高频电子线路 振幅调制的基本原理共28页

66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
振幅调制的基本原理
1、合法而稳定的权力在使用得当时很 少遇到 抵抗。 ——塞 ·约翰 逊 2、权力会使人渐渐失去温厚善良的美 德。— —伯克
3、最大限度地行使权力总4、权力会奴化一切。——塔西佗
5、虽然权力是一头固执的熊，可是金 子可以 拉着它 的鼻子 走。— —莎士 比

载波的参数
制
（载波） 幅度 频率 相位
调调幅幅波波调调频频波波调调相相波波
解
低频信号
调
检波 鉴频 鉴相
总结：
调制信号（低频信号）： 需要传输的电信号
语言
（原始信号） 图像
信
数据
号 载波信号（高频信号）：
（等幅）高频正弦波振荡信号
已调(波)信号（高频信号）： 经过调制后的高频信号
调制：用调制信号控制载波信号的某个参数的过程 解调：从已调信号中分离出调制信号的过程。
评注：包络线形状1分、包络线起点1分、包络线幅 值1分，波形的密度1分，波形的起点1分。
例3：
分析 ：
解：
调幅波的功率
计算方法：(设调幅波电压加于负载电阻R上） 1. 将调幅（电压）信号的数学表达式展开成余
弦（或正弦）项之和的形式，即
2.
• 二 、普通调幅波的功率关系
将普通调幅波u(t)加到电阻R两端，电阻R上消耗的 各频率分量对应的功率为：
5.2 低电平振幅调制电路 5.3 高电平振幅调制电路 5.4 抑制载波单边带调幅波的产生
第一节 概 述
回顾问题1
1. 什么是“调制”与“解调”？ 2. “调制”与“解调”的过程如何实现？ 3. “调制”与“解调”的方式有哪些？
1.“调制”与“解调”：
调制（ modulation ) 解调（demodulation）
从AM信号的 表达式中，可 以看出，要实 现AM调幅， 可用右图的电 路模型来实现
+ 常数
调制信号 载波信号
×
AM波产生原理图
应用例1：写出调制信号为限带信号的调幅波表达式 一般，实际中传送的调制信号并非单一频率的信 号，常为一个连续频谱的限带信号 。

uc（t）
1 id K (ct )ud rd RL K (ct ) 为周期性的函数，可用傅立叶级数展开 1 2 2 2 K ct cosct cos3ct cos5ct ....... 2 3 5
K ( c t )
1 uc t 0 开关函数K (ct ) 0 uc t 0 1 2 2 2 K ct cosct cos3ct cos5ct ....... 2 3 5
设计时输出功率和效率不是主要指标。重点是提高调制的 线性度，减小不需要的频率分量和提高滤波性能。
高电平调幅电路： 在所需的功率电平上进行调制，调制与 功放合一，一般用于发射机的末级。 一般只能产生AM。 优点：整机效率高。 设计时必须兼顾输出功率、效率和调制线性的要求。
17
5.3.1 低电平调幅电路
通过相乘实现！
5
二、单频调制
1、表达式
uΩ t U Ωm cos Ωt U Ωm cos 2Ft
u t U cm ka uΩ t cos ct
通常 c Ω
U cm kaU Ωm cosΩt cos ct U cm 1 ma cosΩt cos ct
主要用途：可产生AM、 DSB 、 SSB 单二极管开关状态调幅电路 二极管调幅电路 主要电路： 模拟乘法器调幅电路 二极管平衡调幅电路
二极管环型调幅电路
18
一、单二极管开关状态调幅电路 (1)什么是开关状态 当二极管在两个电压共同作用下，其中一个电压振幅足够 大，另一个电压振幅较小，二极管的导通和截止将完全受大 振幅电压的控制，可以近似认为二极管处于理想开关状态。 (2)调幅原理

Vmax 5V
Vmin 1V t
标准调幅的已所 调示 波 ,ma如 _图 ______
解 法 一 :V 0 V m a x2 V m in 3 (V ) m aV0 VV 0m in33 12 3
解 法 :m aV V 二 m ma a V V x xm mii n n3 2
16
调幅度变化时，已调波的变化
载波的频率和相位保持不变。
12
§7.2 标准调幅波的原理和特点
一、调幅波的数学表达式
设 调制信号 载波信号
v (t) V cos t
v 0 ( t ) V 0 c o s 0 t (0 )
则 调幅波信号为
v (t ) (V 0 k aV c o s t ) c o s 0t
V0 (1
n
则调幅波信号
v ( t ) V 0 ( 1 m 1 c o s 1 t m 2 c o s 2 t ) c o s 0 t
V 0 1nm ncos nt cos0t
V 0 c o s0 t n 1 2 m n c o s (0 n ) t 1 2 m n c o s (0 n ) t
载 v0(波 t) 1c 0o 0 ts
进行标准,调 且k幅 a 1
求 （1）已调波的表达式； （2）各个频率分量的调制系数ma1，ma2； （3）边频功率（上下边频功率之和）与载波功率之比。
26
例题7.2(解)
已 v ( t ) ( V 0 调 k a V 1 c 1 t o 波 k a V 2 c s 2 t ) o c0 t s o
调幅波 v ( t ) V 0 (1 m a c o s t ) c o s 0 t
co ts1
振幅V ( t ) V 0 (1 m a c o s t )

调制：用调制信号控制载波信号的某个参数的过程 解调：从已调信号中分离出调制信号的过程。
u t
o
uc t
o
调制与解调的类型：
调制信号 u t 可以是低频音频或视频
等信号；
t
高频载波信号 uc t Ucm cosct c
可以是正弦波、方波、三角波或锯齿波
等信号。
t
U
m
t
Ucm
ka u
第五章 振幅调制电路
1
本章知识点及结构
振幅调制信号分析（数学表达式、频谱特征、功 振 率） 幅 调 振幅调制原理、实现方法 制 电 路
振幅调制电路的结构、工作原理、分析方法 和性能特点
第五章 振幅调制电路
5.1 概述
5.1.1 调幅信号的分析（重点） 5.1.2 调幅波的功率 5.1.3 抑制载波的双边带调幅信号和单边带调幅信号
n
若将 f (t) 分解为：f (t) Umi cos(it i ) i 1
i
则有 uAM Ucm 1 mi cos(it i ) cosct i1
其中：
mi
kaU mi U cm
2、AM信号波形特征 uAM Ucm(1 ma cos t) cosct
u U cos t uc Ucm cosct
4
ma 2 2ma2
单边带功率 载波功率
ma 2 4
双边带功率 平均总功率
ma2
2 1 ma2
ma2 2 ma2
2
由于在普通调幅波信号中，有用信息只携带在边频带内，而载波本
身并不携带信息，但它的功率却占了整个调幅波功率的绝大部分，因而
调幅波的功率浪费大，效率低。但AM波调制方便，解调方便，便于接

不含传输信息 载波分量c ： 上边频分量 c Ω ： 含传输信息
下边频分量 c Ω ： 含传输信息
8
调制信号
Ω
载波 ω U cm c 1 1 maU cm maU cm上边频 2 2 ωc +Ω
调幅波
下边频
ωc - Ω
特点: （1）调制过程是实现频谱线性搬移的过程 （2）调幅波的带宽：
ma=0时 未调幅 ma=1时 最大调幅（百分之百）
Ummin Ucm (1 ma )
ma>1时 过量调幅，包络失真，实际电路中必须避免
7
0
t
ma =1
0
t
ma 1
百分百调幅波形
过量调幅波形
3、频谱
ut Ucm 1 ma cosΩt cosct 1 1 U cm cos ct maU cm cos c Ω t maU cm cos c Ω t 2 2 可见,调幅波并不是一个简单的正弦波，包含有三个频率分量：
uΩ t U Ωm cos Ωt 且U cm U Ωm uc t U cm cosct
1:2
2:1
ud1 uc t uΩ t ud 2 uc t uΩ t
D1、D2都是在 uc t 的正半周导 通，负半周截止，故其开关函 数都是 K ( t )
K ct K ct 1
20
1 id K ct ud rd RL
1 1 2 2 cosct cos3ct ...U Ωm cosΩt U cm cosct rd RL 2 3
可见流过二极管的电流 id 中的频率成分有：
简称AM调幅波

• 本地恢复载波
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与原载波严格同步(同频同相)
高频电子线路第5章
• 乘积型
• 乘积型同步检波是直接把本地恢复载波与接收信号 •相乘，用低通滤波器将低频信号提取出来。
•本地恢复载波
•设理想时
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高频电子线路第5章
•经低通滤波器、隔直流电容后，输出：
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高频电子线路第5章
高频电子线路第5章
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2021/1/4
高频电子线路第5章
5.1 振幅调制的基本原理
v 在无线电通信系统中，将信号从发射端传输到接收 端时，信号的原始形式一般不适合传输，必须进行 调制和解调，所谓调制是将需要传送的信息装载到 某一高频振荡信号（载波）上去的过程。
v 在接收端收到了已调波信号后，需要将载波去掉， 还原成原有的信息，即调制信号，这个过程是与调 制相反的过程，称为解调。
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高频电子线路第5章
•1.AM调幅波的数学表达式
•正弦波一般可表示为： •设：单音调制信号
•载波 •调幅信号（已调波）
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•包络函数
高频电子线路第5章
•包络函数
•称为调幅度、调幅指数或调制系数。 •kf 为比例系数，称为调制灵敏度。
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高频电子线路第5章
• 2. 调幅信号的波形
。
• 4. 非线性失真
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•惰性失真 •负峰切割失真
高频电子线路第5章
• 4. 非线性失真
1) 惰性失真
➢ 现象：
这种现象是什么原因引起的？
RLCL太大，放电速度跟不上包络下降的速度所致。
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第6章振幅调制、 解调及混频
为了避免产生惰性失真,必须在任何一个高频周期
内,使电容C通过R放电的速度大于或等于包络的下降速
度,即
uo U (t) t t
(6―55)
如果输入信号为单音调制的AM波,在t1时刻其包络 的变化速度为
U (t) t
t t1
mUmsin t1
(6―57)
《高频电路原理与分析》
为四象限乘法器
实际典型值：vc(60mv)、 vΩ (300mv)、输出载波抑制
可达60dB。
第6章振幅调制、 解调及混频
二、开关型调幅电路 要求：Vc>>VΩ 即：vc等效为开关函数S(t) 1．双二极管平衡调幅电路
《高频电路原理与分析》
第6章振幅调制、 解调及混频
设：二极管导通电阻为RD，等效负载为2RL 对于D1、D2： vc是共模信号，在RL上相消， vΩ是差模信号，vΩS(t)在RL上相加。
0.6
0.4 0.2
0 10
RC＝ ∞ RC＝ 5
RC＝ 0
gDR
10 0
10 00
图6―40 滤波电路对Kd的影响
《高频电路原理与分析》
第6章振幅调制、 解调及混频
2) 输入电阻Ri
检波器的输入阻抗包括输入电阻Ri及输入电容Ci, 如图6―41所示。输入电阻是输入载波电压的振幅Um与 检波器电流的基频分量振幅I1之比值,即
三、晶体管调幅电路 基极(发射极)调幅： vΩ控制基极(发射极)电压。 集电极(漏极)调幅： vΩ控制集电极(漏极)电压。 由选频网络选出vo(已调信号)。 1.基极调幅电路(发射极调幅电路)
《高频电路原理与分析》
第6章振幅调制、 解调及混频

n1
则调幅波表示式为
若将

uAM (t) UC[1 Un cos(nt n )]cosct
n1
第6章振幅调制、 解调及混频
• 调幅信号的表达式 uAM(t)=Um(t)cosωct =UC(1+mcosΩt)cosωct
u
＋
×
uAM
常数
uc
(a)
u
＋
×
uAM
uc
(b) 图6―3 AM信号的产生原理图
f
2F
(c)
图6―4 单音调制时已调波的频谱
（a）调制信号频谱（b）载波信号频谱c）AM信号频谱
第6章振幅调制、 解调及混频
在多频调制情况下，各个低频频率分量所 带宽：BAM＝2Fmax
引起的边频对组成了上、下两个边带。
振
F＝ max
2
幅
0 300 3 400
(a) 振 幅
f/ Hz
0
fc－3 4 00 fc
• 两个边频分量以载频为中心对称分布，两个边频幅 度相等并与调制信号幅度成正比。
• 边频相对于载频的位置仅取决于调制信号的频率。
第6章振幅调制、 解调及混频
U
m UC kaU
UC
UC
带宽：BAM＝2 F
0F Uc
F＝
2
0
1
f (a)
f fc (b)
m/2
m/2
0
fc－F fc fc＋F
第6章振幅调制、 解调及混频
2) 在单一频率的正弦信号的调制情况下,调幅波公式展 开,可得
uAM (t) UC[1 m cos t]cosct

UC
cos ct

第5页/共27页
6.2 二极管大信号包络检波器
ZL
1. 大信号包络检波的工作原理
(1) 电路组成
+ + VD
ui ui
R C
由输入回路、二极管VD和RC低通滤波器组成。 - -
RC低通滤波电路有两个作用：
① 对低频调制信号uΩ来说，电容C的容抗
+ ui
1 R ，电容C相当于开路，电阻R就作为 -
3
uo
(t
)
uo uD
θ
Uim
代入有上：u式o (可t) 得 U：im
(1 3
m3a cos
t ) 3
c3oπsrd
U im
cos
maU im
cos
cos
t
UDC gUdRm cos t R
可见 uo (t ) 有两部分：直流分量 ：U DC Uim cos 低频调制分量：u (t ) Um cos t
显(5然) ，底RL部越切小，割U失R分真压值越大，底部切割失真越容易产生；另外，ma
值 越越 小1连大 ，) 接原， 底如因调 部图：幅 切所一波割示般包失，为络真为了的也能取振越有出幅易效低产m地a频生U传i调。m越输制大检信，波号调后，幅的检波低波包频器络调与的制后负信级峰号低值，频U要放im求大(1：-器m的a)
☺调幅解调的分类
振幅调制
AM调制 DSB调制 SSB调制
包络检波 解调
同步检波
第2页/共27页
峰值包络检波 平均包络检波 叠加型同步检波 乘积型同步检波
☺调幅解调的方法
1. 包络检波
调幅波
t 调幅波频谱
非线形电路
ωc-Ω ωc ωc+Ω ω

BWSSBFmax
v (t)
AM xy
x
vc (t)
y
Vcm cosct
vo (t)
15
4.2 相乘器电路 • 频谱搬移是通过两个信号相乘实现的，电路中则
是由相乘器实现的。相乘作用既可以由一个实际 的相乘器电路实现，也可以由器件的非线性特性 实现。 • 分类：
电阻性器件 电抗性器件 • 输入方式： 两个输入信号在同一器件输入； 两个输入信号在不同器件输入。
16
4.2.1 非线性器件的相乘作用及其特性
一. 非线性器件相乘作用的一般分析 非线性器件（二极管、三极管等）伏安特性：
i f (v) 如果 vVQv1v2 ，其中 V Q 为静态工作点电压，
v1, v2 为两个交流输入电压，用泰勒级数展开：
i a 0 a 1 ( v 1 v 2 ) a 2 ( v 1 v 2 ) 2 a n ( v 1 v 2 ) n
V m 0[1M aco ts]
0
cosctຫໍສະໝຸດ 包络⑴调幅度（调制指数、调制系数）
Ma
kaVm Vm0
VmmaxVmmin10% 0 VmmaxVmmin
Vm V cm Vm max
t
t
Vm min
t
Vmma xVm 0[1M a] Vmmin Vm 0[1M a]
Vm0
VmmaxVmmin 2
9
⑵过调幅失真
2
调制和解调是解决信号传输问题的技术。
两个主要问题： 1. 适合天线有效发射的高频载波信号与实际需要传输
的低频信息信号频率相差很大的问题； 2. 有效利用频谱资源传输更多信号即频率复用（频分
复用）问题。
实质： 就是如何利用高频正弦信号传送低频信息的问题。

第五章 振幅调制和解调
27
二极管调制器
低电平调制电路
晶体管调制器
集成模拟调制器
第五章 振幅调制和解调
28
5.2.1 振幅调制电路基本分类
地位：振幅调制电路是无线电发射机的重要组成部 高电平调制 分。 分类(按功率高低)： 低电平调制 ① 高电平调制：调制置于发射机的末端，产生大功率 的已调信号。 ② 低电平调制：调制置于发射机的前端，产生小功率 的已调信号，再通过多级线性功率放大器放大。
3
3. 解调——调制的逆过程，即从已调信号中还原出原 调制信号的过程，也称检波。
基带信号
“附加” “还原”
调制
已调信号
解调
载波信号
第五章 振幅调制和解调
4
分类：
模拟调制
1．按调制信号的形式不同
数字调制 2．按载波的不同 正弦波调制 脉冲调制
第五章 振幅调制和解调
振幅调制（AM） 频率调制（FM） 相位调制（PM）
13
(b) 多频调制
BW=2Fmax
含有若干频率分量。 上边带的频谱结构与 原调制信号的频谱结 构相同，下边带是上 边带的镜像。 多频调制时：
u AM U cm cosct
n 1 U cm mai [cos(c i )t 2 i 1 cos(c i )t ]
第五章 振幅调制和解调
23
该方法对带通滤波器要求较高。要求对要滤除的边带信号 有很强的抑制能力，而对于要求保留的边带信号应使其不 失真地通过。这就要求滤波器在载频处有非常陡峭的滤波 特性。
• 逐级滤波法：
采用了多次调制（频谱搬移） 常用的带通滤波器有：石英晶体滤波器、陶瓷滤波器、声 表面波滤波器。 第五章 振幅调制和解调

1)如果将次级线圈短路，这时反射到初级的阻抗等于什么?
初级等效 电路 (并联型)应该怎么画?
2)如果将次级线圈开路，这时反射阻抗等于什么?
初级冬
该怎么画?
3) 如 果
,反射到初级的阻抗等于什么?
解：如2.5(a), 利用戴维南定理将互感耦合并联型回路等效 为互感耦合串联联型回路的形式。图中，
V=1z. ,
S
(1)、由等效电路图4 . 1c, 知
从而
;
::
G¹
P₂
I=P₁y V
图3.1a 图3.1b 图3.1c
4)、∴.
(5)、
例3.3.3中 频 放 大 器 设 计 ( 单 调 谐 回 路 )
步骤：(已知中心频率和通频带f、B₇ )
1、 直流偏置：(1)、直流偏置电阻R,R₂ (几千欧姆), 满足放大状态(2)、旁路电容C,C(μF), 静态工作条做 (3)、射级电阻R(几百欧姆),
解：由题知 0(t)=10⁷πt+10*πt²,
1、 当t=0时 ，o(0)=10'π
2、o (1)随t成正比例关系变化
第10章习题
· 8 . 2求 v(t)=5cos(10⁶t+sin5×10³t) 率 解 ：由 题 知
θ(t)=10⁶t+sin5×10³t,
当t=0 时， o(0)=(10⁶+5×10²)rad/s
在t=0 时的瞬时频
习题
· 8.9 调制信号为正弦波，当频率为500 Hz、 振 幅 为 1V 时 ， 调角波的最大频移□fi=200Hz, 若调制信号振幅仍为IV, 但调制频率增大为1kHz 时 ， 要 求 将 频 偏 增 加 为f₂=20kHz 。 试问：应倍频多少次? (计算调频和调相两种情况)