第四章频谱搬移电路 重点:1.振幅调制波的基本特性(数学表达 式,波形图,频谱图,带宽,功率)。 2振幅解调的基本原理 3,混频的基本原理 4.峰值包络检波电路的性能分析 难点:1峰值包络检波器的工作原理 2.三极管混频器的工作原理 4.1
第四章 频谱搬移电路 重点：1.振幅调制波的基本特性(数学表达 式，波形图，频谱图，带宽，功率)。 2.振幅解调的基本原理 3.混频的基本原理 4.峰值包络检波电路的性能分析 难点：1.峰值包络检波器的工作原理 2.三极管混频器的工作原理 4.1
通信系统的基本组成电路: 振幅调制、解调、混频、调频、鉴频等电路。 这些电路的共同特点是: 将输入信号进行频谱变换,以获得所需要的频谱输出岀 “信号。故称之为频率(频谱)变换电路。 根据频谱变换的不同特点,频谱变换电路有 频谱搬移电路(沿频率轴不失真搬移) 非线性频率变换电路 4.1
通信系统的基本组成电路： 振幅调制、解调、混频、调频、鉴频等电路。 这些电路的共同特点是： 将输入信号进行频谱变换，以获得所需要的频谱输出 信号。故称之为频率（频谱）变换电路。 频谱搬移电路（沿频率轴不失真搬移） 非线性频率变换电路 根据频谱变换的不同特点，频谱变换电路有： 4.1
4.1频谱搬移的基本原理及组成模型 振幅调制电路 频谱搬移电路包括{调幅信号解调电路 混频电路 4.1.1振幅调制的原理及电路组成模型 调制的定义: 户科学与工学 在发射端将调制信号从低频端搬移到高频端 便于天线发送或实现不同信号源、不同系统的频 分复用。 普通振幅调制:AM( Amplitude modulation) 振幅调制,抑制载波的双边带调制:DSB( Double Sideband Modulation) 抑制载波的单边带调制:SSB( Single sideband Modulation) 残留边带调制:VSB( Vestigial sideband Amplitude Modulation 4.1.1
4.1.1 振幅调制的原理及电路组成模型 调制的定义： 在发射端将调制信号从低频端搬移到高频端, 便于天线发送或实现不同信号源、不同系统的频 分复用。 4.1 频谱搬移的基本原理及组成模型 频谱搬移电路包括 振幅调制电路 调幅信号解调电路 混频电路 普通振幅调制：AM（Amplitude Modulation） 抑制载波的双边带调制：DSB(Double Sideband Modulation) 振幅调制： 抑制载波的单边带调制：SSB(Single Sideband Modulation) 残留边带调制：VSB(Vestigial Sideband Amplitude Modulation) 4.1.1
U2(t) 電颦上U()|画制器 的功能 动画) 图41.1调幅电路功能 户科学与工学 (1)普通调幅信号表达式 AM (t)=( +k ci a om cos Q2t )cos t Von(1+M, cos 2t)cos a t C 4.1.1
一. 普通调幅信号的基本特性及组成模型 设载波为 ( ) cos c cm c t V t = 1、单音频调制波 若调制信号 ( ) cos m t V t = （为单音频信号），且 ( ) c （1）普通调幅信号表达式： ( ) ( cos )cos AM cm a m c t V k V t t = + (1 cos )cos = + V M t t cm a c （AM 调制器 的功能 动画） 4.1.1
其中 ,0<M调幅指数 k为由调制电路决定的比例系数。 (2)波形图(动画) 包络 白图可以得到调幅 指数Ma的另一表达式: max min max min max min 4.1.1
其中 m a a cm V M k V = ， 0 1 M a 调幅指数 ka为由调制电路决定的比例系数。 （2）波形图（动画） 由图可以得到调幅 指数Ma的另一表达式: max min max min max min cm cm a cm cm V V V V V V M V V V V − − − = = = + 4.1.1
当Ma>1时m=(1-M)<0,即在=x附近, UM()为负值,如图412(a)所示,包络Vm() 限己不能反映原调制信号的变化规律而产生了失真 通常称这种失真为过调制失真( Over Modulation)。 但在实际调幅电路中,由于管子截止,过调制失真 的波形如图41.2(b)所示。(动画) (b) 图41.2过调制失真波形 4.1.1
当Ma＞1时， min (1 ) 0 V M = − a ，即在 =t 附近， ( ) AM t 为负值，如图4.1.2（a）所示，包络 ( ) V t m 已不能反映 原调制信号的变化规律而产生了失真， 通常称这种失真为过调制失真（Over Modulation）。 但在实际调幅电路中，由于管子截止，过调制失真 的波形如图4.1.2（b）所示。 图4.1.2 过调制失真波形 4.1.1 （动画）
(3)频谱图: 将调幅信号表达式改写成 UAM(O)=cm COs t+a cm [cos 2 可见单频信号调制的AM波,有 A“a两边,振幅均为MJm如圉 a-Q c @+e AM信号频谱动画 (4)频谱宽度: BW AM 2F F 2丌 结论:将的频普搬移到了载频的左右两边,形成了 上、下边频。 4.1.1
（3）频谱图： 将调幅信号表达式改写成 ( ) cos cos( ) cos( ) 2 a cm AM cm c c c M V t V t t t = + + + − 可见, 单频信号调制的AM波，有一对边频，对称分布在 c 两边，振幅均为 1 2 M Va cm 如图所示。 2 , 2 BW F F AM = = 结论：将 ( )t 的频谱搬移到了载频的左右两边，形成了 （4）频谱宽度： 上、下边频。 AM信号频谱动画 4.1.1
(5)功率谱 载频功率为:D1p2 2 R 两个边频分量产生的平均功率相同,均为: 1 MV P a c/7 2R )=MP 2 户科学与工学 边频总功率为: P=2 M P SB 犬调幅信号的总平均功率为 Pa=P+Po=(1+MaP 4.1.1
（5）功率谱 载频功率为: 2 1 2 cm o L V P R = 两个边频分量产生的平均功率相同, 均为: 1 1 2 2 ( ) 2 2 4 c c a cm a o L M V P P M P R + − = = = 边频总功率为： 1 2 2 2 c P P M P SB a o = = + 调幅信号的总平均功率为 1 2 (1 ) 2 P P P M P av o a o = + = + 4.1.1
2、多音频调制42 0 m 设 则 AM 0 4其中Mm= (0.-O a2+ a-Qmn a+min 波形图与 图4.1.3多音频信号的波形与频谱 频谱图 多频率调制时AM调制信号动画 带宽BW=2F 4.1.1
2、多音频调制波 设 0 ( ) cos mn n n t V t = = 则 0 (1 cos ) cos AM cm an n c n V M t t = = + mn an a cm V M k V 其中 = 波形图与 频谱图 max 带宽 BW F = 2 多频率调制时AM调制信号动画 4.1.1
3、AM信号的实现模型(动画) 调幅信号的表达式式可以改写为 k Qm COS 2t cos o t 1+k2()32(0)其中k 实现模型如下图示,其中带通滤波器的中心频率为 户科学与工学 f,带宽为BWA va(t) 带通 →→ 带通 滤波器 Po(t) 滤波器 直流电平U( U 图414AM信号的实现方框图 4.1.1
3、AM信号的实现模型（动画） 调幅信号的表达式式可以改写为 ( ) (1 cos ) cos a AM m cm c cm k t V t V t V = + 1 [1 ( )] ( ) c = + k t t 实现模型如下图示，其中带通滤波器的中心频率为 c f ，带宽为 BWAM 图4.1.4 AM信号的实现方框图 1 a cm k k V 其中 = 4.1.1