高频电子线路第6章--振幅调制解调及混频


重 写 : P ( t) 瞬 U c ( 1 2 m 时 R c L o t) 2 功 sP C ( 1 m c 率 o t) 2s
(5).AM 信号的最大 : 最 P Pm mian x小 P PC C((11功 m m))率 22
Pmax决定了高频谐振功放管的额定输出功率PH,PH≥Pmax。
调幅度的要求:
m≤1为正常调制;
m>1为过调制,导致信号产生失真,不能正确解调,应当避
免出现。
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讲解:XX
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AM调制过程中的信号波形:调制信号为余弦波
注意:图(e)发生严重失真,无法通过解调恢复出调制信号!
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讲解:XX
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连续谱信号的AM调制:uAM= Uc[1+m f(t)]cosωct,其中f(t)为归 一化调制信号,而且|f(t)|max=1。
U
三个频率分量:c,c c 载频分量 c 上边频 c 下边频
AM波带: 宽B2F,
F/2
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0F Uc
0 1 U AM
0
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(a)
fc (b)
m/2
m/2
fc−F fc fc+F
(c)
2F
f f
f
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(2) 多频AM波:包含载频、上边带和下边带。 带宽 :B=2Fmax,其中Fmax为f(t)的最高频率。 下图中给出语音调制信号频谱及其已调信号频谱.
假设负载阻抗为RL。以单频AM波为例讨论。
u A M ( t) U C c o sc t m 2 U C c o s (c ) t m 2 U C c o s (c ) t
(1 载 ). 波 : P C 功 2 1 U 率 C 2cR L 2 oC ts dC t2 U R C 2 L
(2). DSB信号的产生原理:仅需要一个模拟乘法器即可。
f(t)
×
uDSB
uC
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DSB和AM信号比较:
(1) 包络不同:AM信号的 包络正比于调制信号f(t), 而DSB信号的包络则正比 于|f(t)|; (2) DSB信号的高频载波相 位在f(t)的零交点处(正负电 压交替处)出现180°的相 位跃变;
(6).功 率: 效 两 率 载个 波边 功 2频 率 m P 4 C 2功 P Cm 率 22
举例:100%调制(m=1),两个边频功率为载波功率的1/2,两个 边频功率只占AM调幅波总功率的1/3。当m值减小时,两者的 比值将显著减小,边频功率所占比重更小。
说明:AM信号中虽然载波频率分量不携带信息,却占有2/3 以上的功率,效率较低。但由于其设备简单,占的频带窄(相 对于调频),因此仍然得到广泛的应用。
第6章 振幅调制、解调及混频
➢ 振幅调制信号分析 ➢ 振幅调制电路 ➢ 调幅解调电路 ➢ 混频电路 ➢ 混频器的干扰
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一、振幅调制信号分析
1. 振幅调制的概念 振幅调制:用调制信号去控制高频载波的振幅,使其按调制信号的
规律变化,而其它参数(相位、频率)不变。 调制信号:由原始信号(声音、数据和图象)转换成的低频或视频模
(2).每 个 边 : P 边频 频 21 R L 功 m 2CU 2 率 m 4 2P C
(3 ).A信 M号 (总 平 ): 功 P 均 a vP C 率 功 2 P 边 频 P 率 C 1 m 2 2
( 24 0) 21/3A /1.0 信 M号 : P ( t) 讲瞬 解U :Xc X( 1 m 2 R 时 c L o t)2 s 功 P C ( 1 m c 率 9o t) 2
拟信号(数字的或模拟的),用uΩ或f(t)表示; 载波:未受调制的高频振荡信号,常用正弦波,用uc或ic表示; 已调波:受调制后的高频振荡信号。 振幅调制方式:分为三种方式。 (1) 普通调幅方式:AM; (2) 抑制载波的双边带调制(简称双边带调制):DSB-SC(简称DSB); (3) 拟制载波的单边带调制(简称单边带调制):SSB-SC(简称SSB)。
振 幅
0 300 3400

(a)

f / Hz
f / Hz 0
fc−3400 fc fc+3400 (b)
说明:AM调制是把调制信号的频谱搬移到载频两端,但频谱 结构未变,因此这种调制方式属于频谱的线性搬移。
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AM信号的功率:通常指AM波的平均功率(总功率),包括载波 功率和两个边带的平均功率。有时涉及AM波的最大功率和最 小功率。
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10Biblioteka 2. 双边带信号DSB信号的形成:将AM信号中的载波抑制掉就形成了抑制载 波的双边带信号(DSB-SC),简称双边带信号(DSB)。
双边带信号的表示:
说明:
uDSB(t)=k f(t) cosωct,k≠0
(1). DSB信号只有上下边带,没有载波分量,因此功率利用较 充分;


×
u AM
常数
uc
(a )

×

u AM
uc (b )
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AM信号的频谱: (1) 单频AM波:单频AM波可以用三角函数展开为
u A M ( t) U C c o sc t m 2 U C c o s (c ) t m 2 U C c o s (c ) t
调制信号的傅里叶级数展开:
f(t) Unco sn(tn)
n1
连续谱信号的AM已调波又 可以表示为:
u A ( tM ) U C 1 n 1 m n c o n t sn ) ( co c t, m s n k a U U c n 1
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AM信号的产生原理图:由加法器和乘法器完成。
三种已调波信号称为:调幅波信号、双边带信号和单边带信号。
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2、调幅波(AM)
载波电压:uc=Uccosωct 调制电压:uΩ=UΩcosΩt (ωc>>Ω) 调幅波的瞬时振幅:Um(t) =Uc+ΔUc(t)= Uc+kaUΩcosΩt
= Uc(1+m cosΩt) ΔUc(t):调制电压uΩ成正比; ka:比例系数或调制灵敏度,由调制电路决定; m=kaUΩ/Uc :调幅度(调制度)。 AM信号表达式: uAM = Um(t)cosωct =Uc(1+m cosΩt)cosωct
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高频电子线路第6章振幅调制解调及混频

高频电子线路第6章振幅调制解调及混频

Pmax Pc (1 m)2 Pmin Pc (1 m)2
(6―14)
《高频电路原理与分析》
第6章振幅调制、 解调及混频
2.
在调制过程中,将载波抑制就形成了抑制载波双边 带信号,简称双边带信号。它可用载波与调制信号相乘 得到,其表示式为
uDSB (t) kf (t)kf (t)uC 在单一正弦信号uΩ=UΩcosΩt调制时,
uAM(t)=UM(t)cosωct=UC(1+mcosΩt)cosωct (6―5)
上面的分析是在单一正弦信号作为调制信号的情
况下进行的,而一般传送的信号并非为单一频率的信号,
例如是一连续频谱信号f(t),这时,可用下式来描述调
幅波:
uAM (t) UC[1 mf (t)]cosct
(6―6 )
u
0
t
uC
(a)
0
t
(b) u AM (t)
mUc
m< 1
Uc
0
t
(c) u AM (t)
m= 1
0
t
uAM (t)
(d)
m> 1
0
t
(e)
《高频电路原理与分析》
u
0
t
uC
(a)
0
t
(b) u AM (t)
mUc
m< 1
Uc
0
t
(c) u AM (t)
m= 1
0
t
uAM (t)
(d)
m> 1
0
t
图6―1 AM调制过程中的信号波形
Um(t)=UC+ΔUC(t)=UC+kaUΩcosΩt
=UC(1+mcosΩt)

高频电子线路第六章振幅调制解调与混频

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(2)同步检波 同步检波必须采用一个与发射端载波同频同 相(或固定相位差)的本地载波,称为同步信号。 同步检波可由乘法器和低通滤波器实现,其原理如下图:
同步检波原理图
设输入普通调幅信号为 u A(t M ) (U c m k m U c o t)c so c ts
乘法器另一输入同步信号为: ur(t)Urm cocst
正弦波调制是以高频正弦波为载波,用低频调制 信号分别去控制正弦波的振幅、频率或相位三个参 量,分别称为调幅(AM)、调频(FM)和调相 (PM)。
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4
6.2 振幅调制与解调原理
振幅调制可分为几种不同的调幅方式: 普通调幅(AM) 双边带调幅(DSB-AM) 单边带调幅(SSB-AM) 残留边带调幅(VSB-AM) 正交调幅(QAM)
其中调幅指数 Mak•U U cm m,0Ma1, k为比例系数。 还可以得到调幅指数的表达式: M a U U m m a aU U x xm mi i n n U m U a cU x m cm U cU m cU m mi n
6
6.2.1 普通调幅方式
图6.2.1 普通调幅波形和频谱
7
6.2.1 普通调幅方式
❖ 显然, 当Ma>1时, 普通调幅波的包络变化与调制信 号不再相同, 产生了失真, 称为过调制, 如图6.2.2所 示。所以, 普通调幅要求Ma必须不大于1,即Ma≤1 。
8
式(6.2.1)又可以写成:
u A( t M ) U cc mo c t M s a 2 U c[ m cc o ) t s c(o c s ) t](
解调是在接收端将已调波信号从高频段变换到低 频段,恢复原调制信号。
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第6章振幅调制、 解调及混频

第6章振幅调制、 解调及混频

(1)波形表示式
u AM (t ) [U C kaU cos t ]cos ct (6-3) kaU U C [1 cos t ]cos c t UC U C [1 ma cos t ]cos c t
(6-4)
调幅度 ma
kaU UC
不仅与 ka 有关,还与信号的幅度有关
第6章振幅调制、 解调及混频
(3)频域表示式及频谱图
u (t ) U n cos(nt n )
n 1
有 min
max
u AM (t ) [U C ka U n cos(nt n )]cos ct
n 1

kaU n U C [1 cos nt ]cos c t n 1 U C U C [1 mn cos nt ]cos ct
u (t ) 频谱
0 3 00 振 幅 3 4 00 (a ) f / Hz
u AM (t ) 频谱
0
fc-3 4 00 (b )
fc
fc+3 4 00
f / Hz
图6-5 (a)语音频谱(b)已调信号频谱
8
《高频电子线路》
第6章振幅调制、 解调及混频
c min 上边带:
载波: c 下边带: c min
(1) 当调幅度m=1时,调幅波的最大功率为载波功率的4倍,
而最小功率为零,因此由于最大、最小功率相差太大,对特 定的功放管而言,其额定输出功率将大大受限;因此在设计
功率放大器时,一定要以此来选择功放管。保证:Pmax≤PH
(功放管的额定输出功率) (2) 当m=1时,不携带调制信号的载波成分将占用调幅波 总功率的 2/3 ,而带有信号的边频只调幅波总功率的 1/3 ,因 此功率浪费大,效率低;若m<1,则效率更低。

高频电子线路振幅解调

高频电子线路振幅解调

c o s t1 m
代入式(6―58),得出不失真条件如下:
(6―59)
RC 1 m 2 m
RC
1
m
2 m ax
m axm m ax
(6―60) (6―61)
第6章振幅调制、 解调及混频
2) 底部切削失真
底部切削失真又称为负 峰切削失真。产生这种 失真是因检波器的交直 流负载不同引起的。
I1
iDmaxa1()
gDUm
(
sin
sin)
式中,α0(θ)、α1(θ)为电流分解系数。 由式(6―43(a))和图6―35可得
Kd
Uo Um
cos
(6―46) (6―47)
(6―48)
第6章振幅调制、 解调及混频
由此可见,检波系数Kd是检波器电流iD的通角θ的函 数,求出θ后,就可得Kd。
(6―44)
i D m a x g D ( U m U o ) g D U m ( 1 c o s) (6―45)
式中,uD=ui-uo,gD=1/rD,θ为电流通角,iD是周期 性余弦脉冲,其平均分量I0为
第6章振幅调制、 解调及混频
I0
iDmaxa0()
gDUm
(sin
cos)
基频分量为
f
0
f
F
图6―31 同步解调器的框图
第6章振幅调制、 解调及混频
➢ 同步检波分为乘积型(a)和叠加型(b)两类。 ➢ 都需要用恢复的载波信号ur进行解调。
us × 低 通 滤 波 器 uo us + 包 络 检 波 器 uo
ur (a)
ur (b)
图6―32 同步检波器
第6章振幅调制、 解调及混频

第6章--振幅调制解调及混频

第6章--振幅调制解调及混频
移相法是利用移相网络,对载波和调制信号进行适当的相移,然后相加,从而将其中的一个边带抵消掉而获得SSB信号。
2. 移相法
(1)其依据如下:
可写为:
同理有:
(2)移相法产生SSB调制信号原理框图
6.2 调幅信号的解调
振幅解调方法可分为包络检波和同步检波两大类。
一. 调幅解调的方法
(三). SSB调制电路
SSB信号是将双边带信号滤除或抵消掉一个边带形成的。主要有滤波法和移相法两种。
1.滤波法
带通滤波器
上/下边带通滤波器:中心频率为:(fc±Fmax/2) , 带宽为略大于或等于Fmax。
下边带
上边带
由于0>>min, 上、下边带间的 距离很近,要想 通过一个边带而 滤除另一个边带, 就对滤波器提出 了严格的要求。
(b) 同步检波器:主要用于双边带和单边带信号(DSB/SSB)的解调
它们都需要用同步的恢复载波信号ur进行解调。 同步检波又可以分为乘积型和叠加型两类。
2 .工作波形图
二、二极管峰值包络检波器
1.原理电路
RC电路:
二是作为检波器的负载,在其两端输出已恢复的调制信号。
(a) 集电极调幅电路
集电极调幅的原理分析:
(b) 基极调幅电路
基极调幅的波形
(1)二极管电路
(a) 单二极管调制电路
(b) 平衡二极管调制电路
(2) 利用(单)差分对电路产生普通调幅波
(3)利用模拟乘法器产生AM信号电路
2.低电平AM调制
(a) 单二极管调制电路
一是起高频滤波作用。
故必须满足:
式中:ωc为输入信号的载频,在超外差接收机中则为中频ωI Ω为调制频率。 即在理想情况下,RC网络的阻抗Z应为

第6章振幅调制解调与混频说课讲解

第6章振幅调制解调与混频说课讲解
抑制载波的单边带调制SSB-SC Single SideBand Suppressed carrier
6.1.1振幅调制信号分析 1. AM调幅波 1)数学表达式
uC U C cos ct
调制信号为单频余弦波
载波 u C U C c o s c t
u U cos t
已调信号振幅 U m t U C U C t
U C co c t m s 2 U C co c s) t (m 2 U C co c s) t(
U
0F (a )
Uc
f 调幅过程实际是频谱搬 移过程,即将调制信号 的频谱搬移到载波附近,
成为对称排列的在载波
0
fc
f 频率两侧的上下边频,
(b ) 1
幅度等于mUC/2
m/2
m/2
0
fc- F fc fc+ F
BW 20k 2 f0 10k
高频(射频): 高频窄带信号
AM广播信号: 535 ~1605kHz,BW=20kHz
f max 3 f min
BW 20k 1 f0 100k0 50
BW f 0 Q
low
20 10k 20k
100k
频谱搬移
1000k
high
3. 调制的方式和分类
调制
调幅 连续波调制 调频
c- min
c+ min
BW
4)产生原理框图
u AtM U C 1 m c o tcs o c t s
1U ka CUcostUCcocst u
+ 常数
×
uAM
uc
(a)
U C cc o t k a U s c t o U C c sc o t s

高频电路原理与分析-第6章振幅调制解调与混频课件.ppt


第6章振幅调制、 解调及混频
为了避免产生惰性失真,必须在任何一个高频周期
内,使电容C通过R放电的速度大于或等于包络的下降速
度,即
uo U (t) t t
(6―55)
如果输入信号为单音调制的AM波,在t1时刻其包络 的变化速度为
U (t) t
t t1
mUmsin t1
(6―57)
《高频电路原理与分析》
为四象限乘法器
实际典型值:vc(60mv)、 vΩ (300mv)、输出载波抑制
可达60dB。
第6章振幅调制、 解调及混频
二、开关型调幅电路 要求:Vc>>VΩ 即:vc等效为开关函数S(t) 1.双二极管平衡调幅电路
《高频电路原理与分析》
第6章振幅调制、 解调及混频
设:二极管导通电阻为RD,等效负载为2RL 对于D1、D2: vc是共模信号,在RL上相消, vΩ是差模信号,vΩS(t)在RL上相加。
0.6
0.4 0.2
0 10
RC= ∞ RC= 5
RC= 0
gDR
10 0
10 00
图6―40 滤波电路对Kd的影响
《高频电路原理与分析》
第6章振幅调制、 解调及混频
2) 输入电阻Ri
检波器的输入阻抗包括输入电阻Ri及输入电容Ci, 如图6―41所示。输入电阻是输入载波电压的振幅Um与 检波器电流的基频分量振幅I1之比值,即
三、晶体管调幅电路 基极(发射极)调幅: vΩ控制基极(发射极)电压。 集电极(漏极)调幅: vΩ控制集电极(漏极)电压。 由选频网络选出vo(已调信号)。 1.基极调幅电路(发射极调幅电路)
《高频电路原理与分析》
第6章振幅调制、 解调及混频

高频电路A讲稿(第6章 幅调制、解调和混频)


io (t )
Io 1 uuC , 4 VT2
其中 | U | 、 | U C | 26mv
5/20
高频电子线路 A 课堂讲稿
4、SSB 调制电路:有滤波法和移相法两种。 (1)滤波法:由二极管平衡调制器和边带滤波器组成。 边带滤波器是一个带通滤波器,常用边带滤波器有:机械滤波器、晶体滤波器和陶瓷滤波器。 (2)移相法:移相法可以从 SSB 信号的表达式来理解。
i i1 i2 g D K (ct )(uc u ) g D K (ct )( uc u ) g D uc g D K (ct )u
显然不能实现 DSB 调制。
6/20
高频电子线路 A 课堂讲稿
(d)由电路图可得:
u D1 u c u u D2 uc u
i1 g D K (c t )u D1 i2 g D K (c t )u D 2
i i1 i2 2 g D K (c t )uc
显然不可能实现 DSB 调制。 三、调幅信号的解调 概念:从高频已调信号中恢复出调制信号的过程称为解调,又称为检波。解调是调制的逆过程。 原理:属于频谱的线性搬移,可以使用第 5 章介绍的方法。 1 调幅解调方法:包络检波和同步检波两大类。 (1) 包络检波:解调器输出电压与输入已调波的包络成正比。 包络检波器分类:峰值包络检波器和平均包络检波器。主要讲峰值包络检波器。 电路组成:非线性电路+低通滤波器。 用途:只能用于 AM 信号解调。 (2)同步检波:要在接收端产生一个与发送端同频同相的参考载波。 分类:包括乘积型和叠加型两类。
iL 2 g D K (C t )u
g DU cos t 2 g DU cos(C )t 2 g DU cos(C )t ......

第六章振幅调制解调及混频


高频电子线路
3、调幅波的功率
载波功率
1 Pc 2



2 uc2 UC d ct RL 2 RL
上、下边频的平均功率 P边频 AM信号的平均功率
1 m Uc 2 m2 ( ) Pc 2RL 2 4
1 Pav 2
m2 Pdt Pc (1 2 )

两个边频功率与载波功率的比值为 调幅波的最大功率和最小功率
n 1
则有 uAM U c 1 mn cos( n t n ) cosc t
n 1

其中:m n
k a U n UC
4
高频电子线路
uAM U c (1 ma cost ) cosc t
u U cost
uc Uc cosc t
iC1m(t) 过压 临界 欠压
EC uΩ(t)
UC(t)
集电极有效动态电源为:
UC (t ) EC U cost
16
高频电子线路
2. 基极调幅电路
+ uc T1 VT
ic
ic T2
ic
uΩ(t)
C
Ce2
+ uo CC ic1 t
uBEmax
UB(t) Ce1
uCE
+ C1 LB uΩ C2 + UBO R
单频调制的调幅波包含三个频率分量, 它是由三个高频正弦波叠加而成。 单频调制时,调幅波占用的带宽
f
uc
F
BAM 2F
在多频调制情况下,各个低频频率分量 所引起的边频对组成了上、下两个边带 调制信号为一连续谱信号或多频信号, 其最高频率为Fmax 则AM信号占用的带宽

第6章振幅调制、解调及混频1.知识讲解

调制信号为一连续频谱信号:f(t) ——均值为零的归一化信号
调幅波信号: u A M (t) U C [1 m f(t)]c o sc t
实际调制信号的调幅波形:
高频电路原理与分析 ——第6章振幅调制、解调及混频
3) 调制信号为单一频率的正弦波时: uAM(t)=UM(t)cosωct=UC(1+mcosΩt)cosωct
取上边带时:
取下边带时: 单音调制的SSB信号波形:
高频电路原理与分析 ——第6章振幅调制、解调及混频
双音调制时产生的SSB信号 设双音频振幅相等 Ω2>Ω1时, 受uΩ调制的双边带信号:
取上边带:
取下边带:
高频电路原理与分析 ——第6章振幅调制、解调及混频
等幅双音信号波形:
等幅双音信号频谱:
SSB信号波形:
调制信号频谱:
载波信号频谱:
AM信号频谱:
高频电路原理与分析 ——第6章振幅调制、解调及混频
多频调制情况下: ——以语音信号为例 语音频谱:
已调信号频谱:
高频电路原理与分析 ——第6章振幅调制、解调及混频
AM信号的产生原理图: uAM(t)=UM(t)cosωct=UC(1+mcosΩt)cosωct
AM信号的平均功率:
边频功率、载波功率、AM波平均功率的关系:
PavPc 2P边频
两个边频总功率 m 2
载波功率
2
AM调制方式中: 载波功率(不含调制信号)占总功率的2/3以上; 边频总功率(含调制信号)小于总功率的1/3 功率浪费大,效率低
高频电路原理与分析 ——第6章振幅调制、解调及混频
2. 双边带信号(DSB) 双边带信号——在AM调制过程中,将载波抑制就形成抑制
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