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5、解调:
是调制的逆过程,即从已调波信号中提取原调制信号的过程。
6、振幅调制:
是指利用调制信号去控制载波的振幅,使载波信号的振幅按调制信号的规律变化。
7、根据频谱结构的不同,振幅调制的分类:
(1)普通调幅方式(AM):
用调制信号去控制高频振荡器的幅度,使其幅度的变化量随调制信号成正比的变化,这一过程叫做调幅。
其输出的已调信号称为调幅波。
(2)抑制载波的双边带调制:
其输出的已调信号称为双边带信号
(DSB/SCAM)。
(3)抑制载波的单边带调制:
其输出的已调信号称为单边带信号(SSB/SCAM)。
§
4.1调幅波的基本性质
一、调幅波的数学表达式和波形
1.数学表达式
(1)调制信号为单一频率的余弦信号
设载波电压为
调制电压为
通常载波频率与调制信号满足ωc>
>
Ω。
根据振幅调制信号的定义,已调信号的振幅随调制信号
线性变化,由此可得振幅调制信号振幅Um(t)为
Ucm(t)=Ucm+ΔUc(t)=Ucm+kaUΩmcosΩt
=Ucm(1+macosΩt)
式中:
ΔUc(t)与调制电压uΩ(t)成正比,其振幅ΔUc(t)=ka
与载波振幅之比称为调幅度(调制度):
ka为比例系数,一般由调制电路确定,故又称为调制灵敏度。
(a)调制信号(b)载波信号
(c)ma<
1时(d)ma>
1时
调幅信号的表达式:
上包络线的最大、最小值分别为
可得:
为了使已调波不失真,即高频振荡波的振幅能真实地反映出调制信号的变化规律,调幅度ma应小于或等于1,当ma>
1时,称为过调幅。
其中,
ma=1时成为临界调幅。
(2)调制信号为一连续频谱信号f(t)
上面的分析是在单一正弦信号作为调制信号的情况下进行的,而一般传送的信号并非为单一频率的信号,例如是一连续频谱信号f(t),这时,可用下式来描述调幅波:
调制信号分解为:
则调幅波表示式为:
实际调制信号的调幅波形
二、调幅波的频谱与带宽
1.调幅波的频谱
调幅波不是一个简单的正弦波形。
在单一频率的正弦信号的调制情况下,用三角公式展开调幅波式,可得:
上式表明:
单频调制的调幅波包含三个频率成分,即它由三个高频正弦波叠加而成。
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
显然:
1)频谱的中心分量就是载波分量,它与调制信号无关,不含消息;
2)两个边频分量分量ωc+Ω及ωc-Ω则以载频为中心对称分布,两个边频信号的幅度相等并与调制信号幅度成正比。
3)边频相对于载频的位置仅取决于调制信号的频率。
因此调制信号的幅度、频率消息只包含在边频分量中。
在多频调制的情况下,各个低频频率分量所引起的边频对组成了已调波的上下两个边带。
语音信号及已调信号频谱
(a)语音频谱(b)已调信号频谱
2.调幅波的带宽
单频调制BW=2F
多频调制
三、调幅波的功率
由于调幅波的振幅是变化的,因此存在几种功率,如载波功率、最大功率、最小功率、平均功率等。
1.负载电阻RL上消耗的载波功率
2.上、下边频的功率
4.调幅信号平均总功率
5.调幅波的最大功率和最小功率,它们分别对应调制信号的最大值和最小值为
总结:
当调幅度
=1时,调幅波的最大功率为载波功率的4倍,而最小功率为零,因此由于最大、最小功率相差太大,对特定的功放管而言,其额定输出功率将大大受限;
当
=1时,不携带调制信号的载波成分将占用调幅波总功率的2/3,而带有信号的边频只调幅波总功率的1/3,因此功率浪费大,效率低;
若
<
1,则效率更低。
四、双边带调制与单边带调制
1.双边带调制——调幅、调相
1)表达式和波形
在调制过程中,将载波抑制就形成了抑制载波双边带信号,简称双边带信号。
它可用载波与调制信号相乘得到,其表示式为
DSB信号波形
2)特点
DSB信号与AM信号相比,有如下特点:
包络不同。
AM波的包络正比于调制信号f(t)波形,而DSB信号波形的包络正比于|f(t)|。
DSB信号的高频载波相位在调制电压零交点处(调制电压正负交替时)要突变180度——即反相。
由于DSB信号不含载波,它的全部功率为边带占有,所以,发射的都载有消息,功率利用率高于AM。
2.单边带调制——调频
1)单边带信号的概念
为了既节省发射功率,又减小频带,可以只发射一个边带,因为任何一个边带都反映了调制信号全部信息。
单边带(SSB)信号是由DSB信号经边带滤波器滤除一个边带或在调制过程中,直接将一个边带抵消而成。
2)表达式
取上边带时
取下边带时
显然,他们均为单一频率成分的信号。
3)特点
单边带信号的波形及频谱所示,由于它们为单一频率成分的信号。
因此,单纯从该信号中是无法知道原来调制信号,也无法看出实际该信号的特征。
4.2调幅电路
一、调幅电路的类别
二、调幅电路的要求
调制效率高,调制线形范围大,失真小等
三、高电平调幅
——属于发射机的最后一级,直接产生发射机输出功率要求的已调波,通常用调制信号控制末级丙类谐振功率放大器来进行调幅。
是将高频功放和调制电路合二为一,调制后的信号不需再放大就直接发送出去的方式。
主要原理依据是前面高频功放的调制特性
只可产生普通调幅波
通常分为:
集电极调幅、基极调幅以及集电极基极(或发射极)组合调幅,其中高电平调幅为了保证调制的线性特性:
基极调幅:
工作在欠压区
集电极调幅:
工作在过压区
1.基极调幅电路
(1)基本原理
用调制信号控制丙类谐振功放的基极偏压,从而实现调幅。
(2)电路及波形
2.集电极调幅电路
用调制信号控制丙类谐振功放的集电极电压,从而实现调幅
四、低电平调幅
——发射机前级产生小功率的已调波,再经过线性功率放大达到所需的发射机功率电平
是将调制电路与高频功放分开,调制后的信号电平较低,需经功率放大后达到一定的发射功率再发送出去。
1.模拟乘法器调幅电路——以差分放大器为核心
(1)作用:
实现两个模拟信号相乘
(2)符号
(3)主要参数
(4)调幅电路
a图中:
=
式中,
为调制系数
b图中:
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