平方特性，且电子器件的特性367.4斩波调幅7.4.1工作原理

（7.4.1）斩波调幅器方框图

7.4斩波调幅7.4.1工作原理

（7.4.1）斩波调37上式用傅里叶级数展开：

（7.4.3）

（7.4.2）带入式（7.4.3）得：

（7.4.4）

上式用傅里叶级数展开：

（7.4.3）

（7.4.2）带入38斩波调幅器工作图解滤波

斩波调幅器工作图解滤波

39

（7.4.5）用傅里叶级数展开：

（7.4.6）即得：

（7.4.7）

（7.4.5）用傅里叶级数展开：

（7.4.6）即得：

40