信號的調(diào)幅與解調(diào)

信號的調(diào)幅與解調(diào)演示文稿目前一頁\總數(shù)七十三頁\編于二十二點(diǎn)信號的調(diào)幅與解調(diào)目前二頁\總數(shù)七十三頁\編于二十二點(diǎn)3.1調(diào)制概述

3.2調(diào)幅信號分析

3.3調(diào)幅電路

3.4

收音機(jī)中的檢波電路目前三頁\總數(shù)七十三頁\編于二十二點(diǎn)高頻放大混頻本機(jī)振蕩中頻放大檢波低頻放大收音機(jī)中必不可少的電路調(diào)幅信號目前四頁\總數(shù)七十三頁\編于二十二點(diǎn)3.1調(diào)制概述

所要傳輸?shù)脑茧娦盘?，如聲音信號、圖像信號等，稱為調(diào)制信號，用表示高頻振蕩信號是用來攜帶低頻信號的高頻振蕩信號,稱為載波，用uc(t)表示，載波通常采用高頻正弦波。受調(diào)后的信號稱為已調(diào)波，用u(t)表示。

一、什么是調(diào)制調(diào)制：將要傳輸?shù)牡皖l信號裝載的高頻信號上。解調(diào)：將低頻信號從高頻信號上還原出來。調(diào)制信號載波已調(diào)波幾個概念目前五頁\總數(shù)七十三頁\編于二十二點(diǎn)（1）為了提高信號的頻率，以便更有效地將信號從天線輻射出去。由天線理論可知，只有當(dāng)輻射天線的尺寸與輻射的信號波長相比擬時，才能進(jìn)行有效的輻射。而我們需要傳送的原始信號，如聲音等，通常頻率較低（波長較長），所以需要通過調(diào)制，提高其頻率，以便于天線輻射。二、為什么要進(jìn)行調(diào)制目前六頁\總數(shù)七十三頁\編于二十二點(diǎn)（2）為了實(shí)現(xiàn)信道復(fù)用。如果多個同頻率范圍的信號同時在一個信道中傳輸必然會相互干擾，若將它們分別調(diào)制在不同的載波頻率上，且使它們不發(fā)生頻譜重迭，就可以在一個信道中同時傳輸多個信號了，這種方式，稱為信號的頻分復(fù)用。

目前七頁\總數(shù)七十三頁\編于二十二點(diǎn)調(diào)制就是用調(diào)制信號控制載波的某個參數(shù),并使其與調(diào)制信號的變化規(guī)律成線性關(guān)系。

三、怎樣進(jìn)行調(diào)制對模擬信號具有三種調(diào)制方式：調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相。調(diào)幅頻率隨調(diào)制信號改變調(diào)頻調(diào)相振幅隨調(diào)制信號改變相位隨調(diào)制信號改變目前八頁\總數(shù)七十三頁\編于二十二點(diǎn)一.調(diào)幅信號的波形3.2調(diào)幅信號分析

目前九頁\總數(shù)七十三頁\編于二十二點(diǎn)目前十頁\總數(shù)七十三頁\編于二十二點(diǎn)設(shè)載波uC(t)的表達(dá)式和調(diào)制信號u(t)的表達(dá)式分別為：

調(diào)幅過程只是改變載波的振幅，使載波振幅與調(diào)制信號成線性關(guān)系，二.調(diào)幅信號的數(shù)學(xué)表達(dá)式調(diào)幅波表達(dá)式為調(diào)幅幅度變化量調(diào)幅系數(shù)目前十一頁\總數(shù)七十三頁\編于二十二點(diǎn)Umax表示調(diào)幅波包絡(luò)的最大值，Umin表示調(diào)幅波包絡(luò)的最小值。Ma表明載波振幅受調(diào)制控制的程度，一般要求0≤Ma≤1，以便調(diào)幅波的包絡(luò)能正確地表現(xiàn)出調(diào)制信號的變化。Ma>1的情況稱為過調(diào)制,目前十二頁\總數(shù)七十三頁\編于二十二點(diǎn)不同Ma時的已調(diào)波波形目前十三頁\總數(shù)七十三頁\編于二十二點(diǎn)1.已知：Umax＝10，Umin＝6，求Ma。2.已知：Umax＝12，Ucm＝10，求Ma。3.已知：Ucm＝10，Umin＝6，求Ma。若fc＝200kHz。F＝5kHz，寫出表達(dá)式。4.已知：求：Ma，Ucm,

fc，F(xiàn)。問題與思考目前十四頁\總數(shù)七十三頁\編于二十二點(diǎn)三.調(diào)幅信號的頻譜下邊頻上邊頻載頻下邊頻上邊頻載頻目前十五頁\總數(shù)七十三頁\編于二十二點(diǎn)已知：畫出它們的頻譜圖。

例題一目前十六頁\總數(shù)七十三頁\編于二十二點(diǎn)已知頻譜圖，寫出表達(dá)式。

例題二u0f（kHz）1001059510v4v4v目前十七頁\總數(shù)七十三頁\編于二十二點(diǎn)調(diào)制過程為頻譜的線性搬移過程，即將調(diào)制信號的頻譜不失真地搬移到載頻的兩旁。因此，調(diào)幅稱為線性調(diào)制。調(diào)幅電路則屬于頻譜的線性搬移電路。

調(diào)幅波的頻帶寬度為：

BW=2Fn

復(fù)雜調(diào)制信號調(diào)幅的頻譜

上邊帶下邊帶目前十八頁\總數(shù)七十三頁\編于二十二點(diǎn)復(fù)雜調(diào)制信號調(diào)幅的頻譜

1.調(diào)幅的實(shí)質(zhì)是頻譜的線性搬移2.調(diào)幅必須采用非線性電路實(shí)現(xiàn)目前十九頁\總數(shù)七十三頁\編于二十二點(diǎn)

例題三u0f（kHz）5005104908v4v4v5304703v3v已知頻譜圖，寫出表達(dá)式。目前二十頁\總數(shù)七十三頁\編于二十二點(diǎn)1.載波的功率四、調(diào)幅波的功率分配2.上、下邊頻功率3.總平均功率4.最大瞬時功率目前二十一頁\總數(shù)七十三頁\編于二十二點(diǎn)設(shè)載波功率PC=150W，問調(diào)幅系數(shù)為1及0.3時，總邊頻功率，總平均功率及已調(diào)波最大瞬時功率各為多少？由本例可以得出如下結(jié)論：（1）調(diào)幅信號的邊頻功率與調(diào)幅系數(shù)有關(guān)，調(diào)幅系數(shù)越大，邊頻功率越大。（2）在實(shí)際的通信系統(tǒng)中，由于信號的幅度是變化的，平均的調(diào)幅系數(shù)較小，因此，在已調(diào)波的總功率中，載波功率占了絕大部分，邊頻功率只占極小部分。（3）由于有用信息（調(diào)制信號）只包含在邊頻（邊帶）中，載頻并不包含有用信息，故一般調(diào)幅在功率利用方面存在極大浪費(fèi)。

例題四目前二十二頁\總數(shù)七十三頁\編于二十二點(diǎn)已知：調(diào)幅波表達(dá)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。

例題五目前二十三頁\總數(shù)七十三頁\編于二十二點(diǎn)五.雙邊帶信號由于載波不包含有用信息，但又占據(jù)很大的功率分配，因此，為了提高功率的有效利用率，在傳輸時，可以僅傳輸上、下邊帶，而將載波抑制掉，這種方法稱為抑制載波的雙邊帶調(diào)制。雙邊帶信號的頻譜中無載頻成份，只有上、下邊頻（邊帶）

目前二十四頁\總數(shù)七十三頁\編于二十二點(diǎn)1.雙邊帶信號的包絡(luò)不反映調(diào)制信號變化規(guī)律2.在調(diào)制信號過零點(diǎn)處，發(fā)生相位突變（反相）目前二十五頁\總數(shù)七十三頁\編于二十二點(diǎn)為什么說普通調(diào)幅波的功率利用率低？要提高功率利用率，可以采用什么方法？2.雙邊帶調(diào)幅相比普通調(diào)幅的優(yōu)勢是什么？3.雙邊帶調(diào)幅信號的包絡(luò)是否與調(diào)制信號的波形相同？4.雙邊帶調(diào)幅與普通調(diào)幅的共同點(diǎn)是什么？問題與思考目前二十六頁\總數(shù)七十三頁\編于二十二點(diǎn)一、調(diào)幅電路的實(shí)現(xiàn)模型3.3調(diào)幅電路

調(diào)幅過程是頻譜的線性搬移過程，在這個過程中，有新的頻率分量出現(xiàn)，這個過程也稱為頻率變換，顯然，頻率變換不可能由線性電路實(shí)現(xiàn)，而必須由非線性電路才能完成。有新的頻率產(chǎn)生頻率變換作用線性電路非線性電路沒有新的頻率產(chǎn)生有新的頻率產(chǎn)生目前二十七頁\總數(shù)七十三頁\編于二十二點(diǎn)1.非線性元件的頻率變換作用一個信號通過線性元件和非線性元件產(chǎn)生頻率：ω，2ω，3ω等諧波目前二十八頁\總數(shù)七十三頁\編于二十二點(diǎn)兩個信號通過線性元件和非線性元件產(chǎn)生組合頻率：ω=|±pω1±qω2|(p、q=0，2，3……)目前二十九頁\總數(shù)七十三頁\編于二十二點(diǎn)1.一個正弦信號通過非線性元件產(chǎn)生基波和多次諧波。2.兩個信號通過非線性元件產(chǎn)生組合頻率。產(chǎn)生頻率：ω，2ω，3ω等諧波產(chǎn)生組合頻率：ω=|±pω1±qω2|(p、q=0，2，3……)結(jié)論目前三十頁\總數(shù)七十三頁\編于二十二點(diǎn)2.調(diào)幅電路模型調(diào)幅關(guān)鍵在于獲得調(diào)制信號與載波的相乘項(xiàng)，而相乘項(xiàng)的獲得，必須采用非線性電路才能實(shí)現(xiàn)。普通調(diào)幅電路可以采用二極管、三極管等非線性元件實(shí)現(xiàn)，也可以采用集成模擬相乘器實(shí)現(xiàn)。

Ff=|±pfc

±qF|fc

±F,fc

fc

目前三十一頁\總數(shù)七十三頁\編于二十二點(diǎn)3.集成模擬相乘器模擬相乘器是實(shí)現(xiàn)兩個模擬信號瞬時值相乘功能的電路，它通常具有兩個輸入端和一個輸出端，是一個三端網(wǎng)絡(luò)。集成模擬相乘器是實(shí)現(xiàn)頻率變換的重要部件。差分電路是模擬相乘器的基本電路單元，通用型的集成模擬相乘器的實(shí)用電路一般采用雙差分電路，外加一個補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)以擴(kuò)大輸入信號的動態(tài)范圍，例如BG314。uo

=Kuxuy目前三十二頁\總數(shù)七十三頁\編于二十二點(diǎn)差分電路是模擬相乘器的基本電路單元目前三十三頁\總數(shù)七十三頁\編于二十二點(diǎn)實(shí)用模擬集成相乘器舉例：BG314內(nèi)部電路雙差分放大器擴(kuò)展電路：擴(kuò)展動態(tài)范圍目前三十四頁\總數(shù)七十三頁\編于二十二點(diǎn)問題與思考有哪幾種調(diào)幅方式？調(diào)幅的實(shí)現(xiàn)模型是怎樣的？調(diào)幅的實(shí)質(zhì)是什么？4.為什么調(diào)幅必須采用非線性電路才能實(shí)現(xiàn)？目前三十五頁\總數(shù)七十三頁\編于二十二點(diǎn)二、調(diào)幅電路的類型普通調(diào)幅電路雙邊帶調(diào)幅電路單邊帶調(diào)幅電路二極管調(diào)幅電路集成模擬相乘調(diào)幅電路高電平調(diào)幅電路平衡調(diào)幅電路環(huán)形調(diào)幅電路集成模擬相乘調(diào)幅電路濾波法移相法單邊帶調(diào)幅單邊帶信號。普通調(diào)幅調(diào)幅信號抑制載波的雙邊帶調(diào)幅雙邊帶信號目前三十六頁\總數(shù)七十三頁\編于二十二點(diǎn)三.低電平調(diào)幅電路由于二極管的非線性頻率變換作用，在二極管的電流中包含各種組合頻率分量，其中有ωC和ωC的分量。只要調(diào)諧回路諧振于ωC，且?guī)挒?Ω，其輸出即為普通調(diào)幅波。

非線性元件帶通濾波器目前三十七頁\總數(shù)七十三頁\編于二十二點(diǎn)頻譜分析：u=u

+uC+E目前三十八頁\總數(shù)七十三頁\編于二十二點(diǎn)四、集成模擬相乘普通調(diào)幅電路調(diào)節(jié)調(diào)幅系數(shù)目前三十九頁\總數(shù)七十三頁\編于二十二點(diǎn)五.雙邊帶調(diào)幅電路1.二極管平衡調(diào)幅電路

二極管平衡調(diào)幅電路工作波形電路中要求各二極管特性完全一致，電路完全對稱

目前四十頁\總數(shù)七十三頁\編于二十二點(diǎn)頻譜分析：目前四十一頁\總數(shù)七十三頁\編于二十二點(diǎn)2.二極管環(huán)形調(diào)幅電路

目前四十二頁\總數(shù)七十三頁\編于二十二點(diǎn)六.單邊帶調(diào)幅電路由于雙帶邊信號中的兩個邊帶所包含信息是相同的，因此，在傳輸時，也可以只傳送一個邊帶而將另一個邊帶濾掉，這就是單邊帶調(diào)幅。這樣做的好處在于，頻帶可以節(jié)省一半，這對于日益擁擠的短波波段來說，有著極其重大的意義，因?yàn)檫@樣就能在同一波段內(nèi)，使所容納的頻道數(shù)目增加一倍，大大提高了短波波段的利用率。

獲得單邊帶信號的方法主要為濾波法和移相法。

目前四十三頁\總數(shù)七十三頁\編于二十二點(diǎn)下邊帶上邊帶帶通濾波器的帶寬要大于或等于調(diào)制信號的帶寬。濾波法：

難點(diǎn)：邊帶能否濾干凈目前四十四頁\總數(shù)七十三頁\編于二十二點(diǎn)移相法：難點(diǎn)：精確地移相90°目前四十五頁\總數(shù)七十三頁\編于二十二點(diǎn)

(a)節(jié)省發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率。

(b)單邊帶已調(diào)信號的頻譜寬度被壓縮一半,帶寬利用率高。

(c)雙邊帶調(diào)制信號的包絡(luò)已不再反映調(diào)制信號的變化規(guī)律.單邊帶信號的主要特點(diǎn)：目前四十六頁\總數(shù)七十三頁\編于二十二點(diǎn)問題與思考1.普通調(diào)幅電路一般有哪幾種？2.雙邊帶調(diào)幅電路一般有哪幾種？3.單邊帶調(diào)幅一般有哪幾種方式？目前四十七頁\總數(shù)七十三頁\編于二十二點(diǎn)畫出下圖中u1和u2的波形和頻譜圖。

例題六目前四十八頁\總數(shù)七十三頁\編于二十二點(diǎn)3.4收音機(jī)中的檢波電路一、

收音機(jī)中的檢波過程1、什么是檢波器從高頻調(diào)幅波中解調(diào)出原調(diào)制信號檢波器是收音機(jī)中一個必不可少的單元電路。目前四十九頁\總數(shù)七十三頁\編于二十二點(diǎn)2.實(shí)現(xiàn)檢波的電路模型

（1）.包絡(luò)檢波（2）.同步檢波目前五十頁\總數(shù)七十三頁\編于二十二點(diǎn)二、大信號包絡(luò)檢波器1.大信號檢波器的電路大信號，是指輸入高頻電壓的振幅在0.5V以上，這時可忽略二極管的導(dǎo)通電壓，即認(rèn)為二極管工作在開關(guān)狀態(tài)。二極管兩端的電壓為正時，二極管導(dǎo)通;為負(fù)時，二極管截止。檢波二極管低通濾波器檢波負(fù)載電阻目前五十一頁\總數(shù)七十三頁\編于二十二點(diǎn)2.大信號檢波器的原理正半周時，充電，內(nèi)阻rd小，充電時間常數(shù)rdC很小，充電很快。負(fù)半周時，放電，負(fù)載電RL大，放電時間常數(shù)RLC很大放電很慢。去向低功放去向AGC電路放電充電目前五十二頁\總數(shù)七十三頁\編于二十二點(diǎn)3.大信號檢波器的檢波效率增大負(fù)載電阻RL阻值；增加濾波電容C的容量；選用正向電阻小、結(jié)電容小、反向電阻大的檢波二極管都可以提高檢波效率。目前五十三頁\總數(shù)七十三頁\編于二十二點(diǎn)4.大信號檢波器的失真（1）對角線失真（惰性失真）目前五十四頁\總數(shù)七十三頁\編于二十二點(diǎn)形成原因

RLC過大使二極管在截止期間C

的放電速度太慢，以致跟不上調(diào)幅波包絡(luò)的下降速度。消除失真的條件（1）RLC越大越容易產(chǎn)生失真；（2）

Ma越大越容易產(chǎn)生失真；（3）

Ω越大越容易產(chǎn)生失真；目前五十五頁\總數(shù)七十三頁\編于二十二點(diǎn)例題七問是否有惰性失真？若有失真，應(yīng)如何修改元件參數(shù)？設(shè)：目前五十六頁\總數(shù)七十三頁\編于二十二點(diǎn)產(chǎn)生失真的條件：CC的接入。4.大信號檢波器的失真（2）底部切割失真產(chǎn)生失真的原因：URL過大。URL目前五十七頁\總數(shù)七十三頁\編于二十二點(diǎn)相當(dāng)于給VD加了一額外的反偏電壓，當(dāng)URL很大，使輸入調(diào)幅波包絡(luò)的大小在某個時段小于URL，導(dǎo)致VD在這段時間截止，產(chǎn)生非線性失真。其底部被切去，形成“底部切割失真”。目前五十八頁\總數(shù)七十三頁\編于二十二點(diǎn)消除失真的條件：目前五十九頁\總數(shù)七十三頁\編于二十二點(diǎn)例題八問是否有底部切割失真？若有失真，應(yīng)如何修改元件參數(shù)？設(shè)：目前六十頁\總數(shù)七十三頁\編于二十二點(diǎn)負(fù)峰切割失真本質(zhì)上是由于檢波器交、直流負(fù)載不等而引起，為此可采用如圖的措施來減小交直流負(fù)載的差別。4、克服底部切割失真的方法：分壓式電路電路特點(diǎn)：（1）消除失真的同時，降低了輸出電壓。（2）一般：目前六十一頁\總數(shù)七十三頁\編于二十二點(diǎn)例題九若：，，問是否有底部切割失真？設(shè)：目前六十二頁\總數(shù)七十三頁\編于二十二點(diǎn)R1與W組成分壓電路,以減弱底部切割失真；W是一音量電位器,控制輸出電壓的大小。R2、C4組成的AGC電路。

由R2調(diào)整檢波靜態(tài)電流，約20～50μA。

收音機(jī)的檢波電路

目前六十三頁\總數(shù)七十三頁\編于二十二點(diǎn)三、小信號檢波器①輸入信號幅度較小（小于0.2V）。②利用二極管伏安特性曲線的彎曲部分實(shí)現(xiàn)檢波，在整個信號周期內(nèi)二極管都是導(dǎo)通的。2.電路形式1.電路特點(diǎn)目前六十四頁\總數(shù)七十三頁\編于二十二點(diǎn)3.工作波形小信號檢波器的輸出幅度