调幅波频谱

YANGTZENORMALUNIVERSITY1YANGTZENORMALUNIVERSITY9.1概述9.2调幅波的性质9.3平方律调幅9.4斩波调幅9.5模拟乘法器调幅9.6单边带信号的产生YANGTZENORMALUNIVERSITY9.7残留边带调幅9.8高电平调幅9.9包络检波9.10同步检波9.11单边带信号的接收YANGTZENORMALUNIVERSITY学习目的１掌握调幅波的基本性质与功率关系２理解平方律调幅与平衡调幅器原理３掌握斩波调幅的原理与电路４熟悉模拟乘法器调幅原理５掌握单边带调幅与高电平调幅原理６了解残留边带调幅７掌握包络检波原理８掌握同步检波原理９了解单边带信号的接收方法YANGTZENORMALUNIVERSITY重点１调幅波的基本性质与功率关系２斩波调幅原理与电路３单边带信号的产生方法４包络检波原理与质量指标５同步检波原理难点１斩波调幅２单边带信号产生方法３同步检波YANGTZENORMALUNIVERSITY9.1.1振幅调制简述9.1.2检波简述YANGTZENORMALUNIVERSITY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YANGTZENORMALUNIVERSITY2.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:3.75～3750kmYANGTZENORMALUNIVERSITY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YANGTZENORMALUNIVERSITY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fBWlowhigh2020k10k1000k100kYANGTZENORMALUNIVERSITY3.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YANGTZENORMALUNIVERSITY4.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YANGTZENORMALUNIVERSITY从振幅受调制的高频信号中还原出原调制的信号。1.定义高频放大fsfs本地振荡fo混频fo–fs=fifi低频放大检波中频放大FFYANGTZENORMALUNIVERSITY图9.1.1检波器的输入输出波形YANGTZENORMALUNIVERSITY图9.1.2检波器检波前后的频谱YANGTZENORMALUNIVERSITY图9.1.3检波器的组成部分2.组成YANGTZENORMALUNIVERSITY3.检波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YANGTZENORMALUNIVERSITY9.2.1调幅波的数学表示式与频谱9.2.2调幅波中的功率关系YANGTZENORMALUNIVERSITY1.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(vYANGTZENORMALUNIVERSITY)1(aomaxmVVoV)1(aominmVV)cos1()(a0mtmVtV0min000max0minmaxa)(21VVVVVVVVVm调调幅波的特点：调(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YANGTZENORMALUNIVERSITYYANGTZENORMALUNIVERSITY00maxVVVm上图9.2.2由非正弦波调制所得到的调幅波0min0VVVm下YANGTZENORMALUNIVERSITY2.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YANGTZENORMALUNIVERSITY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YANGTZENORMALUNIVERSITY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YANGTZENORMALUNIVERSITY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。oT2aDSBoTAMPmPPP)211(ω00002Vma02Vma00VYANGTZENORMALUNIVERSITY电压表达式普通调幅波tΩtmV0a0cos)cos1(载波被抑制双边带调幅波tΩtVm00acoscos单边带信号tΩVm)cos(200a)cos(2(00ΩtVma或波形图频谱图0-0+0a21Vm0-0+0a21Vm信号带宽)π2(2Ω)π2(2Ωπ2Ω0-0+三种振幅调制信号YANGTZENORMALUNIVERSITY9.3.1工作原理9.3.2平衡调幅器YANGTZENORMALUNIVERSITY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。这里将调制信号vΩ与载波信号vω0相加后，同时加入非线性器件，然后通过中心频率为ω0的带通滤波器取出输出电压vo中的调幅波成分。图9.3.1非线性调幅方框图YANGTZENORMALUNIVERSITYω0300320020010)coscos()coscos()coscos(ΩtVtVΩtVtVΩtVtVaaaai)(222020VVaa022022VaΩ02VVa20343Ω02VVa20343033034Va0203303012343VVaVaVaΩ0Ω0VVa02VVa02Ω2020343VVaΩ2020343VVaΩ2222VaΩ33341VaΩVVaVaVa2033312343YANGTZENORMALUNIVERSITYω0)(222020VVaa022022VaΩ02VVa20343Ω02VVa20343033034Va0203303012343VVaVaVaΩ0Ω0VVa02VVa02Ω2020343VVaΩ2020343VVaΩ2222VaΩ33341VaΩVVaVaVa2033312343如果静态工作点和输入信号变换范围选择合适，非线性器件工作在满足平方律的区段。20020010)coscos()coscos(ΩtVtVΩtVtVaaaiYANGTZENORMALUNIVERSITYω0)(222020VVaa022022VaΩ02VVa20343Ω02VVa20343033034Va0203303012343VVaVaVaΩ0Ω0VVa02VVa02Ω2020343VVaΩ2020343VVaΩ2222VaΩ33341VaΩVVaVaVa2033312343平衡调幅电路如果要获得抑制载波的双边带信号，观察输出电流表示式20020010)coscos()coscos(ΩtVtVΩtVtVaaai120020010)coscos()coscos(ΩtVtVΩtVtVaaai2总的输出电流总的输出电压21iiiRo21iivYANGTZENORMALUNIVERSITY图9.3.2串联双二极管平衡调幅器简化电路YANGTZENORMALUNIVERSITY9.4.1工作原理9.4.2实现斩波调幅的两种电路YANGTZENORMALUNIVERSITY图9.4.1斩波调幅器方框图0100)(1{tttS00coscosYANGTZENORMALUNIVERSITY图9.4.2斩波调幅器工作图解YANGTZENORMALUNIVERSITY图9.4.3平衡斩波调幅及其图解0cos10cos1200{)(tttSYANGTZENORMALUNIVERSITY图9.4.4二极管电桥斩波调幅电路YANGTZENORMALUNIVERSITY图9.4.5环形调幅器电路YANGTZENORMALUNIVERSITY调制信号（音频）ΩtVcostV00cos被调信号（射频）已调信号幅度2cos000tteetjjΩtmVtVcos1)(aomω0V21V21ω0Ω0Ω004Vma04Vma0021VΩ0Ω004Vma04Vma0021V频谱搬运ttV0cos)()()(21)(00V2costteeVΩtVjjω0ΩΩ02Vma02Vma0VttVt0cos)()(ov已调信号YANGTZENORMALUNIVERSITY图9.5.1模拟乘法器电路YANGTZENORMALUNIVERSITY图9.5.2限幅特性YANGTZENORMALUNIVERSITY图9.5.3XFC1596的内部电路（虚线框内）及由它构成的双边带调制电路YANGTZENORMALUNIVERSITY9.6.1单边带通信的优缺点9.6.2产生单边带信号的方法YANGTZENORMALUNIVERSITY•使所容纳的频道数目增加倍，大大提高波段利用率。••单边带制的选择性衰落现象要轻得多。•要求收、发设备的频率稳定度高，设备复杂，技术要求高。YANGTZENORMALUNIVERSITY调幅波ω0+Ω上边频ω0-Ω下边频1.滤波器法图9.6.1滤波器法原理方框图YANGTZENORMALUNIVERSITY图9.6.2滤波器法单边带发射机方框图必须强调指出，提高单边带的载波频率决不能用倍频的方法。因为倍频后，音频频率Ｆ也跟着成倍增加，使原来的调制信号变了样，产生严重的失真。这是绝对不允许的。YANGTZENO