第六章振幅的調(diào)制與解調(diào)

1、李陽李陽2016.03 本門課程的主要研究內(nèi)容是什么？本門課程的主要研究內(nèi)容是什么？ 調(diào)制的定義是什么？調(diào)制的定義是什么？ 為什么必須要進行調(diào)制？為什么必須要進行調(diào)制？ 什么是線性頻率變換？什么是線性頻率變換？ 研究內(nèi)容研究內(nèi)容：調(diào)制、解調(diào)調(diào)制、解調(diào)本門課程的核心本門課程的核心 調(diào)制的定義：調(diào)制的定義：用低頻信號控制高頻振蕩的用低頻信號控制高頻振蕩的三個基本參數(shù)之一，使之按照低頻信號規(guī)三個基本參數(shù)之一，使之按照低頻信號規(guī)律變化的過程。律變化的過程。 試給出調(diào)幅的定義？試給出調(diào)幅的定義？ 調(diào)制的必要性：調(diào)制的必要性：1）難于天線尺寸；）難于天線尺寸；2）難）難于選臺及多路通信。于選臺及多路通信。

2、 調(diào)制以后會是什么調(diào)制以后會是什么樣子？樣子？ 線性頻率變換：線性頻率變換：當頻率變換前后，信號的當頻率變換前后，信號的頻譜結構不變，只是將信號頻譜無失真的頻譜結構不變，只是將信號頻譜無失真的在頻率軸上搬移。在頻率軸上搬移。 什么器件可以實現(xiàn)頻什么器件可以實現(xiàn)頻率變換？率變換？AM幅度：幅度：FM瞬時頻率：瞬時頻率：PM瞬時相位：瞬時相位： tvkVtVaa0 tvktff0 tvkttvktPPP00調(diào)制調(diào)制前后前后對比對比頻譜搬移頻譜搬移1c2c6.1.1 振幅調(diào)制簡述二、二、 調(diào)幅的方法的分類調(diào)幅的方法的分類集電極調(diào)幅集電極調(diào)幅6.1.1 振幅調(diào)制簡述平方律調(diào)幅平方律調(diào)幅斬波調(diào)幅斬波調(diào)幅

3、調(diào)幅方法調(diào)幅方法低電平調(diào)幅低電平調(diào)幅高電平調(diào)幅高電平調(diào)幅基極調(diào)幅基極調(diào)幅模擬乘法器調(diào)幅模擬乘法器調(diào)幅波形特點：波形特點： (1)調(diào)幅波的振幅（包絡）變化規(guī)律與調(diào)調(diào)幅波的振幅（包絡）變化規(guī)律與調(diào)制信號波形一致制信號波形一致; (2) 調(diào)幅度調(diào)幅度ma反映了調(diào)幅的強弱度反映了調(diào)幅的強弱度 2. 普通調(diào)幅波的頻譜（1）由單一頻率信號調(diào) 幅tmtmtVttmVt)cos(21)cos(21coscos)cos1 ()(0a0a000a0AMv 調(diào)制信號調(diào)制信號0載波載波調(diào)幅波調(diào)幅波0+上邊頻上邊頻0-下邊頻下邊頻6.2.1 調(diào)幅波的數(shù)學表示式與頻譜nnnnntmtmtVtmtmtVttmVt)cos(

4、21)cos(21cos)cos(21)cos(21coscoscos1)(n0nn0n00n0n0n000nn0AMv信號帶寬信號帶寬0 (2) 限帶信號的調(diào)幅波max調(diào)幅波調(diào)幅波maxmaxmaxmax調(diào)制信號調(diào)制信號載波載波0+max上邊帶上邊帶0-max下邊帶下邊帶6.2.1 調(diào)幅波的數(shù)學表示式與頻譜0max2B 6.2.2 調(diào)幅波中的功率關系能量守恒 如果將普通調(diào)幅波輸送功率至如果將普通調(diào)幅波輸送功率至電阻電阻R上，則載波與兩個邊頻將分別上，則載波與兩個邊頻將分別得出如下的功率：得出如下的功率：00002Vma02Vma00VttmVtooacos)cos1 ()(v載波功率載波功率

5、:RVP20oT21上邊頻或下邊頻上邊頻或下邊頻: :oT2a20aSB2SB1412121PmRVmPP在調(diào)幅信號一周期內(nèi)，在調(diào)幅信號一周期內(nèi)，AMAM信號的平均輸出功率是信號的平均輸出功率是oTaDSBoTAMPmPPP)211 (2 載波本身并不包含信號，但它的功率卻占整個調(diào)幅波功率的絕大部分。當ma1時，PoT(2/3)Po ；當ma0.5時，PoT(8/9)Po ； 從調(diào)幅波的頻譜圖可知，唯有它的上、下邊帶分量才實際地反映調(diào)制信號的頻譜結構，而載波分量僅是起到頻譜搬移的作用，不反映調(diào)制信號的變化規(guī)律。oT2aDSBoTAMPmPPP)211 ( 6.2.2 調(diào)幅波中的功率關系0000

6、2Vma02Vma00V6.2.2 結論 方法簡單，易于實現(xiàn)，設備簡單，成本低；方法簡單，易于實現(xiàn)，設備簡單，成本低； 抗干擾能力差，干擾主要影響幅度；抗干擾能力差，干擾主要影響幅度； 占用帶寬窄：占用帶寬窄： 一般一般ma=30%，效率低，效率低，max2BOTOTOTaOTDSBOTOPPPmPPPP%5 . 4212故希望抑制載波，提高信息傳輸效率故希望抑制載波，提高信息傳輸效率6.2.2 例題例例1：已知某調(diào)幅波表達式：已知某調(diào)幅波表達式： V 102cos103cos6010052tttvAM試求： 載波電壓振幅 載波頻率 調(diào)制信號頻率 調(diào)幅指數(shù) 已調(diào)波的最大振幅 ?0V?0f?F?

7、am?maxV例例2：如圖所示，為一已調(diào)信號的頻譜圖。問：如圖所示，為一已調(diào)信號的頻譜圖。問：該信號的調(diào)制方式是什么？該信號的調(diào)制方式是什么？寫出已調(diào)信號的表達式。寫出已調(diào)信號的表達式。1.畫出用理想乘法器實現(xiàn)此調(diào)制的方框圖。畫出用理想乘法器實現(xiàn)此調(diào)制的方框圖。調(diào)幅波的共同之處都是在調(diào)幅前后產(chǎn)生了新的調(diào)幅波的共同之處都是在調(diào)幅前后產(chǎn)生了新的頻率分量，也就是說都需要用非線性器件來完成頻頻率分量，也就是說都需要用非線性器件來完成頻率變換。率變換。低電平調(diào)幅電路低電平調(diào)幅電路一般置于發(fā)射機的前級，再由線性功率放大器放大已調(diào)幅信號，得到所要求功率的調(diào)幅波。6.3 低電平調(diào)幅低電平調(diào)幅6.3.1 平方律

8、調(diào)幅平方律調(diào)幅一、一般性說明一、一般性說明6.3.1 平方律調(diào)幅平方律調(diào)幅二、冪級數(shù)分析二、冪級數(shù)分析非線性器件特性非線性器件特性非線性器件輸入非線性器件輸入非線性器件輸出非線性器件輸出非線性器件輸出頻譜非線性器件輸出頻譜帶通濾波器特性帶通濾波器特性輸出調(diào)幅波頻譜輸出調(diào)幅波頻譜輸出調(diào)幅波輸出調(diào)幅波幾幾點點結論結論6.3.2 平衡調(diào)幅器平衡調(diào)幅器一、電路原理圖一、電路原理圖6.3.3模擬乘法器調(diào)幅模擬乘法器調(diào)幅用用MC1496實實現(xiàn)現(xiàn)調(diào)調(diào)幅幅的的電電路路6.3.3模擬乘法器調(diào)幅模擬乘法器調(diào)幅用用MC1496實實現(xiàn)現(xiàn)調(diào)調(diào)幅幅的的電電路路6.4 高電平調(diào)幅高電平調(diào)幅高電平調(diào)幅電路需要兼顧輸出功率、效

9、高電平調(diào)幅電路需要兼顧輸出功率、效率和調(diào)制線性的要求。率和調(diào)制線性的要求。最常用的方法是對最常用的方法是對功放的供電電壓進行調(diào)制。功放的供電電壓進行調(diào)制。根據(jù)調(diào)制信號控制方式的不同，對晶體管根據(jù)調(diào)制信號控制方式的不同，對晶體管而言，高電平調(diào)幅又可分為而言，高電平調(diào)幅又可分為基極調(diào)幅和集電基極調(diào)幅和集電極調(diào)幅。極調(diào)幅。思考：當實現(xiàn)幅度調(diào)制時，額外有功率放思考：當實現(xiàn)幅度調(diào)制時，額外有功率放大要求時，電路如何讓實現(xiàn)？大要求時，電路如何讓實現(xiàn)？ 如發(fā)射機的末級如發(fā)射機的末級6.4.1 集電極調(diào)幅集電極調(diào)幅高頻功放的電路圖如何畫？高頻功放的電路圖如何畫？vb(t)+VcT+VBB+vCEvBE+LCv

10、c+-+v Vc如何基于高頻功放實現(xiàn)調(diào)幅？如何基于高頻功放實現(xiàn)調(diào)幅？集電極調(diào)幅的結論：集電極調(diào)幅的結論：2) 總輸入功率分別由總輸入功率分別由VCT與與V 所供給，所供給，VCT供給用供給用以產(chǎn)生載波功率的以產(chǎn)生載波功率的直流功率直流功率POT，V 則供給用以產(chǎn)則供給用以產(chǎn)生生邊帶功率邊帶功率的平均功率的平均功率PDSB。1) iC呈尖頂余弦脈沖呈尖頂余弦脈沖 3) 工作狀態(tài)：丙類工作狀態(tài)：丙類過壓過壓4) 輸出的邊頻功率由調(diào)制器供給的功率轉換得到，輸出的邊頻功率由調(diào)制器供給的功率轉換得到，大功率集電極調(diào)幅就需要大功率的調(diào)制信號電源。大功率集電極調(diào)幅就需要大功率的調(diào)制信號電源。5) 集電極調(diào)幅為集電極調(diào)幅為等效率、等電壓利用系數(shù)調(diào)幅等效率、等電壓利用系數(shù)調(diào)幅。6.4.2 基極調(diào)幅基極調(diào)幅vb(t)+VcT+VBB+vCEvBE+LCvc+-+v VB如何基于高頻功放實現(xiàn)基極調(diào)幅？如何基于高頻功放實現(xiàn)基極調(diào)幅？基極調(diào)幅的結論：基極調(diào)幅的結論：2) 總輸入功率分別由總輸入功率分別由VCT與與V 所供給，載波功率的所供給，載波功率的直流功率直流功率POT及產(chǎn)生邊帶功率的平均功率及產(chǎn)生邊帶功率的平均功率PDSB均由直均由直流電源流電源VCT提供。提