五振幅调制与解调.doc

第五章 振幅调制与解调 5.1振幅调制的基本概念 一.调制的基本概念 调幅 调频 调相 二.AM信号分析 1．数学表达式及波形 为了便于分析，首先假设调制信号是一个单一频率的余弦信号uΩ=UΩmcosΩt。载波uC=UCmcosωCt，载波的角频率ΩcΩ。普通调幅波的表示式为 uAM=Um0(1+macosΩt)·cosωCt (5.1―1) 其中 K为比例常数，ma为调幅度。普通调幅波时域波形如5.2所示。由图可见，已调波振幅变化的包络与调制信号的变化规律相同，这就说明调制信号已被寄载在已调波的幅度上了。调幅度ma通常都小于1，最大等于1。若ma大于1，已调波振幅变化的包络就不同于调制信号，这是不允许的。根据式(5.1―1)可以画出形成普通调幅波的框图，如 图5.1所示。 图5.1 普通调幅波形成框图 图5.2 载波、调制信号和已调波的波形 (a)载波；(b)调制信号；(c)已调波 2.AM信号的频谱及带宽 把普通调幅波的表示式展开，可以得到普通调幅波的各个频谱分量。式(5.1―1)的展开式为 上式中包含有三个频率成分，即载波频率ωC、载波与调制信号的和频ωC+Ω、差频ωC-Ω。调制信号uΩ、载波uC和已调波uAM的频谱如图5.3所示。 图5.3 AM调制的频谱关系 BAM=2Ωmax 3.AM信号的功率 普通调幅波中各个频率成分所占有的能量大小可根据帕塞瓦尔公式求得。已调波UAM在单位电阻上消耗的平均功率Pav应当等于各个频率成分所消耗的平均功率之和，即等于载波功率PC和边频功率PSB之和 载波功率 边带功率PSB等于上边频功率PSB上与下边频功率PSB下之和。PSB上与 PSB下相等，且边频功率等于 所以，已调波在单位电阻上消耗的平均功率 上面分析的调制信号uΩ是单一频率的信号，实际上调制信号都是由多频率成分组成的。如语音信号的频率主要集中在300~3400Hz范围，所以广播电台播送这样的语音信号，已调波的带宽等于6800Hz，相邻两个电台载波频率的间隔必须大于6800Hz，通常取为10kHz。多频调制情况下，调制信号的通用表示式为 其中，f(t)是uΩ归一化的变化规律表示式，A是幅值。相应的已调波uAM时域波形如图5.4a所示，其频谱如图5.4b所示。由于调制信号占有一定的频带，所以载波频率两边的频谱分别叫做上边带和下边带。已调波的带宽BAM=2Ωmax。上、下边带包含的信息是相同的，从信息传送的角度出发，只传送一个边带信息就可以了。 图5.4b 多频调制ＡM信号频谱 二.双边带调制(DSB) 双边带调制是仅传送上、下边带而抑制载波的一种调制方式。双边带信号可以直接通过调制信号与载波信号相乘的方法得到，如图5.5所示。双边带信号的表示式为 uDSB=KuΩuC (5.1―2) K为常数。uDSB的时域波形如图5.6所示，频谱如图5.7所示。由此两图可见，双边带信号时域波形的包络不同于调制信号的变化规律。 图5.5 DSB信号形成框图 图5.6 DSB调制信号波形图 图5.7 DSB调制信号的频谱 三.SSB信号分析 单边带调制是仅传送一个边带的调制方法。只传送上边带信号叫上边带调制，只传送下边带信号叫下边带调制。若调制信号为单一频率信号时，上边带调制信号表达式为 uSSB(t)=Um0cos(ωC+Ω)t (5.1―3) 下边带调制信号表达式为 uSSB(t)=Um0cos(ωC-Ω)t (5.1―4) 时域波形和频域的频谱分别如图5.8和5.9所示。从图中可看出，单边带信号的包络不再反映调制信号的变化规律，但与调制信号幅度的包络形状相同。单边带信号的频率随调制信号频率的不同而不同，也就是说，调制信号频率信息已寄载到已调波的频率之中了。因此可以说单边带调制是振幅和频率都随调制信号改变的调制方式，所以它的抗干扰性能优于AM调制 图5.8 单频调制SSB信号波形图 图5.9 单频调制SSB信号的频谱 5.2普通调幅波的产生电路 一.高电平调幅 低电平调制电路是相对于高电平调制电路而言的。早期实现振幅调制都是在功率级进行的，电平比较高，所以把在功率级完成振幅调制的电路叫做高电平调制电路。高电平调制电路的基本原理是根据高频谐振功率放大器的集电极调制特性和基极调制特性分别构成三极管集电极调制电路和基极调制电路。 1.集电极调制 集电极调制电路中，晶体管应该始终工作在过压状态。把调制信号uΩ与直流电压ECO串联，使晶体管的集电极直流电压变成为EC=ECO+uΩ。通过EC的变化，控制Ico、Ic1m变化，从而实现调制，如