振幅调制与解调第5章..
合集下载
第5章 振幅调制及解调
uSSB (t)
Um0 2
cos t
cosCt
Um0 2
sin t
sin C t
第5章 振幅调制及解调
H()
C C4 滤波法框图
第5章 振幅调制及解调
第一项是载波与调制信号相乘项，第二项是调制信号 的正交信号与载波的正交信号的乘积项，两项相加得下边 带信号，如图5.15所示。
第5章 振幅调制及解调
第5章 振幅调制及解调
5.1 概述 5.2 振幅调制信号分析 5.3 振幅调制方法 5.4 振幅调制电路 5.5 振幅解调方法 5.6 振幅解调电路
第5章 振幅调制及解调
5.1 概 述
5.1.1 连续波模拟调制 连续波模拟调制的载波是连续的等幅高频正弦波， 用uC表示
uC=UCmcos(ωCt+φ) 将调制信号uΩ寄载在载波上的方法有三种。一种是把 调制信号寄载在载波的幅度上，叫做振幅调制，简称 调幅(AM)。已调波用uAM表示，如图5.1所示。
第5章 振幅调制及解调
采样
量化
编码
信道
解码
滤波
u(t)
uo(t)
s(t) Ts
定时
发射
接收
同步
图5.4 脉冲数字调制系统框图
第5章 振幅调制及解调
脉冲调制信号的传输方式有两种。一种是直接将 脉冲调制信号送入信道进行传输，这种方式叫基带传 输。这种传输方式适用于短距离通信。另一种是载波 传输。载波传输是两次调制方式。
uAM UC KM uuC uC (1 KM u )
UCm (1 KMUΩm cos t) cosCt
与式(５.2-1)对照可见
U m0
Ucm , ma
高频第5章角度调制与解调
相位检波型相位鉴频器(三)
第八节：鉴频电路
相位检波器(鉴相器)(一)
由模拟相乘器加低通滤波器构成
根据模拟相乘器输入波形不同，相位检波器的线性(指输出电压大小和两个输入电压之间相位差的关系)范围也不同
设两个输入为：
则乘法器的输出为：
经低通滤波器滤出高频分量后：
故在 附近， 和 有近似线性 关系
采用间接调频时，受到非线性限制的不是相对频偏，也不是绝对频偏，而是最大相移，即调相系数
3
扩展线性频偏的方法：间接调频
频率解调的基本原理和方法
第七节：频率解调的基本原理和方法
调频-调幅变换法
调频-调相变换法
脉冲计数法
利用锁相环电路进行鉴频
本章介绍前三种方法，第四种方法将在下一章介绍
单失谐回路斜率鉴频器：原理(一)
单谐振回路的通用谐振曲线
定义鉴频灵敏度：
则推导可得：
单失谐回路斜率鉴频器：鉴频特性分析(一)
单失谐回路斜率鉴频器：鉴频特性分析(二) 第八节：鉴频电路 故鉴频灵敏度： 随输入调频波的幅度增大而增大 随器件工作点的提高而有所增大 随工作频率的升高而降低 正比于右式中各分子项 将 对 求导数，可得 时，有最大鉴频灵敏度： 因此，如果将调频信号的中心频率选在 处，则在频偏不大时，可以得到较为对称的调频-调幅变换
双失谐回路斜率鉴频器：原理(一)
第八节：鉴频电路 双失谐回路斜率鉴频器由两个单失谐回路斜率鉴频器连接而成 设上下两组谐振回路分别调谐于 并对称处于调频波的载频两边，且：
双失谐回路斜率鉴频器：原理(二)
鉴频电路 注意：只有从A，B两点间取出鉴频电压才是失真较小的对称波形。单独任一点对地的波形都是失真比较大的不对称波形
：调频波的调频系数，其物理意义是调频波的最大附加相移
第八节：鉴频电路
相位检波器(鉴相器)(一)
由模拟相乘器加低通滤波器构成
根据模拟相乘器输入波形不同，相位检波器的线性(指输出电压大小和两个输入电压之间相位差的关系)范围也不同
设两个输入为：
则乘法器的输出为：
经低通滤波器滤出高频分量后：
故在 附近， 和 有近似线性 关系
采用间接调频时，受到非线性限制的不是相对频偏，也不是绝对频偏，而是最大相移，即调相系数
3
扩展线性频偏的方法：间接调频
频率解调的基本原理和方法
第七节：频率解调的基本原理和方法
调频-调幅变换法
调频-调相变换法
脉冲计数法
利用锁相环电路进行鉴频
本章介绍前三种方法，第四种方法将在下一章介绍
单失谐回路斜率鉴频器：原理(一)
单谐振回路的通用谐振曲线
定义鉴频灵敏度：
则推导可得：
单失谐回路斜率鉴频器：鉴频特性分析(一)
单失谐回路斜率鉴频器：鉴频特性分析(二) 第八节：鉴频电路 故鉴频灵敏度： 随输入调频波的幅度增大而增大 随器件工作点的提高而有所增大 随工作频率的升高而降低 正比于右式中各分子项 将 对 求导数，可得 时，有最大鉴频灵敏度： 因此，如果将调频信号的中心频率选在 处，则在频偏不大时，可以得到较为对称的调频-调幅变换
双失谐回路斜率鉴频器：原理(一)
第八节：鉴频电路 双失谐回路斜率鉴频器由两个单失谐回路斜率鉴频器连接而成 设上下两组谐振回路分别调谐于 并对称处于调频波的载频两边，且：
双失谐回路斜率鉴频器：原理(二)
鉴频电路 注意：只有从A，B两点间取出鉴频电压才是失真较小的对称波形。单独任一点对地的波形都是失真比较大的不对称波形
：调频波的调频系数，其物理意义是调频波的最大附加相移
第五章振幅调制及解调3
当UT≤U1m≤10UT时，正切双曲线函数可以用傅
(5.4―8)
EE u2 uo RC 2 n 1 ( x )cos(2n 1)1t (5.4―9) RE n 1
第5章
振幅调制及解调
第5章
振幅调制及解调
2) 三差分放大器
三差分放大器如图5.29(a)所示。V1 和V2 、V3 和V4 、 V5和V6分别组成三个差分放大器。V5是V1、V2差分放 大器的恒流源，V6 是V3 、V4 差分放大器的恒流源。若 所有晶体管的α≈1，根据单差分放大器的分析可知
第5章
振幅调制及解调
当u1=uΩ(t)=UΩmcosΩt, u2=uC(t)=UCmcosωCt时
RC uo 2 RE
n 1
2 n1 ( x)UCm (2n 1)t cos C t
其频谱如图5.34所示。同样通过带通滤波器可以取 出双边带调制信号，但是这种情况存在着非线性失真。
所以利用XFC1596实现振幅调制时，调制信号应由①、
④端输入，载波应由⑧、10端输入。调制信号的幅度应 限定在式(5.4―17)所限定的范围之内。
第5章
振幅调制及解调
Uo ()
0
C－7
C－3 C ＋3 C＋7 C C－ C＋ C－5 C＋5
图5.34 u1=uΩ，u2=uC时输出电压的频谱
U 2m Io Io RE
(5.4―17)
把图5.32(b)和图5.29比较，可以看出，XFC1596
脚⑥和12两端的输出电压与三差分放大器双端输出 电压相同：
RC u1 uo 2 u2th RE 2UT uo与电压u1是双曲正切函数关系。当
(5.4―18)
第5章 频谱的线性搬移电路
《高频电路原理与分析》
第5章 频谱的线性搬移电路
频谱搬移的数学模型 幂级数展开法和线性时变分析法 非线性器件 二极管、三极管、场效应管、集成模拟乘法器
《高频电路原理与分析》
第5章 频谱的线性搬移电路
5.1 非线性电路的分析方法
5.1.1 非线性函数的级数展开分析法
非线性器件的伏安特性
i f (u )
m 0
m m anCn u1n mu2n
i
m 0
n
an C u
m n m m n 1 2
m 0
m m anCn u1n mu2
u
第5章 频谱的线性搬移电路
1. 若u1＝U1cosω1t， u2=0，有
i
n 0
i a u cos tanU1n cos n1t a u a U n 1 n0
第5章 频谱的线性搬移电路
第5章
频谱的线性搬移电路
5.1 非线性电路的分析方法 5.2 二极管电路 5.3 差分对电路 5.4 其它频谱线性搬移电路
《高频电路原理与分析》
第5章 频谱的线性搬移电路
频谱搬移电路的分类 频谱的线性搬移——振幅调制与解调、混频、倍频 频谱非线性搬移——频率调制与解调、相位调制与解调
在EQ+u2上对u1用泰勒级数展开,有
i f EQ u2 f EQ u2 u1
若u1足够小,可忽略u1的二次方及其以上各次方项,则该式为
f EQ u2 I 0 t
时变静态电流
i f ( EQ u2 ) f ( EQ u2 )u1
f EQ u2 g t
e
x2 cos 2t
第五章 振幅调制、解调及混频讲解
（4）频率调制：调制信号控制载波频率，使已调波的频率随调制 信号线性变化。
（5）相位调制：调制信号控制载波相位，使已调波的相位随调 制信号线变化。
（ 6）解调方式：
振幅检波 振幅调制的逆过程 鉴频 调频的逆过程 鉴相 调相的逆过程 (7)振幅调制分三种方式：
普通调幅( AM ) 抑制载波的双边带调幅(DSB ) 单过带调制(SSB )
密码
信号 载波信号：（等幅）高频振荡信号
正弦波 方波 三角波 uc Uc cos(ct )
锯齿波
已调信号（已调波）：经过调制后的高频信号（射频信号）
(1) 调制：用调制信号去控制载波信号的某一个参量的过程。 (2)解调：调制的逆过程，即从已调波中恢复原调制信号的过程。
休息1 休息2
（3）振幅调制：由调制信号去控制载波振幅，使已调信号的振 幅 随调制信号线性变化。
)t
可见,调幅波并不是一个简单的正弦波，包含有三个频率分量：
载波分量(c ) : 不含传输信息
上边频分量c : 含传输信息 下边频分量c : 含传输信息
调制信号
Ω
载波
调幅波
U
ωc
c
下边频
1 2 maUc
1 2
maU
c
上边频
ωc - Ω ωc +Ω
(2) 限带信号的调幅波
第5章 振幅调制、解调及混频
5.1 概述 5.2 振幅调制原理及特性 5.3 振幅调制电路 5.4 调幅信号的解调 5.5 混频器原理及电路
返回 休息1 休息2
5．1概述
振幅调制
解调（检波)
属于 频谱线性搬移电路
混频（变频）
语言
定义： 调制信号：需要传输的信号（原始信号）
（5）相位调制：调制信号控制载波相位，使已调波的相位随调 制信号线变化。
（ 6）解调方式：
振幅检波 振幅调制的逆过程 鉴频 调频的逆过程 鉴相 调相的逆过程 (7)振幅调制分三种方式：
普通调幅( AM ) 抑制载波的双边带调幅(DSB ) 单过带调制(SSB )
密码
信号 载波信号：（等幅）高频振荡信号
正弦波 方波 三角波 uc Uc cos(ct )
锯齿波
已调信号（已调波）：经过调制后的高频信号（射频信号）
(1) 调制：用调制信号去控制载波信号的某一个参量的过程。 (2)解调：调制的逆过程，即从已调波中恢复原调制信号的过程。
休息1 休息2
（3）振幅调制：由调制信号去控制载波振幅，使已调信号的振 幅 随调制信号线性变化。
)t
可见,调幅波并不是一个简单的正弦波，包含有三个频率分量：
载波分量(c ) : 不含传输信息
上边频分量c : 含传输信息 下边频分量c : 含传输信息
调制信号
Ω
载波
调幅波
U
ωc
c
下边频
1 2 maUc
1 2
maU
c
上边频
ωc - Ω ωc +Ω
(2) 限带信号的调幅波
第5章 振幅调制、解调及混频
5.1 概述 5.2 振幅调制原理及特性 5.3 振幅调制电路 5.4 调幅信号的解调 5.5 混频器原理及电路
返回 休息1 休息2
5．1概述
振幅调制
解调（检波)
属于 频谱线性搬移电路
混频（变频）
语言
定义： 调制信号：需要传输的信号（原始信号）
第五章频谱的线性搬移电路讲解
非线性器件，并选择静态工作点使其工作于接近平方律
的区域。
iD
I DSS (1
uGS VP
)2
iD / mA IDSS
8
6
4
－2
Q 2
－2
－1
VP
0 uGB
(a)
信息学院
结束
(1-10)
第五章 频谱的线性搬移电路
高频电路原理与分析
（2）从频谱搬移电路考虑，采用多个非线性器件组成平衡 电路，抵消一部分无用的组合频率分量。 （3）从输入信号的大小考虑，应减小输入信号的幅度，以 便有效地减小高阶相乘项产生的组合频率分量的强度。
i f (EQ u1 u2 )
f (EQ u2 ) f (EQ u2(1-12)
第五章 频谱的线性搬移电路
高频电路原理与分析
•
式中f(EQ+u2)是当输入信号u1=0时的电流，称
为时变静态电流或时变工作点电流，f′ (EQ+u2)称为
时变增益或时变电导。
•
所谓时变是指f(EQ+u2)和 f′ (EQ+u2)与u1无关，
• 为二项式系数，故
n
i
C
m n
u1n
m
u
m 2
n0 m0
• 令 u2 0 u1 U1 cos1t
i
anu1n
anU
n 1
c osn
1t
n0
n0
bnU
n 1
c os n1t
n0
信息学院
结束
(1-6)
第五章 频谱的线性搬移电路
高频电路原理与分析
• 结论：
• 1. 当单一频率信号作用于非线性器件时，在输出电 流中不仅包含了输入信号的频率分量ω1，而且还包含 了该频率分量的各次谐波分量n ω1（n=2，3，…）， 可用于倍频电路。
高频-包络检波ppt课件.pptx
第十五讲 包络检波
9/29/2024 2:54 PM
1
第5章 振幅调制与解调
5.5.2 二极管峰值包络检波
旧版：第6章 6.2.2
包络检波器的工作原理 包络检波器的质量指标
第十五讲 包络检波
9/2第5章 振幅调制与解调
峰值包络检波器的工作原理
输入 AM信号
非线性 电路
-
-
等避U的于免DU直C载底经im流(波部R1电和电切压mR压 割a为L)振 失分：幅 真压RU的U后imRD条在CL=件RRK上d为U产i：m 生
ui Uim (1 ma cos Wt ) cos ct Uim (1 ma cos Wt )
Ui m
式端U中的由mR ，交于a流RURURΩR负RD=对RCLRR载L检LLR/电/波RR阻为二LR，/检极/ R而波管R器VRR为WD输来直出说
9/29/2024 2:54 PM
4
第5章 振幅调制与解调
uC U1
ui U2
U3 uC U4
UA
UB
0
t
通 断通 断
iD
(a)
0
t
(b)
uo
Uav
Uo
0
t
(c)
加入等幅波时检波器的工作过程
第十五讲 包络检波
iD gD
iD
iDmax
－ Uo 0
uD
0
uD
t
(b)
t (a)
检波器稳态时的电流电压波形
峰值包络检波器的应用型输出电路
+ （a） u-i
VD
Cd
+
+UDC - +
C uo R
RL uΩ
(完整版)高频电子线路第5章习题答案
第5章 振幅调制、振幅解调与混频电路5.1 已知调制信号()2cos(2π500)V,u t t Ω=⨯载波信号5()4cos(2π10)V,c u t t =⨯令比例常数1a k =，试写出调幅波表示式，求出调幅系数及频带宽度，画出调幅波波形及频谱图。
[解] 5()(42cos 2π500)cos(2π10)AM u t t t =+⨯⨯54(10.5cos 2π500)cos(2π10)V t t =+⨯⨯20.5,25001000Hz 4a m BW ===⨯= 调幅波波形和频谱图分别如图P5.1(s)(a)、(b)所示。
5.2 已知调幅波信号5[1cos(2π100)]cos(2π10)V o u t t =+⨯⨯，试画出它的波形和频谱图，求出频带宽度BW 。
[解] 2100200Hz BW =⨯=调幅波波形和频谱图如图P5.2(s)(a)、(b)所示。
5.3已知调制信号3[2cos(2π210)3cos(2π300)]Vu t t Ω=⨯⨯+⨯，载波信号55cos(2π510)V,1c a u t k =⨯⨯=，试写出调辐波的表示式，画出频谱图，求出频带宽度BW 。
[解] 35()(52cos2π2103cos2π300)cos2π510c u t t t t =+⨯⨯+⨯⨯⨯3555353555(10.4cos2π2100.6cos2π300)cos2π5105cos2π510cos2π(510210)cos2π(510210)1.5cos2π(510300) 1.5cos2π(510300)(V)t t tt t t t t t =+⨯⨯+⨯⨯⨯=⨯⨯+⨯+⨯+⨯-⨯+⨯++⨯- 3max 222104kHz BW F =⨯=⨯⨯=频谱图如图P5.3(s)所示。
5.4 已知调幅波表示式6()[2012cos(2π500)]cos(2π10)V u t t t =+⨯⨯,试求该调幅波的载波振幅cm U 、调频信号频率F 、调幅系数a m 和带宽BW 的值。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
5.4普通调幅波的产生电路
一、引言 1.叠加波≠调幅波 调幅波的共同之处是在调幅前后产生了新的频率分量， 因此需要用非线性器件来完成频率变换。
2.调幅的方法 1）二、三极管 2）大、小信号 3）高、低电平 高电平调幅——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——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。 4）从哪个极加入（基极、集电极、发射极调幅）
第5章 振幅调制与解调
5.1 概述 5.2 调幅信号的分析 5.3 调幅波产生原理的理论分析 5.4 普通调幅波的产生电路 5.5 普通调幅波的解调电路 5.6 抑制载波调幅波的产生和解调电路
5.1概述
调制是将要传送的信息装载到某一高频振荡(载波)信号 上去的过程。 按照所采用的载波波形区分，调制可分为连续波(正弦 波)调制和脉冲调制。 本课程只研究各种正弦调制方法性能和电路。 一、分类 连续波调制以单频正弦波为载波，受控参数可以是载波 的幅度A，频率或相位，因而有调幅（AM）、调频 （FM）和调相（PM）三种方式。 二、为什么要调制 1）在无线系统中，只有当天线尺寸与电信号波长可比 拟时，电信号才能以电磁波形式有效地被辐射； 2）多路复用。
该节相关内容插在5.5及5.6节中，例如： 5.5中，小信号平方律检波用幂级数分析法； 5.6中，大信号调幅的数学分析用开关函数近似分析 法。
第5章 振幅调制与解调
5.1 概述 5.2 调幅信号的分析 5.3 调幅波产生原理的理论分析 5.4 普通调幅波的产生电路 5.5 普通调幅波的解调电路 5.6 抑制载波调幅波的产生和解调电路
其所占据的频带宽度仍为调制信号频谱中最高频率的两 倍，即BDSB=2Fmax。
波形特点： 1）上下包络不再反映调制信号的变化形状； 2）在调制信号为零的两旁，已调波的相位发生180°突 变。
1 0.5 0 -0.5 -1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
第5章 振幅调制与解调
5.1 概述 5.2 调幅信号的分析 5.3 调幅波产生原理的理论分析 5.4 普通调幅波的产生电路 5.5 普通调幅波的解调电路 5.6 抑制载波调幅波的产生和解调电路
5.2 调幅信号的分析
5.2.1普通调幅波（AM）
设调制信号为单音音频信号 uΩ (t ) U Ωm cost 载波信号为 uc (t ) Ucm cosc t 1.调幅信号的波形图
表5-1 三种调幅波时域、频域波形
作业
教材
5－11
5－13
第5章 振幅调制与解调
5.1 概述 5.2 调幅信号的分析 5.3 调幅波产生原理的理论分析 5.4 普通调幅波的产生电路 5.5 普通调幅波的解调电路 5.6 抑制载波调幅波的产生和解调电路
5.3 调幅波产生原理的理论分析
1 0.5 0 -0.5 -1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
1 0.5 0 -0.5 -1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
5.2.3抑制载波单边带调幅
上边频与下边频的频谱分量对称含有相同的信息，可以 只发送单个边带信号，称为单边带通信（SSB）。 由 uDSB (t ) Au uc AU m cost Ucm cosc t 通过边带滤波器后，可得上边带或下边带： 下边带信号 1 uSSBL AU ΩmU cm cos( c )t 2 上边带信号 1 uSSBH AU mU cm cos( c )t 2 其频带宽度BSSB=Fmax。
5.2.2抑制载波双边带调幅（DSB）
为了克服普通调幅波效率低的缺点，提高设备的功率利 用率，可以不发送载波，而只发送边带信号。 单音调制时，DSB的表达式为
uDSB ( t ) AuΩ uc AU Ω m cost U cm cosc t 1 AU Ω mU cm [cos( c )t cos(c )t ] 2
调幅信号的带宽
B＝2F
思考题：多音调制，已调波 的频谱宽度 B＝？
4.调幅波的功率
2 1 U cm Pc 2 RL
载波功率
边频功率（上边频或下边频）
1 ma 1 2 2 1 P1 P2 ( U cm ) ma Pc 2 2 RL 4
因此，在调制信号一周期内，调幅信号的平均功率为 2 ma P Pc P1 P2 (1 ) Pc 2 因为ma≤1，所以边频功率之和最多占总输出功率的 1/3。调幅波中至少有2/3的功率不含信息，从有效地利用发 射机功率来看，普通调幅波是很不经济的。
ut t
uAM
0 uc(t)
0
t
0
t
2.调幅信号的数学表达式
uAM (t ) (Ucm kaUΩm cost ) cosc t U cm [1 ma cos t ] cos c t
ka是由电路决定的常数， ma kaU Ωm / Ucm 称为调幅指数 或调幅度，它表征载波的振幅受调制信号控制的强弱程度， 一般0＜ma≤1。 未调幅时，ma=0；ma值越大，调幅越深，当ma=1则达到 最大值，称为百分之百调幅。 ma>1时，包络出现过零点，上下 包络不反映调制信号的变化，称为 过调幅。
课堂练习 给定调幅波表达式，画出ma=0.5，1，1.5时波形图。
uAM (t ) (1 ma cos t ) cos c t
3.调幅信号的频谱
uAM (t ) U cm (1 ma cos t ) cos c t
1 1 U cm cosc t maU cm cos( c )t maU cm cos( c )t 2 2 两点结论： 1）调制的过程是实现频谱线性搬移的过程； 2）载频仍保持调制前的频率和幅度，因此它没有反映 调制信号信息，只有两个边带携带了调制信号的信息。