高頻電子線路第5章 線性頻譜搬移電路

1、本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容5.1 5.1 頻譜搬移及調(diào)幅基本原理頻譜搬移及調(diào)幅基本原理5.2 5.2 幅度調(diào)制電路幅度調(diào)制電路5.3 5.3 調(diào)幅波的解調(diào)調(diào)幅波的解調(diào)5.4 5.4 混頻電路混頻電路本章小結(jié)本章小結(jié)概述概述調(diào)制：調(diào)制： 在發(fā)射端將調(diào)制信號(hào)從低頻段變換到高頻段在發(fā)射端將調(diào)制信號(hào)從低頻段變換到高頻段, 便于便于天線發(fā)送或?qū)崿F(xiàn)不同信號(hào)源、不同系統(tǒng)的頻分復(fù)用。天線發(fā)送或?qū)崿F(xiàn)不同信號(hào)源、不同系統(tǒng)的頻分復(fù)用。解調(diào)：解調(diào)： 在接收端將已調(diào)波信號(hào)從高頻段變換到低頻段在接收端將已調(diào)波信號(hào)從高頻段變換到低頻段, 恢恢復(fù)原調(diào)制信號(hào)。復(fù)原調(diào)制信號(hào)。 在模擬系統(tǒng)里在模擬系統(tǒng)里,按照載波波形的不同按照載波波

2、形的不同,可分為可分為脈沖調(diào)脈沖調(diào)制制和和正弦波調(diào)制正弦波調(diào)制兩種方式。兩種方式。5.1 頻譜搬移及調(diào)幅基本原理頻譜搬移及調(diào)幅基本原理 以以高頻正弦波為載波高頻正弦波為載波, 用低頻調(diào)制信號(hào)分別去控制正弦用低頻調(diào)制信號(hào)分別去控制正弦波的振幅、頻率或相位三個(gè)參量波的振幅、頻率或相位三個(gè)參量, 分別稱(chēng)為分別稱(chēng)為調(diào)幅調(diào)幅(AM)、 調(diào)頻調(diào)頻(FM)和調(diào)相和調(diào)相(PM)。 脈沖調(diào)制：脈沖調(diào)制： 以以高頻矩形脈沖為載波高頻矩形脈沖為載波, 用低頻調(diào)制信號(hào)分別去控制用低頻調(diào)制信號(hào)分別去控制矩形脈沖的幅度、寬度或位置三個(gè)參量矩形脈沖的幅度、寬度或位置三個(gè)參量, 分別稱(chēng)為分別稱(chēng)為脈幅調(diào)脈幅調(diào)制制(PAM),

3、脈寬調(diào)制脈寬調(diào)制(PDM)和脈位調(diào)制和脈位調(diào)制(PPM)。正弦波調(diào)制：正弦波調(diào)制：脈沖調(diào)制脈沖調(diào)制脈寬調(diào)制脈寬調(diào)制脈位調(diào)制脈位調(diào)制脈幅調(diào)制脈幅調(diào)制數(shù)字調(diào)制數(shù)字調(diào)制頻移鍵控頻移鍵控(FSK)(FSK)相移鍵控相移鍵控(PSK)(PSK)振幅鍵控振幅鍵控(ASK)(ASK)調(diào)調(diào)制制AMAMDSBDSBSSBSSBVSBVSB合稱(chēng)合稱(chēng)角度角度調(diào)制調(diào)制連續(xù)波調(diào)制連續(xù)波調(diào)制振幅調(diào)制振幅調(diào)制頻率調(diào)制頻率調(diào)制相位調(diào)制相位調(diào)制模擬調(diào)制模擬調(diào)制表表5.1 5.1 線性頻譜搬移電路分類(lèi)線性頻譜搬移電路分類(lèi)根根據(jù)據(jù)功功能能分分類(lèi)類(lèi)振幅振幅調(diào)制電路調(diào)制電路AMAM調(diào)幅電路調(diào)幅電路根根據(jù)據(jù)關(guān)關(guān)鍵鍵元元器器件件分分類(lèi)類(lèi)

4、二極管二極管電路電路二極管平衡二極管平衡環(huán)形調(diào)幅電路環(huán)形調(diào)幅電路DSBDSB調(diào)幅電路調(diào)幅電路峰值包絡(luò)檢波電路峰值包絡(luò)檢波電路SSBSSB調(diào)幅電路調(diào)幅電路平衡、環(huán)形混頻電路平衡、環(huán)形混頻電路振幅振幅檢波電路檢波電路包絡(luò)檢波電路包絡(luò)檢波電路三極管三極管電路電路高電平調(diào)幅電路高電平調(diào)幅電路同步檢波器同步檢波器三極管混頻電路三極管混頻電路混頻電路混頻電路( (變頻電路變頻電路) )上變頻電路上變頻電路模擬集模擬集成電路成電路濾波法調(diào)幅電路濾波法調(diào)幅電路下變頻電路下變頻電路乘積型同步檢波電路乘積型同步檢波電路uAM(t)= (Ucm+kaUm cos t)cosct=Ucm(1+macost)cosct

5、= UAM(t)cosct 普通調(diào)幅方式是用低頻調(diào)制信號(hào)去控制高頻正弦波普通調(diào)幅方式是用低頻調(diào)制信號(hào)去控制高頻正弦波(載波載波)的振幅的振幅, 使其使其隨調(diào)制信號(hào)波形的變化而呈線性變化。隨調(diào)制信號(hào)波形的變化而呈線性變化。 (5.1.1)振幅調(diào)制與解調(diào)原理振幅調(diào)制與解調(diào)原理一、普通調(diào)幅方式一、普通調(diào)幅方式時(shí)域討論：時(shí)域討論：uc(t)=Ucmcosct,u(t)=Umcost(c)0ma1, ka為比例系數(shù)為比例系數(shù),cmmaaUUkm1. 普通調(diào)幅信號(hào)的表達(dá)式、波形、頻譜和帶寬普通調(diào)幅信號(hào)的表達(dá)式、波形、頻譜和帶寬調(diào)制信號(hào)為單頻信號(hào)：調(diào)制信號(hào)為單頻信號(hào)：設(shè)載波為：設(shè)載波為：則則普通調(diào)幅信號(hào)普通

6、調(diào)幅信號(hào)為為:調(diào)幅指數(shù)（調(diào)制度）調(diào)幅指數(shù)（調(diào)制度） 由（由（a）可以看出）可以看出, 普通調(diào)幅信號(hào)的振幅由直流分量普通調(diào)幅信號(hào)的振幅由直流分量Ucm和交流分量和交流分量kaUm cost迭加而成迭加而成, 其中交流分量與調(diào)制信號(hào)成其中交流分量與調(diào)制信號(hào)成正比正比, 或者說(shuō)或者說(shuō), 普通調(diào)幅信號(hào)的包絡(luò)普通調(diào)幅信號(hào)的包絡(luò)(信號(hào)振幅各峰值點(diǎn)的連線信號(hào)振幅各峰值點(diǎn)的連線)完全反映了調(diào)制信號(hào)的變化。完全反映了調(diào)制信號(hào)的變化。圖5.1 單音AM調(diào)幅信號(hào)波形和頻譜圖(a) 時(shí)域波形時(shí)域波形 （b）頻譜圖）頻譜圖( )AMutt0acmm Umax(1)ocmaUUmmin(1)ocmaUUm0max0min

7、0max0min1amacmK UUUmUUUma1時(shí)時(shí) 產(chǎn)生過(guò)調(diào)幅失真產(chǎn)生過(guò)調(diào)幅失真（5.1.2）調(diào)幅指數(shù)調(diào)幅指數(shù)ma分析分析:minmaxminmaxUUUUma調(diào)幅指數(shù)調(diào)幅指數(shù)ma取值有三種可能：取值有三種可能：NoImagemamamamama進(jìn)一步討論普通調(diào)幅信號(hào)的頻域特性：進(jìn)一步討論普通調(diào)幅信號(hào)的頻域特性：時(shí)域表達(dá)式時(shí)域表達(dá)式(5.1.1)又可以寫(xiě)成：又可以寫(xiě)成：ttUmtUtucccmaccmAM)cos()cos(2cos)(（5.1.3）c(載波載波)、 c+(上邊頻上邊頻)和和c-(下邊頻下邊頻)。 原調(diào)制信號(hào)的頻帶寬度是原調(diào)制信號(hào)的頻帶寬度是或（或（F= /2 ）, 而普

8、通調(diào)幅信號(hào)而普通調(diào)幅信號(hào)的頻帶寬度是的頻帶寬度是2(或或2F), 是原調(diào)制信號(hào)（基帶信號(hào)）的兩倍。是原調(diào)制信號(hào)（基帶信號(hào)）的兩倍。 可見(jiàn)可見(jiàn), uAM(t)的頻譜包括了三個(gè)頻率分量：的頻譜包括了三個(gè)頻率分量：調(diào)制前后的頻譜圖如調(diào)制前后的頻譜圖如圖圖5. 1(b)所示所示普通調(diào)幅將調(diào)制信號(hào)頻譜搬移到了載頻的左右兩旁普通調(diào)幅將調(diào)制信號(hào)頻譜搬移到了載頻的左右兩旁例例5.1 已知調(diào)制信號(hào)已知調(diào)制信號(hào) (V)，AM波的振幅峰值波的振幅峰值 =1.9V，振幅谷值，振幅谷值 =0.6V，比例常數(shù)，比例常數(shù) =0.9 (1/V)，求已調(diào)波載頻分量的振幅，求已調(diào)波載頻分量的振幅 ，原調(diào)制信號(hào)的振幅，原調(diào)制信號(hào)的

9、振幅 以以及調(diào)幅系數(shù)及調(diào)幅系數(shù) 。()cosmu tUtmax( )AMUtmin( )AMUtaKcmUmUam0.72mUV解：解：由教材式（由教材式（5. 3a）和（）和（5. 3b）得：）得： =1.9V， =0.6V 聯(lián)立兩式并解方程可得：聯(lián)立兩式并解方程可得： 又又 將代入可解得：將代入可解得： 再將再將 =1.9V； =0.6V代入代入(5. 3c)式可式可 得：得：ma =0.52 最后由最后由 解得：解得： (1)cmaUm(1)cmaUm0.65acmm U0.9ammacmcmk UUmUU0.9acmmm UUmax( )AMUtmin( )AMUt0.65acmmU1

10、.25cmUV平均功率：平均功率：調(diào)幅信號(hào)的平均功率可由信號(hào)的均方值求出調(diào)幅信號(hào)的平均功率可由信號(hào)的均方值求出 若此單頻調(diào)幅信號(hào)加在負(fù)載若此單頻調(diào)幅信號(hào)加在負(fù)載RL上上, 則載頻分量產(chǎn)生的平均則載頻分量產(chǎn)生的平均功率稱(chēng)為功率稱(chēng)為載波功率載波功率： 兩個(gè)邊頻分量產(chǎn)生的平均功率相同兩個(gè)邊頻分量產(chǎn)生的平均功率相同,稱(chēng)為稱(chēng)為邊頻功率邊頻功率: 邊頻總功率：邊頻總功率：調(diào)幅信號(hào)總平均功率調(diào)幅信號(hào)總平均功率： LcmcRUP221cacmaLSSBPmUmRP2241)2(21caDSBcAMPmPPP)211 (2(5.1.4)(5.1.5)(5.1.6)caSSBfPmPP2212調(diào)制效率：調(diào)制效率：

11、 普通調(diào)幅信號(hào)的功率由載波功率和邊頻（帶）功率普通調(diào)幅信號(hào)的功率由載波功率和邊頻（帶）功率兩部分組成，其中只有邊頻功率才與調(diào)制信號(hào)有關(guān)。定義邊頻兩部分組成，其中只有邊頻功率才與調(diào)制信號(hào)有關(guān)。定義邊頻功率與總功率之比為調(diào)制效率：功率與總功率之比為調(diào)制效率：222222aaSSBcSSBAMSSBAMfAMmmPPPPPPP 在滿調(diào)幅的臨界狀態(tài)下，調(diào)幅指數(shù)在滿調(diào)幅的臨界狀態(tài)下，調(diào)幅指數(shù)ma=1，這時(shí)調(diào)制效率的最這時(shí)調(diào)制效率的最大值為大值為1/3。由此可知，普通調(diào)幅信號(hào)的調(diào)制效率很低，這是因。由此可知，普通調(diào)幅信號(hào)的調(diào)制效率很低，這是因?yàn)檩d波分量不攜帶信息卻占據(jù)了大部分功率。為載波分量不攜帶信息卻占

12、據(jù)了大部分功率。從傳輸信息的角度來(lái)說(shuō)，載波分量的功率是毫無(wú)意義的從傳輸信息的角度來(lái)說(shuō)，載波分量的功率是毫無(wú)意義的 為了提高功率利用率為了提高功率利用率, 可以只發(fā)送兩個(gè)邊頻分量而不發(fā)送載頻可以只發(fā)送兩個(gè)邊頻分量而不發(fā)送載頻分量分量, 或者進(jìn)一步僅發(fā)送其中一個(gè)邊頻分量或者進(jìn)一步僅發(fā)送其中一個(gè)邊頻分量, 同樣可以將調(diào)制信同樣可以將調(diào)制信息包含在調(diào)幅信號(hào)中。息包含在調(diào)幅信號(hào)中。 這兩種調(diào)幅方式分別稱(chēng)為這兩種調(diào)幅方式分別稱(chēng)為抑制載波的雙抑制載波的雙邊帶調(diào)幅邊帶調(diào)幅(簡(jiǎn)稱(chēng)雙邊帶調(diào)幅簡(jiǎn)稱(chēng)雙邊帶調(diào)幅)和和抑制載波的單邊帶調(diào)幅抑制載波的單邊帶調(diào)幅(簡(jiǎn)稱(chēng)單邊簡(jiǎn)稱(chēng)單邊帶調(diào)幅帶調(diào)幅) 在通信系統(tǒng)中，信源輸出的是由原

13、始消息直接變換成的電在通信系統(tǒng)中，信源輸出的是由原始消息直接變換成的電信號(hào)。這種信號(hào)一般信號(hào)。這種信號(hào)一般具有從零頻開(kāi)始的較寬的頻譜，而且在具有從零頻開(kāi)始的較寬的頻譜，而且在頻譜的低端分布較大的能量頻譜的低端分布較大的能量，所以稱(chēng)之為基帶信號(hào)。模擬基，所以稱(chēng)之為基帶信號(hào)。模擬基帶信號(hào)是非周期信號(hào)。帶信號(hào)是非周期信號(hào)。 根據(jù)信號(hào)分析理論根據(jù)信號(hào)分析理論, 一般非周期調(diào)制信號(hào)一般非周期調(diào)制信號(hào)u(t)的頻譜是一的頻譜是一連續(xù)頻譜連續(xù)頻譜, 假設(shè)其頻率范圍是假設(shè)其頻率范圍是minmax , 如載頻仍是如載頻仍是c , 則這則這時(shí)的普通調(diào)幅信號(hào)可看成是調(diào)制信號(hào)中所有頻率分量分別與時(shí)的普通調(diào)幅信號(hào)可看成

14、是調(diào)制信號(hào)中所有頻率分量分別與載頻調(diào)制后的疊加載頻調(diào)制后的疊加, 各對(duì)上、下邊頻相加后組成了各對(duì)上、下邊頻相加后組成了上、下邊帶上、下邊帶, 相應(yīng)的波形和頻譜如圖相應(yīng)的波形和頻譜如圖5.2所示。所示?；鶐盘?hào)基帶信號(hào)上、下邊帶上、下邊帶多音信號(hào)的多音信號(hào)的AMAM調(diào)幅調(diào)幅代表消息的調(diào)制信號(hào)往往并非單代表消息的調(diào)制信號(hào)往往并非單頻信號(hào)，而是由許多頻率成分組頻信號(hào)，而是由許多頻率成分組成。譬如，電話（話音）信號(hào)的成。譬如，電話（話音）信號(hào)的頻率變化范圍為頻率變化范圍為300 300 3400Hz 3400Hz，廣播信號(hào)的頻率變化范圍為廣播信號(hào)的頻率變化范圍為10KHz10KHz左右，而普通電視信號(hào)

15、的左右，而普通電視信號(hào)的頻帶寬達(dá)頻帶寬達(dá)6.5MHz6.5MHz圖圖5.2 這時(shí)普通調(diào)幅信號(hào)的包絡(luò)仍然反映了調(diào)制信號(hào)的變化這時(shí)普通調(diào)幅信號(hào)的包絡(luò)仍然反映了調(diào)制信號(hào)的變化, 上邊上邊帶與下邊帶呈對(duì)稱(chēng)狀分別置于載頻的兩旁帶與下邊帶呈對(duì)稱(chēng)狀分別置于載頻的兩旁, 且都是調(diào)制信號(hào)頻且都是調(diào)制信號(hào)頻譜的線性搬移譜的線性搬移, 上、上、 下邊帶的寬度與調(diào)制信號(hào)頻譜寬度分別相下邊帶的寬度與調(diào)制信號(hào)頻譜寬度分別相同同, 總頻帶寬度仍為調(diào)制信號(hào)帶寬的兩倍總頻帶寬度仍為調(diào)制信號(hào)帶寬的兩倍, 即即BW=2Fmax 2.普通調(diào)幅信號(hào)的產(chǎn)生和解調(diào)方法普通調(diào)幅信號(hào)的產(chǎn)生和解調(diào)方法產(chǎn)生方法：產(chǎn)生方法：式式(5.1.1)可以改

16、寫(xiě)如下：可以改寫(xiě)如下：)()(1coscos1)(11tutukktUtUUktucccmmcmaAM其中，k1=ka/Ucm 可見(jiàn)可見(jiàn), 將調(diào)制信號(hào)與直將調(diào)制信號(hào)與直流相加后流相加后, 再與載波信號(hào)相再與載波信號(hào)相乘乘, 即可實(shí)現(xiàn)普通調(diào)幅。由即可實(shí)現(xiàn)普通調(diào)幅。由于乘法器輸出信號(hào)電平不于乘法器輸出信號(hào)電平不太高太高, 所以這種方法稱(chēng)為所以這種方法稱(chēng)為低電平調(diào)幅低電平調(diào)幅圖圖5.3解調(diào)方法：解調(diào)方法：普通調(diào)幅信號(hào)的解調(diào)方法有兩種普通調(diào)幅信號(hào)的解調(diào)方法有兩種, 即包絡(luò)檢波和同步檢波。即包絡(luò)檢波和同步檢波。 (1) 包絡(luò)檢波：包絡(luò)檢波： 檢波的原理：普通調(diào)幅信號(hào)的包絡(luò)反映了調(diào)制信號(hào)波形的檢波的原理：

17、普通調(diào)幅信號(hào)的包絡(luò)反映了調(diào)制信號(hào)波形的變化變化, 如能將包絡(luò)提取出來(lái)如能將包絡(luò)提取出來(lái), 就可以恢復(fù)原來(lái)的調(diào)制信號(hào)。就可以恢復(fù)原來(lái)的調(diào)制信號(hào)。圖圖5.4輸入普通調(diào)幅信號(hào)：輸入普通調(diào)幅信號(hào)：uAM(t) =Ucm(1+macost)cosct圖圖5.4中非線性器件工作在中非線性器件工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)開(kāi)關(guān)狀態(tài), 其特性可用單向開(kāi)關(guān)函其特性可用單向開(kāi)關(guān)函數(shù)來(lái)表示數(shù)來(lái)表示,即：即：tnntkcnnc )12cos()12(2)1(21)(111 則非線性器件輸出電流為則非線性器件輸出電流為:io(t)=guAM(t)K1(ct) =gUcm(1+macost)cosct) 12cos() 12(2) 1(

18、2111tnncnn(5.1.7)直流直流, , c , c以及其它許多組合頻率分量。以及其它許多組合頻率分量。g 是非線性器件伏安特性曲線斜率?？梢?jiàn)是非線性器件伏安特性曲線斜率?？梢?jiàn)io中含有中含有其中的直流和低頻分量是其中的直流和低頻分量是:)cos1 (1tmgUacm(5.1.8) 用低通濾波器取出用低通濾波器取出io中這一低頻分量中這一低頻分量, 濾除濾除c-及其以上及其以上的高頻分量的高頻分量, 同時(shí)用隔直流電容濾除直流分量同時(shí)用隔直流電容濾除直流分量, 就可以恢復(fù)與就可以恢復(fù)與原調(diào)制信號(hào)原調(diào)制信號(hào)u(t)成正比的單頻信號(hào)了。成正比的單頻信號(hào)了。 圖圖5.4中的非線性器件可以用晶體

19、二極管中的非線性器件可以用晶體二極管, 也可以用晶體三極管。也可以用晶體三極管。 (2) 同步檢波同步檢波 同步檢波必須采用一個(gè)與發(fā)射端載波同頻同相同步檢波必須采用一個(gè)與發(fā)射端載波同頻同相(或固定相或固定相位差位差)的信號(hào)的信號(hào), 稱(chēng)為稱(chēng)為同步信號(hào)同步信號(hào)。同步檢波可由乘法器和低通濾波器實(shí)現(xiàn)：同步檢波可由乘法器和低通濾波器實(shí)現(xiàn)：圖圖5.5ttmUUktutuktucarmcmrAM2220cos)cos1 ()()()(2cos(2)cos(2)1coscos2222cmrmacacackU Umtmtmtt 輸入普通調(diào)幅信號(hào)：輸入普通調(diào)幅信號(hào)：uAM(t) =Ucm(1+macost)cos

20、ct輸入同步信號(hào)為輸入同步信號(hào)為:ur(t)=Urmcosct 可見(jiàn)可見(jiàn), 輸出信號(hào)中含有輸出信號(hào)中含有直流直流, , 2c, 2c幾個(gè)頻率分量。幾個(gè)頻率分量。用低通濾波器取出直流和用低通濾波器取出直流和分量分量, 再去掉直流分量再去掉直流分量, 就可恢復(fù)原就可恢復(fù)原調(diào)制信號(hào)調(diào)制信號(hào)。則乘法器輸出為則乘法器輸出為:其中其中k2是乘法器增益。是乘法器增益。問(wèn)題問(wèn)題1：如果本地載波與發(fā)射端載波同頻不同相：如果本地載波與發(fā)射端載波同頻不同相, 有一相位差有一相位差，即本地載波即本地載波ur =Urm cos(ct+)，能否正確解調(diào)？，能否正確解調(diào)？乘法器輸出中的乘法器輸出中的分量這時(shí)為：分量這時(shí)為：

21、21coscos2cmrmak U U mtv 若若是一常數(shù)：是一常數(shù)：即本地載波與發(fā)射端載波的相位差始終保持即本地載波與發(fā)射端載波的相位差始終保持恒定恒定, 則解調(diào)出來(lái)的則解調(diào)出來(lái)的分量仍與原調(diào)制信號(hào)成正比分量仍與原調(diào)制信號(hào)成正比, 只不過(guò)振幅只不過(guò)振幅有所減小。當(dāng)然有所減小。當(dāng)然90, 否則否則分量為零。分量為零。v 若若隨時(shí)間變化：隨時(shí)間變化：即本地載波與發(fā)射端載波之間的相位差不即本地載波與發(fā)射端載波之間的相位差不穩(wěn)定穩(wěn)定, 則解調(diào)出來(lái)的則解調(diào)出來(lái)的分量就不能正確反映調(diào)制信號(hào)了。分量就不能正確反映調(diào)制信號(hào)了。 乘法器輸出中的乘法器輸出中的分量這時(shí)為分量這時(shí)為問(wèn)題問(wèn)題2：如果本地載波與發(fā)射

22、端載波不同頻，有一角頻率差：如果本地載波與發(fā)射端載波不同頻，有一角頻率差w，即，即 ur =Urm cos(c+ w) t ，能否正確解調(diào)？，能否正確解調(diào)？twtmUUkarmcmcoscos212則和調(diào)制信號(hào)已不再是線性關(guān)系了，不能正確解調(diào)。則和調(diào)制信號(hào)已不再是線性關(guān)系了，不能正確解調(diào)。產(chǎn)生與發(fā)射端載波同頻同相的同步信號(hào)是同步檢波產(chǎn)生與發(fā)射端載波同頻同相的同步信號(hào)是同步檢波 的關(guān)鍵的關(guān)鍵所以，所以，二、二、抑制載波的雙邊帶調(diào)幅（抑制載波的雙邊帶調(diào)幅（DSBDSB） 1 .雙邊帶調(diào)幅信號(hào)的特點(diǎn)雙邊帶調(diào)幅信號(hào)的特點(diǎn)設(shè)載波為設(shè)載波為uc(t)=Ucmcosct，單頻調(diào)制信號(hào)為單頻調(diào)制信號(hào)為u(t)

23、=Umcost （c）, 則雙邊帶調(diào)幅信號(hào)為則雙邊帶調(diào)幅信號(hào)為: (5.1.10) 雙邊帶調(diào)幅信號(hào)中僅包含兩個(gè)邊頻雙邊帶調(diào)幅信號(hào)中僅包含兩個(gè)邊頻, 無(wú)載頻分量無(wú)載頻分量, 其頻帶其頻帶寬度仍為調(diào)制信號(hào)帶寬的兩倍寬度仍為調(diào)制信號(hào)帶寬的兩倍2 。 ( )( ) cosDSBacutk utt ka ka由調(diào)制電路和由調(diào)制電路和載波幅值決定載波幅值決定 “ “相乘相乘”實(shí)現(xiàn)！實(shí)現(xiàn)！ =ma Ucmcostcosct = cos (c+)t+cos (c-)t2cmaUm 雙邊帶調(diào)幅信號(hào)不僅其包絡(luò)已不再反映調(diào)制信號(hào)波形的雙邊帶調(diào)幅信號(hào)不僅其包絡(luò)已不再反映調(diào)制信號(hào)波形的變化變化, 而且在調(diào)制信號(hào)波形過(guò)零

24、點(diǎn)處的高頻相位有而且在調(diào)制信號(hào)波形過(guò)零點(diǎn)處的高頻相位有180的突的突變。變。由式由式(5.1.10)可以看到可以看到, 在調(diào)制信號(hào)正半周在調(diào)制信號(hào)正半周, cost為正值為正值, 雙邊帶調(diào)幅信號(hào)雙邊帶調(diào)幅信號(hào)uDSB(t)與載波信號(hào)與載波信號(hào)uc(t)同相；在調(diào)制信號(hào)負(fù)同相；在調(diào)制信號(hào)負(fù)半周半周, cost為負(fù)值為負(fù)值, uDSB(t)與與uc(t)反相。反相。 所以所以, 在正負(fù)半周交在正負(fù)半周交界處界處, uDSB(t)有有180相位突變。相位突變。圖圖5.6單音單音DSBDSB調(diào)幅波調(diào)幅波的波形和頻譜的波形和頻譜圖圖5.72.雙邊帶調(diào)幅信號(hào)的產(chǎn)生與解調(diào)方法雙邊帶調(diào)幅信號(hào)的產(chǎn)生與解調(diào)方法產(chǎn)

25、生方法產(chǎn)生方法: 由由式式(5.1.10)可以看出可以看出, 產(chǎn)生雙邊帶調(diào)幅信號(hào)的最直接方法產(chǎn)生雙邊帶調(diào)幅信號(hào)的最直接方法就是將就是將調(diào)制信號(hào)與載波信號(hào)相乘調(diào)制信號(hào)與載波信號(hào)相乘解調(diào)方法：解調(diào)方法： 同步檢波是進(jìn)行雙邊帶調(diào)幅信號(hào)解調(diào)的主要方法同步檢波是進(jìn)行雙邊帶調(diào)幅信號(hào)解調(diào)的主要方法雙邊帶調(diào)幅信號(hào)：雙邊帶調(diào)幅信號(hào)：uDSB(t)= ma Ucmcostcosct同步信號(hào)為：同步信號(hào)為： ur(t)=Urmcosct, 則乘法器輸出為則乘法器輸出為:(5.1.11)tttUUmkttUUmktutuktucccmrmaccmrmarDSBo)2cos(21)2cos(21cos2coscos)(

26、)()(2222用低通濾波器取出低頻分量用低通濾波器取出低頻分量, 即可實(shí)現(xiàn)解調(diào)即可實(shí)現(xiàn)解調(diào)k2是乘法器增益是乘法器增益 將將式式(5.1.10)所示雙邊帶信號(hào)取平方所示雙邊帶信號(hào)取平方, 則則可以得到頻率為可以得到頻率為2c的分量的分量, 然后經(jīng)二分頻電然后經(jīng)二分頻電路路, 就可以得到就可以得到c分量。這是從雙邊帶調(diào)幅信分量。這是從雙邊帶調(diào)幅信號(hào)中提取同步信號(hào)的一種方法。號(hào)中提取同步信號(hào)的一種方法。 平方法提取同步信號(hào)：平方法提取同步信號(hào)：例例5.25.2 已知兩個(gè)信號(hào)電壓的頻譜如圖已知兩個(gè)信號(hào)電壓的頻譜如圖5. 8所示，要求：所示，要求：(1) 寫(xiě)出兩個(gè)信號(hào)電壓的數(shù)學(xué)表達(dá)式，并指出已調(diào)波的

27、性質(zhì)。寫(xiě)出兩個(gè)信號(hào)電壓的數(shù)學(xué)表達(dá)式，并指出已調(diào)波的性質(zhì)。(2) 計(jì)算在單位電阻（計(jì)算在單位電阻（1 ）上消耗的邊帶功率和總功率、以）上消耗的邊帶功率和總功率、以及已調(diào)波的帶寬。及已調(diào)波的帶寬。解解(1) 圖圖(a)為普通雙邊帶調(diào)幅波為普通雙邊帶調(diào)幅波 且：且：10.32acmm UV2cmUV調(diào)幅系數(shù)調(diào)幅系數(shù)0.3am 信號(hào)時(shí)域表達(dá)式：信號(hào)時(shí)域表達(dá)式：36( )1coscos2 1 0.3cos(210cos(210AMcmacutUmtttt（）圖圖5.8102t)圖圖(b)為為DSB調(diào)幅波：調(diào)幅波：6( )0.6cos200cos210( )DSButtt V(2) 先求圖（先求圖（a）所

28、示）所示AM信號(hào)功率：信號(hào)功率： 其中載波功率：其中載波功率： 221122()22cmcUPWR又又邊帶功率：邊帶功率：AM調(diào)幅波總功率：調(diào)幅波總功率：22.09()AMCSSBPPPW再求圖（再求圖（b）所示）所示DSB信號(hào)功率：信號(hào)功率：20120.3cos(2999 )0.09()TDSBPtdtWT 上下邊頻分量相同上下邊頻分量相同情況下，情況下，DSB信號(hào)信號(hào)發(fā)射功率比發(fā)射功率比AM信號(hào)信號(hào)要小得多要小得多 因它們均為雙邊帶因它們均為雙邊帶調(diào)幅信號(hào)，因此它調(diào)幅信號(hào)，因此它們的帶寬相等。們的帶寬相等。BW=2F=200HZ三、三、單邊帶調(diào)幅波單邊帶調(diào)幅波（ SSBSSB波）波）( )

29、cos()cos() 2acmSSBHcSSBcmUuttUt 上邊帶（頻）：acmSSBLcSSBcm U(t)cos()tUcos()t2u 下邊帶（頻）： 單邊帶調(diào)幅方式是指僅發(fā)送上、下邊帶中的一個(gè)單邊帶調(diào)幅方式是指僅發(fā)送上、下邊帶中的一個(gè)單頻調(diào)制單邊帶單頻調(diào)制單邊帶調(diào)幅信號(hào)是一個(gè)調(diào)幅信號(hào)是一個(gè)角頻率為角頻率為c+的單頻正弦波信的單頻正弦波信號(hào)號(hào), 但是但是, 其波形其波形卻比較復(fù)雜。單卻比較復(fù)雜。單邊帶調(diào)幅信號(hào)的邊帶調(diào)幅信號(hào)的包絡(luò)已不能反映包絡(luò)已不能反映調(diào)制信號(hào)的變化。調(diào)制信號(hào)的變化。 單邊帶調(diào)幅信號(hào)的帶寬與調(diào)制信號(hào)帶寬相同單邊帶調(diào)幅信號(hào)的帶寬與調(diào)制信號(hào)帶寬相同, 是普通調(diào)幅和是普通調(diào)

30、幅和雙邊帶調(diào)幅信號(hào)帶寬的一半。雙邊帶調(diào)幅信號(hào)帶寬的一半。(5.1.12)圖圖5.91. 濾波法濾波法 先產(chǎn)生雙邊帶調(diào)幅信號(hào)先產(chǎn)生雙邊帶調(diào)幅信號(hào), 再利用帶通濾波器取再利用帶通濾波器取出其中一個(gè)邊帶信號(hào)出其中一個(gè)邊帶信號(hào) 由由圖圖5.6所示雙邊帶調(diào)幅信號(hào)頻譜圖可以推知所示雙邊帶調(diào)幅信號(hào)頻譜圖可以推知, 對(duì)于頻譜范對(duì)于頻譜范圍為圍為minmax的一般調(diào)制信號(hào)的一般調(diào)制信號(hào), 如如min很小很小, 則上、下兩個(gè)則上、下兩個(gè)邊帶相隔很近邊帶相隔很近, 用濾波器完全取出一個(gè)邊帶而濾除另一個(gè)邊帶用濾波器完全取出一個(gè)邊帶而濾除另一個(gè)邊帶是很困難的。是很困難的。 產(chǎn)生方法產(chǎn)生方法:主要有濾波法、主要有濾波法、

31、 相移法以及兩者相結(jié)合的相移濾波法相移法以及兩者相結(jié)合的相移濾波法圖圖5.10濾波法的缺點(diǎn)在于濾波器的設(shè)計(jì)困難濾波法的缺點(diǎn)在于濾波器的設(shè)計(jì)困難: 用濾波法產(chǎn)生單邊帶調(diào)幅信號(hào)時(shí)，在上、下邊帶間隔用濾波法產(chǎn)生單邊帶調(diào)幅信號(hào)時(shí)，在上、下邊帶間隔B已經(jīng)已經(jīng)確定的情況下，關(guān)鍵是濾波器能否實(shí)現(xiàn)。由濾波器的知識(shí)可知，確定的情況下，關(guān)鍵是濾波器能否實(shí)現(xiàn)。由濾波器的知識(shí)可知，實(shí)現(xiàn)濾波器的難易程度和過(guò)渡帶與工作頻率的相對(duì)值有密切關(guān)實(shí)現(xiàn)濾波器的難易程度和過(guò)渡帶與工作頻率的相對(duì)值有密切關(guān)系。給單邊帶濾波器定義一個(gè)歸一化值：系。給單邊帶濾波器定義一個(gè)歸一化值：cff 歸一化值反映了濾波器衰減特性的陡峭程度。歸一化值愈小

32、，歸一化值反映了濾波器衰減特性的陡峭程度。歸一化值愈小，濾波器愈難以實(shí)現(xiàn)。一般要求歸一化值不低于濾波器愈難以實(shí)現(xiàn)。一般要求歸一化值不低于10。如果如果fc提提高，則要求高，則要求B加寬。一般的調(diào)制信號(hào)都具有豐富的低頻成分，加寬。一般的調(diào)制信號(hào)都具有豐富的低頻成分，經(jīng)調(diào)制后得到的雙邊帶信號(hào)的上、下邊帶之間的間隔很窄。例如，經(jīng)調(diào)制后得到的雙邊帶信號(hào)的上、下邊帶之間的間隔很窄。例如，模擬電話信號(hào)的最低頻率為模擬電話信號(hào)的最低頻率為300Hz，經(jīng)過(guò)雙邊帶調(diào)制后，上、下，經(jīng)過(guò)雙邊帶調(diào)制后，上、下邊帶之間的間隔僅有邊帶之間的間隔僅有600Hz，這個(gè)間隔應(yīng)是單邊帶濾波器的過(guò)度，這個(gè)間隔應(yīng)是單邊帶濾波器的過(guò)度

33、帶。要求在這樣窄的過(guò)度帶內(nèi)阻帶衰減上升到帶。要求在這樣窄的過(guò)度帶內(nèi)阻帶衰減上升到40dB以上，才能以上，才能有效地抑制無(wú)用的一個(gè)邊帶。這就使濾波器的設(shè)計(jì)和制作很困難，有效地抑制無(wú)用的一個(gè)邊帶。這就使濾波器的設(shè)計(jì)和制作很困難，有時(shí)甚至難以實(shí)現(xiàn)。有時(shí)甚至難以實(shí)現(xiàn)。 式中式中f為濾波器的過(guò)度帶，為濾波器的過(guò)度帶，fc為單邊帶信號(hào)的載頻為單邊帶信號(hào)的載頻 為此，在工程上往為此，在工程上往往采用多級(jí)頻率搬移往采用多級(jí)頻率搬移和多級(jí)濾波的方法，和多級(jí)濾波的方法，簡(jiǎn)稱(chēng)簡(jiǎn)稱(chēng)多次濾波法多次濾波法。采。采用多級(jí)濾波法可以加用多級(jí)濾波法可以加寬邊帶間隔，但也要寬邊帶間隔，但也要求調(diào)制信號(hào)的低頻分求調(diào)制信號(hào)的低頻分量

34、不能太低。如果調(diào)量不能太低。如果調(diào)制信號(hào)的低頻分量接制信號(hào)的低頻分量接近于零頻，則用濾波近于零頻，則用濾波器來(lái)分割上、下邊帶器來(lái)分割上、下邊帶極為困難。極為困難。圖圖5.112. 相移法相移法基于單邊帶調(diào)幅信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式而提出的基于單邊帶調(diào)幅信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式而提出的式式(5.1.12)所示單頻單邊帶調(diào)幅信號(hào)可寫(xiě)成所示單頻單邊帶調(diào)幅信號(hào)可寫(xiě)成:)sinsincos(cos2)(ttttUmtucccmaHSSB(5.1.13) 只要用兩個(gè)只要用兩個(gè)90相移器分別將調(diào)制信號(hào)和載波信號(hào)相移相移器分別將調(diào)制信號(hào)和載波信號(hào)相移90, 成為成為sint和和sinct, 然后進(jìn)行相乘和相減然后進(jìn)行相乘和相

35、減, 就可以實(shí)現(xiàn)就可以實(shí)現(xiàn)單邊帶調(diào)幅單邊帶調(diào)幅, 如圖如圖5.12所示。所示。 UcmUmsinct sint90相 移 器90相 移 器UmsintUcmsinctuc Ucmcosctu Umcos tuSSB(t)UcmUmcosct cost相移法原理相移法原理 顯然顯然, 對(duì)單頻信號(hào)進(jìn)行對(duì)單頻信號(hào)進(jìn)行90相移比較簡(jiǎn)單相移比較簡(jiǎn)單, 但但是對(duì)于一個(gè)包含許多頻率分量的一般非周期性調(diào)制信號(hào)進(jìn)行是對(duì)于一個(gè)包含許多頻率分量的一般非周期性調(diào)制信號(hào)進(jìn)行90相移相移, 要保證其中每個(gè)頻率分量都準(zhǔn)確相移要保證其中每個(gè)頻率分量都準(zhǔn)確相移90是很困難的。是很困難的。圖圖5.12 相移法的困難相移法的困難:

36、圖圖 5.13 相移濾波法原理相移濾波法原理 u3 cost cost低 通濾 波 器u5 cos()t低 頻振 蕩 器u1 cost90相移 網(wǎng) 絡(luò) 低 通濾 波 器u4 cost sintu cos tu2 costu6 sin()tu7 cos2t cos ()tu8 sin2t sin ()tuo cos (1)t90相移 網(wǎng) 絡(luò) 高 頻振 蕩 器 相移濾波法的關(guān)鍵在于將載頻相移濾波法的關(guān)鍵在于將載頻c分成分成1和和2兩部分兩部分, 其中其中1是是略高于略高于max的低頻的低頻, 2是高頻是高頻, 即即c= 1 + 2, 1 2 。 為簡(jiǎn)化起為簡(jiǎn)化起見(jiàn)見(jiàn), 圖中各信圖中各信號(hào)的振幅均號(hào)

37、的振幅均表示為表示為1。3 . 相移濾波法相移濾波法一種一種比較可行的方法比較可行的方法, 其原理圖見(jiàn)圖其原理圖見(jiàn)圖5.13。 相移濾波法是結(jié)合兩種方法的優(yōu)缺點(diǎn)而提出的相移濾波法是結(jié)合兩種方法的優(yōu)缺點(diǎn)而提出的 仍以單頻調(diào)制信號(hào)為例說(shuō)明仍以單頻調(diào)制信號(hào)為例說(shuō)明原理原理： 調(diào)制信號(hào)調(diào)制信號(hào)u(t)與兩個(gè)相位差為與兩個(gè)相位差為90的低載頻信號(hào)的低載頻信號(hào)u1、 u1分分別相乘別相乘, 產(chǎn)生兩個(gè)雙邊帶信號(hào)產(chǎn)生兩個(gè)雙邊帶信號(hào)u3、u4, 然后分別用濾波器取出然后分別用濾波器取出u3、 u4中的下邊帶信號(hào)中的下邊帶信號(hào)u5和和u6。 因?yàn)橐驗(yàn)?是低頻是低頻, 所以用低通濾波器所以用低通濾波器也可以取出下邊

38、帶也可以取出下邊帶u5和和u6。 由于由于1 c, 故濾波器邊沿的衰減故濾波器邊沿的衰減特性不需那么陡峭特性不需那么陡峭, 比較容易實(shí)現(xiàn)。取出的兩個(gè)下邊帶信號(hào)分比較容易實(shí)現(xiàn)。取出的兩個(gè)下邊帶信號(hào)分別再與兩個(gè)相位差為別再與兩個(gè)相位差為90的高載頻信號(hào)的高載頻信號(hào)u2、u2相乘相乘, 產(chǎn)生產(chǎn)生u7、u8兩個(gè)雙邊帶信號(hào)。將兩個(gè)雙邊帶信號(hào)。將u7, u8相減相減, 則可以得到則可以得到u o(t)=u7-u8=cos2tcos(1-)t-sin2tsin(1-)t =cos (2+1-)t=cos (c-)tuo(t)就是單邊帶調(diào)幅信號(hào)就是單邊帶調(diào)幅信號(hào)解調(diào)方法：解調(diào)方法： 與普通調(diào)幅及雙邊帶調(diào)幅方式

39、不同之處在于與普通調(diào)幅及雙邊帶調(diào)幅方式不同之處在于, 從單邊帶調(diào)幅從單邊帶調(diào)幅信號(hào)中無(wú)法提取同步信號(hào)信號(hào)中無(wú)法提取同步信號(hào)。一般可在發(fā)送單邊帶調(diào)幅信號(hào)的。一般可在發(fā)送單邊帶調(diào)幅信號(hào)的同時(shí)同時(shí), 也附帶發(fā)送一個(gè)功率較小的載波信號(hào)也附帶發(fā)送一個(gè)功率較小的載波信號(hào), 供接收端從中提供接收端從中提取作為同步信號(hào)。取作為同步信號(hào)。 同步信號(hào)為同步信號(hào)為 ur(t)=Urmcosct, 則乘法器輸出為則乘法器輸出為:只能采用同步檢波方式只能采用同步檢波方式為乘法器增益。2222,)2cos(cos4cos)cos(2)()()(ktwtUUmktwtwUUmktutuktucrmcmaccrmcmarSS

40、Bo用低通濾波器取出低頻分量用低通濾波器取出低頻分量，即實(shí)現(xiàn)了解調(diào)。即實(shí)現(xiàn)了解調(diào)。tUmtuccmaHSSB)cos(2)(設(shè)單邊帶調(diào)幅信號(hào)：設(shè)單邊帶調(diào)幅信號(hào)：與與AMAM和和DSBDSB相比，相比，SSBSSB無(wú)疑最能節(jié)約無(wú)疑最能節(jié)約能量和頻帶。但是，能量和頻帶。但是，SSBSSB的調(diào)制和的調(diào)制和解調(diào)設(shè)備都比較復(fù)雜，且不適于傳解調(diào)設(shè)備都比較復(fù)雜，且不適于傳送含有直流成分的基帶信號(hào)。欲解送含有直流成分的基帶信號(hào)。欲解決單決單/ /雙邊帶調(diào)幅的不足，可選擇雙邊帶調(diào)幅的不足，可選擇折衷的調(diào)幅方式：折衷的調(diào)幅方式：VSBVSB調(diào)幅。調(diào)幅。VSBVSB調(diào)幅，是傳送雙邊帶信號(hào)中的調(diào)幅，是傳送雙邊帶信號(hào)中

41、的一個(gè)邊帶和另一邊帶的殘留部分一個(gè)邊帶和另一邊帶的殘留部分四、殘留邊帶調(diào)幅方式四、殘留邊帶調(diào)幅方式（ VSBVSB） 比普通調(diào)幅方式節(jié)省了頻帶比普通調(diào)幅方式節(jié)省了頻帶, 又避免了單邊帶調(diào)幅要求濾波又避免了單邊帶調(diào)幅要求濾波器衰減特性陡峭的困難器衰減特性陡峭的困難, 發(fā)送的載頻分量也便于接收端提取同發(fā)送的載頻分量也便于接收端提取同步信號(hào)。步信號(hào)。圖圖5.14圖圖 5.15 殘留邊帶調(diào)幅發(fā)送和接收濾波器幅頻特性殘留邊帶調(diào)幅發(fā)送和接收濾波器幅頻特性(a) 發(fā)送；發(fā)送； (b) 接收接收 Au0.750.5680.375f / MHzAu0.750.75fcfc0.4f / MHz6(a)(b)以電視

42、圖像信號(hào)為例以電視圖像信號(hào)為例, 說(shuō)明殘留邊帶調(diào)幅方式的調(diào)制與解調(diào)原理說(shuō)明殘留邊帶調(diào)幅方式的調(diào)制與解調(diào)原理 在電視廣播系統(tǒng)中在電視廣播系統(tǒng)中, 由于圖像信號(hào)頻帶較寬由于圖像信號(hào)頻帶較寬, 為了節(jié)約頻帶為了節(jié)約頻帶, 同時(shí)又便于接收機(jī)進(jìn)行檢波同時(shí)又便于接收機(jī)進(jìn)行檢波, 所以對(duì)圖像信號(hào)采用了殘留邊帶所以對(duì)圖像信號(hào)采用了殘留邊帶調(diào)幅方式調(diào)幅方式, 而對(duì)于伴音信號(hào)則采用了調(diào)頻方式。而對(duì)于伴音信號(hào)則采用了調(diào)頻方式。 電視圖像信號(hào)帶寬為電視圖像信號(hào)帶寬為6MHz。在發(fā)射端先產(chǎn)生普通調(diào)幅。在發(fā)射端先產(chǎn)生普通調(diào)幅信號(hào)信號(hào), 然后利用圖然后利用圖5.15(a)所示特性的濾波器取出一個(gè)完整的上所示特性的濾波器取出

43、一個(gè)完整的上邊帶、一部分下邊帶以及載頻分量邊帶、一部分下邊帶以及載頻分量, 組成殘留邊帶調(diào)幅信號(hào)發(fā)組成殘留邊帶調(diào)幅信號(hào)發(fā)送出去。送出去。 在接收端在接收端, 采用圖采用圖5.15(b)所示特性的濾波器從殘留邊帶調(diào)幅所示特性的濾波器從殘留邊帶調(diào)幅信號(hào)中取出所需頻率分量。由于載頻兩旁的接收濾波器幅頻特信號(hào)中取出所需頻率分量。由于載頻兩旁的接收濾波器幅頻特性正好互補(bǔ)性正好互補(bǔ), 而上、下邊帶又對(duì)稱(chēng)置于載頻兩邊而上、下邊帶又對(duì)稱(chēng)置于載頻兩邊, 所以實(shí)際上可所以實(shí)際上可等效為接收到一個(gè)完整的上邊帶和增益為上邊帶一半的載頻信等效為接收到一個(gè)完整的上邊帶和增益為上邊帶一半的載頻信號(hào)。于是號(hào)。于是,采用同步檢

44、波方式可對(duì)此單邊帶信號(hào)進(jìn)行解調(diào)采用同步檢波方式可對(duì)此單邊帶信號(hào)進(jìn)行解調(diào) 普通調(diào)幅功率利用率低普通調(diào)幅功率利用率低, 但可采用簡(jiǎn)單、低成本的包絡(luò)檢波但可采用簡(jiǎn)單、低成本的包絡(luò)檢波方式方式, 故廣泛用于電臺(tái)廣播系統(tǒng)故廣泛用于電臺(tái)廣播系統(tǒng), 給廣大接收者帶來(lái)便利。給廣大接收者帶來(lái)便利。 雙邊帶調(diào)幅與單邊帶調(diào)幅功率利用率高雙邊帶調(diào)幅與單邊帶調(diào)幅功率利用率高, 可用于小型通信系可用于小型通信系統(tǒng)統(tǒng), 其中單邊帶調(diào)幅可節(jié)省一半頻帶其中單邊帶調(diào)幅可節(jié)省一半頻帶, 但需解決如何獲得同步但需解決如何獲得同步信號(hào)的問(wèn)題。殘留邊帶調(diào)幅廣泛用于電視廣播系統(tǒng)。信號(hào)的問(wèn)題。殘留邊帶調(diào)幅廣泛用于電視廣播系統(tǒng)。 由由圖圖5.

45、15可見(jiàn)可見(jiàn), 若采用普通調(diào)幅若采用普通調(diào)幅, 每一頻道電視圖像信號(hào)每一頻道電視圖像信號(hào)的帶寬需的帶寬需12 MHz, 而采用殘留邊帶調(diào)幅只需而采用殘留邊帶調(diào)幅只需8 MHz。另外。另外, 對(duì)于濾波器過(guò)渡帶的要求遠(yuǎn)不如單邊帶調(diào)幅那樣嚴(yán)格對(duì)于濾波器過(guò)渡帶的要求遠(yuǎn)不如單邊帶調(diào)幅那樣嚴(yán)格, 故容故容易實(shí)現(xiàn)。易實(shí)現(xiàn)。 已知調(diào)制信號(hào)頻率范圍為已知調(diào)制信號(hào)頻率范圍為300Hz4 kHz, 分別采用普通調(diào)分別采用普通調(diào)幅幅(平均調(diào)幅指數(shù)平均調(diào)幅指數(shù)ma=0.3)、雙邊帶調(diào)幅和單邊帶調(diào)幅三種方、雙邊帶調(diào)幅和單邊帶調(diào)幅三種方式式, 如要求邊帶功率為如要求邊帶功率為10W, 分別求出每種調(diào)幅方式的頻帶寬分別求出每

46、種調(diào)幅方式的頻帶寬度、發(fā)射總平均功率度、發(fā)射總平均功率Pav及功率利用率及功率利用率caSBcavPmPPP)211 (22調(diào)幅信號(hào)總平均功率：調(diào)幅信號(hào)總平均功率：由此可得邊帶功率：由此可得邊帶功率：(5.1.6)）總平均功率總平均功率邊帶功率邊帶功率（ 例例 5.3解：解：普通調(diào)幅：普通調(diào)幅：kHzFBWWPPkHzFBWWPPkHzFBWWPPPWPWPPPSBavSBavSBcavcccSB4%10010101082%10010101028max2%3 .4232102322222045.01010)3 .0211(2maxmax2 故故所以所以雙邊帶調(diào)幅：雙邊帶調(diào)幅：?jiǎn)芜厧д{(diào)幅：?jiǎn)芜厧?/p>

47、調(diào)幅： 正交調(diào)幅是采用兩個(gè)頻率相同但相位差為正交調(diào)幅是采用兩個(gè)頻率相同但相位差為90的正弦載波，的正弦載波，以雙邊帶調(diào)幅的方法同時(shí)傳送兩路相互獨(dú)立信號(hào)的一種特殊調(diào)以雙邊帶調(diào)幅的方法同時(shí)傳送兩路相互獨(dú)立信號(hào)的一種特殊調(diào)制方式。制方式。五、五、 正交調(diào)幅方式正交調(diào)幅方式 1. 正交調(diào)幅信號(hào)的特點(diǎn)正交調(diào)幅信號(hào)的特點(diǎn)設(shè)兩路正交載波分別為設(shè)兩路正交載波分別為：，）（和和tUtutUtuccmCccmc sincos)(21 兩路單頻調(diào)制信號(hào)分別為：兩路單頻調(diào)制信號(hào)分別為：和和tUtu111cos)( tUtu222cos)( 則正交調(diào)則正交調(diào)幅幅信號(hào)為：信號(hào)為： )()()()()(2211tututu

48、tutuccQAM ）（）（tututtUUttUUQIccmccmsincoscoscos2211（5.1.14）同相分量同相分量 正交分量正交分量 一般情況下，一般情況下， 正交調(diào)幅信號(hào)的波形比較復(fù)雜。正交調(diào)幅信號(hào)的波形比較復(fù)雜。 單頻調(diào)制時(shí)的頻譜圖：?jiǎn)晤l調(diào)制時(shí)的頻譜圖： 圖圖5.16 正交調(diào)幅信號(hào)頻譜圖正交調(diào)幅信號(hào)頻譜圖 c1c1c2c2c 可見(jiàn)，正交調(diào)幅是一種頻帶復(fù)用技術(shù)，兩路雙邊帶調(diào)幅可見(jiàn)，正交調(diào)幅是一種頻帶復(fù)用技術(shù)，兩路雙邊帶調(diào)幅信號(hào)在頻帶信號(hào)在頻帶上上相互重疊，總頻帶寬度由其中頻帶較寬的一路相互重疊，總頻帶寬度由其中頻帶較寬的一路信號(hào)決定。若兩路信號(hào)帶寬相同，則總帶寬與單路信號(hào)帶

49、寬信號(hào)決定。若兩路信號(hào)帶寬相同，則總帶寬與單路信號(hào)帶寬相同。所以，相同。所以，正交調(diào)幅的最大優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省傳輸帶寬正交調(diào)幅的最大優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省傳輸帶寬2.正交調(diào)幅信號(hào)的產(chǎn)生與解調(diào)方法正交調(diào)幅信號(hào)的產(chǎn)生與解調(diào)方法由由式（式（5.1.14）可以看出，將兩路調(diào)制信號(hào)分別進(jìn)行雙邊可以看出，將兩路調(diào)制信號(hào)分別進(jìn)行雙邊帶調(diào)幅，然后相加，就可以產(chǎn)帶調(diào)幅，然后相加，就可以產(chǎn)生正交調(diào)幅信號(hào)生正交調(diào)幅信號(hào)90相移cosctu(t)sinctu(t)uI(t)uQ(t)uQAM(t)(a)(b)90相移cosctu(t)sinctu(t)u1(t)u2(t)uQAM(t)低通低通圖圖5.17 正交調(diào)幅與解調(diào)原理圖正交調(diào)幅與

50、解調(diào)原理圖 產(chǎn)生方法：產(chǎn)生方法：解調(diào)方法：解調(diào)方法： 對(duì)正交調(diào)幅信號(hào)分別用兩個(gè)相位差為對(duì)正交調(diào)幅信號(hào)分別用兩個(gè)相位差為90的本地載波的本地載波進(jìn)行同步檢波，進(jìn)行同步檢波，就可以恢復(fù)原來(lái)的兩路調(diào)制信號(hào)就可以恢復(fù)原來(lái)的兩路調(diào)制信號(hào) 圖圖5.17中兩乘法器（設(shè)增益為中兩乘法器（設(shè)增益為1）的輸出為：）的輸出為：）（）（）（ttutucQAM cos1 ）（ttUttUUtUUcccmcm 2sincos2coscos21cos21221111 ）（）（）（ttutucQAM sin2 ）（ttUttUUtUUcccmcm 2coscos2sincos21cos21221122 然后用兩個(gè)低通濾波器分

51、別解調(diào)出兩路調(diào)制信號(hào)然后用兩個(gè)低通濾波器分別解調(diào)出兩路調(diào)制信號(hào)）（）和（tutu21正交調(diào)幅的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省頻帶，在數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)中得到了應(yīng)用。正交調(diào)幅的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省頻帶，在數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)中得到了應(yīng)用。 用途：產(chǎn)生普通調(diào)幅（用途：產(chǎn)生普通調(diào)幅（AMAM）波）波 主要要求：主要要求： 兼顧輸出功率大、效率高、調(diào)制線性度好兼顧輸出功率大、效率高、調(diào)制線性度好 主要電路主要電路（利用丙類(lèi)諧振功放實(shí)現(xiàn)）利用丙類(lèi)諧振功放實(shí)現(xiàn)）基極調(diào)幅基極調(diào)幅集電極調(diào)幅集電極調(diào)幅5.2 幅度調(diào)制電路幅度調(diào)制電路一、高電平調(diào)幅電路一、高電平調(diào)幅電路圖圖5.18現(xiàn)以集電極調(diào)幅電路為例現(xiàn)以集電極調(diào)幅電路為例, 說(shuō)明高電平調(diào)幅的原

52、理：說(shuō)明高電平調(diào)幅的原理： 集電極調(diào)制特性集電極調(diào)制特性是指固定丙類(lèi)諧振功放的是指固定丙類(lèi)諧振功放的UBB和和Re, 當(dāng)輸入當(dāng)輸入一個(gè)等幅高頻正弦波時(shí)一個(gè)等幅高頻正弦波時(shí), 輸出高頻正弦波的振幅輸出高頻正弦波的振幅Ucm將隨集電將隨集電極電源電壓極電源電壓UCC的變化而變化。的變化而變化。當(dāng)諧振功放工作在當(dāng)諧振功放工作在過(guò)壓狀態(tài)過(guò)壓狀態(tài)時(shí)時(shí), Ucm將發(fā)生變化將發(fā)生變化, 近似有：近似有：UcmUCC(t)1. 集電極調(diào)幅電路集電極調(diào)幅電路圖圖5.19圖圖 5.20 集電極調(diào)幅電路原理集電極調(diào)幅電路原理 uc(t)UBB UCC0uUCC(t)LCuo(t) 集電極電源電壓為：集電極電源電壓為

53、： 即一個(gè)固定直流即一個(gè)固定直流電壓與一個(gè)低頻交流調(diào)制信號(hào)之和。電壓與一個(gè)低頻交流調(diào)制信號(hào)之和。 UCC(t)=UCC+u(t)輸出輸出LC回路調(diào)諧在回路調(diào)諧在c上上 則輸出信號(hào)可寫(xiě)成則輸出信號(hào)可寫(xiě)成:cosctuo(t)=Ucmcosct=kUCC+u(t)cosct特點(diǎn)：特點(diǎn)： 集電極調(diào)幅電路可以產(chǎn)生且只能產(chǎn)生普通調(diào)幅波集電極調(diào)幅電路可以產(chǎn)生且只能產(chǎn)生普通調(diào)幅波,且因?yàn)榧姌O且因?yàn)榧姌O調(diào)制特性中調(diào)制特性中Ucm與與UCC并非完全成線性關(guān)系，調(diào)制線性度差。并非完全成線性關(guān)系，調(diào)制線性度差。集電極集電極高電平調(diào)幅高電平調(diào)幅必須工作在必須工作在過(guò)壓狀態(tài)過(guò)壓狀態(tài),。能量轉(zhuǎn)換效率較高。能量轉(zhuǎn)換效率

54、較高。高電平調(diào)幅既實(shí)現(xiàn)了調(diào)幅，又進(jìn)行了功率放大，高電平調(diào)幅既實(shí)現(xiàn)了調(diào)幅，又進(jìn)行了功率放大，調(diào)幅、調(diào)幅、 功放功放合一合一, 整機(jī)效率高整機(jī)效率高, 可直接產(chǎn)生很大功率輸出的調(diào)幅信號(hào)。可直接產(chǎn)生很大功率輸出的調(diào)幅信號(hào)。輸入信號(hào)為高頻載波：輸入信號(hào)為高頻載波：輸出電壓振幅輸出電壓振幅V Vcmcm隨隨V Vcccc（t t）變化）變化該電路在放大輸該電路在放大輸入的高頻正弦載波入的高頻正弦載波的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了AMAM調(diào)幅！調(diào)幅！實(shí)際集電極調(diào)幅電路實(shí)際集電極調(diào)幅電路圖圖5.21在欠壓區(qū)在欠壓區(qū), V, Vcm cm I Ic1 c1 I Ic0c0等隨等隨E Eb b作作近似近似線性變化

55、線性變化t tV VBBBB(t)(t)0 0E Eb0b0工作狀態(tài)工作狀態(tài)2.2.基極調(diào)幅電路基極調(diào)幅電路圖圖5.22 若若VCC、Re和和Uim固固定定, 輸出電壓振幅輸出電壓振幅Ucm隨隨基極偏壓基極偏壓VBB變化的規(guī)律變化的規(guī)律被稱(chēng)為基極調(diào)制特性。被稱(chēng)為基極調(diào)制特性。圖圖 5.23 基極調(diào)幅電路原理基極調(diào)幅電路原理 uc(t)UBB0uUBB(t)LCuo(t)UCC(cos)cos( )cosBEBBmcmcBBcmcuVUtUtVtUt ( )cosccmcu tUt( )cosmu tUtV VBBBB（t t）= u= u（t t）+ V+ VBBBB圖圖5.24基極調(diào)幅壓流波

56、形基極調(diào)幅壓流波形導(dǎo)通區(qū)導(dǎo)通區(qū)截止區(qū)截止區(qū)圖圖5.25基極基極高電平調(diào)幅高電平調(diào)幅必須工作在必須工作在欠欠壓狀態(tài)壓狀態(tài),。能量轉(zhuǎn)換效率較低。能量轉(zhuǎn)換效率較低。 例例 5.4 采用采用圖圖5.21所示集電極調(diào)幅電路進(jìn)行普通調(diào)幅。所示集電極調(diào)幅電路進(jìn)行普通調(diào)幅。已知調(diào)制信號(hào)頻率范圍為已知調(diào)制信號(hào)頻率范圍為300Hz4 kHz,平均調(diào)幅指數(shù)平均調(diào)幅指數(shù)ma=0.3， UCC=24V，IC0=25mA，集電極效率，集電極效率c=70%。求輸出載波功。求輸出載波功率率Pc、邊帶功率、邊帶功率2PSB、功率利用率、功率利用率SB 和頻帶寬度和頻帶寬度BW。 SB邊帶功率（）總平均功率解：解： 此調(diào)幅電路電

57、源功率由直流電源提供的直流功率此調(diào)幅電路電源功率由直流電源提供的直流功率PD和調(diào)和調(diào)制信號(hào)制信號(hào)u(t)產(chǎn)生的交流功率產(chǎn)生的交流功率P兩部分組成。兩部分組成。mWPmRUmPmWIUPDaDCCaCCCD276003 . 02121/)(2160010252422230其中，其中，RD=UCC/IC0是輸出端等效直流電阻，是輸出端等效直流電阻，ma UCC是調(diào)制信號(hào)平是調(diào)制信號(hào)平均振幅。故電源總功率為均振幅。故電源總功率為P=PD+P=600+27=627 mW從而輸出平均功率為從而輸出平均功率為Pav=c（ PD+P ）=0.7627=438.9mW因?yàn)橐驗(yàn)橛捎墒剑ㄊ剑?.1.6）可求得載波

58、功率和邊帶功率分別為可求得載波功率和邊帶功率分別為 mWPPPmWmPPcavSBaavc9 .184209 .4382420)3 . 0211 (9 .438)211 (22所以所以 kHzFBWSB82%3 . 4043. 09 .4389 .18max二、低電平調(diào)幅電路二、低電平調(diào)幅電路 采用模擬乘法器可以實(shí)現(xiàn)普通調(diào)幅采用模擬乘法器可以實(shí)現(xiàn)普通調(diào)幅, 也可以實(shí)現(xiàn)雙邊帶也可以實(shí)現(xiàn)雙邊帶調(diào)幅與單邊帶調(diào)幅調(diào)幅與單邊帶調(diào)幅1、 單片集成模擬乘法器單片集成模擬乘法器 模擬乘法器可實(shí)現(xiàn)模擬乘法器可實(shí)現(xiàn)輸出電壓為兩個(gè)輸入電壓的線性積輸出電壓為兩個(gè)輸入電壓的線性積, 典典型應(yīng)用包括：乘、除、平方、均方、

59、倍頻、調(diào)幅、檢波、混型應(yīng)用包括：乘、除、平方、均方、倍頻、調(diào)幅、檢波、混頻、頻、 相位檢測(cè)等。相位檢測(cè)等。 在選擇模擬乘法器時(shí)在選擇模擬乘法器時(shí), 應(yīng)注意以下主要參數(shù)：工作頻率應(yīng)注意以下主要參數(shù)：工作頻率范圍、電源電壓、輸入電壓動(dòng)態(tài)范圍、線性度等。范圍、電源電壓、輸入電壓動(dòng)態(tài)范圍、線性度等。 設(shè)兩個(gè)輸入信號(hào)分別為：設(shè)兩個(gè)輸入信號(hào)分別為：,cos,cos21222111tUutUu則兩信號(hào)相乘后的輸出信號(hào)為：則兩信號(hào)相乘后的輸出信號(hào)為：)cos()cos(221212121ttUkUukuuo 可見(jiàn)，可見(jiàn)，乘法運(yùn)算能夠產(chǎn)生兩個(gè)輸入信號(hào)頻率的和頻與差頻乘法運(yùn)算能夠產(chǎn)生兩個(gè)輸入信號(hào)頻率的和頻與差頻，

60、這正是調(diào)幅、檢波和混頻等電路所需要的功能。這正是調(diào)幅、檢波和混頻等電路所需要的功能。表表5.2.1 MC14系列三種型號(hào)模擬乘法器的參數(shù)典型值系列三種型號(hào)模擬乘法器的參數(shù)典型值MC1496/1596 MC1496/1596 集成模擬相乘器集成模擬相乘器外圍引腳排列圖外圍引腳排列圖集電極外接集電極外接負(fù)載電阻負(fù)載電阻圖圖5.273.9 kUCC( 12 V)RciAiBiC1iC2V1V2V3V4uouxiC5iC3iC4iC6V5V6RyV7V8500500V9500uy6.8 kMC1496iRUE E( 8 V)3.9 kRc1262351414810圖圖5.28MC1496內(nèi)部電路圖內(nèi)部