通信电子线路振幅调制解调

通信电子线路振幅调制解调第1页，课件共37页，创作于2023年2月第4章振幅调制、解调与混频电路概述1.地位：通讯系统的基本电路。

2.特点：电路中进行信号频谱的变换，即将两种信号的频谱，通过非线性频谱变换产生多种信号的频谱分量，从中取出所需频谱分量。

为此，需引用一些信号与频谱的概念，并注意信号的三种表示法：表达式、波形图、频谱图。

第2页，课件共37页，创作于2023年2月3.信号与频谱信号表达式波

形单音调制波载

波复音调制波频谱第3页，课件共37页，创作于2023年2月4.模拟乘法器

在各种频谱变换电路中，模拟乘法器具有重要用途，可实现两信号的相乘。5.两种类型的频谱变换电路1)

频谱搬移电路：将输入信号的频谱沿频率轴搬移。例：振幅调制、解调、混频电路(第四章讨论)。

第4页，课件共37页，创作于2023年2月

特点：两个参与频谱变换的信号，仅在频谱线上移动，不产生新的频谱分量。

2)

频谱非线性变换电路：将输入信号的频谱进行特定的非线性变换。

例：频率调制与解调电路(第五章讨论)。

特点：这种频谱变换将产生新的丰富的频谱分量。

第5页，课件共37页，创作于2023年2月4.1

频谱搬移电路的组成模型4.1.1振幅调制电路的组成模型

一、调幅波的数学表式

设：调制信号

(1)载波信号(2)其中：

——

载波角频率，——

载波频率，

。第6页，课件共37页，创作于2023年2月根据定义，普通调幅波信号的振幅要按输入调制信号规律变化而变化，则振幅调制信号表达式：(4-1-1)

式中，——

载波电压振幅，、取决于调幅电路的比例常数。为保证不失真，要求二、普通调幅信号及其电路组成模型由图，调幅电路组成模型：相加器与相乘器

图中，——

乘法器的乘积系数，A

——

加法器的加权系数，且第7页，课件共37页，创作于2023年2月2.单音调制(1)表达式

(4-1-2)

式中：

——

的振幅，反映调制信号的变化，称调幅信号的包络。

第8页，课件共37页，创作于2023年2月(2)波形

—调幅系数，表征调幅信号的重要参数，它的一般定义式为第9页，课件共37页，创作于2023年2月显然，1≥

Ma≥

0，若

Ma>

1，在附近，变为负值。波形如(a)图所示，出现过调幅失真。在实际调幅电路中，由于管子截止，过调幅的波形变为(b)图。第10页，课件共37页，创作于2023年2月(3)频谱将(4-1-2)式用三角函数展开

单音调制时调幅信号的频谱：由三个分量组成：①

——载波分量

②

——上边频分量

③

——下边频分量

第11页，课件共37页，创作于2023年2月上、下边频是由乘法器对和相乘的产物。3.复音调制(1)表达式设为非余弦的周期信号，其付里叶展开式为音频信号的一般表达式

式中，为最高调制角频率，其值小于，第12页，课件共37页，创作于2023年2月输出信号电压为

(2)频谱

可见，的频谱分量：第13页，课件共37页，创作于2023年2月

——

载波分量；、

、…、——上、下边频分量，它们的幅度与调制信号中相应频谱分量的幅度成正比。(3)频谱宽度

调幅信号的频谱宽度为调制信号频谱宽度的两倍，即第14页，课件共37页，创作于2023年2月4.结论

调幅电路组成模型中的乘法器可对和实现相乘运算，其结果

：在波形上，将不失真地转移到载波信号振幅上；

在频谱上，将的频谱不失真地搬移到的两边。5.调幅波的功率(设单位电阻、单音调制)

(1)调幅信号在载频一个周期内的平均功率

第15页，课件共37页，创作于2023年2月式中：——

载波分量产生的功率。

是发射功率，为

t的函数，

当时，，

第16页，课件共37页，创作于2023年2月(2)在一个调制波一个周期内的平均功率

()——

上、下边频电压分量的功率，称为边频功率。(3)讨论是调幅信号中各频谱分量产生的平均功率之和。式中：——

载波分量产生的功率。第17页，课件共37页，创作于2023年2月而当一定时，↑，↓，而为等幅振荡，携带信息。例：当时，=0.33

，

这说明：当时，占的

67%，占的

33%。

而一般电台发射信号，，这时，仅占的

4.5%。

结论：普通调幅波，发射效率极低。

解决办法：抑制载波

第18页，课件共37页，创作于2023年2月振幅调制信号的分类:1.普通调幅(AM)信号：基本，其它由它演变来。

2.抑制载波的双边带调制(DoubleSidebandModulation-DSB)信号

3.抑制载波和一个边带的单边带调制(SSB)信号三、双边带和单边带调制电路组成模型1.双边带（DSB）调制信号

(1)调制信号的频谱结构：

上、下边频分量：反映调制信号的频谱结构第19页，课件共37页，创作于2023年2月载波分量：仅起着通过乘法器将调制信号频谱搬移到两边的作用，本身并不反映调制信号的变化。传输前可抑制掉，以节省发射机的发射功率。

双边带调制

——这种仅传输两个边频的调制方式称为抑制载波的双边带调制。简称双边带调制

(2)表达式

——普通调幅——双边带调幅第20页，课件共37页，创作于2023年2月显然，它与调幅信号的区别就在于其载波电压振幅不是在上下按调制信号规律变化。这样，当调制信号进入负半周时，就变为相反数。表明载波电压产生180°相移。因而当自正值或负值通过零值变化时，双边带调制信号波形均将出现

180°的相位突变。由此可见，双边带调制信号的包络已不再反映的变化，但仍保持了频谱搬移的特性，因而仍是振幅调制波的一种。(3)波形

第21页，课件共37页，创作于2023年2月第22页，课件共37页，创作于2023年2月可用乘法器作为双边带调制电路的组成模型。图中(4)组成模型第23页，课件共37页，创作于2023年2月2.单边带调制信号(1)单边带（SSB）调制信号

进一步观察双边带调制信号的频谱结构，不难发现，上、下边带都反映了调制信号的频谱结构，区别仅在于下边带反映的是调制信号频谱的倒置。这种区别对传输信息是无关紧要的。因此，从传输信息的观点来说，还可进一步将其中的一个边带抑制掉。这种仅传输一个边带的调制方式称为单边带调制。它除了保持双边带调制波节省发射功率的优点外，还将已调信号的频谱宽度压缩一半，即

第24页，课件共37页，创作于2023年2月由于上述优点，单边调制已成为频道特别拥挤的短波无线电通信中最主要的一种调制方式。

(2)实现模型

①

滤波法：由乘法器和带通滤波器组成，称为滤波法。乘法器产生双边带调制信号，而后由滤波器取出一个边带信号，抑制另一个边带信号，便得到所需的单边带调制信号。

第25页，课件共37页，创作于2023年2月

②

相移法：由两个乘法器，两个

90°相移器和一个相加器组成

设，则由乘法器I产生的双边带调制信号为由乘法器Ⅱ产生的双边带调制信号为第26页，课件共37页，创作于2023年2月将和相加，结果是上边带抵消，下边带叠加，输出为取下边带的单边带调制信号。而将和相减，结果是下边带叠加，输出是取上边带的单边带调制信号，即

以上以单音调制为例论证了相移法的组成模型。实际上这个模型对复杂信号调制也是成立的。第27页，课件共37页，创作于2023年2月4.1.2振幅解调和混频电路的组成模型

振幅解调器和混频器的作用都是实现频谱不失真的搬移，具有类似的组成模型，因此，将这两种功能的电路放在一起介绍。

一、振幅解调电路1.定义解调(Demodulation)：调制的逆过程。

振幅检波(简称检波Detector)：振幅调制信号的解调电路，作用是从振幅调幅信号中不失真地检出调制信号来。

第28页，课件共37页，创作于2023年2月2.组成模型

由乘法器和低通滤波器

组成。——输入的调制信号电压

——输入的同步信号，特点，与原载波信号同频同相位，即——还原的调制信号第29页，课件共37页，创作于2023年2月3.原理

频谱搬迁——在频域上，将振幅调制信号频谱不失真地搬回到零频率附近。

第30页，课件共37页，创作于2023年2月(1)调幅信号与一个同步信号相乘，结果的频谱被搬到的两侧：

①

搬到两侧，构成载波角频率为的双边带调制信号，它是无用的寄生分量；

②

搬到零频率两侧，其中，的一个边带被搬到负频率轴上，负频率是不存在的，实际上这些负频率分量应叠加在正频率分量上，构成实际的频谱，因而它比搬到

上的任一边带频谱在数值上加倍。

频谱的搬移过程(假设为双边带)：第31页，课件共37页，创作于2023年2月(2)

滤波：用低通滤波器滤除无用的寄生分量，取出所需的解调电压。

4.讨论(1)同步信号必须与原载波信号严格同步(同频、同相)，故称为同步检波电路。否则检波性能下降。

(2)如果解调单边带调制信号，同步信号不同步不仅引起输出音频电压的频率偏移，而且还会引起相位偏移(语言通信时，声音不自然，或很难听懂)。

除了同步检波电路外还有一种检波电路，称为包络检波电路，不需要同步信号，后面再讨论。

第32页，课件共37页，创作于2023年2月二、混频(Mixer)电路

又称变频(Convertor)电路，是超外差式接收机的重要组成部分。

1.作用

频谱搬移——将载频为的已调信号

不失真地变换为载频为的已调信号。——中频信号，相应的简称中频第33页，课件共37页，创作于2023年2月

——本地振荡器产生的本振电压，称为本振角频率。、、之间的关系为

2.组成模型混频电路为典型的频谱搬移电路，可以用乘法器和滤波器来实现。

第34页，课件共37页，创作于2023年2月3.原理(1)混频设

当

时，乘法器输出电压频谱如图，即将的频谱不失真地搬移到本振角频率的两边：