第五章振幅调制及解调3
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
高频电子线路课本习题答案(第四版)五章
第5章 振幅调制、振幅解调与混频电路填空题(1) 模拟乘法器是完成两个模拟信号 相乘 功能的电路，它是 非线性 器件，可用来构成 频谱 搬移电路。
(2) 用低频调制信号去改变高频信号振幅的过程，称为 调幅 ；从高频已调信号中取出原调制信号的过程，称为 解调 ；将已调信号的载频变换成另一载频的过程，称为 混频 。
(3) 在低功率级完成的调幅称 低电平 调幅，它通常用来产生 DSB 、SSB 调幅信号；在高功率级完成的调幅称为 高电平 调幅，用于产生 AM 调幅信号。
(4)包络检波器，由 非线性器件 和 低通滤波器 组成，适用于解调 AM 信号。
(5) 取差值的混频器输入信号为36()0.1[10.3cos(210)](cos210)V s u t t t ππ=+⨯⨯，本振信号为6()cos(2 1.510)V L u t t π=⨯⨯，则混频器输出信号的载频为 0.5M Hz ，调幅系数m a 为 ，频带宽度为 2k Hz 。
(6) 超外差式调幅广播收音机的中频频率为465kHz ，当接收信号频率为600kHz 时，其本振频率为 1065 kHz ，中频干扰信号频率为 465 kHz ，镜像干扰信号频率为 1530 kHz 。
|理想模拟相乘器的增益系数1M 0.1V A -=，若X u 、Y u 分别输入下列各信号，试写出输出电压表示式并说明输出电压的特点。
(1) 6X Y 3cos(2π10)V u u t ==⨯；(2) 6X 2cos(2π10)V u t =⨯，6Y cos(2π 1.46510)V u t =⨯⨯； (3) 6X 3cos(2π10)V u t =⨯，3Y 2cos(2π10)V u t =⨯； (4) 6X 3cos(2π10)V u t =⨯，3Y [42cos(2π10)]V u t =+⨯[解] (1) 22660.13cos 2π100.45(1cos 4π10)V O M x y u A u u t t ==⨯⨯=+⨯ 为直流电压和两倍频电压之和。
振幅调制与解调
vCE
+ vBE
vc L C
– VcT
+–
– –
+ v +
VBB
–+
– Vc(t) +
集电极调幅电路
第287页/共46页
集电极调幅在调制信号一周期内的各平均功率为：
调制信号频率变化对输出波形的影响
第98页/共46页
4. 普通调幅波的功率关系
将 v(t) Vo(1 ma co作s 用t) c在os 负ot载电阻R上
载波功率 PoT
1 2
Vo2 R
每个边频功率(上边频或下边频)
PSB1
PSB2
1 2
1 2
ma Vo 2 R
ห้องสมุดไป่ตู้
1 4
ma 2 PoT
在调幅信号一周期内，AM信号的平均输出功率是
普通调幅波的高频振荡是连续的，可是双 边带调幅波在调制信号极性变化时，它的高频 振荡的相位要发生180的突变，这是因为双边 带波是由v0和v相乘而产生的。
第2109页/共46页
2. 环形调制器
在平衡调制器的基础上，再增加两个二极管，使电路中 4个二极管首尾相接构成环形，这就是环形调制器。
从其正负半周期的原理图 可知环形调制器输出电流的有 用分量
(2) 相移法 相移法是利用移相的方法，消去不需要的边带。如图所示
图中两个平衡调幅
调制信号
平 衡 V1=Vsintsin0t
器的调制信号电压和载
V0sint
调幅器 A V0sin0t 载 波
波电压都是互相移相90°。
振荡器
调制信号 90 载波 90
AM调制的基本理论
实际调制信号的调幅波形
1) 表示方法
ii ) 数学表达式 v AM Vm ( t ) cosct Vcm ( 1 Ma cost ) cosct
KaVm Vm max Vm min Ma 1 Vcm Vm max Vm min
称振幅调制的调制度
v vc
t
t
2) 二极管调制器
i) 电路 ii) 工作原理
i iD 1 iD 2 2( v V0 ) K1 ( ct ) RD 2RL
i AM
2V0 2Vm cosct cost cosc t RL RL
vo i AM RL
iii) 讨论：其中LC带通滤波器，中 心频率为C ， BW3dB 2
vAM(t)
t
vAM(t)
t
vAM(t)
t
1) 表示方法
v AM MaVcm MaVcm Vcm cos c t cos( c )t cos( c )t 2 2
i) 表示方法
iv) 矢量表示
2) 能量关系：
Pav音频信号一个周期内在负载RL上的平均功率
V ( 1 Ma cost ) (高频一周期的平均功率) PL 2RL 2 Ma 1 2 Pav PLdt P0 ( 1 ) P0 PSB 2 0 2
2 cm 2
2 2 Ma Vcm P0 称为上下边带总功率 其中 P0 称为载波功率，PSB 2 2RL
现象：
R 克服条件： M a RL
RΩ ＝ RL ∥Ri2 称为检波 器的音频交流负载，RL 为直流负载。
克服措施：
RL =RL1+RL2， 若Rg大： RL1≈(0.1～0.2)RL2；
振幅调制原理
振幅调制原理
振幅调制（Amplitude Modulation，简称AM）是一种调制技术，它通过改变载波的振幅，来传输要调制的信号。
具体而言，振幅调制是将调制信号的幅度（即振幅）与高频载波信号相乘，得到一个新的带有调制信号特征的调制信号。
在振幅调制中，调制信号通常是音频信号，比如人声或者音乐。
而载波信号是具有固定频率和振幅的高频信号。
调制信号和载波信号相乘的结果，就是振幅调制信号。
振幅调制过程中，调制指数（也称调制深度）是一个关键参数。
调制指数是调制信号的幅度变化与载波幅度的比值。
调制指数的大小会影响到调制信号的功率和频谱分布。
振幅调制的原理可以用以下几个步骤来解释：
1. 调制信号：将要传输的音频信号作为调制信号。
2. 载波信号：选择一个高频信号作为载波信号。
3. 调制过程：将调制信号的幅度与载波信号相乘，得到一个新的调制信号。
4. 调制指数：调节调制指数，控制调制信号的幅度变化。
5. 传输信号：将调制后的信号传输到接收端。
在接收端，需要进行解调过程，将调制信号还原为原始的调制信号。
解调过程是振幅调制的逆过程，在解调过程中，通过将收到的调制信号与一个参考信号（通常是与发送端相同的载波信号）相乘，就可以获得原始的调制信号。
振幅调制在广播和电视等领域中得到了广泛应用。
它可以实现信号的远距离传输，同时具有一定的抗干扰能力。
然而，振幅调制也存在一些问题，比如在传输过程中容易受到噪声和干扰的影响，以及只能传输一个信号的限制。
因此，在一些特定的应用场景中，人们也使用其他调制技术，比如频率调制（FM）和相位调制（PM）。
高频电子线路复习提纲与习题答案(1)
《高频电子线路》课程考试大纲课程编号：课程名称：高频电子线路课程英文名：Electronic circuit of high frequency课程类型：本科专业必修课学时、学分：总学时54学时4学分（其中理论课44学时，实验课10学时）开课单位：信息学院开课学期：三年级第二学期考试对象：电子信息工程专业本科生考试形式：闭卷考试所用教材：1.《高频电子线路》（第二版），高吉祥主编，电子工业出版社；2.《高频电路原理与分析》（第三版）曾兴雯等编著西安电子科技大学出版社一、学习目的和任务《高频电子线路》课程是高等学校电子信息工程、通信工程等专业的必修专业基础课。
本课程以分立元件构成的基本非线性电路为基础，以集成电路为主体，通过课堂讲授使学生理解无线通信系统中的各种主要的高频电子电路的组成、电路功能、基本工作原理，并掌握其分析方法及应用；通过实验教学、开放实验室、课外实验等实践环节使学生加深对基本概念的理解，掌握基本电路的设计、仿真与调试方法（用计算机采用EDA软件）。
同时为后续专业课的学习打好基础。
二、制定考试大纲的目的和依据制定《高频电子线路》课程的考试大纲是为了使教师和学生在教与学的过程中共同建立明确的目标和要求，使考试成绩能比较正确和客观地反映学生掌握本课程的水平，同时还能起到检验教师教学效果的作用。
按照考试大纲考试能够进一步促进课程教学的改革，并为提高教学质量提供了依据。
本大纲制定的考核要求，主要是依据《高频电子线路》课程所使用的电子工业出版社出版、高吉祥编著的《高频电子线路》一书，并依据该门课程的教学大纲而制定的。
三、考试大纲内容说明：1、考试形式：分为闭卷、开卷、闭卷+开卷、实验操作、实验操作+闭卷考试等，本课程采用闭卷考试形式。
2、所用教材：包括书名，作者名，出版社，版次。
3、考试对象：分为年级，学期。
4、考核目标：其中a、b、c，分别表示a：了解；b：掌握；c：熟练掌握。
四、内容要求：第一章选频网络1．掌握LC串并联谐振回路的谐振特性；2．串并联阻抗转换（在同一工作频率处）；3．接入系数的计算（电容抽头、电感抽头、变压器等）；4．耦合回路（1）反射阻抗的概念（2）耦合系数（3）耦合因数（4）频率特性及通频带第二章高频小信号放大器1．单级单调谐放大器掌握电路分析方法，画交流等效电路，求谐振放大电路的电压增益、功率增益、通频带、选择性。
振幅调制电路
uo(t)= Amuc(t)uΩ(t)
=AmUΩm cosΩt Ucmcosωct
(5―10)
由上式可得双边带调幅信号的波形，如图5.9(a)所示。
根据(5―10)式可得双边带调幅信号的频谱表达式为
uo
(t)
1 2
AmUmUcm[cos(c
)t
cos(c
)t]
(5―11)
u(t)
Am uo(t)＝Amu(t)uc(t)
(5―2)
4) 普通调幅信号的频谱结构和频谱宽度
将式(5―1)用三角函数展开：
Uo (t) Uomct mUom cos t cosct
Uom
cosct
1 2
maUom
cos(c
)t
1 2
maUom
cos(c
)t
(5―3)
u(t)
t uc(t)
t
uo(t)
Uo mmax
Uo mmin
t
Uo m(1＋macos t)
(5―5)
可以看到，uo(t)的频谱结构中，除载波分量外， 还有由相乘器产生的上、下边频分量，其角频率为
（ωc±Ω）、（ωc+2Ω）…（ωc±nmaxΩ）。这些上、下 边频分量是将调制信号频谱不失真地搬移到ωc两边， 如图5.7所示。不难看出，调幅信号的频谱宽度为调制 信号频谱宽度的两倍，即
通信原理-第5章 振幅调制、解调及混频 63页 2.5M PPT版
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 m aU c
1 2
m
aU
c
上边频
ωc - Ω ωc +Ω
(2) 限带信号的调幅波
5.3 .2 高电平调幅电路 1. 集电极调幅电路 2. 基极调幅电路
返回
5.3 振幅调制电路
A信 M:u 号 AM U c(1m co ts)co cts 纯调幅 DS 信 B :u 号 DSB k U U cco tsco cts 调,调 幅相 SS 信 B:u 号 SS BU (c otcso ctssi n tsi n ct) 调,调 幅频
n
Uncosc(n)t
5.2.2双边带( double sideband DSB)调幅信号 2. 波形与频谱
休息1 休息2 返回
调制信号
下边频
载波
c 上边频
(1) DSB信号的包络正比于调制信号 Uco s t
仿真
(2) DSB信号载波的相位反映了调制信号的极性，即在调制信号负半周 时，已调波高频与原载波反相。因此严格地说，DSB信号已非单纯的振 幅调制信号，而是既调幅又调相的信号。
返回
（则1那）有么设u 调A ：幅M 载U 信波c号信1（ 号 n 已 ：1m 调un cc 波U ）o c可n cts 表o (达n sc)t为c：调 o u 制cA t信sM 其号中：U u ：m m ( tn )U c cko aoU cs sttn
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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)
u１=U1mcosω1t，U1m<<2UT时 u1 u1 th 2U T 2U T
第5章
振幅调制及解调
若恒流源电路是受电压u2控制的受控恒流源，如图
5.28(b)所示，则
E E u2 Io RE
E E u2 u1 iC1 (1 th ) I CQ iC1 I CQ iC 2 RE 2U T iC 2
其中
E E u2 u1 (1 th ) I CQ iC 2 I CQ iC 2 RE 2U T E E u2 u1 iC th 2 RE 2U T
边带调制信号。
n 1
2 n1 ( x)U m cos t cos(2n 1)C t
其频谱如图5.33所示。通过带通滤波器可取出双
第5章
振幅调制及解调
Uo ()
0
C－
C
C＋
C C－ C＋
C－
C C＋来自图5.33 u1=uC, u2=uΩ时输出电压频谱
R uo 2 C RE
n 1
2 n 1 ( x )u2 cos(2n 1)1t
(5.4―20)
第5章
振幅调制及解调
利用XFC1596实现振幅调制，调制信号uΩ(t)与载波
信号uC(t)由不同的输入端接入，输出信号的失真情况 不同。
u1 uC (t ) UCm cos C t , u2 u (t ) U m cos t RC uo 2 RE
iC2
iC3 V3 V4
iC4
iC6 V6 ＋ u2 － Io
(a)
iC5 V5
iC6 RE V6
Io
(b)
图5.29 三差分放大器
第5章
振幅调制及解调
2. 集成模拟乘法器XFC1596
集成模拟乘法器XFC1596的内部结构电路如图5.30 所示，并列直插式封装的外部管脚分布如图5.31所示， 利用它构成的实用电路如图5.32所示。下面根据图5.30 和图5.32来说明XFC1596的工作原理。
KM是乘法器的增益。
第5章
振幅调制及解调
u1 u2 uo
图5.27 乘法器符号
第5章
振幅调制及解调
模拟乘法器是利用非线性器件完成两个模拟信号的
相乘运算。数字乘法器是利用数字逻辑器件完成两个数 字信号的相乘运算。在此仅研究模拟乘法器。集成模拟 乘法器是一种模拟集成电路，它是以差分放大器为基础 构成的信号相乘电路。模拟乘法器主要指标有工作频率、 运算精度、载波抑制比、输入信号动态范围等。 目前集成模拟乘法器已作为商品在市场上销售，国 内的代表产品有XFC1596和BG314。这两种乘法器的主
1
EC 0.7
(5.4―16)
图5.32(b)画出了相应的XFC1596的电路图。由图可
见，当②、③脚之间接入负反馈电阻RE ，其值远大于
V5、V6发射结电阻re时，晶体管V5和V6的发射极电流
u2 iE 5 I o RE iE 6 u2 Io RE
第5章
振幅调制及解调
由于iE5、iE6必须大于零，所以u2的动态范围应限制在
Io u2 iC 5 (1 th ) 2 2UT iC 6 Io u2 (1 th ) 2 2UT
第5章
振幅调制及解调
iC 5 u1 iC1 (1 th ) 2 2U T iC 2 iC 3 iC 4 iC 5 u1 (1 th ) 2 2U T iC 6 u1 (1 th ) 2 2U T iC 6 u1 (1 th ) 2 2U T
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
5.4 振幅调制电路
5.4.1 模拟乘法器 乘法器是完成两个信号相乘的器件，它的符号如 图5.27所示。理想的乘法器输出电压uo(t)与输入电压 u1(t)，u2(t)的关系为 uo(t)=KM·u1(t)·u2(t)
EE Io RE
第5章
振幅调制及解调
＋EC RC i C1 V1 － Io V3 RE －EE
(a)
RC ＋ uo － ＋ u BE2 Io ＋ u2 －
(b)
＋ u1 －
＋
u BE1
i C2 V2 －
V3 RE －EE
图5.28 单差分放大器
第5章
振幅调制及解调
直流状态下，即u1=0时
I C1Q I C 2Q
I o u1 iC 9 iE 7 2 RE1 I o u1 iC10 iE 8 2 RE1 I Ik
第5章
振幅调制及解调
为了保证iC9和iC10大于零，u1的动态范围应满足
I 0 U1m I 0 2 RE1 2
电流分别为
(5.4―21)
晶体管V7和V8是cb结短路的差分对管，各管的
第5章
振幅调制及解调
6 12
V1 10 8 4 1
V2
V3
V4
V5
V6 2 3
5
R
V7 R
V8 R
14 接－EE 或接地
图5.30 XFC1596内部电路
第5章
振幅调制及解调
INx RE RE INx BI OUT
1 2 3 4 5 6 7
XFC 1 59 6
要参数列于表5.2中。
第5章
振幅调制及解调
表5.2 两种模拟乘法器性能比较
第5章
振幅调制及解调
1.差分放大器的基本原理
1)单差分放大器 构成模拟集成电路的基本电路是差分放大器。差分 放大器的主要特点是“差模放大、共模抑制”。一般情 况下，干扰和噪声都是以共模方式输入的，而信号可以 人为控制以差模方式输入。所以差分放大器输出端的信 号噪声比优于其他放大器。最基本的差分放大器都是由 两支性能完全相同的晶体管用恒流源偏置方式构成的， 如图5.28(a)所示。图中V1、V2构成差分放大器，Ｖ３为V1、 V2两管的恒流源。当所有管子的α≈1时
iC1 iC 2
第5章
振幅调制及解调
双端输出电压
uo ( iC1 iC 2 ) RC 2iC RC EE u2 u RC th 1 (5.4―3) RE 2UT
若u1=U1mcosω1t, u2=U2mcosω2t，当 U1m<<2UＴ时
u1 u1 th 2U T 2U T EE RC RC uo u1 u1 u2 2 REU T 2 REU T
14 13 12 11 10 9 8
－EE
OUT INy INy
图5.31 XFC管脚分布图
第5章
振幅调制及解调
根据低频电子线路的分析可知，恒流源提供的偏
置电流 由图5.30中所示电路可以求出：
iC 7 iC 8
EC 0.7 I0 2 RE RB RE RB (1 ) 1
为了保证iE5、iE6始终大于零，u2的动态范围为
Io U 2m Io 2 RE 2
相应的双端输出电压
(5.4―14)
2 Rc u1 uo u2 RE 2U T
(5.4―15 )
第5章
振幅调制及解调
＋EC RC RC ＋ uo －
iC1 ＋ u1 － ＋ u2 － iC5 V5 V1 V2
RC uo u1 u2 REU T
第5章
R2 3 20 R3 1 k 2 5 F
振幅调制及解调
R1 1 .3 k ＋1 2 V R R8 3 k R9 3 k uo OUT － u1 R 12 8 V1 V2 V3 V4 ＋ uo －
C1
＋1 2 V 6