第五章振幅调制电路概要

通信电子线路电路©湖南第一师范学院廖永忠第5-1页■电子教案第5章振幅调制电路5.1.1调幅波的概念5.1.2普通调幅信号的功率分析5.1.3DSB和SSB通信电子线路电路©湖南第一师范学院廖永忠第5-2页■电子教案第5章振幅调制电路将要传送的信息装载到某一高频载频信号上去的过程。高频振荡高频放大话筒声音缓冲发射天线倍频调制音频放大1.定义通信电子线路电路©湖南第一师范学院廖永忠第5-3页■电子教案第5章振幅调制电路2.调制的原因从切实可行的天线出发为使天线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通信电子线路电路©湖南第一师范学院廖永忠第5-4页■电子教案第5章振幅调制电路2.调制的原因便于不同电台相同频段基带信号的同时接收频谱搬移1c2c通信电子线路电路©湖南第一师范学院廖永忠第5-5页■电子教案第5章振幅调制电路2.调制的原因可实现的回路带宽基带信号特点：频率变化范围很大。QfBW0高频窄带信号频谱搬移低频（音频）:20Hz～20kHz1000minmaxff高频（射频）:3minmaxffAM广播信号:535～1605kHz，BW=20kHz501k1000k200fBW2k10k200fBWlowhigh2020k10k1000k100k通信电子线路电路©湖南第一师范学院廖永忠第5-6页■电子教案第5章振幅调制电路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脉宽调制振幅调制编码调制调频脉位调制通信电子线路电路©湖南第一师范学院廖永忠第5-7页■电子教案第5章振幅调制电路4.调幅的方法平方律调幅斩波调幅调幅方法低电平调幅高电平调幅集电极调幅基极调幅通信电子线路电路©湖南第一师范学院廖永忠第5-8页■电子教案第5章振幅调制电路1.普通调幅波的数学表示式首先讨论单音调制的调幅波。载波信号：tV000cosv调制信号：tVcosv调幅信号（已调波）：ttV0mAMcos)(v由于调幅信号的振幅与调制信号成线性关系，即有：tVkVtVcos)(a0m，式中ak为比例常数即：)cos1()cos1()(a00a0mtmVtVVkVtV式中ma为调制度，0aaVVkm常用百分比数表示。ttmV0a0AMcos)cos1(v通信电子线路电路©湖南第一师范学院廖永忠第5-9页■电子教案第5章振幅调制电路波形特点：(1)调幅波的振幅（包络）变化规律与调制信号波形一致(2)调幅度ma反映了调幅的强弱度)1(aomaxmVVoV)1(aominmVV)cos1()(a0mtmVtV0min000max0minmaxa)(21VVVVVVVVVm通信电子线路电路©湖南第一师范学院廖永忠第5-10页■电子教案第5章振幅调制电路tV000cosvΩtVcosv0am1am10am1am通信电子线路电路©湖南第一师范学院廖永忠第5-11页■电子教案第5章振幅调制电路00maxVVVm上图5.2.2由非正弦波调制所得到的调幅波0min0VVVm下通信电子线路电路©湖南第一师范学院廖永忠第5-12页■电子教案第5章振幅调制电路2.普通调幅波的频谱（1）由单一频率信号调幅tΩmtΩmtVtΩtmVt)cos(21)cos(21coscos)cos1()(0a0a000a0AMvΩ调制信号ω0载波调幅波ω0+Ω上边频ω0-Ω下边频通信电子线路电路©湖南第一师范学院廖永忠第5-13页■电子教案第5章振幅调制电路nnnnntmtmtVtmtΩmtVttΩmVt)cos(21)cos(21cos)cos(21)cos(21coscoscos1)(0000000000nnnnnnnnnAMv信号带宽max2ΩBω0(2)限带信号的调幅波Ωmaxo调幅波ΩmaxΩmaxΩmaxΩmax调制信号载波ω0+Ωmax上边带ω0-Ωmax下边带通信电子线路电路©湖南第一师范学院廖永忠第5-14页■电子教案第5章振幅调制电路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：ω00002Vma02Vma00VtΩtmVtooacos)cos1()(v载波功率:RVP20oT21上边频或下边频:oT2a20aSB2SB1412121PmRVmPP在调幅信号一周期内，AM信号的平均输出功率是oTaDSBoTAMPmPPP)211(2通信电子线路电路©湖南第一师范学院廖永忠第5-15页■电子教案第5章振幅调制电路当ma＝1时，PoT＝(2/3)Po；当ma＝0.5时，PoT＝(8/9)Po；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。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。oT2aDSBoTAMPmPPP)211(ω00002Vma02Vma00V通信电子线路电路©湖南第一师范学院廖永忠第5-16页■电子教案第5章振幅调制电路由于被传送的调制信息只存在于边频分量而不在载频分量中,而携带信息的边频功率最多只占总功率的三分之一(因为ma≤1)。所以普通调幅(AM)的功率利用率很低。通信电子线路电路©湖南第一师范学院廖永忠第5-17页■电子教案第5章振幅调制电路为了提高功率利用率,可以只发送两个边频分量而不发送载频分量,或者进一步仅发送其中一个边频分量,同样可以将调制信息包含在调幅信号中。这两种调幅方式分别称为抑制载波的双边带调幅(简称双边带调幅，DSB)和抑制载波的单边带调幅(简称单边带调幅，SSB)。012o2o1o2o1o通信电子线路电路©湖南第一师范学院廖永忠第5-18页■电子教案第5章振幅调制电路uAM(t)=Um(t)cosωct=UC(1+mcosΩt)cosωct在AM调制过程中，如果将载波分量抑制，就形成抑制载波的双边带信号，它可以用载波和调制信号直接相乘得到，即：uDSB(t)=kUCUΩcosΩtcosωct通信电子线路电路©湖南第一师范学院廖永忠第5-19页■电子教案第5章振幅调制电路uDSB(t)=kUCUΩcosΩtcosωct通信电子线路电路©湖南第一师范学院廖永忠第5-20页■电子教案第5章振幅调制电路已调信号的幅度仍随调制信号变化，但其包络不是正比于调制信号的形状，而是正比于其绝对值。通信电子线路电路©湖南第一师范学院廖永忠第5-21页■电子教案第5章振幅调制电路调制信号是正值时的已调波相位与调制信号是负值时的已调波相位反相,即在调制电压正负交替时相位要突变180º。uDSB(t)=kUCUΩcosΩtcosωct通信电子线路电路©湖南第一师范学院廖永忠第5-22页■电子教案第5章振幅调制电路由于双边带调幅信号的包络不能反映调制信号,所以包络检波法不适用,而同步检波是进行双边带调幅信号解调的主要方法。通信电子线路电路©湖南第一师范学院廖永忠第5-23页■电子教案第5章振幅调制电路双边带抑制载波调幅方式中，不含固定载波分量，因而可以有效地利用发射机的功率传递信息。但它是双边带信号，所占带宽仍为调制信号最高角频率的两倍。max2FBW通信电子线路电路©湖南第一师范学院廖永忠第5-24页■电子教案第5章振幅调制电路由于DSB信号的上、下两个边带是完全对称的，它们都携带了调制信号的全部信息，因此从有效传输信息的角度看，只要传送一个边带就够了，这就是单边带调幅，简称SSB。可以选择上边带也可以采用下边带。通信电子线路电路©湖南第一师范学院廖永忠第5-25页■电子教案第5章振幅调制电路单边带（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,。当取上边带时()cos()()cos()SSBcSSBcutUtutUt取下边带时cuDSBuuktu)(通信电子线路电路©湖南第一师范学院廖永忠第5-26页■电子教案第5章振幅调制电路uSSB(t)0tfc＋FU单频调制时的SSB信号仍是等幅波，但不同于原载波。SSB信号的振幅与调制信号的幅度成正比，频率随调制信号的频率不同而不同，因此包含了消息特征。kUCUΩ()cos()()cos()SSBcSSBcutUtutUtcuDSBuuktu)(通信电子线路电路©湖南第一师范学院廖永忠第5-27页■电子教案第5章振幅调制电路下面分析双音频调制时产生的SSB信号波形。为分析方便，设双音频振幅相等，即12212121212121()coscos112cos()cos()2211cos()cos()cos2211cos()cos[()]222DSBcSSBcutUtUtuUttuUtttUutt且Ω2＞Ω1,则可以写成下式:受uΩ调制的双边带信号为（6―19）(6―20)(6―21)通信电子线路电路©湖南第一师范学院廖永忠第5-28页■电子教案第5章振幅调制电路12212121212121()coscos112cos()cos()2211cos()cos()cos2211cos()cos[()]222DSBcSSBcutUtUtuUttuUtttUutt受uΩ调制的双边带信号为若取上边带12212121212121()coscos112cos()cos()2211cos()cos()cos2211cos()cos[()]222DSBcSSBcutUtUtuUttuUtttUutt通信电子线路电路©湖南第一师范学院廖永忠第5-29页■电子教案第5章振幅调制电路u0(a)t12(2－1)12(1＋2)12(1＋2)c＋12(2－1)t0uSSB(t)(b)SSB信号频谱(c)等幅双音调制信号频谱ff00F1F2fc＋F1fc＋F212212121212121()coscos112cos()cos()2211cos()cos()cos2211cos()cos[()]222DSBcSSBcutUtUtuUttuUtttUutt12212121212121()coscos112cos()cos()2211cos()cos()cos2211cos()cos[()]222DSBcSSBcutUtUtuUttuUtttUutt通信电子线路电路©湖南第一师范学院廖永忠第5-30页■电子教案第5章振幅调制电路12212121212121()coscos112cos()cos()2211cos()cos()cos2211cos()cos[()]222DSBcSSBcutUtUtuUttuUtttUutt进一步展开(6―23)将(6―22)u0(a)t12(2－1)12(1＋2)12(1＋2)c＋12(2－1)t0uSSB(t)(b)SSB信号频谱(c)等幅双音调制信号频谱ff00F1F2fc＋F1fc＋F212212121212121()coscos112cos()cos()2211cos()cos()cos2211cos()cos