调幅波的波形
AM调制
ma , 调幅波幅度变化， ma 1
若ma > 1幅波产生失真，这种情况称为过调幅.
2、调幅信号的分析
一、普通调幅波
（表达式、波形、频谱制器模型
＋ cos ct
sAM (t )
A0
s AM (t ) A0 m(t )cos c t A0 cos c t m(t ) cos c t
S AM ( ) A0 ( c ) ( c )
1、什么是幅度调制 调幅:振幅调制（AM） 1 .含意----振幅调制就是用低频调制 信号去控制高频载波信号的振幅， 使载波的振幅随调制信号成正比地 变化。 2 .波形图
调制的好处：
对于有线通信虽然可以传输语音之类的低频 信号。但一条信道只传输一路信号太不经济，利 用率太低。 所以有线通信也需要将各路语音信号搬移到 不同的频段，以实现多路信号一线传输而又不互 相干扰。 采用调幅 1）由于频率高，可以无线传输； 2）可以实现多路信号一线传输而又不互相 干扰。
1 M ( c ) M ( c ) 2
图5-1 调幅波的波形
调幅波为
uAM (t ) U AM (t ) cosct U cm (1 ma cos t ) cosct
调幅系数或调幅度
U m ma ka U cm
表示载波振幅受调制信号控制的程度
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)
调幅原理
调幅原理用调制信号去控制高频载波的振幅、使载波的振幅按调制信号的规律变化，便可得到调幅波。
这一过程中，载波、调制波和已调波的波形如图Z0901（补图）所示。
由图可见，连接已调波幅值各点所形成的包络线，反映了调制波的特点。
显然，已调波已经不是纯粹的正弦波了，这表明已调波的获得是一个频率变换过程，只有通过非线性元件才能实现。
图Z0902是调幅的原理电路，它由非线性器件二极管和谐振频率为ω0的LC并联谐振回路组成。
uC 为载波电压，um为调制电压。
由于二极管的伏安特性可以近似地用一个n次多项式来表示，即：io =a0＋a1u＋a2u2＋a3u3+…，系数a0、a1、a2、a3等的大小和符号取决于二极管伏安特性的特点。
而该多项式的项数取决于信号u的大小和对分析结果所要求的精确度，信号愈大或者所要求的精确度愈高，所取的项数就应愈多。
通常，取前三项就足以反映出二极管的非线形特点，即：io = u＋a1u +a2u2 （式中iO即iD）GS0901 若：uC = Ucmcosω0tum = UmmcosΩt则作用于电路的总电压u（即ua）为：u = uC + um= Ucmcosω0t + UmmcosΩt代入式GS0901可得：io = a0＋a1（Ucmcosω0t+ UmmcosΩt）+a2（Ucmcosω0t+UmmcosΩt）2 GS0902将GS0902式展开，可得：显然，当ω0 >>Ω 时，只有ω0 及ω0±Ω这三种频率的信号才能在固有频率为ω0的LC并联谐振回路上产生较大的压降，于是LC回路两端的电压为：式中Z0表示谐振回路的谐振阻抗。
利用三角函数关系式不难将式GS0904变换为：式GS0905就是已调波的数学表达式它表明已调波的振幅为，是按调制波的特点而变化的，已调波的重复频率等于载波频率ω0，ma称为调幅系数，又叫调幅度。
由式GS0907可知，它与调制电压的幅度成正比，是一个反映调幅程度的量。
普通调幅波的数学表达式和波形
第6章 调幅、检波与混频电路——频谱的线性搬移电路 图6-6 残留单边带调制频谱图
第6章 调幅、检波与混频电路——频谱的线性搬移电路
6.2 调 幅 电 路
从调幅的四种调制形式来看，调幅过程就是频谱的搬移 过程，因此必须采用非线性器件来产生新的频率分量。实现 调幅的电路有多种，按输出功率的高低分为高电平调幅和低 电平调幅。
第6章 调幅、检波与混频电路——频谱的线性搬移电路 图6-7 基极调幅电路
第6章 调幅、检波与混频电路——频谱的线性搬移电路
由于基极调幅电路工作在欠压区，其最大缺点就是效率 低，但由于基极电流较小，则对于调制信号只需很小的功率， 因此基极调幅电路比较简单，一般只用于功率不大，对失真 要求低的发射机中。
uAM(t) Ucm(1 ma cost) cosct (6-3)
由式(6-3)可见，单频调制的调幅波包含三个频率分量，分 别是： 载频ωc、上边频ωc+Ω和下边频ωc－Ω，其频谱图如 图6-2所示。已调波的带宽为
B (c )－(c cos ) 2 2F
2
2
第6章 调幅、检波与混频电路——频谱的线性搬移电路 图6-2 调幅波频谱
第6章 调幅、检波与混频电路——频谱的线性搬移电路
6.1.1 普通调幅波原理
1.
设载波的数学表达式为uc (t)=Ucmcosωct，调制信号用单 一频率余弦信号uΩ(t)=UΩmcosΩt来表示，对其他类型的调制 信号也不失一般性分析。根据调幅的定义，即载波的振幅受
调制信号控制，则调幅波的瞬时振幅为
第6章 调幅、检波与混频电路——频谱的线性搬移电路 图6-8 集电极调幅电路
第6章 调幅、检波与混频电路——频谱的线性搬移电路
要实现调幅，就必须使输出信号随调制信号uΩ(t)线性变 化，也就要求集电极电流的基波分量Ic1m、集电极输出电压 Ucm随Ec(t)线性变化，在第3章分析集电极调制特性时已知， 放大器工作在过压状态时，集电极电流的基波分量Ic1m随集 电极偏置电压变化而变化。所以，集电极调幅必须要求放大 器工作在放大状态。若放大器负载回路L、C调谐在ωc上，则 输出信号uo (t)=Ec (t) cosωct=[VCC+uΩ(t)]cosωct，也就实现了高 电平调幅。
平衡调幅波波形
平衡调幅波波形平衡调幅波简介平衡调幅波（Balanced Modulation）是一种模拟调制技术，常用于广播和电视等领域。
它是一种双边带调制方式，与单边带调制相比，平衡调幅波的频谱更加紧凑。
其原理是在载波信号上叠加两个相位相反的信号，使得正负半周的幅度分别对称。
平衡调幅波的优点1. 频谱效率高：平衡调幅波采用双边带调制方式，频谱利用率高，可以在有限的频带内传输更多的信息。
2. 抗噪声能力强：由于平衡调幅波是一种对称的波形，因此对于噪声的抵抗能力更强。
3. 传输距离远：由于采用了双边带调制方式，在传输时可以通过滤波器将其中一个边带去掉，从而减少了功率损耗。
4. 实现简单：平衡调幅波只需要一个乘法器和两个输入信号就可以实现，因此实现起来非常简单。
平衡调幅波的产生方法1. 乘法器法：平衡调幅波的产生可以通过乘法器将两个输入信号相乘得到。
其中一个输入信号是载波信号，另一个输入信号是调制信号。
2. 电桥法：平衡调幅波的产生也可以通过电桥来实现。
电桥由四个二极管组成，其中两个二极管并联，另外两个二极管也并联。
一端接入载波信号，另一端接入调制信号。
平衡调幅波的波形平衡调幅波的波形是一种对称的、中心对称的正弦波形。
其特点是正负半周幅度相等，且相位差为180度。
平衡调幅波的频谱平衡调幅波采用了双边带调制方式，其频谱包含了正负两个边带和一个载频分量。
在频域上，平衡调幅波的频谱与单边带全载振幅调制（DSB-SC）类似，但其能量分布更加集中在中心频率附近。
平衡调幅波与单边带全载振幅调制（DSB-SC）的区别1. 频谱不同：DSB-SC只有一个边带和一个载频分量，而平衡调幅波有正负两个边带和一个载频分量。
2. 调制方式不同：DSB-SC是一种单边带调制方式，而平衡调幅波是一种双边带调制方式。
3. 抗噪声能力不同：由于平衡调幅波是一种对称的波形，因此对于噪声的抵抗能力更强。
4. 传输距离不同：由于采用了双边带调制方式，在传输时可以通过滤波器将其中一个边带去掉，从而减少了功率损耗。
调幅波和调频波
调幅波和调频波电磁波是指变化电磁场在空间中的传播。
空间中某处电场交变变化就在周围空间产生交变磁场，交变磁场又在周围空间产生交变电场，……电场和磁场就这样交替变化逐渐由变化的区域传播出去形成电磁波。
通常，人的说话声、音乐声等各种声音的传播距离是很短的，当人大声吼叫时，能在三十米外听清楚已是不容易了。
但是声音通过无线电广播的发射与接收，却可以传到上千公里、上万公里以外，而且传送的时间人是感觉不到的。
这种传播效果的实现，是通过让声音“加载”在无线电波上进行传播的。
同时，无线电波的传播速度接近光速，在空气中传播衰减也小，这就构成能搞快速而又远距离传播的条件。
通常把声音“加载”在无线电波上的过程叫“调制”，而被当做传播交通工具的无线电波则叫“载波”。
因此，发射电磁波是为了传递信号，信号的频率低，无线电磁波的频率高，使无线电磁波随信号变叫调制（把声音“加载”在无线电波上的过程)，而被当做传播交通工具的无线电磁波则叫“载波”。
把声音调制到载波的方式又有两种：使高频无线电磁波的振幅随信号改变叫调幅，使高频无线电磁波的频率随信号改变叫调频。
*调幅使载波振幅按照调制信号改变的调制方式叫调幅。
经过调幅的电波叫调幅波。
它保持着高频载波的频率特性，但包络线的形状则和信号波形相似。
调幅波的振幅大小，由调制信号的强度决定。
调幅波用英文字母AM表示。
目前，调幅制无线电广播分做长波、中波和短波三个大波段，分别由相应波段的无线电波传送信号。
中国只有中波和短波两个大波段的无线电广播。
中波广播使用的频段大致为550kHz-1600kHz，主要靠地波传播，也伴有部分天波；短波广播使用的频段约为2MHz-24MHz，主要靠天波传播，近距离内伴有地波。
*调频使载波频率按照调制信号改变的调制方式叫调频。
已调波频率变化的大小由调制信号的大小决定，变化的周期由调制信号的频率决定。
已调波的振幅保持不变。
调频波的波形，就像是个被压缩得不均匀的弹簧，调频波用英文字母FM表示。
调幅波波形
模拟调制技术在20世纪曾有较大应用，如 军事通信、短波通信、微波中继、模拟移动通 信、模拟调频广播和模拟调幅广播等。虽然现 在通信的发展趋势为数字化，但不能完全代替 模拟技术，而且模拟技术是通信理论的基础。 在此之前，我们为通信系统的讨论提供了必要 的数学基础，即信号分析和随机理论，有了这 些工具之后，就可以转入本课程的中心内容， 开始讨论通信系统的实质问题：有效性和可靠 性的问题。具体涉及的问题就是调制和解调的 问题。
二、调制的分类 调制器模型如图所示。
调制信号 m(t)
调制器
c(t)
已调信号 s(t)
其中： m(t)：源信号，通常用于调制载波c(t)的幅度、 频率、相位，也称为调制信号； c(t)：载波信号； s (t)：已调信号，可能是调幅信号，也可能是 调频信号等。
调制器
从不同的角度，调制方法可以从以下几个角度进 行分类。 1、 按信号m(t)的不同分： 模拟调制，特点：m(t) 是模拟信号。 数字调制，特点：m(t) 是数字信号。 2、按载波信号c(t)不同分： 连续波调制，特点：c(t) 连续，如 c(t)=cosω0t； 脉冲调制，特点：c(t) 为脉冲，如周期矩 形脉冲序列。
10年之后，也就是1856年，凯尔文 (Kelven)用微分方程解决了这个问题， 他阐明了这实际上是一个频率特性的问 题。频率较低的成分可以通过信道，而 频率高的成分则被衰减掉了。从此,人们 开始认识到，信道具有一定的频率特性， 并不是信号中所有的频率成分都能通过 信道进行传输，而且这时人们也将注意 力转移到了怎样才能有效地在信道中传 输信号而不导致出现频率失真，同时也 提出问题，就是怎样才能节约信道,这就 导致了调制技术的出现。
5.1 幅度调制/线性调制的原理
调幅波概念及实现方法
高电平调幅的分类：
• 基极调幅 • 集电极调幅
1、基极调幅
基极调幅 简介
基极调幅是利用晶体管的非线性特性来 实现调幅的。它与高频功率放大器是相似 的。不同之处仅在于基极电路。电路中的 高频载波信号、低频调制信号和直流电压相串联加在发射结上，
2、集电极调幅
集电极调幅简介
集电极调幅也是利用晶体管的非线性特 性来实现调幅的。是集电极调幅原理电路 图。它的调制信号是加在集电极的，载波 信号则仍从基极输入。在集电极电路里， 直流电源电压Eco、调制信号和输出的调幅 波三者是相串联的。
二、二极管调幅电路
二极管调幅的分类： • 二极管平方律调幅 • 二极管平衡调幅 • 二极管平衡斩波调幅 • 二极管环形调幅
• 以下介绍二极管调幅的电路
1、二极管平方律调幅
2、二极管平衡调制器
3、二极管平衡斩波调幅
4、二极管环形调幅器
三、高电平调幅
高电平调幅又称丙类放大器调幅。要为 已调波提供大功率的线性放大，一般是困 难的。因此，在需要大功率已调波的设备 中，应尽可能在高电平上实现调幅。如在 大功率发射机中，调幅几乎都是在最后一 级进行。高电平调幅有基极调幅，集电极 调幅以及集电极一发射极双重调幅。
• 语言节目70/90(在播音中，语言节目在一分钟 测试时间内调幅度最大值应在90℅多数时间 内在70℅以上) • 音乐节目30/80（音乐节目在三分钟测试时间 内调幅度最大值应在80℅多数时间内在30℅ 以上）
3、调幅波频谱图形表达形式
1 U 2 cm 2 RL
三、调幅波中的功率关系
• 交流电的基本计算公式：
6、我台发射机的调制方式
• 数字化调幅(DAM）——数字化调幅是直接把数字 化音频控制信号，去控制射频功率模块开通的数 目，而在输出端，采用功率模块合成器，将模块 的输出叠加后送至输出槽路，从而使某一时刻调 制幅度取决于该时刻叠加多少。因此，数字化调 幅是靠增减功率模块的数量而形成调幅波的。 • 脉冲阶梯调制（PSM）是把高压整流器化整为零， 将多组低压整流器叠加而成载波时多组整流器一 半工作；调制时全部电子开关都受数字音频信号 的控制这样主整和调制器合二为一，在其输出端 向被调级提供直流屛压和相应的调制音频电压。
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仿真
返回 5.2.3 单边带 single sideband SSB)信号 单边带( 信号 1. SSB信号的性质 信号的性质 在现代电子通信系统的设计中，为节约频带， 在现代电子通信系统的设计中，为节约频带，提高系统的 功率和带宽效率，常采用单边带（ 功率和带宽效率，常采用单边带（SSB）调制系统 ） 边带(SSB)信号是由双边带调幅信号中取出其中的任一个 单边带 信号是由双边带调幅信号中取出其中的任一个 边带部分，即可成为单边带调幅信号。 边带部分，即可成为单边带调幅信号。其单频调制时的表示式 为： 1 u DSB ( t ) = kU Ω U c [cos( ω c + Ω )t + cos( ω c − Ω )t ]
休息2
休息1
3、调幅波的频谱 、
返回
（1）由单一频率信号调 幅 ） u AM = U c (1 + m a cos Ωt ) cos ω c t 1 1 = U c [ cos ω c t + m a cos(ω c + Ω )t + ma cos(ω c − Ω )t ] 2 2 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： 调幅波并不是一个简单的正弦波， 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：
9
5.2.2双边带 double sideband DSB)调幅信号 双边带( 双边带 调幅信号 １、 数学表达式 调制过程中， 将载波分量抑制就形成 在 AM调制过程中 ， 如果 将载波分量抑制 就形成 抑制 调制过程中 如果将载波分量抑制 就形成抑制 载波的双边带信号，简称双边带信号，它可以用载波和调制 载波的双边带信号，简称双边带信号，它可以用载波和调制 信号直接相乘得到， 信号直接相乘得到，即：
(2) 上、下边带的平均功率： 下边带的平均功率：
maU c 2 2 RL ma 2 = P上边 = P下边 = Pc 2 RL 4
1 maUc 2
c
U (3) 在调制信号一周期内，调幅信号输出的平均总功率 在调制信号一周期内， 调幅波
PAM = Pc + P上边 + P下边
返回
= U c cos ω c t + m a cos Ω t ⋅ U c cos ω c t
uΩ
相加器 乘法器
uAM
仿真
直流 乘法器
uc
相加器
uΩ
uAM
uc
可见要完成 调制， 可见要完成AM调制，其核心部分是实现调制信号与载波相乘。 要完成 调制 其核心部分是实现调制信号与载波相乘。
休息1 休息2 5、调制波的功率 、 设调幅波传输信号至负载电阻R 那么调幅波各分量的功率为： 设调幅波传输信号至负载电阻 L那么调幅波各分量的功率为： 上， 2 2 1 Uc (1) RL上消耗的载波功率： Pc = 上消耗的载波功率： 1
第5章 振幅调制、解调及混频 章 振幅调制、
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
2、调幅信号波形 、
u AM = U c ( 1 + m a cos Ω t ) cos ω c t
uΩ = U Ω cos Ω t
下边频带信号
ωc+
ω ωcmax
ωc + ωc (4)边带功率，载波功率与平均功率之间的关系： 边带功率，载波功率与平均功率之间的关系： 边带功率
m = Pc 1 + 2
2 下边频 a
1 maUc 上边频 2
双边带功率 ma = 2 载波功率
2
ma 单边带功率 = 平均总功率 4 + 2ma 2
2
2
单边带功率 ma = 4 载波功率
休息1 休息2
2
上边带信号
1 u SSBU ( t ) = kU Ω U c cos( ω c + Ω ) t 2 = U cos( ω c + Ω ) t
限带信号
载波 ωc ω + c ω
max
max
ωc-
max
上边频带信号 ω
max
下边带信号 1 uSSBL ( t ) = kU ΩU c cos(ω c − Ω )t 2 = U cos(ω c − Ω )t
5.2.2双边带 double sideband DSB)调幅信号 双边带( 双边带 调幅信号 2. 波形与频谱
休息1 休息2
返回
调制信号
Ω
载波
ωc
下边频 上边频
(1) DSB信号的包络正比于调制信号 U Ω cos Ω t 信号的包络正比于调制信号 (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 信号载波的相位反映了调制信号的极性， 信号载波的相位反映了调制信号的极性 已调波高频与原载波反相。因此严格地说， 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 信号已非单纯的振 幅调制信号，而是既调幅又调相的信号。 幅调制信号，而是既调幅又调相的信号。 (3) DSB波的频谱成份中抑制了载波分量，全部功率为边带占有，功率利 波的频谱成份中抑制了载波分量， 波的频谱成份中抑制了载波分量 全部功率为边带占有， 用率高于AM波。 用率高于 波 (4) 占用频带 B = 2 Ω max = 2 Fmax
休息1 休息2
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u DSB = ku Ω ( t ) ⋅ u c ( t )
调制信号为单一频率信号： 调制信号为单一频率信号： u DSB = kU Ω U c cos Ω t cos ω 0 t
1 = kU Ω U 0 [cos( ω c + Ω ) t + cos( ω c − Ω ) t ] 2 调制信号为限带信号的调制： 调制信号为限带信号的调制： uDSB = kUc ∑ U Ωn cos Ω n t cosωc t n 1 = kUc ∑ U Ωn cos(ωc + Ω n )t + ∑ U Ωn cos(ωc − Ω n )t 2 n n
ma 2 ma 双边带功率 = 2 2= 2 平均总功率 ma 2 + ma 1+ 2
2
由于在普通调幅波信号中，有用信息只携带在边频带内， 由于在普通调幅波信号中，有用信息只携带在边频带内，而载波本身 在普通调幅波信号中 并不携带信息，但它的功率却占了整个调幅波功率的绝大部分， 并不携带信息，但它的功率却占了整个调幅波功率的绝大部分，因而 调幅波的功率浪费大，效率低。 波调制方便， 调幅波的功率浪费大，效率低。但AM波调制方便，解调方便，便于接 波调制方便 解调方便， 如当100%调制时 a=1) ，双边带功率为载波功率的 1 ，只占用了 调制时(m 收。如当 调制时 2 调幅波功率的 1 ，而当 ma= 1 , P c = 8 PAM 3 2
uc = U c cos ω c t
返回
Umax = Uc (1+ ma )
Uc
Umin = Uc (1− ma )
ma =
1 U max − U min 2 Uc
ma > 1 a =
波形特点： 波形特点： （ 1） 调幅波的振幅 （ 包络 ） 变化规律与 ） 调幅波的振幅（ 包络） 调 制信号波形一致 (2) 调幅度 a反映了调幅的强弱程度， 调幅度m 反映了调幅的强弱程度， ma = 0时 未调幅 可以看出： 可以看出： 仿真 一般m值越大调幅越深 值越大调幅越深： 一般 值越大调幅越深： ma = 1时 最大调幅(百分之百) m > 1时 过调幅 , 包络失真, 实际电路中必须避免 a
载波分量 ( ω c ) : 不含传输信息 (ω c + Ω ) : 含传输信息 上边频分量 下边频分量 (ω c + Ω ) : 含传输信息
调制信号 载波 ωc
1 m aU c 上边频 2
调幅波
下边频
1 m aU c 2
Uc
ωc -
ωc +
(2) 限带信号的调幅波
u AM = U c 1 + ∑ m n cos Ω n t cos ω c t n 1 1 = U c cos ω c t + ∑ m n cos( ω c + Ω n )t + m n cos( ω c − Ω n )t 2 n 2 1 1 = U c cos ω c t + ∑ m n cos( ω c + Ω n )t + ∑ m n cos( ω c − Ω n )t n 2 n 2
返回
不含信息 载波分量 : ω c 同样含有三部分频率成份 含信息 上边带 (ω c + Ω n ) 下边带 (ω − Ω ) 含信息 c n
限带信号 载波
max
ωc
下边频带 上边频带
ω
调幅波
ωc-Biblioteka maxωcωc+
ω
max
4、AM信号的产生原理框图 、 信号的产生原理框图
由于： 由于：u AM = U c (1 + m a cos Ω t ) cos ω c t