振幅调制、振幅解调与混频电路

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1、第五章振幅调制、振幅解调与混频电路2010-9-24第5章振幅调制、振幅解调与混频电路5.1信号变换概述5.2振幅调制电路5.3振幅解调电路5.4混频电路1第五章振幅调制、振幅解调与混频电路2010-9-24信号变换概述非线性器件滤波器输入输出2第五章振幅调制、振幅解调与混频电路2010-9-24调制、解调和混频电路是现代通信设备中重要的组成部分。调制：让待传输的低频信号控制高频振荡信号的某一参数的过程称为调制，相应的电路称为调制电路。解调：从受调制的信号中恢复出原来的低频信号的过程称为解调。问题：为

2、什么要进行调制？1、只有馈送到天线上的信号波长与天线的尺寸可以相比拟时，天线才能有效地辐射和接受电磁波。如果将频谱分布在低频区的基带信号（比如说我们的语音，频谱分布在300~3400Hz），直接馈送到天线上，则要将它有效地变换为电磁波向传输媒质辐射，天线的长度就要几百km。3第五章振幅调制、振幅解调与混频电路2010-9-24只有通过调制，将基带信号的频谱搬移到频率较高的位置，再将这种频率足够高的信号加到天线上去，天线的尺寸就可大为缩小。2、接收机必须具有任意选择某电台发送的信号而抑制其他电台发送的信

3、息和各种干扰的能力，而调制这种频谱搬移过程就可以将不同电台的信号搬移到不同的位置，从而使各个电台之间互不干扰。调制电路、解调电路和混频（变频）电路都属于频谱搬移电路。4第五章振幅调制、振幅解调与混频电路2010-9-245.1.1相乘器与频谱搬移电路5.1.1相乘器及其频率变换作用Amu(t)Amxyux(t)uo(t)xu(t)xoyu(t)yu(t)y(a)(b)图5.1.1相乘器电路符号相乘器是一个能够完成两个模拟信号相乘功能的电路或器件。其符号如图5.1.1所示。5第五章振幅调制、振幅解调与混

4、频电路2010-9-24若加在两个输入端口的信号分别为ux和uy，则输出端的信号uo为：uo=AMuxuy其中，AM为相乘器的增益系数，单位为1/V。说明：输出电压与两个输入电压同一时刻瞬时值的乘积成正比，而且输入电压的波形、幅度、极性和频率可以是任意的。设ux=Ucos(ωt)，uy=Ucos(ωt)xmXYmY则相乘器输出电压uo为uo=AMuxuy=AMUxmUYmcos(ωXt)cos(ωYt)=1/2AMUU{cos[(ω+ω)t]+cos[(ω—ω)t]}xmYmXYXY6第五章振幅调制、

5、振幅解调与混频电路2010-9-24uo=AMuxuy=AMUxmUYmcos(ωXt)cos(ωYt)=1/2AMUU{cos[(ω+ω)t]+cos[(ω—ω)t]}xmYmXYXY=1/2AMUUcos[(ω+ω)t]+1/2AMUUcos[(ω—ω)t]xmYmXYxmYmXY上式说明，当相乘器的两个输入信号分别为角频率是ω和ω的信号时，输出信号中既无ω，也无ω，而是XYXY出现了两个新的频率分量：ω+ω（和频）与ω—ωXYXY（差频）。结论：相乘器是一个非线性器件，具有频率变换作用，可以产生

6、新的频率分量。7第五章振幅调制、振幅解调与混频电路2010-9-24Amplitude5.1.2振幅调制基本原理Modulation普通调幅（AM）抑制载波的双边带调幅振幅调制简称调幅，共分三种情况（DSB）单边带调幅（SSB）一、普通调幅（AM）1、单频调制uc(t)是高频等幅输入信号----载波。u(t)是待传输的低频信号。ΩU是直流电源。Q8第五章振幅调制、振幅解调与混频电路2010-9-24设载波信号：u(t)＝Ucos(ωt)=Ucos(2πft)ccmccmc其中ω=2πf，为载波角频率；

7、fccc为载波频率。低频单音信号：u(t)＝Ucos(Ωt)ΩΩm=Ucos(2πFt)Ωm注：该信号又称为调制信号。根据普通调幅电路模型可得输出调幅电压：uo(t)=AM[U+u(t)]uc(t)QΩ=AM[U+u(t)]Ucos(ωt)QΩcmc=[AMUU+AMUu(t)]cos(ωt)QcmcmΩc=[U+ku(t)]cos(ωt)(5.1.8)m0aΩc9第五章振幅调制、振幅解调与混频电路2010-9-24uo(t)=[U+ku(t)]cos(ωt)(5.1.8)m0aΩc=[U+kUcos

8、(Ωt)]cos(ωt)m0aΩmc=U[1+mcos(Ωt)]cos(ωt)(5.1.9)m0ac其中m=kU/U称为调幅系数或调幅度，表示aaΩmm0载波振幅受调制信号控制的程度。U[1+mcos(Ωt)]称为调幅波的包络。m0a下面研究普通调幅信号的波形U[1+mcos(Ωt)]是m0au(t)的振幅，它反映调幅信号的包络线的变化。o在输入调制信号的一个周期内，调幅信号的最大振幅为U=U(1+m)ommaxm0a最小振幅为U=U(1—m)ommin