调幅波的数学表达式

1、调幅波的数学表达式第1页，共78页，2022年，5月20日，16点53分，星期三8.0 Introduction信源接收信息输入变换器发送设备信道接收设备输出变换器通 信系 统 方框 图载波信号调制信号 调幅 载波振幅随调制信号而变 调频 载波频率随调制信号而变 调相 载波相位随调制信号而变 调角第2页，共78页，2022年，5月20日，16点53分，星期三输入回路中频放大器检波器低频放大器混频器本地振荡器接收天线声音扬声器超 外 差 式 接 收 机 方 框 图变频高频放大器调制器倍频器高频振荡器话筒低频放大器声音发射天线振幅调制无线电发射机方框图第3页，共78页，2022年，5月20日，16

2、点53分，星期三 几个基本概念 1、调制：调制是指利用调制信号去控制载波的某个参数的过程。 2、调制信号：是指由原始消息（如声音、数据、图象等）转变成的低频或视频信号。可以是模拟信号，也可是数字信号。通常用u或f(t)表示。 3、载波信号：是指未受调制的高频振荡信号。可以是正弦信号，也可是非正弦信号。第4页，共78页，2022年，5月20日，16点53分，星期三 4、已调波信号：是指受调制后的高频信号，即已经把调制信号加载到载波中的信号。 5、解调：是调制的逆过程，即从已调波信号中提取原调制信号的过程。 6、振幅调制：是指利用调制信号去控制载波的振幅，使载波信号的振幅按调制信号的规律变化。第5

3、页，共78页，2022年，5月20日，16点53分，星期三对频谱进行不 失真的搬移。标准振幅调制 AM单边带振幅调制 SSB双边带振幅调制 DSB8.1 Amplitude Modulator 振幅调制 电路调制信号载波信号已调信号调制方式标准振幅调制 AM第6页，共78页，2022年，5月20日，16点53分，星期三8.1.1 Amplitude- Modulated Signal载波信号调制信号1. AM调幅系数调制度时域上实现 和 相乘 已调信号第7页，共78页，2022年，5月20日，16点53分，星期三 WAVEFORM过调 不失真地搬移到高频振荡的振幅上调幅信号的最小值调幅信号的最

4、大值 WAVEFORM第8页，共78页，2022年，5月20日，16点53分，星期三 FREQUENCY SPECTRUM 的频谱不失真地搬移到 的两边第9页，共78页，2022年，5月20日，16点53分，星期三 多音频调制下边带上边带第10页，共78页，2022年，5月20日，16点53分，星期三 Realization Model 第11页，共78页，2022年，5月20日，16点53分，星期三2、调幅波的功率由于调幅波的振幅是变化的，因此存在几种功率，如载波功率、边频功率、平均功率等。根据前面的有关公式，在负载电阻RL上消耗的载波功率为：在负载电阻RL上，一个载波周期内调幅波消耗的功率

5、为第12页，共78页，2022年，5月20日，16点53分，星期三AM信号的平均功率 由上式可以看出，AM波的平均功率等于载波功率与两个边带功率之和。而两个边频功率与载波功率的比值为：边频功率 载波功率 第13页，共78页，2022年，5月20日，16点53分，星期三8.1.2. Double Sideband Modulation (DSB) WAVEFORM调制信号过零时，载波信号相位出现180突变。第14页，共78页，2022年，5月20日，16点53分，星期三 DSB信号波形 第15页，共78页，2022年，5月20日，16点53分，星期三 FREQUENCY SPECTRUM Rea

6、lization Model 第16页，共78页，2022年，5月20日，16点53分，星期三8.1.3 Single Sideband Modulation (SSB)下边带上边带或第17页，共78页，2022年，5月20日，16点53分，星期三带通滤波器 Realization ModelSSB调制的特点：占用频带窄，功率利用率高。第18页，共78页，2022年，5月20日，16点53分，星期三Example：已知调制信号为 ,载波信号为 、 ，如下图所示 , ,分别画出ma= 0.5及 ma=1两种情况下的AM波形以及DSB波形。第19页，共78页，2022年，5月20日，16点53分，

7、星期三Ma=0.5Ma=1.0 AM WAVE第20页，共78页，2022年，5月20日，16点53分，星期三 DSB AM ( Ma=1) DSB and AM WAVE第21页，共78页，2022年，5月20日，16点53分，星期三8.2 Amplitude Modulator电路高电平调幅电路低电平调幅电路二极管平衡调幅电路模拟乘法器调幅电路1. Analog Multiplier 模拟乘法器是对两个互不相关的模拟信号实现相乘功能的电子器件。增益系数 标尺因子 第22页，共78页，2022年，5月20日，16点53分，星期三 Basic Circuit第23页，共78页，2022年，5月

8、20日，16点53分，星期三 实际调制信号的调幅波形第24页，共78页，2022年，5月20日，16点53分，星期三 基极调幅电路 第25页，共78页，2022年，5月20日，16点53分，星期三 基极调幅的波形 第26页，共78页，2022年，5月20日，16点53分，星期三 集电极调幅电路 第27页，共78页，2022年，5月20日，16点53分，星期三 集电极调幅的波形 第28页，共78页，2022年，5月20日，16点53分，星期三单二极管调制电路及频谱 第29页，共78页，2022年，5月20日，16点53分，星期三 二极管平衡调制电路 第30页，共78页，2022年，5月20日，1

9、6点53分，星期三 二极管平衡调制器波形 第31页，共78页，2022年，5月20日，16点53分，星期三利用模拟乘法器产生AM信号 第32页，共78页，2022年，5月20日，16点53分，星期三利用模拟乘法器产生AM信号 第33页，共78页，2022年，5月20日，16点53分，星期三8.3 Detector - DeModulation解调AM波解调AM、DSB、SSB波 从已调波中提取，恢复调制信号，这一过程称为解调或检波。完成检波作用的电路称为检波器。器件二极管三极管模拟乘法器工作特点包络检波同步检波峰值平均值信号小信号大信号幅度波形连续波脉冲波模拟乘法器二极管大信号连续波峰值包络检

10、波同步检波第34页，共78页，2022年，5月20日，16点53分，星期三 检波效率Kd 失真小 输入阻抗要高 Specification of Detector等幅波调幅波第35页，共78页，2022年，5月20日，16点53分，星期三一. Peak Envelope Detector对信号，C 相当开路对c信号，C 相当短路+us-+uo-VD C RL第36页，共78页，2022年，5月20日，16点53分，星期三tVousuouo导通 充电时间常数截止 放电时间常数二极管第37页，共78页，2022年，5月20日，16点53分，星期三 输入阻抗 检波效率 失真低通滤波器的带宽应大于 S

11、pecification惰性失真负峰切割失真第38页，共78页，2022年，5月20日，16点53分，星期三UimUim(t)uo(t) Failure-Follow Distortion第39页，共78页，2022年，5月20日，16点53分，星期三Negative Peak Cut Distortion +us-+ui2-VD C RL Cc Rg+uO-tuotuo不产生负峰切割失真第40页，共78页，2022年，5月20日，16点53分，星期三usui2交、直流负载 趋于相等RL与Rg之间加跟随器RL分成RL1、 RL2第41页，共78页，2022年，5月20日，16点53分，星期三P

12、ractical Circuit第42页，共78页，2022年，5月20日，16点53分，星期三+us-+uo-VD C0.01uFR4.7K Cc20uF RL2K不产生惰性失真解：不产生负峰切割失真Example1 二极管峰值包络检波电路如下图所示，us为调幅信号，其调制信号频率 F=10010000HZ，试求不产生惰性失真和负峰切割失真的调幅指数。第43页，共78页，2022年，5月20日，16点53分，星期三不产生惰性失真解：不产生负峰切割失真Example2 在二极管峰值包络检波电路中，己知载波频率fc为4.7MHZ，调制信号频率 F=(1005000)HZ，mamax=0.8，试求

13、电路不产生惰性失真和负峰切割失真的C和Rg。 Cc+us-+uo-VD C RL24K30uF Rg1K RL1第44页，共78页，2022年，5月20日，16点53分，星期三二. Synchronous Detector1. Multiplication Model 低通滤波器同步信号第45页，共78页，2022年，5月20日，16点53分，星期三Synchronous Signal平方器二分频带通带通第46页，共78页，2022年，5月20日，16点53分，星期三2. Summation Model包络检波非线性器件低通VDi+u-RL+uo(t)-usurC第47页，共78页，2022年

14、，5月20日，16点53分，星期三DSB的解调第48页，共78页，2022年，5月20日，16点53分，星期三平衡式的同步检波 抵消 及其以上各偶次谐波分量第49页，共78页，2022年，5月20日，16点53分，星期三Example 下图是斩波式放大器的实现方框图，试画出A、B、C、D各点的波形。带通滤波器低通滤波器ABCDt0t0第50页，共78页，2022年，5月20日，16点53分，星期三其中频率成分是WAVE A第51页，共78页，2022年，5月20日，16点53分，星期三WAVE B第52页，共78页，2022年，5月20日，16点53分，星期三其中频率成分是WAVE C第53页

15、，共78页，2022年，5月20日，16点53分，星期三8.4 Frequency Mixer Circuits 变频电路是实现信号频谱线性变换的一种电路，它完成频谱在频率轴上的搬移。混频电路变频电路输出中频 信号fI本振信号fL输入高频 信号fS上混频下混频第54页，共78页，2022年，5月20日，16点53分，星期三 混频器的工作原理 设输入到 混频器中的输入已调信号us和本振电压uL分别为 us=Uscostcosct uL=ULcosLt 这两个信号的乘积为cosct第55页，共78页，2022年，5月20日，16点53分，星期三 混频器的组成框图 ui第56页，共78页，2022年

16、，5月20日，16点53分，星期三 混频过程中的频谱变换(a)本振频谱 (b)信号频谱 (c)输出频谱 第57页，共78页，2022年，5月20日，16点53分，星期三 AM=1 uO（t） uS（t） 带通滤波器 uI（t） uL（t）例题： 在下图所示的混频电路框图中，已知uS（t）=5（1+0.6cos2103t）cos2106t （V），uL（t）=5cos21.465106 t （V）。（1）写出uO（t）的表达式；（2）为了保证中频信号（差频）的传输，求带通滤波器的中心频率和带宽。第58页，共78页，2022年，5月20日，16点53分，星期三uO（t）= 5（1+0.6cos21

17、03t）cos2106t 5cos21.465106 t=25（1+0.6cos2103t）( )cos20.465106 t+ cos22.465106 tF=1000HzB=2F=2000Hz第59页，共78页，2022年，5月20日，16点53分，星期三二极管混频器晶体管混频器模拟乘法器混频器BJTFET主要的性能指标 混频增益 噪声系数 选择性 非线性干扰常用混频电路第60页，共78页，2022年，5月20日，16点53分，星期三 MCI596构成的集成混频电路一. Mixer with Analog Multiplier9480pF1k W0.01uF51 W调零uS23810141

18、45126MCI5961k W51 W0.01uF-8V6.8K W0.01uFuL47KW10KW51 W0.01uF100uH+12V0.01uF4.5uHuI580pF第61页，共78页，2022年，5月20日，16点53分，星期三fi+vsvL(b)fI+usuL(a)二. Transistor MixerfI+usuL(c)fi+usuL(d)B输入B注入B输入E注入E输入E注入E输入B注入第62页，共78页，2022年，5月20日，16点53分，星期三 二极管平衡混频器原理电路三、 Diode Mixer第63页，共78页，2022年，5月20日，16点53分，星期三(a) 中波A

19、M收音机的典型变频电路第64页，共78页，2022年，5月20日，16点53分，星期三 (b)FM收音机典型变频电路 第65页，共78页，2022年，5月20日，16点53分，星期三四 混频器的干扰1 信号与本振的自身组合干扰 对混频器而言,作用于非线性器件的两个信号为输入信号us(fc)和本振电压uL(fL),则非线性器件产生的组合频率分量为 f=pfLqfc 第66页，共78页，2022年，5月20日，16点53分，星期三 式中,p、q为正整数或零。当有用中频为差频时,即fI=fL-fc或fI=fc-fL,只存在pfL-qfc=fI或qfc-pfL=fI两种情况可能会形成干扰,即 pfL-

20、qfcfi 这样,能产生中频组合分量的信号频率、本振频率与中频频率之间存在着下列关系 当取fL-fc=fI时,上式变为第67页，共78页，2022年，5月20日，16点53分，星期三fcfI称为变频比。如果取fc-fL=fI,可得第68页，共78页，2022年，5月20日，16点53分，星期三2 外来干扰与本振的组合干扰 这种干扰是指外来干扰电压与本振电压由于混频器的非线性而形成的假中频。设干扰电压为uJ(t)=UJcosJt,频率为fJ。接收机在接收有用信号时,某些无关电台也可能被同时收到,表现为串台,还可能夹杂着哨叫声,在这种情况下,混频器的输入、输出和本振的示意图见下图。第69页，共78页，2022年，5月20日，16点53分，星期三 外来干扰的示意图 第70页，共78页，2022年，5月20日，16点53分，星期三 如果干扰频率fJ满足下式 就能形成干扰。式中,fL由所接收的信号频率决定, 用fL