5.1相乘器与频谱搬移电路

第5章振幅调制、解调与混频电路

5.1相乘器与频谱搬移电路

5.2相乘器电路

5.3振幅调制电路

5.4振幅检波电路

5.5混频电路

本章小结振幅调制：用待传输的低频信号去控制高频载波信号的幅值。振幅解调：从高频调幅信号中还原出原调制信号。混频：将已调信号的载频变成另一载频。振幅调制、解调和混频电路都是频谱搬移电路，即为将输入信号频谱沿频率轴进行不失真搬移的电路，通常利用相乘器实现。引言主要要求：掌握普通调幅波、双边带调幅波和单边带调幅波的概念、表达式、波形特点、频谱图和带宽的计算。理解相乘器在频率变换电路中的作用。掌握调幅、检波、混频电路的组成模型和基本原理。5.1

相乘器与频谱搬移电路5.1.1相乘器及其频率变换作用相乘器是一种完成两个模拟信号相乘的电路或器件。XYAMXYuouXuY理想相乘器符号AM为增益系数，1/V设出现两个新的频率分量，分别是和频和差频。说明相乘器是非线性器件，具有频率变换作用。则5.1.2振幅调制基本原理一、普通调幅信号uo(t)AMXYXYuc(t)普通调幅电路组成模型uΩ(t)UQ++--为输出载波电压振幅为相乘器和载波电压振幅决定的比例常数载波信号ma

称为调幅系数或调幅度，它表示输出载波振幅受调制信号控制的程度。ma越大，调幅波幅度的变化越大。1.单频调制调制信号

振幅在载波振幅上、下按调制信号的规律变化的高频信号称为普通调幅波，用AM表示。

将调幅波振幅的变化规律，即称为调幅波的包络。载波信号调制信号调幅信号最大振幅最小振幅调幅波的包络ma=1时，最小振幅为0ma>1时，调幅波产生过调失真。故要求ma≤1。载波上边频分量载波中不含任何有用信息，要传送的信息只包含于两个边频中。BW

=2F下边频分量2.复杂信号调制调制信号调幅信号调制信号调制后对每一个频率分量都产生一对边频，形成上、下边带。上边带下边带

上边带和下边带频谱分量的相对大小及间距均与调制信号的频谱相同，仅下边带频谱倒置而已。可见调幅的作用是将调制信号频谱不失真地搬移到载频两侧。复杂信号调制时调幅波频谱BW

=2Fn3.调幅波的功率载波分量功率边频分量功率：调幅波在调制信号一个周期内的平均功率：单频调制时AM调幅波的功率：当调幅波处于包络峰值时，高频输出功率最大，称为调幅波最大功率，也称峰值包络功率。即

当ma=1时，边频功率最大，但仅为PAV/3。实际使用中，ma在0.1~1之间，平均值为0.3。可见普通调幅波中边频分量所占功率非常小，而不携带信息的载波占去很大比例。二、双边带调幅信号

抑制载波、只发送含有信息的上、下边带的调幅信号称为双边带调幅信号，用DSB表示。AMXYXYuo(t)uc(t)DSB调幅电路组成模型uΩ(t)则若调制信号载波信号DSB波形DSB频谱包络正比于︱uΩ(t)︱不再反应原调制信号的形状。调制信号每次过零值时，DSB信号波形均发生180o的相位突变。调制信号的频谱被不失真地搬移到载频的两边。同时抑制了载波。BW

=2F三、单边带调幅信号DSB组成模型SSB组成模型通过带通滤波器滤除DSB信号中的一个边带，就可以获得SSB信号。或滤波法

由于双边带调幅信号上、下边带都含有调制信号的全部信息，为节省发射功率，减小频谱宽度只发射一个边带，这种只传输一个边带的调幅方式称为单边带调幅，用SSB表示。滤除法的关键是带通滤波器试分别画出下列电压表示式的波形和频谱图，并说明它们各为何种信号。（令ωc=9Ω）(1)解:普通调幅信号，ma=1，波形与频谱如下图所示：试分别画出下列电压表示式的波形和频谱图，并说明它们各为何种信号。（令ωc=9Ω）(2)解:抑制载频双边带调幅信号，波形与频谱如下图所示：试分别画出下列电压表示式的波形和频谱图，并说明它们各为何种信号。（令ωc=9Ω）(3)解:单频调制的单边带调幅信号，波形与频谱如下图所示：试分别画出下列电压表示式的波形和频谱图，并说明它们各为何种信号。（令ωc=9Ω）(4)解:低频信号与高频信号相叠加，波形与频谱如下图所示：5.1.3振幅解调基本原理调幅信号同步信号，要求与被解调调幅信号载频严格同频同相。滤除无用的高频分量，取出低频解调信号搬至频谱2ωc搬至频谱零频率ωc为中心例5.1.1

同步检波电路中输入信号us(t)是双边带调幅信号，已知us(t)=Usmcos(Ωt)cos(ωct)，低通滤波器具有理想特性，写出输出电压表示式。解：解调输出电压高频分量，被低通滤除。同步检波电路对于DSB、SSB和AM调幅信号都可进行解调。但AM调幅信号的解调通常采用包络检波电路更简便。5.1.4混频基本原理混频电路又称变频电路，其作用是将已调信号的载频变换成另一载频。变化后新载频已调波的调制类型和调制参数均保持不变。载频为fc的普通调幅波频率为fL的本振信号载频为中频fI的调幅波或