第五章振幅調(diào)制電路

5.1.1調(diào)幅波的概念5.1.2普通調(diào)幅信號的功率分析5.1.3DSB和SSB5.1概述將要傳送的信息裝載到某一高頻載頻信號上去的過程。高頻振蕩高頻放大話筒聲音緩沖發(fā)射天線倍頻調(diào)制音頻放大1.定義5.1概述2.調(diào)制的原因從切實可行的天線出發(fā) 為使天線能有效地發(fā)送和接收電磁波，天線的幾何尺寸必須和信號波長相比擬，一般不宜短于1/4波長。音頻信號:20Hz～20kHz波長：15～15000km天線長度:3.75～3750km5.1概述2.調(diào)制的原因便于不同電臺相同頻段基帶信號的同時接收頻譜搬移5.1概述2.調(diào)制的原因可實現(xiàn)的回路帶寬基帶信號特點：頻率變化范圍很大。高頻窄帶信號頻譜搬移低頻（音頻）:20Hz～20kHz高頻（射頻）:AM廣播信號:535～1605kHz，BW=20kHzlowhigh2020k10k1000k100k5.1概述3.調(diào)制的方式和分類調(diào)幅調(diào)相調(diào)制連續(xù)波調(diào)制脈沖波調(diào)制脈寬調(diào)制振幅調(diào)制編碼調(diào)制調(diào)頻脈位調(diào)制5.1概述4.調(diào)幅的方法平方律調(diào)幅斬波調(diào)幅調(diào)幅方法低電平調(diào)幅高電平調(diào)幅集電極調(diào)幅基極調(diào)幅5.1概述1.普通調(diào)幅波的數(shù)學表示式首先討論單音調(diào)制的調(diào)幅波。載波信號：

調(diào)制信號：

調(diào)幅信號（已調(diào)波）：

由于調(diào)幅信號的振幅與調(diào)制信號成線性關(guān)系，即有：

，式中為比例常數(shù)即：

式中ma為調(diào)制度，

常用百分比數(shù)表示。5.1.1調(diào)幅波的概念波形特點：

(1)調(diào)幅波的振幅（包絡(luò)）變化規(guī)律與調(diào)制信號波形一致(2)調(diào)幅度ma反映了調(diào)幅的強弱度

5.1.1調(diào)幅波的概念5.1.1調(diào)幅波的概念圖5.2.2由非正弦波調(diào)制所得到的調(diào)幅波5.1.1調(diào)幅波的概念2.普通調(diào)幅波的頻譜（1）由單一頻率信號調(diào)幅

Ω調(diào)制信號ω0載波調(diào)幅波ω0+Ω上邊頻ω0-Ω下邊頻5.1.1調(diào)幅波的概念信號帶寬ω0(2)限帶信號的調(diào)幅波Ωmax調(diào)幅波ΩmaxΩmaxΩmaxΩmax調(diào)制信號載波ω0+Ωmax上邊帶ω0-Ωmax下邊帶5.1.1調(diào)幅波的概念5.1.2普通調(diào)幅信號的功率分析 如果將普通調(diào)幅波輸送功率至電阻R上，則載波與兩個邊頻將分別得出如下的功率：ω0載波功率:上邊頻或下邊頻:在調(diào)幅信號一周期內(nèi)，AM信號的平均輸出功率是當ma＝1時，PoT＝(2/3)Po；當ma＝0.5時，PoT＝(8/9)Po；載波本身并不包含信號，但它的功率卻占整個調(diào)幅波功率的絕大部分。從調(diào)幅波的頻譜圖可知，唯有它的上、下邊帶分量才實際地反映調(diào)制信號的頻譜結(jié)構(gòu)，而載波分量僅是起到頻譜搬移的作用，不反映調(diào)制信號的變化規(guī)律。ω05.1.2普通調(diào)幅信號的功率分析

由于被傳送的調(diào)制信息只存在于邊頻分量而不在載頻分量中,而攜帶信息的邊頻功率最多只占總功率的三分之一(因為ma≤1)。所以普通調(diào)幅(AM)的功率利用率很低。5.1.2普通調(diào)幅信號的功率分析

為了提高功率利用率,可以只發(fā)送兩個邊頻分量而不發(fā)送載頻分量,或者進一步僅發(fā)送其中一個邊頻分量,同樣可以將調(diào)制信息包含在調(diào)幅信號中。這兩種調(diào)幅方式分別稱為抑制載波的雙邊帶調(diào)幅(簡稱雙邊帶調(diào)幅，DSB)和抑制載波的單邊帶調(diào)幅(簡稱單邊帶調(diào)幅，SSB)。05.1.3DSB和SSBuAM(t)=Um(t)cosωct=UC(1+mcosΩt)cosωct

在AM調(diào)制過程中，如果將載波分量抑制，就形成抑制載波的雙邊帶信號，它可以用載波和調(diào)制信號直接相乘得到，即：uDSB(t)=kUCUΩcosΩtcosωct5.1.3DSB和SSBuDSB(t)=kUCUΩcosΩtcosωct5.1.3DSB和SSB

已調(diào)信號的幅度仍隨調(diào)制信號變化，但其包絡(luò)不是正比于調(diào)制信號的形狀，而是正比于其絕對值。5.1.3DSB和SSB

調(diào)制信號是正值時的已調(diào)波相位與調(diào)制信號是負值時的已調(diào)波相位反相,即在調(diào)制電壓正負交替時相位要突變180o。uDSB(t)=kUCUΩcosΩtcosωct5.1.3DSB和SSB

由于雙邊帶調(diào)幅信號的包絡(luò)不能反映調(diào)制信號,所以包絡(luò)檢波法不適用,而同步檢波是進行雙邊帶調(diào)幅信號解調(diào)的主要方法。5.1.3DSB和SSB

雙邊帶抑制載波調(diào)幅方式中，不含固定載波分量，因而可以有效地利用發(fā)射機的功率傳遞信息。但它是雙邊帶信號，所占帶寬仍為調(diào)制信號最高角頻率的兩倍。5.1.3DSB和SSB

由于DSB信號的上、下兩個邊帶是完全對稱的，它們都攜帶了調(diào)制信號的全部信息，因此從有效傳輸信息的角度看，只要傳送一個邊帶就夠了，這就是單邊帶調(diào)幅，簡稱SSB?？梢赃x擇上邊帶也可以采用下邊帶。5.1.3DSB和SSB單邊帶（SSB）信號是由DSB信號經(jīng)邊帶濾波器濾除一個邊帶或在調(diào)制過程中,直接將一個邊帶抵消而成。單頻調(diào)制時,

。當取上邊帶時取下邊帶時5.1.3DSB和SSB

單頻調(diào)制時的SSB信號仍是等幅波，但不同于原載波。SSB信號的振幅與調(diào)制信號的幅度成正比，頻率隨調(diào)制信號的頻率不同而不同，因此包含了消息特征。kUCUΩ5.1.3DSB和SSB

下面分析雙音頻調(diào)制時產(chǎn)生的SSB信號波形。為分析方便，設(shè)雙音頻振幅相等，即且Ω2＞Ω1,則可以寫成下式:受uΩ調(diào)制的雙邊帶信號為（6―19）(6―20)(6―21)5.1.3DSB和SSB受uΩ調(diào)制的雙邊帶信號為若取上邊帶5.1.3DSB和SSB5.1.3DSB和SSB進一步展開(6―23)將(6―22)5.1.3DSB和SSB

與單音頻調(diào)制信號及其SSB信號相比較：5.1.3DSB和SSB殘留邊帶調(diào)幅(VSB)是在發(fā)射端發(fā)送一個完整的邊帶信號、載波信號和另一個部分被抑制的邊帶信號。這樣既保留了單邊帶調(diào)幅節(jié)省頻帶的優(yōu)點，又具有濾波器易于實現(xiàn)、解調(diào)電路簡單的特點。在廣播電視系統(tǒng)中圖象信號就是采用殘留邊帶調(diào)幅。

補充VSB

調(diào)幅波的共同之處都是在調(diào)幅前后產(chǎn)生了新的頻率分量，也就是說都需要用非線性器件來完成頻率變換。

這里將調(diào)制信號vΩ與載波信號v0相加后，同時加入非線性器件，然后通過中心頻率為ω0的帶通濾波器取出輸出電壓vo中的調(diào)幅波成分。圖5.3.1非線性調(diào)幅方框圖5.2低電平調(diào)幅一、單二極管開關(guān)狀態(tài)調(diào)幅電路

1、開關(guān)狀態(tài)

當二極管在兩個不同頻率電壓下進行頻率變換時，其中一個電壓振幅足夠大，另一個電壓振幅較小，二極管的導(dǎo)通或截止將完全受大振幅電壓的控制，可以近似認為二極管處于理想開關(guān)狀態(tài)。二極管的導(dǎo)通電阻

2、電路原理5.2.1單二極管調(diào)幅電路1、電路特點圖中變壓器為理想變壓器:B1為1:1；B2為1:2B3為2:1載波信號是大信號調(diào)制信號是小信號，二極管D1、D2均工作于受uc(t)控制的開關(guān)狀態(tài)。5.2.2二極管平衡調(diào)幅電路2、在無帶通濾波器的條件下，流過二極管D1、D2的電流為根據(jù)變壓器B3的同名端及假設(shè)的次級電流的流向。由于i1和i2流過B3初級方向相反，所以電流i為3、通過帶通濾波器取出雙邊帶調(diào)幅波由于i中包含

，等頻率成分，經(jīng)中心頻率為，帶寬略大于的帶通濾波器取出的頻率成分電流在負載上建立雙邊帶調(diào)幅電壓輸出。電路結(jié)論:雙二極管開關(guān)狀態(tài)調(diào)幅能實現(xiàn)平衡調(diào)幅(DSB)5.2.2二極管平衡調(diào)幅電路5.2.3二極管環(huán)形調(diào)幅電路電壓表達式普通調(diào)幅波載波被抑制雙邊帶調(diào)幅波單邊帶信號波形圖頻譜圖信號帶寬

三種振幅調(diào)制信號圖6―12集電極調(diào)幅電路5.3高電平調(diào)幅電路集電極調(diào)幅電路5.3高電平調(diào)幅電路5.3高電平調(diào)幅電路圖

基極調(diào)幅電路uAM5.3高電平調(diào)幅電路基極調(diào)幅電路5.3高電平調(diào)幅電路

圖

基極調(diào)幅的波形5.3高電平調(diào)幅電路

為了實現(xiàn)不失真的調(diào)制，集電極調(diào)幅電路應(yīng)工作在過壓狀態(tài)，基極調(diào)幅電路應(yīng)工作在欠壓狀態(tài)。

需要說明的是：高電平調(diào)幅電路可以產(chǎn)生且只能產(chǎn)生普通調(diào)幅波。5.3高電平調(diào)幅電路5.4單邊帶調(diào)制5.4.1單邊帶通信的優(yōu)缺點5.4.2單邊帶信號的產(chǎn)生方法5.4.1單邊帶通信的優(yōu)缺點使所容納的頻道數(shù)目增加一倍，大大提高短波波段利用率。單邊帶制能獲得更好的通信效果。單邊帶制的選擇性衰落現(xiàn)象要輕得多。要求收、發(fā)設(shè)備的頻率穩(wěn)定度高，設(shè)備復(fù)雜，技術(shù)要求高。調(diào)幅波ω0+Ω上邊頻ω0-Ω下邊頻5.4.2單邊帶信號的產(chǎn)生方法1.濾波器法圖5.6.1濾波器法原理方框圖圖5.6.2濾波器法單邊帶發(fā)射機方框圖

必須強調(diào)指出，提高單邊帶的載波頻率決不能用倍頻的方法。因為倍頻后，音頻頻率Ｆ也跟著成倍增加，使原來的調(diào)制信號變了樣，產(chǎn)生嚴重的失真。這是絕對不允許的。5.4.2單邊帶信號的產(chǎn)生方法圖5.6.3單邊帶發(fā)射機方框圖舉例5.4.2單邊帶信號的產(chǎn)生方法2.相移法如何得到

單一頻率分量5.4.2單邊帶信號的產(chǎn)生方法2.相移法圖5.6.4相移法單邊帶調(diào)制器方框圖5.4.2單邊帶信號的產(chǎn)生方法電壓f/Hz移相法的主要缺點移相法的改進3.第三種方法——修正的移相濾波法圖5.6.5產(chǎn)生單邊帶信號的第三種方法5.4.2單邊帶信號的產(chǎn)生方法

1．已知：調(diào)幅波表達式為：

uAM（t）=10（1+0.6cos2π×3×102t+0.3cos2π×3×103t)cos2π×106t(v)求：(1)調(diào)幅波中包含的頻率分量與各分量的振幅值。(2)畫出該調(diào)幅波的頻譜圖并求出其頻帶寬度BW。

課堂練習1.解：包含載波分量：頻率為1000kHz，幅度為10V上邊頻分量：頻率為1003kHz，幅度為1.5V上邊頻分量：頻率為1000.3kHz，幅度為3V

課堂練習kHz10V1.5V3V3V1.5V10031000.31000997999