第五章振幅调制电路

1、通信通信电子线路电路电子线路电路湖南第一师范学院廖永忠第第第5 5 5- - -1 1 1页页页电子教案第第5章章 5.1.1 调调幅波的概念幅波的概念5.1.2 普通调幅信号的功率分析普通调幅信号的功率分析5.1.3 DSB和和SSB通信通信电子线路电路电子线路电路湖南第一师范学院廖永忠第第第5 5 5- - -2 2 2页页页电子教案第第5章章 将要传送的信息装载到某一高频载频信号上去的过程。将要传送的信息装载到某一高频载频信号上去的过程。高频振荡高频放大话筒声音缓冲发射 天线倍频调制音频放大1.定义定义通信通信电子线路电路电子线路电路湖南第一师范学院廖永忠第第第5 5 5- - -3 3

2、 3页页页电子教案第第5章章 2. 调制的原因调制的原因4从切实可行的天线出发从切实可行的天线出发为使天线能有效地发送和接收电磁波，天线的几何为使天线能有效地发送和接收电磁波，天线的几何尺寸必须和信号波长相比拟，一般不宜短于尺寸必须和信号波长相比拟，一般不宜短于1/4波长。波长。音频信号音频信号: 20Hz20kHz 波长：波长：15 15000 km天线长度天线长度: 3.75 3750km通信通信电子线路电路电子线路电路湖南第一师范学院廖永忠第第第5 5 5- - -4 4 4页页页电子教案第第5章章 2. 调制的原因调制的原因4便于不同电台相同频段基带信号的同时接收便于不同电台相同频段基

3、带信号的同时接收频谱搬移频谱搬移1c2c通信通信电子线路电路电子线路电路湖南第一师范学院廖永忠第第第5 5 5- - -5 5 5页页页电子教案第第5章章 2. 调制的原因调制的原因4可实现的回路带宽可实现的回路带宽基带信号特点：频率变化范围很大。基带信号特点：频率变化范围很大。QfBW0高频窄带信号高频窄带信号频谱搬移频谱搬移低频（音频）低频（音频）: 20Hz20kHz1000minmaxff高频（射频）高频（射频）:3minmaxffAM广播信号广播信号: 535 1605kHz，BW=20kHz501k1000k200fBW2k10k200fBWlowhigh2020k10k1000k

4、100k通信通信电子线路电路电子线路电路湖南第一师范学院廖永忠第第第5 5 5- - -6 6 6页页页电子教案第第5章章 3. 调制的方式和分类调制的方式和分类调幅调幅调相调相调制调制连续波调制连续波调制脉冲波调制脉冲波调制脉宽调制脉宽调制振幅调制振幅调制编码调制编码调制调频调频脉位调制脉位调制通信通信电子线路电路电子线路电路湖南第一师范学院廖永忠第第第5 5 5- - -7 7 7页页页电子教案第第5章章 4. 调幅的方法调幅的方法平方律调幅平方律调幅斩波调幅斩波调幅调幅方法调幅方法低电平调幅低电平调幅高电平调幅高电平调幅集电极调幅集电极调幅基极调幅基极调幅通信通信电子线路电路电子线路电路

5、湖南第一师范学院廖永忠第第第5 5 5- - -8 8 8页页页电子教案第第5章章 1. 普通调幅波的数学表示式普通调幅波的数学表示式首先讨论单音调制的调幅波。首先讨论单音调制的调幅波。载波信号：载波信号： tV000cosv调制信号：调制信号： tVcosv调幅信号（已调波）：调幅信号（已调波）： ttV0mAMcos)(v由于调由于调 幅信号的振幅与调制信号成线性关系，即有：幅信号的振幅与调制信号成线性关系，即有： tVkVtVcos)(a0m，式中，式中ak为比例常数为比例常数即：即： )cos1()cos1()(a00a0mtmVtVVkVtV式中式中ma为调制度为调制度， 0aaVV

6、km常用百分比数表示。常用百分比数表示。ttmV0a0AMcos)cos1(v通信通信电子线路电路电子线路电路湖南第一师范学院廖永忠第第第5 5 5- - -9 9 9页页页电子教案第第5章章 波形特点：波形特点： (1) 调调幅波的振幅（包络）变化规律与调制信号波形一致幅波的振幅（包络）变化规律与调制信号波形一致(2) 调幅度调幅度ma反映了调幅的强弱度反映了调幅的强弱度 )1 (aomaxmVVoV)1 (aominmVV)cos1()(a0mtmVtV0min000max0minmaxa)(21VVVVVVVVVm通信通信电子线路电路电子线路电路湖南第一师范学院廖永忠第第第5 5 5-

7、- -101010页页页电子教案第第5章章 tV000cosvtV cosv0am1am10a m1am通信通信电子线路电路电子线路电路湖南第一师范学院廖永忠第第第5 5 5- - -111111页页页电子教案第第5章章 00maxVVVm上0min0VVVm下通信通信电子线路电路电子线路电路湖南第一师范学院廖永忠第第第5 5 5- - -121212页页页电子教案第第5章章 2. 普通调幅波的频谱普通调幅波的频谱（1）由单一频率信号调）由单一频率信号调 幅幅tmtmtVttmVt)cos(21)cos(21coscos)cos1 ()(0a0a000a0AMv 调制信号0载波调幅波0+上边频

8、0-下边频通信通信电子线路电路电子线路电路湖南第一师范学院廖永忠第第第5 5 5- - -131313页页页电子教案第第5章章 nnnnntmtmtVtmtmtVttmVt)cos(21)cos(21cos)cos(21)cos(21coscoscos1)(0000000000nnnnnnnnnAMv信号带宽信号带宽max2B 0 (2) 限带信号的调幅波限带信号的调幅波maxo 调幅波maxmaxmaxmax调制信号载波0+max上边带0-max下边带通信通信电子线路电路电子线路电路湖南第一师范学院廖永忠第第第5 5 5- - -141414页页页电子教案第第5章章 如果将普通调幅波输送功率

9、至如果将普通调幅波输送功率至电阻电阻R上，则载波与两个边频将分别上，则载波与两个边频将分别得出如下的功率：得出如下的功率：00002Vma02Vma00VttmVtooacos)cos1 ()(v载波功率载波功率:RVP20oT21上边频或下边频上边频或下边频: :oT2a20aSB2SB1412121PmRVmPP在调幅信号一周期内，在调幅信号一周期内，AMAM信号的平均输出功率是信号的平均输出功率是oTaDSBoTAMPmPPP)211 (2通信通信电子线路电路电子线路电路湖南第一师范学院廖永忠第第第5 5 5- - -151515页页页电子教案第第5章章 当当ma1时，时，PoT(2/3

10、)Po ；当当ma0.5时，时，PoT(8/9)Po ； 载波本身并不包含信号，但它的功率却占整个调幅波功率载波本身并不包含信号，但它的功率却占整个调幅波功率的绝大部分。的绝大部分。 从调幅波的频谱图可知，唯有它的上、下边带分量才实际地从调幅波的频谱图可知，唯有它的上、下边带分量才实际地反映调制信号的频谱结构，而载波分量仅是起到频谱搬移的作用，反映调制信号的频谱结构，而载波分量仅是起到频谱搬移的作用，不反映调制信号的变化规律。不反映调制信号的变化规律。oT2aDSBoTAMPmPPP)211 ( 00002Vma02Vma00V通信通信电子线路电路电子线路电路湖南第一师范学院廖永忠第第第5 5

11、 5- - -161616页页页电子教案第第5章章 由于被传送的调制信息只存在于边频分量而不在载频分量中由于被传送的调制信息只存在于边频分量而不在载频分量中, 而携带信息的而携带信息的边频功率最多只占总功率的三分之一边频功率最多只占总功率的三分之一(因为因为ma1)。 所以所以普通调幅普通调幅(AM)的功率利的功率利用率很低。用率很低。 通信通信电子线路电路电子线路电路湖南第一师范学院廖永忠第第第5 5 5- - -171717页页页电子教案第第5章章 为了提高功率利用率为了提高功率利用率, 可以只发送两个边频分量而不发送载频分量可以只发送两个边频分量而不发送载频分量, 或者进一或者进一步仅发

12、送其中一个边频分量步仅发送其中一个边频分量, 同样可以将调制信息包含在调幅信号中。同样可以将调制信息包含在调幅信号中。 这两种调这两种调幅方式分别称为幅方式分别称为抑制载波的双边带调幅抑制载波的双边带调幅(简称双边带调幅，简称双边带调幅，DSB)和和抑制载波的单抑制载波的单边带调幅边带调幅(简称单边带调幅，简称单边带调幅，SSB)。 012o2o1o2o1o通信通信电子线路电路电子线路电路湖南第一师范学院廖永忠第第第5 5 5- - -181818页页页电子教案第第5章章 uAM(t)=Um(t)cosct=UC(1+mcost)cosct 在在AM调制过程中，如果将载波分量抑制，就形成抑调制

13、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，它可以制载波的双边带信号，它可以用载波和调制信号直接相乘得用载波和调制信号直接相乘得到到，即：，即：uDSB(t)=kUCUcost cosct通信通信电子线路电路电子线路电路湖南第一师范学院廖永忠第第第5 5 5- - -191919页页页电子教案第第5章章 uDSB(t)=kUCUcost cosct通信通信电子线路电路电子线路电路湖南第一师范学院廖永忠第第第5 5 5- - -202020页页页电子教案第第5章章 n 已调信号的幅度仍随调制信已调信号的幅度仍随调制信号变化，但其号变化，但其包络不是正比于包络不是正比于调制信号调制信号

14、的形状，的形状，而是正比于而是正比于其绝对值其绝对值。通信通信电子线路电路电子线路电路湖南第一师范学院廖永忠第第第5 5 5- - -212121页页页电子教案第第5章章 n 调制信号是正值时的已调波调制信号是正值时的已调波相位与调制信号是负值时的已相位与调制信号是负值时的已调波相位反相调波相位反相,即即在调制电压正在调制电压正负交替时相位要突变负交替时相位要突变180。uDSB(t)=kUCUcost cosct通信通信电子线路电路电子线路电路湖南第一师范学院廖永忠第第第5 5 5- - -222222页页页电子教案第第5章章 由于双边带调幅信号的包络由于双边带调幅信号的包络不能反映调制信号

15、不能反映调制信号, 所以包络检所以包络检波法不适用波法不适用, 而而同步检波同步检波是进行是进行双边带调幅信号解调的主要方双边带调幅信号解调的主要方法。法。通信通信电子线路电路电子线路电路湖南第一师范学院廖永忠第第第5 5 5- - -232323页页页电子教案第第5章章 n 双边带抑制载波调幅方式中，不含固定载波分量，因而可以有效地利用发双边带抑制载波调幅方式中，不含固定载波分量，因而可以有效地利用发射机的功率传递信息。但它是双边带信号，所占射机的功率传递信息。但它是双边带信号，所占带宽仍为调制信号最高角频带宽仍为调制信号最高角频率的两倍率的两倍。max2FBW 通信通信电子线路电路电子线路

16、电路湖南第一师范学院廖永忠第第第5 5 5- - -242424页页页电子教案第第5章章 n 由于由于DSB信号的上、下两个边带是完全对称的，它们都携带了调制信号的信号的上、下两个边带是完全对称的，它们都携带了调制信号的全部信息，因此全部信息，因此从有效传输信息的角度看，只要传送一个边带就够了，这就从有效传输信息的角度看，只要传送一个边带就够了，这就是单边带调幅，简称是单边带调幅，简称SSB。可以选择上边带也可以采用下边带。可以选择上边带也可以采用下边带。通信通信电子线路电路电子线路电路湖南第一师范学院廖永忠第第第5 5 5- - -252525页页页电子教案第第5章章 单边带（单边带（SSB

17、）信号是由）信号是由DSB信号经边带滤波器滤除信号经边带滤波器滤除一个边带或在调制过程中一个边带或在调制过程中,直接将一个边带抵消而成。单直接将一个边带抵消而成。单频调制时频调制时, 。当取上边带时。当取上边带时( )cos()( )cos()SSBcSSBcutUtutUt取下边带时取下边带时cuDSBuuktu)(通信通信电子线路电路电子线路电路湖南第一师范学院廖永忠第第第5 5 5- - -262626页页页电子教案第第5章章 uSSB(t)0tfc FU 单频调制时的单频调制时的SSB信号仍是信号仍是等幅波等幅波，但不同于原载波。，但不同于原载波。SSB信号的振幅信号的振幅与调制信号的

18、幅度成正比，频率随调制信号的频率不同而不同，因此与调制信号的幅度成正比，频率随调制信号的频率不同而不同，因此包含包含了消息特征了消息特征。kUCU( )cos()( )cos()SSBcSSBcutUtutUtcuDSBuuktu)(通信通信电子线路电路电子线路电路湖南第一师范学院廖永忠第第第5 5 5- - -272727页页页电子教案第第5章章 下面分析双音频调制时产生的下面分析双音频调制时产生的SSB信号波形。为分析方信号波形。为分析方便，设双音频振幅相等，即便，设双音频振幅相等，即12212121212121( )coscos112cos() cos()2211cos() cos()

19、cos2211cos() cos()222DSBcSSBcutUtUtuUttuUtttUutt 且且21,则可以写成下式则可以写成下式:受受u调制的双边带信号为调制的双边带信号为（619） (620) (621)通信通信电子线路电路电子线路电路湖南第一师范学院廖永忠第第第5 5 5- - -282828页页页电子教案第第5章章 12212121212121( )coscos112cos()cos()2211cos()cos() cos2211cos()cos()222DSBcSSBcutUtUtuUttuUtttUutt 受受u调制的双边带信号为调制的双边带信号为若取上边带若取上边带1221

20、2121212121( )coscos112cos()cos()2211cos()cos() cos2211cos()cos()222DSBcSSBcutUtUtuUttuUtttUutt 通信通信电子线路电路电子线路电路湖南第一师范学院廖永忠第第第5 5 5- - -292929页页页电子教案第第5章章 u0(a)t12(21)12(12)12(12)c12(21)t0uSSB(t)(b)SSB信号频谱(c)等幅双音调制信号频谱ff00F1F2fc F1fc F212212121212121( )coscos112cos() cos()2211cos() cos() cos2211cos()

21、 cos()222DSBcSSBcutUtUtuUttuUtttUutt 12212121212121( )coscos112cos()cos()2211cos()cos() cos2211cos()cos()222DSBcSSBcutUtUtuUttuUtttUutt 通信通信电子线路电路电子线路电路湖南第一师范学院廖永忠第第第5 5 5- - -303030页页页电子教案第第5章章 12212121212121( )coscos112cos()cos()2211cos()cos() cos2211cos()cos()222DSBcSSBcutUtUtuUttuUtttUutt 进一步展开进

22、一步展开(623) 将将(622) u0(a)t12(21)12(12)12(12)c12(21)t0uSSB(t)(b)SSB信号频谱(c)等幅双音调制信号频谱ff00F1F2fc F1fc F212212121212121( )coscos112cos() cos()2211cos() cos() cos2211cos() cos()222DSBcSSBcutUtUtuUttuUtttUutt 121cos()cos()424SSBccUUutt通信通信电子线路电路电子线路电路湖南第一师范学院廖永忠第第第5 5 5- - -313131页页页电子教案第第5章章 u0(a)t12(21)12

23、(12)12(12)c12(21)t0uSSB(t)(b)SSB信号频谱(c)等幅双音调制信号频谱ff00F1F2fc F1fc F212212121212121( )coscos112cos() cos()2211cos() cos() cos2211cos() cos()222DSBcSSBcutUtUtuUttuUtttUutt 121cos()cos()424SSBccUUutt 与单音频调制信号及其与单音频调制信号及其SSB信号相比较：信号相比较：( )cos()( )cos()SSBcSSBcutUtutUtcoscosCCcuUtuUt通信通信电子线路电路电子线路电路湖南第一师范

24、学院廖永忠第第第5 5 5- - -323232页页页电子教案第第5章章 残留边带调幅残留边带调幅(VSB)是在发射端发送一个完整的边带信号、载波信号和另一个是在发射端发送一个完整的边带信号、载波信号和另一个部分被抑制的边带信号。部分被抑制的边带信号。这样既保留了单边带调幅节省频带的优点，又具有滤波器易于实现、解调电路这样既保留了单边带调幅节省频带的优点，又具有滤波器易于实现、解调电路简单的特点。简单的特点。在广播电视系统中图象信号就是采用残留边带调幅。在广播电视系统中图象信号就是采用残留边带调幅。通信通信电子线路电路电子线路电路湖南第一师范学院廖永忠第第第5 5 5- - -333333页页

25、页电子教案第第5章章 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，也就是说都需要就是说都需要用非线性器件来完成频率变换用非线性器件来完成频率变换。 这里将调制信号这里将调制信号v v与载波信号与载波信号v v0 0相加后，同时加入非线性相加后，同时加入非线性器件，然后通过中心频率为器件，然后通过中心频率为0 0的带通滤波器取出输出电压的带通滤波器取出输出电压v vo o中中的调幅波成分。的调幅波成分。通信通信电子线路电路电子线路电路湖南第一师范学院廖永忠第第第5 5 5- - -343434页页页电子教案第第5章章 )(tu)(tuc)

26、(tu一、单二极管开关状态调幅电路一、单二极管开关状态调幅电路 1、开关状态、开关状态 当二极管在两个不同频率电压下进行频率变换时，其中一个电压振幅足够大，另一个电压振幅较小，二极管的导通或截止将完全受大振幅电压的控制，可以近似认为二极管处于理想开关状态。二极管的导通电阻 2、电路原理、电路原理)(tucLRLR通信通信电子线路电路电子线路电路湖南第一师范学院廖永忠第第第5 5 5- - -353535页页页电子教案第第5章章 1、电路特点、电路特点图中变压器为理想变压器:B1为1:1； B2为1:2 B3为2:1载波信号 是大信号调制信号 是小信号，二极管D1、D2均工作于受uc(t)控制的

27、开关状态。( )cosccmcu tUt( )cosmutUt通信通信电子线路电路电子线路电路湖南第一师范学院廖永忠第第第5 5 5- - -363636页页页电子教案第第5章章 2、在无带通滤波器的条件下，流过二极管、在无带通滤波器的条件下，流过二极管D1、D2的电流为的电流为根据变压器B3的同名端及假设的次级电流的流向。由于i1和i2流过B3初级方向相反，所以电流i为122cos2( )122()coscos322232222 coscos()cos()cos(3)cos(3)233mcccdLdLmccccdLUtutiiiKtttrRrRUttttrR 3、通过带通滤波器取出双边带调幅

28、波、通过带通滤波器取出双边带调幅波c2cLR1c2c11() u (t)u (t) ;() u (t)u (t)22ccdLdLiKtiKtrRrR由于i中包含 ，等频率成分，经中心频率为 ，带宽略大于 的带通滤波器取出 的频率成分电流在负载 上建立双边带调幅电压输出。、3、cc电路结论电路结论:双二极管开关状态调幅能实现平衡调幅双二极管开关状态调幅能实现平衡调幅(DSB)通信通信电子线路电路电子线路电路湖南第一师范学院廖永忠第第第5 5 5- - -373737页页页电子教案第第5章章 通信通信电子线路电路电子线路电路湖南第一师范学院廖永忠第第第5 5 5- - -383838页页页电子教案

29、第第5章章 电压电压表达式表达式普通调幅波普通调幅波ttmV0a0cos)cos1 (载波被抑制双边带调幅波载波被抑制双边带调幅波ttVm00acoscos单边带信号单边带信号tVm)cos(200a)cos(2(00tVma或波形图波形图频谱图频谱图 0- 0+ 0a21Vm 0- 0+ 0a21Vm 信号信号带宽带宽)2( 2)2( 22 0- 0+ 三种振幅调制信号三种振幅调制信号通信通信电子线路电路电子线路电路湖南第一师范学院廖永忠第第第5 5 5- - -393939页页页电子教案第第5章章 图612 集电极调幅电路 ucT1EcT2Ec0uuAMT3通信通信电子线路电路电子线路电路

30、湖南第一师范学院廖永忠第第第5 5 5- - -404040页页页电子教案第第5章章 集电极调幅电路集电极调幅电路通信通信电子线路电路电子线路电路湖南第一师范学院廖永忠第第第5 5 5- - -414141页页页电子教案第第5章章 通信通信电子线路电路电子线路电路湖南第一师范学院廖永忠第第第5 5 5- - -424242页页页电子教案第第5章章 图 基极调幅电路 RLuC1C2ucC3C4C6C5EcR1LBCBLB1uAM通信通信电子线路电路电子线路电路湖南第一师范学院廖永忠第第第5 5 5- - -434343页页页电子教案第第5章章 RLuC1C2ucC3C4C6C5EcR1LBCBL

31、B1基极调幅电路基极调幅电路通信通信电子线路电路电子线路电路湖南第一师范学院廖永忠第第第5 5 5- - -444444页页页电子教案第第5章章 图 基极调幅的波形 t0EbIc1Ebmin欠压区过压区Ic1ic1ub00ttEb0EbmaxEbcr通信通信电子线路电路电子线路电路湖南第一师范学院廖永忠第第第5 5 5- - -454545页页页电子教案第第5章章 为了实现不失真的调制，为了实现不失真的调制，集电极调幅电路应工作在过压状态，基极调幅电路集电极调幅电路应工作在过压状态，基极调幅电路应工作在欠压状态应工作在欠压状态。 需要说明的是：高电平调幅电路可以产生且只能产生普通调幅波。需要说

32、明的是：高电平调幅电路可以产生且只能产生普通调幅波。通信通信电子线路电路电子线路电路湖南第一师范学院廖永忠第第第5 5 5- - -464646页页页电子教案第第5章章 5.4.1 单边带通信的优缺点单边带通信的优缺点5.4.2 单边带信号的单边带信号的产生产生方法方法通信通信电子线路电路电子线路电路湖南第一师范学院廖永忠第第第5 5 5- - -474747页页页电子教案第第5章章 u使所容纳的频道数目增加一倍，大大提高短波波段利使所容纳的频道数目增加一倍，大大提高短波波段利用率。用率。u单边带制能获得更好的通信效果。单边带制能获得更好的通信效果。u单边带制的选择性衰落现象要轻得多。单边带制

33、的选择性衰落现象要轻得多。u要求收、发设备的频率稳定度高，设备复杂，技术要要求收、发设备的频率稳定度高，设备复杂，技术要求高。求高。通信通信电子线路电路电子线路电路湖南第一师范学院廖永忠第第第5 5 5- - -484848页页页电子教案第第5章章 调幅波0+上边频0-下边频1. 滤波器法滤波器法通信通信电子线路电路电子线路电路湖南第一师范学院廖永忠第第第5 5 5- - -494949页页页电子教案第第5章章 必须强调指出，必须强调指出，提高单边带的载波频率决不能用倍频的提高单边带的载波频率决不能用倍频的方法。方法。因为倍频后，音频频率因为倍频后，音频频率也跟着成倍增加，使原来的也跟着成倍增

34、加，使原来的调制信号变了样，产生严重的失真。这是绝对不允许的。调制信号变了样，产生严重的失真。这是绝对不允许的。通信通信电子线路电路电子线路电路湖南第一师范学院廖永忠第第第5 5 5- - -505050页页页电子教案第第5章章 通信通信电子线路电路电子线路电路湖南第一师范学院廖永忠第第第5 5 5- - -515151页页页电子教案第第5章章 2. 相移法相移法)cos()cos(21coscossin2cos)cos(sinsincoscos)cos(sinsincoscos)cos()cos(21sinsin如何得到如何得到单一频率分量单一频率分量通信通信电子线路电路电子线路电路湖南第一

35、师范学院廖永忠第第第5 5 5- - -525252页页页电子教案第第5章章 2. 相移法相移法)cos(sinsincoscos)cos(sinsincoscos)cos()cos(21coscos)cos()cos(21sinsin通信通信电子线路电路电子线路电路湖南第一师范学院廖永忠第第第5 5 5- - -535353页页页电子教案第第5章章 tt00sin2costt11sin2costtnnsin2cos电压f/Hz通信通信电子线路电路电子线路电路湖南第一师范学院廖永忠第第第5 5 5- - -545454页页页电子教案第第5章章 tnsint1sint1costn)cos(1tn)sin(1t2sint2costn)cos(1tn)sin(1n.,321tn)sin(12tn)sin(12通信通信电子线路电路电子线路电路湖南第一师范学院廖永忠第第第5 5 5- - -555555页页页电子教案第第5章章 3. 第三