频谱搬移
4.频谱搬移1

图 4-1-5 复杂信号调制时的调幅波 (a)调制信号 (b)普通调幅信号
(3) 频谱宽度 调幅信号的频谱宽度为 调制信号频谱宽度的两倍, 即 BWAM = 2Fmax 4.结论 调幅电路组成模型中的相乘器可对 v(t) 和 vc(t) 实现 相乘运算,其结果 : 在波形上,将 v(t) 不失真地转移到载波信号振幅上; 在频谱上,将 v(t) 的频谱不失真地搬移到的 c 两边。
v r ( t ) Vrm cos c t
图 4-1-11(a)
调幅解调电路的组成模型
3.原理 频谱搬移:将调制信号频谱不失真地搬回零频附近。
图 4-1-11
调幅解调电路电路的组成模型和相应的频谱搬移 (b)调幅解调电路的组成模型
频谱的搬移过程(假设为双边带):调幅信号 vS(t) 与同 步信号 vr(t) 相乘,结果 vS(t) 的频谱被搬到:
频谱的搬移过程(假设为双边带):调幅信号 vS(t) 与同 步信号 vr(t) 相乘,结果 vS(t) 的频谱被搬到: ① 2c 的两侧,构成载波角频率为 2c 的双边带调制信 号,它是无用的寄生分量; ② 搬到零频率两侧。其中,vS(t) 的一个边带被搬到负 频率轴上(不存在),叠加在正频率分量上,数值上加倍。 4.讨论 ① vr(t) 必须与原载波信号严格同步 (同频、同相),故 称为同步检波电路。否则检波性能下降。
输出仅为单边带调制信号 对复杂信号,相移法的组成模型也成立。
4.1.2 振幅解调和混频电路的组成模型
特点:均实现频谱不失真地搬移,两类组成模型类似。
一、振幅解调电路
1.定义 解调(Demodulation):调制的逆过程。 振幅检波(简称检波 Detector):振幅调制信号的解调 电路,从调幅信号中不失真地检出调制信号的过程。 2.组成模型 相乘器 + 低通滤波器。 vS(t) :调制信号 vr(t) :同步信号,特点 与原载波信号同频同相位。
5[1].1频谱搬移及调幅的基本原理
![5[1].1频谱搬移及调幅的基本原理](https://img.taocdn.com/s3/m/173d7935eefdc8d376ee321d.png)
BW = 2F
13
例5.1
已知调制信号u (t) = Um cos t (V),AM波的振幅峰值
U AM (t ) max=1.9V,振幅谷值 U AM (t ) min =0.6V,比例常数 K a =0.9 (1/V),求已调波载频分量的振幅 U cm,原调制信号的振幅 U m以 及调幅系数 ma .
二,AM调幅电路组成模型 调幅电路组成模型 uc(t) uc(t) u(t) + UQ X AMXY Y uAM(t) 或 u(t) X AMXY Y uAM(t)
+ + – – UQ
uAM ( t ) = AM [U Q + u ( t )]U cm cos ω c t = [ AMU QU cm + AMU cm u ( t )] cos ω c t
15
2.抑制载波的双边带调幅 DSB) 2.抑制载波的双边带调幅(DSB)
1)表达式
uDSB (t ) = kau (t ) × cos ωct
"相乘"实现! 相乘"实现! 单频调制时 ka由调制电路和B (t ) = maU c cos t cos ωc t maU c = [cos(ωc + )t + cos(ωc )t ] 2
20
5.调幅波的功率 5.调幅波的功率 调幅波的
故载波分量功率 边频分量功率: 边频分量功率:
PSSB
1 Pc = T
1 = T
∫
∫
T 0
(U c m c o s ω c t ) 2 d t RL
1 U 2 cm = 2 RL
T
0
[
频谱搬移电路的基本工作原理

0
1 m 2P a oT 4
在调幅信号一周期内,AM信号的平均输出功率是
PAM PoT PDSB
2019/1/19
1 2 (1 ma ) PoT 2
12
1、调幅波中的功率关系
PAM PoT PDSB 1 2 (1 ma ) PoT 2
0
V0
ma V0 2
0
u 0
t (a )
注意DSB与AM波的不同, 在90°处的跃变
0
uC
t
u D SB(t ) 0
(b )
U(t )=U cos t t
0°
1 80 ° (c)
0°
2019/1/19
图
DSB信号波形
18
3 单边带(SSB)信号公式
•为了进一步提高效率,只需保留一个边带,引 出概念--------单边带信号。 •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。
Vo
Vmin Vo (1 ma )
这里:Ma设为调制度, 且Mα<1为正常调制
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
2019/1/19 8
4.2.2.3. 普通调幅波的频谱图
(1)由单一频率基带信号调 幅
v AM (t ) V0 (1 ma cosΩt) cos0t 1 1 V0 cos0t ma cos(0 Ω)t ma cos(0 Ω)t 2 2 频率:ω0, ω0 ±Ω ★Ma一般为0.2~0.5,边频幅度小 载波幅度:V0 1 边频幅度: M V 调制信号
晶体三极管频谱线性搬移电路

有频率变换作用。因此,当多个信号同时作用时,非线性电路
就不满足叠加定理。
线性电路的分析方法在非线性电路中是不适用的,它有其
特有的分析方法,主要有级数展开法和时变参数分析法等。
《高频电子线路》
5
第5章 频谱的线性搬移电路
补充:泰勒级数
设函数f(x)在点x0有任何阶导数,则称幂级数
n0
f
(
n)( x0 n!
第5章 频谱的线性搬移电路
其频率分量产生的规律是: (1) 凡是p+q为偶数的组合分量,均由幂级数中n为偶 数且大于等于p+q的各次方项产生的; (2) 凡是p+q为奇数的组合分量,均由幂级数中n为奇 数且大于等于p+q的各次方项产生的。 (3) 当U1和U2的幅度较小时,它们的强度将随着p+q 的增大而减小。
i
an u1n
a
nU
n 1
cos
n
1t
(5-6)
n0
n0
cos2 t 1 1 cos 2t
22
cos3
t
1 2
1 2
cos 2t
cos
t
3 4
cos t
1 4
cos 3t
cos4 t 1 (1 cos 2t)2 1 (1 2cos 2t 1 1 cos 4t)
4
4
22
3 1 cos 2t 1 cos 4t
第5章 频谱的线性搬移电路
频谱搬移的概念:频谱搬移电路是通信系统最基本的单元电 路之一,主要完成将信号频谱从一个位置搬移至另一个位置。 频谱搬移的分类:频谱的线性搬移和非线性搬移两大类。
f
f
0
0
fc
(a)
f
f
频谱搬移原理

频谱搬移原理,详细频谱搬移原理是指将一个信号的频谱从一个频率范围移动到另一个频率范围的过程。
这种技术在通信系统、无线电等领域被广泛应用。
下面是关于频谱搬移原理的详细解释:1. 频谱搬移概述:频谱搬移是通过改变信号的载频来实现的,即将信号在频率轴上整体移动。
通过频谱搬移,可以对信号进行频率选择性放大或抑制,并调整信号的中心频率。
2. 数学表示:频谱搬移可以使用数学方式表示。
给定一个输入信号s(t),其频谱表示为S(f),其中f为频率。
将信号s(t)乘以一个正弦波,正弦波的频率为fo,得到输出信号y(t)。
输出信号y(t)的频谱Y(f)即为输入信号的频谱S(f)在频率轴上向右或向左搬移fo的结果。
3. 搬移原理:频谱搬移原理基于调制的思想。
通过引入一个本地振荡器,产生一个较高频率的正弦波(称为载波),与原始信号进行乘法运算,即实现了频谱的搬移。
这种操作被称为调频(Frequency Modulation)。
4. 搬移过程:在频谱搬移过程中,使用调制器或混频器来实现信号的调频。
调制器将原始信号与频率为fo的载波相乘,从而产生一个新的信号,其频谱向右搬移了fo个单位。
调制器可以是线性调制器(如乘法器)或非线性调制器(如环绕调制器)。
5. 应用:频谱搬移在通信系统中起着重要作用。
例如,在带通滤波器的输入端使用频谱搬移可以调整滤波器的通频带位置;在无线电通信中,频谱搬移可以实现信号的调制、解调以及频率的选择性放大等功能。
总之,频谱搬移原理是通过改变信号的载频,将信号的频谱移动到不同的位置。
这种技术在通信和无线电领域广泛应用,可以实现对信号频谱的调制、解调和调整等操作。
频谱搬移原理

频谱搬移原理频谱搬移原理是指通过改变信号的频率,将信号的频谱移动到另一个频率上的过程。
在通信、无线电、雷达等领域中,频谱搬移原理被广泛应用,它是实现信号调制、解调和频率变换的基础。
首先,我们来看一下频谱搬移原理的基本概念。
在通信系统中,信号的频谱是指信号在频率域上的分布情况,它描述了信号中不同频率成分的强度和相位关系。
频谱搬移原理的核心是改变信号的频率,使得信号的频谱在频率轴上发生平移。
这种平移可以是向高频方向或者向低频方向,具体取决于信号调制的方式。
频谱搬移原理的应用非常广泛。
在调制过程中,通过改变载波信号的频率,将基带信号的频谱平移至载波频率附近,实现信号的调制传输。
而在解调过程中,则是将接收到的信号的频谱再次平移,恢复出原始的基带信号。
在频率变换中,频谱搬移原理也扮演着重要的角色,它可以实现信号的频率转换和频率混频,满足不同频率信号处理的需求。
频谱搬移原理的实现方式多种多样。
在调制中,常用的频谱搬移方式包括调幅调制、调频调制和调相调制,它们分别通过改变载波信号的幅度、频率和相位来实现频谱的平移。
在解调和频率变换中,也有许多不同的技术和方法,如相干解调、非相干解调、混频器等,它们可以有效地实现信号频谱的恢复和变换。
总的来说,频谱搬移原理是现代通信系统中不可或缺的基础原理之一。
它通过改变信号的频率,实现了信号的调制、解调和频率变换,为信号的传输和处理提供了重要的技术支持。
在未来的发展中,随着通信技术的不断创新和进步,频谱搬移原理将会继续发挥重要作用,推动通信领域的发展和应用。
通过以上的介绍,相信大家对频谱搬移原理有了更深入的了解。
频谱搬移原理的应用不仅局限于通信领域,还涉及到无线电、雷达、遥感等多个领域。
它的重要性不言而喻,因此我们有必要深入学习和研究频谱搬移原理,不断推动其在各个领域的应用和发展。
希望本文的介绍能够为大家对频谱搬移原理有所帮助,也希望大家能够在实际应用中不断总结经验,推动该原理的进一步发展和完善。
频谱搬移电路

u2 i3 i4 i6 tanh 2U T 所以有: u2 io i5 i6 tanh 2U T
16
双平衡BJT混频器电路
§11.2 射频混频器
同理在 Q5 、Q6组成的对管中:
u i5 i6 I 0 tanh 1 2U T
11.2.7 双平衡二极管混频器 双平衡混频器可以消除IF和LO信号中的所有偶次谐波,使各 端口的隔离度得到进一步改善,缺点是需要较大的LO信号功率, 且变频损耗较大。 电压回路方程为:
vLO vRF (iD2 iD1 ) RL iD1RD 0
vLO vRF (iD2 iD1 ) RL iD1 RD 0
7
§11.2 射频混频器
4.线性动态范围
定义混频器的线性动态范围为 Pin,1dB与噪声基底或灵敏度之比。 11.2.2 抑制混频干扰和失真的方法 混频器是非线性器件,所以要产生非 线性失真,输出中频频带内不易滤除的 交调产物。抑制这些寄生频率的方法有 三种: 混频器的1dB压缩点和三阶截断点 (1) 使用理想乘法器(或平方律器件):抑制高阶项产生的输出信 号。 (2) 采用平衡电路结构:利用相互抵销原理,抑制高阶奇次项,从 而抑制交调频率的产生。 (3) 采用线性时变工作状态:减少部分寄生频率分量。
双平衡二极管混频器ADS仿真电路
18
§11.2 射频混频器
其中1端口是射频输入,2端口是本振输入,3端口是中频输出。 需要注意的是为了提高隔离度将把变压器初级的匝数比设置 为 1:1.1 。测量各端口的输入阻抗及反射系数,如下图所示:
5
§11.2 射频混频器
11.2.1 混频器的特性 1. 频谱特性 混频器工作时分为上变频和下变频两种,假设有本振信号vLO 工作在频率LO ,中频信号 vIF工作在频率 IF,射频信号 vRF工作 在频率RF ,则当上变频时,输出信号为:
频谱搬移

显然,解调是调制的逆过程,具有类似于调幅电路的 实现模型,如图4.1.14所示。
图4.1.14 振幅解调电路的组成模型
图4.1.14中,r 为参考信号,必须与发射端载波同步
(同频同相),又称同步信号。若
max
s (t) DSB (t) Vmn cos nt cosct
nmin
则
r (t) Vrm cosct
设载波为 c (t) Vcm cosct
1、单音频调制波
若调制信号 (t) Vm cos t
(为单音频信号),且 ( c )
(AM调制电路 功能动画)
(1)普通调幅信号表达式:
AM (t) (Vcm kaVm cos t) cosct
Vcm (1 M a cos t) cosct
4.1.1
4.1.2
此时,相乘器输出为
max
o1(t) k DSB (t)r (t) kVrm Vmn cos nt cos2 ct nmin
1 2
(1
cos 2ct)
可见,o1 (t )中包含的频率分量为
~ min max
、2c
~
min
2c max等。用低通滤波器取出低频分量,滤除高频分
)t
由上式可见,单频率调制的单边带调幅信号是一个
角频率为 c (或c )的单频正弦波信号,如图
4.1.8所示。
图4.1.8 单频调制时单边带信号的波形图与频谱图 SSB波形动画
4.1.1
一般的单边带调幅信号波形比较复杂。不 过有一点是相同的,即单边带调幅信号的包 络已不能反映调制信号的变化。单边带调幅 信号的带宽与调制信号带宽相同,是普通调 幅和双边带调幅信号带宽的一半,即
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ct
式中,mn=kaUΩn/UC
10
第6章 振幅调制、解调与混频
(一) 调幅波的分析 1 、表示式及波形
连续频谱信号f(t) 调幅波表达式:
uAM ( t ) =UC[1 + m f (t)]cosωct 调制信号
已调波
11
第6章 振幅调制、解调与混频
(一) 调幅波的分析 1 、表示式及波形
AM信号的产生原理图
设:负载电阻RL
载波功率 Pc
上下边频的平均功率
U
2 C
2RL
P边频
m2 4
Pc
AM信号的平均功率
Pav
1 2π
π
Pd
π
t
Pc 1
m2 2
两边频功率与载波 边频功率 m2
功率的比值:
载波功率 2
15
例6-1 已知已调幅信号的频谱图如第图6章所示振。幅调制、解调与混频
2V
1) 写出已调信号电压的数学表达式:
1 Vo 2 2R
1 22 2
2(W)
PDSB
1 2
ma2
PoT
1 0.32 2
2
0.09(W)
总功率
PAM PoT PDSB 2 0.09 2.09(W)
已调波的频带宽度 BAM 2F 200 (Hz)
16
第6章 振幅调制、解调与混频 (一) 调幅波的分析
AM波的缺点: 功率浪费大,效率低。
6.3.1 概述
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。
原理框图如下:
v(t) 带 v AM(t) 通
V0(t)
o
(a) 普通调幅波实现框图
v(t)
vDSB(t)
v(t)
v DSB(t)
v SSB(t)
带通
vo(t) (b) 抑制载波的双边带调幅波
0.3V 0.3V
2) 计算在单位电阻上消耗的边带功率 和总功率以及已调波的频带宽度。
999.9 103 1000.1 f(kHz)
解:1) 根据频谱图知
1 2
maVo
0.3V
ma
0.3
Vo 2V
因此vAM(t)=2(1+0.3cos2102)cos2106t(V)。
2) 载波功率 双边带功率
POT
特点:仅频谱搬移,不产生新的频谱分量。 ② 频谱非线性变换电路:将输入信号的频谱进行特定 的非线性变换。 例:频率调制与解调电路(第 7 章讨论)。 特点:产生新的频谱分量。
4
第6章 振幅调制、解调与混频
第一节 振 幅调 制 什么是振幅调制?
由调制信号去控制载波的振幅,使之按调制 信号的规律变化。
1 、表示式及波形
m kaUΩ UC
调幅信号表达式
uAM (t) UC (1 m cos t) cos ct
调制信号波形
波形表示
载波波形 已调波波形
m 1
7
(一) 调幅波的分析
m kaUΩ UC
调制信号波形
第6章 振幅调制、解调与混频
调幅信号表达
式uAM (t) UC (1 m cos t) cos ct
a3V0V 2
a2 2
V0 2
a1V
3 4
a3V3
3 2
a3V0 2V
a2 2
V 21 4
a3V3
a2V0V
3 4
a3V0V
2
a2V0V
3 4
a3V0
2V
3 4
a3V0V
2
3 4
a3V0
2V
0 23
0
0 2
0 0
0
2
20
20
20
a3 4
V03
30ω
31
第6章 振幅调制、解调与混频 经分类整理可知:0 是我们所需要的上、下边频。 这对边频是由平方项产生的,故称为平方律调幅。其中最为 有害的分量是 0 2项。
33
第6章 振幅调制、解调与混频
如果要获得抑制载波的双边带信号,观察输出 电流表示式
i1 a0 a1(V0 cos 0t V cos t) a2 (V0 cos 0t V cos t)2
i2 a0 a1(V0 cos 0t V cos t) a2 (V0 cos 0t V cos t)2
a3 4
V0
3
30ω
30
第6章 振幅调制、解调与混频
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。
i a0 a1(V0 cos 0t V cos t) a2 (V0 cos 0t V cos t)2
a0
a2 2
(V0 2
V2 )
a1V0
3 4
a3V03
3 2
或
12
第6章 振幅调制、解调与混频
2、调幅波的频谱
调幅波的三角展开:
uAM (t) UC cosct
m 2
UC
cos(c
)t
m 2
UC
cos(c
)t
带宽 BAM=2F
分析:
单频调制
调制信号频谱 载波频谱
已调波频谱
(1)频谱的中心分量; (2)两个边频分量;
这说明调制信号的幅度及频率消息只含于边频分量中。
0+
v o(t)
或0–
(c) 单边带调幅波实现框图
26
第6章 振幅调制、解调与混频
按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。
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。
27
第6章 振幅调制、解调与混频
其表达式为:
V(t)
1 2
ma Vo
cos(o
)t
或
V(t)
1 2
ma Vo
cos(o
)t
其频带宽度为:
BSSB Fmax
21
单边带调幅波的波形
v V cos t
v0 V0 cos 0t
第6章 振幅调制、解调与混频 单边带调幅波的频谱
下边频
V(t)
1 2
ma Vo
cos(o
)t
22
第6章 振幅调制、解调与混频 (三)单边带信号
经滤波后平方律调幅器数学表达式:
v(t) a1V0 cos0t a2V0 V[cos0 t cos0 t]
v(t) a1V [1 2aa12 V cos t]
平方律调幅器的调制度:
ma
2a2 a1
V
32
第6章 振幅调制、解调与混频
( 2).平衡调幅器
平衡调制是由两个简单的二极管调幅电路对称连接组成。载
18
(二)双边带信号
2.波形
调制信号波形 载波波形
已调波波形
第6章 振幅调制、解调与混频
相位跳变!
19
(二)双边带信号
第6章 振幅调制、解调与混频
与AM波相比,DSB信号的特点:
(1) 包络不同。
AM波的包络正比于调制信号f(t)的波形,而
DSB波的包络则正比于|f(t)|。
(2) 180。相位跳变。 DSB信号的高频载波相位在调制电压零交点
波成分由于对称而被抵消,在输出中不再出现,因而平衡调制
器是产生DSB和SSB信号的基本电路。
。
Tr1 1:12
v
+–v
+– vD1
i1
+–v + vD2 – i2
+
D–2
Tr3
Tr2 21:1
iL
D1 RD
+–v
+
– i1
2RL
+–v
vo
i2
RD
2RL
vo
D2
平衡调制器原理图及其等效电路
单管调幅器频谱中所含的直流分量、载波分量以及载波的各 次谐波分量,在平衡调制器里都被抑制掉了。
AM波的优点: (1)设备简单。
特别是AM波解调很简单,便于接收。
(2)AM占用的频带窄。
17
(二)双边带信号
第6章 振幅调制、解调与混频
1. 表达式
uDSB (t) kf (t)uC
当f (t) U cos t时
表达式为:
uDSB (t) kUCU cos t cos ct
g(t) cos ct
t
cos0
t
1 2
V2
1
cos
2t
a3
1
4
V03
3
cos
0
t
cos
30
t
3 2
V02V[cos t
1 2
cos20
t
1 2
cos20
t]
3 2
V02V2 [cos 0 t
1 2
cos0
2t
1 2
cos0
2t]
1 4
V3
3 cos
t
cos
3t
29
第6章 振幅调制、解调与混频
i a0 a1(V0 cos0t V cost) a2 (V0 cos0t V cost)2 a3(V0 cos0t V cost)3
载波被抑制双边带调幅波
maV0 cost cos0t
波形图
频谱图
信号 带宽
0-
0+
2( ) 2
vo
t
1 2 ma V0m