第三讲振幅调制.

振幅调制原理
振幅调制（Amplitude Modulation，简称AM）是一种调制技术，它通过改变载波的振幅，来传输要调制的信号。

具体而言，振幅调制是将调制信号的幅度（即振幅）与高频载波信号相乘，得到一个新的带有调制信号特征的调制信号。

在振幅调制中，调制信号通常是音频信号，比如人声或者音乐。

而载波信号是具有固定频率和振幅的高频信号。

调制信号和载波信号相乘的结果，就是振幅调制信号。

振幅调制过程中，调制指数（也称调制深度）是一个关键参数。

调制指数是调制信号的幅度变化与载波幅度的比值。

调制指数的大小会影响到调制信号的功率和频谱分布。

振幅调制的原理可以用以下几个步骤来解释：
1. 调制信号：将要传输的音频信号作为调制信号。

2. 载波信号：选择一个高频信号作为载波信号。

3. 调制过程：将调制信号的幅度与载波信号相乘，得到一个新的调制信号。

4. 调制指数：调节调制指数，控制调制信号的幅度变化。

5. 传输信号：将调制后的信号传输到接收端。

在接收端，需要进行解调过程，将调制信号还原为原始的调制信号。

解调过程是振幅调制的逆过程，在解调过程中，通过将收到的调制信号与一个参考信号（通常是与发送端相同的载波信号）相乘，就可以获得原始的调制信号。

振幅调制在广播和电视等领域中得到了广泛应用。

它可以实现信号的远距离传输，同时具有一定的抗干扰能力。

然而，振幅调制也存在一些问题，比如在传输过程中容易受到噪声和干扰的影响，以及只能传输一个信号的限制。

因此，在一些特定的应用场景中，人们也使用其他调制技术，比如频率调制（FM）和相位调制（PM）。

什么是电子电路中的振幅和频率调制电子电路中的振幅和频率调制是指通过改变信号的振幅和频率来实现信号的调制过程。

振幅调制（AM）和频率调制（FM）是最常见的调制技术，它们在广播、通信和音频等领域得到广泛应用。

本文将分别介绍振幅调制和频率调制的原理、应用以及未来发展趋势。

一、振幅调制（AM）振幅调制是指把信息信号的振幅变化转换为载波信号振幅的变化，在电子电路中通过调节载波信号的幅度来实现。

振幅调制的原理是将低频信号（音频信号、视频信号等）与高频载波信号相乘，得到一个调制后的信号。

振幅调制的应用非常广泛，最典型的应用就是广播领域。

广播电台通过将声音信号调制到不同的载波频率上，使得广播信号可以传输到较远的地方。

此外，振幅调制还用于传感器、无线电通信和音频设备等领域。

未来，振幅调制技术将继续发展，尤其是在通信领域。

随着互联网的普及和移动通信的快速发展，人们对高质量音频和视频传输的需求不断增加，振幅调制作为一种传统的调制技术，将继续在通信领域发挥重要作用。

二、频率调制（FM）频率调制是指通过改变信号的频率来实现信号的调制过程，在电子电路中通过改变载波信号的频率来实现。

频率调制的原理是将低频信号与高频载波信号的频率进行相加或相减，从而得到一个调制后的信号。

频率调制在广播和通信领域有着广泛的应用。

最常见的应用是调频广播，通过改变电台的载波频率来实现多个电台信号的同时传输。

另外，频率调制还用于无线电通信、雷达系统和遥控设备等领域。

未来，随着移动通信技术的快速发展，频率调制技术也将继续发展。

例如，5G通信技术中采用了更高频率的调制方式，以实现更快速的数据传输和更广阔的覆盖范围。

总结：振幅调制和频率调制是电子电路中常用的调制技术，它们通过调节信号的振幅和频率来实现信号的传输和调制。

振幅调制主要用于广播和音频设备领域，而频率调制主要用于无线电通信和雷达系统等领域。

未来，随着技术的不断进步，振幅调制和频率调制技术将继续发展，并在通信、广播和音频领域发挥重要作用。

振幅调制（AM及DSB）摘要：信号调制可以将信号的频谱搬移到任意位置，从而有利于信号的传送，并且使频谱资源得到充分利用。

调制作用的实质就是使相同频率范围的信号分别依托于不同频率的载波上，接收机就可以分离出所需的频率信号，不致互相干扰。

这也是在同一信道中实现多路复用的基础。

而要还原出被调制的信号就需要解调电路。

所以现在调制与解调在高频通信领域有着更为广泛的应用。

关键词：振幅调制，单频信号引言：调制的作用是把消息置入消息载体，便于传输或处理。

在通信系统中为了适应不同的信道情况（如数字信道或模拟信道、单路信道或多路信道等）,常常要在发信端对原始信号进行调制,得到便于信道传输的信号，调制是各种通信系统的重要基础，也广泛用于广播、电视、雷达、测量仪等电子设备。

一．振幅调制的原理振幅调制常用于长波，中波，短波和超短无线电广播，通信，电视，雷达等系统。

这种调制方式是用传递的低频信号去控制作为传送媒体的高频震荡波的幅度，使已调波的幅度随调制信号的大小线性变化，而保持载波的角频率不变。

标准调幅（AM）就是其中一种。

标准振幅调制是一种相对便宜的质量不高的调制形式。

主要用于声频和视频的商业广播。

AM调制器是非线性设备，有2个输入端口和1个输出端口，一端输入振幅为常数的单频载波信号，另一端输入低频载波信息信号。

在调制器中，信息作用在载波上，就产生了振幅随调制信号瞬时值而变化的已调波。

通常已调波是能有效地通过天线发射，并在自由空间中传播的射频波。

二单频信号调制调幅波的数学表达式如果设单频调制信号为uI =UImcosΩt,设载波为u c=U cm cosωCt,那么调幅信号（已调波）就可以表示为：uAM =UAM(t) cosωCt,（1）在该式子中UAM(t)称为已调波的瞬时幅值（也称为调幅波的包络函数）。

由于调幅信号的瞬时振幅与调制信号成线性关系，则有：UAM (t)= U cm+kaUImcosΩt= U cm(1+ kaUImcosΩt/ U cm)= U cm(1+macosΩt) （2）式中ka 为比例常数，一般由调制电路的参数决定；ma= kaUIm/ U cm，为调制系数（或称调制深度）ma反映了调幅波振幅的改变量，常用百分比表示，将（2）式代入（1）式可得到单频信号调幅波的表达式如下：uAM = U cm(1+macosΩt)cosωCt基于以上原理，我们做的是单二极管开关状态调幅电路，图单二极管调幅电路设负载Z L 为LC 选频回路，分析可知回路谐振时Z L =R L ，且流过负载回路的电流为：i d =Ld R r +1S(t)u d 式中u d = u I (t)+ u c (t); S(t)为开关函数，且有：S(t)=1，u c >0; S(t)=0, u c <0; S(t)为周期函数，其傅里叶级数为： S(t)=•••+-+t t c c ωπωπ3cos 32cos 221i d =L d R r +1⎥⎦⎤⎢⎣⎡•••+-+t t c c ωπωπ3cos 32cos 221 (U Im cosΩt+ U cm cosωC t) 如果LC 回路谐振在频率ωC 处，由谐振时负载阻抗Z L =R L ，则可得出回路的输出电压为：u L (t)=()()[]t t R U g t R U g c c L In d c L cm d Ω-+Ω++ωωπωcos cos 1cos 21=t t U U R U g c cm InL cm d ωπcos cos 4121⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛Ω+=()t t m U c Lm ωcos cos 1Ω+ 式中d g =L d R r +1，m=cm In U U π4,Lm U =L cm d R U g 21;如果我们给定元件的参数，固定载波的振幅U cm 与频率ωC 不变，只改变调制信号的振幅U Im ，R L =900Ω，r d =100Ω, L=100H,C= μF;可知谐振频率为：LCc 1=ω=1000 rad/s ，载波信号给定为u c =6cos(200πt)当u I =43πcos(20πt)时, m=. 在matlab 中编写代码实现AM 波的调幅，代码如下： 1）调制信号的程序代码： fs=1000;%设定采样频率 N=1024;%设定数据长度 i=0:N-1; t=i/fs;f=10;%设定信号频率 %生成正弦信号 x=(3*pi/4)*cos(2*pi*f*t); subplot(231);plot(t,x);%信号的时域波形 axis([0,,-4,4]); xlabel('t'); ylabel('y');title('信号时域波形');grid;%进行FFT变换并做频谱图y=fft(x,N);%进行fft变换mag=abs(y);%求幅值f=(0:N-1)*fs/N;%横坐标频率的表达式为f=(0:M-1)*Fs/M; subplot(232);plot(f,mag);%做频谱图axis([0,200,0,2000]);xlabel('频率(Hz)');ylabel('幅值');title('信号幅频谱图')下面是调制信号的时域波形图与频谱图的截图：图2）载波信号的程序代码：fs=1000;%设定采样频率N=1024;%设定数据长度i=0:N-1;t=i/fs;f=100;%设定信号频率x=6*cos(2*pi*f*t); %生成余弦信号subplot(231);plot(t,x);%作信号的时域波形axis([0,,-8,8]);xlabel('t');ylabel('y');title('载波信号时域波形');grid;%进行FFT变换并做频谱图y=fft(x,N);%进行fft变换mag=abs(y);%求幅值f=(0:N-1)*fs/N;%横坐标频率的表达式为f=(0:M-1)*Fs/M; subplot(232);plot(f,mag);%做频谱图axis([0,200,0,300]);xlabel('频率(Hz)');ylabel('幅值');title('信号幅频谱图')下面是载波信号的时域波形图与频谱图的截图：图3）两个信号叠加以后即为已调波，已调波代码如下fm=10; %调制信号频率fc=100; %载波信号频率t=0::;x=0::2;m1=;s_am1=6*(1+m1.*cos(2*pi*fm*t)).*cos(2*pi*fc*t); figure(2) %图2为ma=时的已调波plot(t,s_am2); grid on;title('m=时AM调制信号');xlabel('t'); ylabel('v');运行后其调幅波波形如下：图4）现在再来看m=时已调波的频谱图，其代码如下：t=i/fs;fm=10; %调制信号频率Hzfc=100; %载波信号频率Hzma1=;x=6*(1+ma1.*cos(2*pi*fm*t)).*cos(2*pi*fc*t);y=fft(x,N);%进行fft变换mag=abs(y);%求幅值f=(0:N-1)*fs/N;%横坐标频率的表达式为f=(0:M-1)*Fs/M; subplot(232);plot(f,mag);%做频谱图axis([0,200,0,1500]);xlabel('频率(Hz)');ylabel('幅值');title('已调波信号频谱图(m=时)')下图是已调波的频谱图：图由以上各图可知m=时可以保证已调波的包络真实地反映出调制信号的变化规律当uI =23 cos(20πt)时, m=1.调制信号程序代码如下：fs=1000;%设定采样频率N=1024;%设定数据长度i=0:N-1;t=i/fs;f=10;%设定信号频率x=(3*pi/2)*cos(2*pi*f*t); %生成余弦信号subplot(231);plot(t,x);%信号的时域波形axis([0,,-6,6]);xlabel('t');ylabel('y');title('调制信号时域波形');grid;%进行FFT变换并做频谱图y=fft(x,N);%进行fft变换mag=abs(y);%求幅值f=(0:N-1)*fs/N;%横坐标频率的表达式为f=(0:M-1)*Fs/M; subplot(232);plot(f,mag);%做频谱图axis([0,200,0,2000]);xlabel('频率(Hz)');ylabel('幅值');title('信号幅频谱图')下面是调制信号的时域波形图与频谱图：图再来看已调波的波形图，程序的代码如下：fm=10; %调制信号频率fc=100; %载波信号频率t=0::;x=0::2;m2=1;s_am2=6*(1+m2.*cos(2*pi*fm*t)).*cos(2*pi*fc*t); figure(2) %为m1=1时的已调波plot(t,s_am2); grid on;title('m=1时AM调制信号');xlabel('t'); ylabel('v');程序运行的结果如下：图再来看m=1时已调波的频谱图，其代码如下：fs=1000;%设定采样频率N=1024;%设定数据长度i=0:N-1;t=i/fs;fm=10; %调制信号频率Hzfc=100; %载波信号频率Hzma2=1;x=6*(1+ma2.*cos(2*pi*fm*t)).*cos(2*pi*fc*t);y=fft(x,N);%进行fft变换mag=abs(y);%求幅值f=(0:N-1)*fs/N;%横坐标频率的表达式为f=(0:M-1)*Fs/M; subplot(232);plot(f,mag);%做频谱图axis([0,200,0,2500]);xlabel('频率(Hz)');ylabel('幅值');title('已调波信号频谱图(m=1时)')下图为程序运行后的结果图：图由上图知m=1时，调制系数的百分比达到100%，此时包络振幅的最小值为0当uI =49 cos(20πt)时, m=. 调制信号程序代码如下：fs=1000;%设定采样频率N=1024;%设定数据长度i=0:N-1;t=i/fs;f=10;%设定信号频率x=(9*pi/4)*cos(2*pi*f*t); %生成余弦信号subplot(231);plot(t,x);%作信号的时域波形axis([0,,-8,8]);xlabel('t');ylabel('y');title('调制信号时域波形');%进行FFT变换并做频谱图y=fft(x,N);%进行fft变换mag=abs(y);%求幅值f=(0:N-1)*fs/N;%横坐标频率的表达式为f=(0:M-1)*Fs/M; subplot(232);plot(f,mag);%做频谱图axis([0,200,0,2000]);xlabel('频率(Hz)');ylabel('幅值');title('信号幅频谱图')图下面再来看已调波的波形图，程序的代码如下：fm=10; %调制信号频率fc=100; %载波信号频率x=0::2;m3=;s_am2=6*(1+m3.*cos(2*pi*fm*t)).*cos(2*pi*fc*t); figure(2) %图2为ma=时的已调波plot(t,s_am2); grid on;title('m=时AM调制信号');xlabel('t'); ylabel('v');程序运行的结果如下：图再来看m=时已调波的频谱图，其代码如下：fs=1000;%设定采样频率N=1024;%设定数据长度i=0:N-1;t=i/fs;fm=10; %调制信号频率Hzfc=100; %载波信号频率Hzma3=1;x=6*(1+ma3.*cos(2*pi*fm*t)).*cos(2*pi*fc*t);y=fft(x,N);%进行fft变换mag=abs(y);%求幅值f=(0:N-1)*fs/N;%横坐标频率的表达式为f=(0:M-1)*Fs/M; subplot(232);plot(f,mag);%做频谱图axis([0,200,0,2500]);xlabel('频率(Hz)');ylabel('幅值');title('已调波信号频谱图(m=时)')下图为程序运行后的结果图：图由图知此时已调波的包络形状与调制信号不一样，产生了严重的包络失真，这种情况称为过量调幅，实际应用时应尽量避免。

振幅调制原理振幅调制（Amplitude Modulation，AM）是一种广泛应用于无线通信领域的调制技术，它通过改变载波的振幅来传输信息信号。

在振幅调制中，载波的振幅随着信息信号的变化而变化，从而将信息信号转换成可以在空间中传播的电磁波。

振幅调制原理的理解对于深入掌握无线通信技术具有重要意义。

首先，我们来看一下振幅调制的基本原理。

在振幅调制中，有两个重要的信号，一个是载波信号，另一个是待传输的信息信号。

载波信号通常是一种高频的正弦波信号，它的振幅随着信息信号的变化而变化。

信息信号可以是声音、图像、数据等各种形式的信号，它会改变载波信号的振幅，从而实现信号的传输。

振幅调制的过程可以简单地描述为，首先，将信息信号与载波信号相乘，得到调制后的信号；然后，将调制后的信号放大，以便在传输过程中能够被接收器接收到；最后，将放大后的信号发送出去。

在接收端，需要进行解调过程，将接收到的信号还原成原始的信息信号。

振幅调制的原理非常简单，但是却有着广泛的应用。

在广播、电视、无线通信等领域，都可以看到振幅调制技术的身影。

它能够有效地传输各种类型的信息，具有传输距离远、成本低、设备简单等优点。

在实际应用中，振幅调制也存在一些问题和局限性。

例如，由于振幅调制的抗干扰能力较差，容易受到外界干扰的影响；另外，它的能效比（传输的信息与消耗的能量之比）较低，不适合传输大量的信息。

因此，在一些特定的应用场景下，人们会选择其他调制技术，如频率调制、相位调制等。

总的来说，振幅调制原理是无线通信领域中的重要基础知识，它对于理解无线通信技术、解决实际问题具有重要意义。

通过对振幅调制原理的深入学习和理解，可以为我们在无线通信领域的研究和应用提供有力支持。

总结，振幅调制原理是一种基础的调制技术，通过改变载波的振幅来传输信息信号。

它在无线通信领域有着广泛的应用，但也存在一些局限性。

深入理解振幅调制原理对于掌握无线通信技术具有重要意义，有助于我们更好地应用和推动无线通信技术的发展。

振幅调制的基本原理用待传输的低频信号去转变高频载波振幅的过程，称为振幅调制，简称调幅，有一般调幅（AM）、抑制载波的双边带调幅（DSB）和抑制载波的单边带调幅（SSB）三种。

1、一般调幅(AM) 设调制信号为单频信号，即：载波信号为：则一般调幅信号的表达式为：其中，m 称为调幅系数，其值介于0与1之间。

当m1时，产生过调失真。

AM 调幅信号波的波形和频谱图分别如图11（a）、（b）所示。

图1 AM信号的波形和频谱由图1（b）可看出调幅波由三个频率重量组成，即载波重量ωc，上边频ωc+Ω，下边频ωc+Ω ，其带宽为：若调制信号是多频信号，设最高频率为，则带宽为：通常将调幅波电压加在电阻R端，电阻R消耗的各频率重量对应的功率表示为：载波平均功率为：两个边频重量产生的平均功率相等，为：调幅信号总平均功率为：故调幅波的输出功率随Ma的增大而增大。

当Ma=1时，包含信息的上下边频功率值之和只占总输出功率的1/3，其能量利用率很低。

2、抑制载波的双边带调幅信号（DSB）由于载波本身并不包含信息，而且还占有较大的功率，为了减小不必要的功率铺张，可以只放射边频，而不放射载波，称为抑制载波的双边带调幅信号，用DSB表示。

其数学表示式为。

DSB信号的波形和频谱图如图2（a）、（b）所示。

图2 DSB信号的时域波形以及频谱结构其带宽为：,由于DSB方式没有包含有载波，故其功率利用率为100%。

3、单边带调幅波（SSB）SSB是由DSB经过边带滤波器滤除一个边带或者在调制过程中直接将一个边带抵消而成的。

其波形和频谱图如图如图3（a）、（b）所示。

图3 SSB信号的时域波形、频谱结构其带宽为：；功率利用率为100%。

下面从占用信号带宽、功率利用率两方面对AM、DSB、SSB三种调制方式进行比较：AM方式：占用2倍调制信号最高频率带宽；功率利用率最高只能达到1/3；DSB方式：占用2倍调制信号最高频率带宽；功率利用率最高可达到100%；SSB方式：占用1倍调制信号最高频率带宽；功率利用率最高可达到100%。