第6章调幅、检波与混频电路(线性频率变换电路).ppt

概述
振幅调制与解调原理
调幅电路
检波电路
混频
倍频
实例介绍
章末小结
第6章调幅、检波与混频电路(线性频率变换电路)
返回主目录
第6章调幅、检波与混频电路(线性频率变换电路)
概述
调制电路与解调电路是通信系统中的重要组成部分。正如绪论中所介绍的, 调制是在发射端将调制信号从低频段变换到高频段, 便于天线发送或实现不同信号源、不同系统的频分复用;解调是在接收端将已调波信号从高频段变换到低频段, 恢复原调制信号。
在模拟系统里, 按照载波波形的不同, 可分为脉冲调制和正弦波调制两种方式。
脉冲调制是以高频矩形脉冲为载波, 用低频调制信号分别去控制矩形脉冲的幅度、宽度或位置三个参量, 分别称为脉幅调制(PAM), 脉宽调制(PDM)和脉位调制(PPM)。
正弦波调制是以高频正弦波为载波, 用低频调制信号分别去控制正弦波的振幅、频率或相位三个参量, 分别称为调幅(AM)、调频(FM)和调相(PM)。本书仅讨论正弦波调制。
本章首先分别在时域和频域讨论振幅调制与解调的基本原理, 然后介绍有关电路组成。由于混频电路、倍频电路与调幅电路、振幅解调电路(又称为检波电路)同属于线性频率变换电路, 所以也放在这一章介绍。
振幅调制与解调原理

1. 普通调幅信号的表达式、波形、频谱和功率谱
普通调幅方式是用低频调制信号去控制高频正弦波(载波)的振幅, 使其随调制信号波形的变化而呈线性变化。
设载波为 uc(t)=Ucmcosωct, 调制信号为单频信号,即uΩ(t)=UΩmcosΩt(Ωωc), 则普通调幅信号为:
uAM(t)= (Ucm+kUΩm cos Ωt)cosωct
=Ucm(1+MacosΩt)cosωct ()
其中调幅指数Ma= , 0<Ma≤1, k为比例系数。
(a)给出了uΩ(t), u c(t)和uAM(t)的波形图。从图中并结合式()可以看出, 普通调幅信号的振幅由直流分量Ucm和交流分量kUΩm cosΩt迭加而成, 其中交流分量与调制信号成正比, 或者说, 普通调幅信号的包络(信号振幅各峰值点的连线)完全反映了调制信号的变化。另外, 还可得到调幅指数Ma的表达式:
显然, 当Ma>1时, 普通调幅波的包络变化与调制信号不再相同, 产生了失真, 称为过调制, 。所以, 普通调幅要求Ma必须不大于1。
式()又可以写成
uAM(t)=Ucmcosωct+ [cos (ωc+Ω)t+cos (ωc-Ω)t]
可见, uAM(t)的频谱包括了三个频率分量:ωc(载波)、ωc+Ω(上边频)和ωc-Ω(下边频)。原调制信号的频带宽度是
Ω或(F= ) , 而普通调幅信号的频带宽度是2Ω(或2F), 是原调制信号的两倍。普通调幅将调制信号频谱搬移到了载频的左右两旁, (b)所示。
图 过调制波形
由式()还可以看到, 若此单频调幅信号加在负载R上, 则载频分量产生的平均功率为:
 Pc= ()
两个边频分量产生的平均功率相同, 均为:
PSB=
调幅信号总平均功率为:
Pav=Pc+2PSB= ()
由于被传送的调制信息只存在于边频分量而不在载频分量中, 所以从式()可知, 携带信息的边频功率最多只占总功率的三分之一(因为Ma≤1)。在实际系统中, 平均调幅指数很小, 所以边频功率占的比例更小, 功率利用率更低。
为了提高功率利用率, 可以只发送两个边频分量而不发送载频分量, 或者进一步仅发送其中一个边频分量, 同样可以将调制信息包含在调幅信号中。这两种调幅方式分别称为抑制载波的双边带调幅(简称双边带调幅)和抑制载波的单边带调幅(简称单边带调幅), 在以下两小节将分别给予介绍。