第五讲 调幅系统

调幅原理用调制信号去控制高频载波的振幅、使载波的振幅按调制信号的规律变化，便可得到调幅波。

这一过程中，载波、调制波和已调波的波形如图Z0901（补图）所示。

由图可见，连接已调波幅值各点所形成的包络线，反映了调制波的特点。

显然，已调波已经不是纯粹的正弦波了，这表明已调波的获得是一个频率变换过程，只有通过非线性元件才能实现。

图Z0902是调幅的原理电路，它由非线性器件二极管和谐振频率为ω0的LC并联谐振回路组成。

uC 为载波电压，um为调制电压。

由于二极管的伏安特性可以近似地用一个n次多项式来表示，即：io =a0＋a1u＋a2u2＋a3u3+…，系数a0、a1、a2、a3等的大小和符号取决于二极管伏安特性的特点。

而该多项式的项数取决于信号u的大小和对分析结果所要求的精确度，信号愈大或者所要求的精确度愈高，所取的项数就应愈多。

通常，取前三项就足以反映出二极管的非线形特点，即：io = u＋a1u +a2u2 （式中iO即iD）GS0901 若：uC = Ucmcosω0tum = UmmcosΩt则作用于电路的总电压u（即ua）为：u = uC + um= Ucmcosω0t + UmmcosΩt代入式GS0901可得：io = a0＋a1（Ucmcosω0t+ UmmcosΩt）+a2（Ucmcosω0t+UmmcosΩt）2 GS0902将GS0902式展开，可得：显然，当ω0 >>Ω 时，只有ω0 及ω0±Ω这三种频率的信号才能在固有频率为ω0的LC并联谐振回路上产生较大的压降，于是LC回路两端的电压为：式中Z0表示谐振回路的谐振阻抗。

利用三角函数关系式不难将式GS0904变换为：式GS0905就是已调波的数学表达式它表明已调波的振幅为，是按调制波的特点而变化的，已调波的重复频率等于载波频率ω0，ma称为调幅系数，又叫调幅度。

由式GS0907可知，它与调制电压的幅度成正比，是一个反映调幅程度的量。

调幅系统试验课程设计一、教学目标本课程的学习目标主要包括知识目标、技能目标和情感态度价值观目标。

知识目标要求学生掌握调幅系统的原理、特点及其应用；技能目标要求学生能够运用所学知识对调幅系统进行分析和设计；情感态度价值观目标要求学生培养对调幅技术的兴趣，提高创新意识和团队合作能力。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括调幅系统的原理、调幅电路的设计、调幅信号的解调、调幅系统的性能分析等。

教学大纲按照教材的章节进行安排，具体内容包括：第1章调幅系统的基本原理；第2章调幅电路的设计与分析；第3章调幅信号的解调与检测；第4章调幅系统的性能评估。

三、教学方法本课程采用多种教学方法，包括讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。

讲授法用于传授基本原理和知识点，讨论法用于激发学生思考和探讨，案例分析法用于分析实际问题和解决方案，实验法用于锻炼学生的动手能力和实践技能。

通过多样化的教学方法，激发学生的学习兴趣和主动性。

四、教学资源本课程的教学资源包括教材、参考书、多媒体资料和实验设备等。

教材为学生提供系统性的知识体系，参考书为学生提供更多的学习资料，多媒体资料为学生提供形象的视觉感受，实验设备为学生提供动手实践的机会。

教学资源的选择和准备要根据教学内容和教学方法的需求进行，以支持教学的顺利进行，丰富学生的学习体验。

五、教学评估本课程的评估方式包括平时表现、作业、考试等。

平时表现主要评估学生的课堂参与、提问、讨论等，占总评的30%；作业主要包括练习题和案例分析，占总评的20%；考试包括期中考试和期末考试，占总评的50%。

评估方式应客观、公正，能够全面反映学生的学习成果。

六、教学安排本课程的教学进度安排如下：第1周至第4周，学习调幅系统的基本原理；第5周至第8周，学习调幅电路的设计与分析；第9周至第12周，学习调幅信号的解调与检测；第13周至第16周，学习调幅系统的性能评估。

教学时间安排为每周4课时，共计16周。

教学地点安排在教室和实验室。

AM调幅系统D制信号，它可以是确知信号，也可以是随机信号；wc =2∏f c 为载波信号的角频率；k 为载波信号的起始相位，为简便起见，通常设为0。

常规AM通常可以用图1表示的系统来实现。

A0 A0Cos(wct) cos(wct +k) f(t) Sam(t) = [A0+f(t) ]cos(wct +k)图 1 常规AM 调制系统原理对于AM 的解调既可以用异步解调方法，如包络检波法，也可以用同步解调法，现在我们来使用同步解调法，即将已调信号和一个与载波信号同频率的信号相乘，在通过一个理想低通滤波器就可以得到原始信号m (t)。

为简便起见，我们将这个与载波信号同频率的信号定义为与载波信号相同的形式，即cos(wct +k)，其中k 为0。

A0 A0Cos(wct) n(t)低通滤波器cos(wct +k) f(t)r(t)coswct图2 常规AM解调系统原理框其中，n(t) 为高斯噪声，最后的输出信号r(t)，由于不可能取得完全理想的低通滤波器，所以r(t)只能是近似为原始信号m (t) 。

三、参数选择因为载波频率要远远高于调制信号的频率，所以可以选择如下的数据。

而采样速率一般选择为载波频率的10倍，但是为了适中只选了20000HZ。

采样点数设为n(t) :std Deviation =1; =20000;No.of Sample =1024;四、总体电路图1、在SystemView下连接的AM 调幅系统的调制电路如图3所示，解调电路如图4所示。

图3 AM调幅系统的调制电路图 4 AM 调幅系统的解调电路1、器件介绍: 产生一个正弦波，y(t)=Asin(2∏fct+0);：增益，对输入信号进行放大；：乘法器；：加法器；：分析器；：低通滤波器；：高斯噪声，产生一个具有高斯分布的噪声；2、调制电路的仿真结果调制电路经过仿真，调制信号的波形如图5所示，相应的频谱图如图6所示。

载波信号波形如图7所示，相应的频谱如图8所示。

调幅的基本原理调幅的概念调幅（Amplitude Modulation，AM）是一种用于无线电通信的调制技术，它将音频信号（调制信号）通过改变载波信号的振幅来传输。

在调幅中，载波信号的频率和相位保持不变，只有振幅随着调制信号而改变。

基本原理调幅的基本原理可以分为三个步骤：调制、传输和解调。

1. 调制调制是将音频信号转换为适合无线传输的形式。

在调幅中，音频信号被用来改变载波信号的振幅。

这可以通过将音频信号与载波信号相乘来实现。

具体而言，载波信号由一个高频振荡器产生，其频率通常在几十千赫兹到几百兆赫兹之间。

音频信号则由麦克风或其他声音源提供，其频率范围通常在几十赫兹到几千赫兹之间。

在乘法器中，音频信号和载波信号相乘。

这将导致两个副产品：一个是两倍载波频率的正弦波（上边带），另一个是载波频率的负弦波（下边带）。

这些副产品可以通过滤波器来去除，只保留原始音频信号和调制后的载波信号。

2. 传输在调幅中，调制后的载波信号通过天线无线传输。

这要求发送和接收设备之间有一条无线电信道。

在传输过程中，调制后的载波信号会受到各种噪声和干扰的影响。

这些干扰可能来自其他无线电设备、大气条件或其他原因。

为了提高通信质量，通常会使用一些技术来减少干扰，例如频谱分析、信道编码和差错纠正等。

3. 解调解调是将接收到的调幅信号还原为原始音频信号的过程。

解调器是用于解调的主要设备。

在解调器中，接收到的调幅信号被分离成两个部分：一个是原始音频信号，另一个是载波信号。

这可以通过使用滤波器实现，在滤波器中选择适当的频率范围来消除上下边带并保留原始音频信号。

得到的音频信号可以放大并发送到扬声器或其他音频设备中。

调幅的特点和应用调幅具有以下特点和应用：特点1.调幅是一种简单且易于实现的调制技术，适用于低成本的通信系统。

2.调幅信号可以通过常规的无线电设备进行传输和接收。

3.调幅信号可以在长距离传输中保持较好的质量，但受到噪声和干扰的影响。

应用1.广播电台：调幅广播是最常见的广播形式之一。

第五章 幅度调制系统5-1以占空比为1:1、峰 — 峰值为2m A 的方波为调制信号，对幅度为A 的正弦载波进行标准幅度调制，试① 写出已调波()AM S t 的表示式，并画出已调信号的波形图；② 求出已调波的频谱()AM S ω, 并画图说明。

解：① 令方波信号为2()(1)2m mT A nT t nT f t T A nT t n T⎧+ <<+⎪⎪=⎨⎪- +<<+⎪⎩ 0,1,2,...n = ± ± ，则000()cos 2()[()]cos ()cos (1)2m AMm T A A t nT t nT s t A f t t T A A t nT t n Tωωω⎧+ ≤<+⎪⎪=+=⎨⎪- +≤<+⎪⎩ 其中0,1,2,...n = ± ± 。

② 取方波信号一个周期的截断信号02()02m T mT A t f t T A t ⎧+ <<⎪⎪=⎨⎪- -<<⎪⎩，求得其傅里叶变换为()()sin()44T m TTF jA T Sa ωωω=-则根据式（2.17）可以得到方波信号的傅里叶变换为1(1)2()2()nmn n F j A nTπωδω+∞=-∞--=--∑所以已调信号的傅里叶变换为 00001()()[()()][()()]2(1)122[()()][()()]AM nm o o o o nF F A n n jA A nTTωωπδωωδωωπδωωδωωπππδωωδωωπδωωδωω=*-+++-++-- =--++-+-++∑时域及频域图如下所示：A π2/m j A π-0w 0w Tπ+02w T π+w()AM S w ()AM s t t()f t tT2T mA5-2已知线性调制信号表示如下： ①10()cos cos S t t t ω=Ω ②20()(10.5sin )cos S t t t ω=+Ω设Ω=60ω，试分别画出S 1(t)和S 2(t)的波形图和频谱图。

调幅调制、高频功率放大器与倍频器任务引入无线电发射装置为什么要进行调制？虽然可以象有线话筒那样将声音直接变换为音频电信号通过电缆传输给远处的接收方，但衰减大，传输效率低，干扰也大。

所以普通非平衡连接卡拉OK有线话筒电缆不超过20米，而专业平衡连接有线话筒电缆也不宜超过100米。

此外，若像农村有线广播那样，把信号一次传输给许多接收方，就需要建设大量的传输线路，这是很不经济的（特别在山区）。

因此，为了把声音信号等传输给远处的许多接收方，最好如图2.2-1那样以空间作为传输介质。

现在大部分广播都采用无线传输。

图2.2-1信号的调制与无线传输由电磁波理论知道，交变的电振荡可由天线向空中辐射出去。

但天线的尺寸必须足够长(天线振子的长度与电振荡的波长可以比拟)，才能有效地把电振荡辐射出去。

例如，被传送的信号是语言、声音信号的频率范围为2OHz-2OkHz，其相应波长是15x103—15x106ｍ，若通过天线发射到空中，需要制作几十公里长的发射天线!显然，制造这样的大尺寸的天线不仅困难，而且造价奇高，发射效率很低。

电磁波辐射有个特性，就是它的频率越高，辐射能力越强。

只有频率在几百kHZ以上的高频电流所转换成的无线电磁波效率高，辐射作用足够强。

那么，能否利用容易辐射的高频振荡波驮载所要传递的信息(如音频、视频等较低频率的信号)呢?答案是肯定的，即如示意图2.2-1那样用某种方法把声音信号载于频率比声音信号高，适合于在空中发射的电信号上，就可以传输声音信号。

此过程称为调制。

所谓调制就是发送方(即发端)将所要传送的信息“装载”到高频振荡波上，再由天线发射出去。

在这里，高频振荡波就是携带信息(信号)的运输工具，所以叫做载波信号，在上个课题中已学习的各种振荡电路可提供载波信号。

经过调制以后的高频振荡波叫做已调信号，能够完成调制作用的电路叫做调制电路。

例如，我们熟悉的中央人民广播电台一套节目发送的电波频率639kHz就是该电台的载波频率，93.9 M Hz为广东人民广播电台音乐台载波频率。

物理调频调幅知识点物理调频调幅（Physical Frequency Modulation and Amplitude Modulation）是一种将信息信号嵌入到载波信号中的调制技术。

使用物理调频调幅技术，可以将低频信号传输到远处的接收器，并在接收器端还原出原始信号。

本文将介绍物理调频调幅的工作原理和相关知识点。

1.调制和解调调制是将低频信号（调制信号）嵌入到高频载波信号中的过程。

调制信号的频率通常远远低于载波信号的频率。

调制技术可分为幅度调制（AM）、频率调制（FM）和相位调制（PM）等。

而解调是从调制信号中提取出原始信号的过程。

2.物理调频调幅的原理物理调频调幅通过改变载波信号的频率和幅度来嵌入调制信号。

具体来说，调频调幅将调制信号的幅度变化应用到载波信号的频率上，从而改变载波信号的频率。

接收器解调时，可以通过测量载波信号的频率变化来提取出原始信号。

3.调频调幅的优势与其他调制技术相比，物理调频调幅具有以下优势：•对大多数噪声具有较好的抵抗性。

•适用于长距离传输。

•采用较简单的电路实现。

4.调频调幅系统的组成调频调幅系统主要由以下组成部分组成：•调制器：将调制信号嵌入到载波信号中。

•载波发生器：产生高频载波信号。

•解调器：从接收到的调频调幅信号中提取出原始信号。

5.物理调频调幅的应用物理调频调幅广泛应用于无线电通信、广播和电视传输等领域。

以下是物理调频调幅的一些具体应用：•广播电台：广播电台使用调幅技术将音频信号传输到接收器，使用户可以收听广播节目。

•电视传输：在电视传输中，视频信号和音频信号都使用调幅技术传输到接收器，以实现图像和声音的传输。

•无线电通信：无线电通信系统中，调幅技术常用于语音和数据的传输。

6.物理调频调幅的发展趋势随着技术的发展，物理调频调幅技术也在不断演进和改进。

现代无线通信系统中，物理调频调幅技术已经被更先进的数字调制技术所取代，如正交频分复用（OFDM）和蜂窝网络技术。

数字调幅系统课件设计摘要：通信原理是通信工程专业一门重要的专业基础类课程，通过使用多媒体课件教学可以帮助学生理解抽象的基本理论，使抽象理论形象化。

本文介绍通信原理课程中关于数字调幅系统的多媒体课件设计的具体步骤。

关键词：通信原理教学课件 2ask一、flash 组件介绍flash动画演示为学生深入学习知识的机会，在学习的过程中，学生能够对所学知识进行进一步的探究，对学生更好的掌握知识起到了关键作用。

（一）帧在flash中，帧是构成动画作品的基本要素。

按功能的不同，可将帧分为三种类型：关键帧、空白关键帧和过渡帧。

1.关键帧：是指决定一段动画的必要帧，一般在动画的开始点、控制转折点和结束点。

用户可以在关键帧之间填充帧，不用画出每一个帧，就可以生成流畅的动画。

2.空白关键帧：是指什么内容也没有的关键帧，简称空帧。

新建一个flash文档，首先产生的是空白关键帧。

3.过渡帧：是指两个关键帧中间的普通帧。

两端的关键帧确定以后，中间的普通帧都是由计算机计算出来的。

（二）对象是指在flash中任何被选中的东西。

如果绘制了一个矩形，并选中这个矩形的话，它就是一个对象，可以通过工具对它进行编辑。

用户通过工具箱中的工具直接绘制出来的对象称为“独立对象”。

如果用户选中了这些对象，进行组合后形成了一个新的对象，则称为“组合对象”。

组成组合对象的独立对象，被称为“子对象”。

二、2ask信号的产生与原理数字幅度调制又称幅度键控（ask），二进制幅度键控记作2ask。

2ask是利用代表数字信息“0”或“1”的基带矩形脉冲去键控一个连续的载波，使载波时断时续地输出。

有载波输出时表示发送“1”，无载波输出时表示发送“0”。

2ask信号可表示为：（1）其中为载波角频率，s（t）为单极性nrz矩形脉冲序列：式中，g（t）是持续时间为、高度为1的矩形脉冲，常称为门函数；为二进制数字：当=1出现的概率为p，=0出现的概率则为（1-p）。

2ask信号的产生方法有两种一种为一般的模拟幅度调制方法而另外的则是一种键控方法，这里的开关电路受s（t）控制。