第5章 振幅调制与解调

第5章 振幅调制与解调概 述 振幅调制原理及特性

振幅调制电路 振幅检波电路1

5.1 概 述一、基本概念调制信号：由原始信号转换成的低频信号 uΩ t U Ωm cos Ωt (基带信号) 信号 载波信号：(等幅)高频振荡信号正弦波 方波 三角波 锯齿波

uc t U cm cos c t

已调信号(已调波):经过调制后的高频信号 调制：用调制信号去控制载波信号的某一个参量的过程。 解调：调制的逆过程，即从已调波中恢复原调制信号的过程。2

二、调制的分类模拟调制按调制信号分

本章以调制信号为模拟信号的 连续波调制为例进行讨论，其 结论也适合于数字调制

数字调制振幅调制(简称调幅，AM) 连续波调制 (正弦波) 按载波信号分 脉冲振幅调制(PAM) 脉冲宽度调制(PWM) 频率调制(简称调频，FM) 相位调制(简称调相，PM)

脉冲波调制

脉冲位置调制(PPM) 脉冲编码调制(PCM)3

三、调制与解调的方式调制：由调制信号去控制载波的三参量(振幅、频率、相 位)之一，使其随调制信号线性变化。 调幅： 用uΩ t 控制载波振幅对应解调

检波

t U cm ka uΩ t uΩ t 瞬时振幅：U m

调频： 用uΩ t 控制载波频率

对应解调

鉴频

瞬时频率： t c kf uΩ t uΩ t 调相： 用uΩ t 控制载波相位对应解调

鉴相

瞬时相位： t c t kp uΩ t uΩ t 4

5.2

振幅调制原理及特性简称AM调幅波

5.2.1 普通调幅波

一、普通调幅波的一般表达式uc t U cm cos c t U cm cos 2πfc t 载波信号：

调制信号：uΩ t

由调幅电路决定

t U cm ka uΩ t 普通调幅波振幅：U m

普通调幅波信号： t cos c t uAM t U m U cm ka uΩ t cos c t

通过相乘实现！5

二、单频调制1、表达式uΩ t U Ωm cos Ωt U Ωm cos 2πFtuAM t U cm ka uΩ t cos c t

通常 c Ω

U cm kaU ΩmcosΩt cos c t U cm 1 macosΩt cos c t

kaU Ωm ma U cm

调幅指数或调幅度，表示载波振幅受调制 信号控制后改变的程度。 0 ma 1

把调幅波振幅变化规律，即 U cm 1 macosΩt 称为 调幅波的包络。6

2、波形uAM t U cm 1 ma cos Ωt cos c t t U cm 1 ma cos Ωt Um0

uΩ t U Ωm cos Ωt

t

波形特点：(1)调幅波的振幅(包络)的 变化规律与调制信号波形一致 (2)调幅度 ma 反映了调幅的强 弱程度， U Uma mmax mmin

uc t U cm cos c tt

0

uA

M t U cm 1 ma cos Ωt cos c tU mmax U cm 1 ma

U mmax U mmin

U cm0

可以看出：一般 ma 值越大调幅越深ma=0时 未调幅 ma=1时 最大调幅(百分之百)

t

U mmin U cm 1 ma

ma>1时 过量调幅，包络失真，实际电路中必须避免

0

t

0

t

ma =1百分百调幅波形

ma 1过量调幅波形

3、频谱uAM t U cm 1 ma cos Ωt cos c t

1 1 U cm cos c t maU cm cos c Ω t maU cm cos 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： 不含传输信息 载波分量 c :上边频分量 c Ω : 含传输信息

下边频分量 c Ω : 含传输信息8

调制信号

Ω

载波

c调幅波

U cm 1 1 下边频 maU cm maU cm上边频 2 2

c -Ω c c +Ω

特点: (1)调制过程是实现频谱线性搬移的过程 (2)调幅波的带宽： Ω BW 2 2F 2π 9

4、功率 由于 uAM t Ucm cos c t maUcm cos c Ω t maUcm cos c Ω t 故1 U 2cm 载波功率： PoT 2 R1 2 1 2

每一边频功率： P Ω P Ωc c

1 1 1 1 2 maU cm ma PoT 2 2 R 42 ma 1 PoT 2

2

调幅波的平均总功率：Poav PoT P c Ω P c Ω

当 ma = 1 时，边频功率达到最大，但仅为 Poav / 3。实际使用中，ma 在 0.1 ~ 1 之间，平均值为 0.3。可见普通 调幅波中含有信息的上下边频分量所占的功率非常小，而不含 信息的载波占绝大多数，因而调幅波的功率浪费大，效率低。10

三、多频调制uΩ t U Ωm1 cos Ω1t U Ωm2 cos Ω2 t .... U Ωmn cos Ωn t

U Ωmi cos Ωi ti 1n uAM t U cm ka U Ωmi cos Ωi t cos c t i 1 n U cm 1 mai cosΩi t cos c t i 1 U cm n U cm cos c t mai cos c Ωi t cos c Ωi t 2 i 1

n

kaU Ωmi mai U cm

载波分量 c 同样含有三部分频率成份 上边频带分量 c Ω1 ~ c Ωn 下边频带分量 c Ωn ~ c Ω1调制信号 载波

调幅波

Ωmax下边频带

c

通常 c Ωmax 上边频带

特点:(1)实现频谱线性搬移

c - Ωmax

c

c + Ωmax

最高调 制频率

Ωmax 2Fmax (2)调幅波带宽： BW 2 2π

同单频调制，信息含于边频带分量中，载波不含有用 信息，但载波占有很大能量，不经济，要抑制载波。12

5.2.2 抑制载波的双边带和单边带调幅波一、双边带调幅波1、表达式 DSB波：抑制了载波分量，只 含上、下边频(带)分量。

用载波和调制信号 直接

相乘实现！ 单频调制时：uDSB t U Ωm cos Ωt U cm cos c tuDSB t uΩ t uc t

1 U ΩmU cm cos c Ω t cos c Ω t 2、频谱 2 频谱只有 c Ω、 c Ω调制信号

载波

带宽：上边频

无载波 分量！

下边频

c

Ω BW 2 2F 2π

DSB 波的频谱成份中抑制了载波分量，全部功率为边带 占有，功率利用率高于AM波。 13

c Ω

c +Ω

uΩ t U Ωm cos Ωt

3、波形0

t

特点：

(1)包络随调制信号变化，但 包络不能完全准确地反映调制 信号变化规律。 (2)双边带信号在调制信号的 正半周，已调波与原载频同相； 在调制信号负半周，已调波与原 载频反相。 也就是说，双边带信 号的高频相位在调制电压零点处 要突变 180o 。0

uc t U cm cos c t

t

uDSB t U Ωm cos Ωt U cm cos c t

包络线0

t与 uΩ t 相似14

二、单边带调幅波1、 表达式

SSB波：只含一个边频(带)分量

1 单频调制时 uSSB t U ΩmU cm cos c Ω t 2 1 或 uSSB t U ΩmU cm cos c Ω t 2 2、 频谱

单频调制的单边带调幅波的频谱为 c Ω 或 c Ω

3、特点

Ω BW F 2π

其频带利用率高。 (1)频带只有双边带调幅波的一半， (2)全部功率都含有信息，功率利用率高。15

例1 设某一广播电台的信号电压u t 20 1 0.3cos 6280t cos 6.33 106 t mV

问：此电台的频率是多 …… 此处隐藏：1520字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……