振幅调制电路的基本组成 原理分析探讨.docx
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振幅调制电路的基本组成原理分析探讨
编号
振幅调制电路的基本组成
原理分析探讨
学生姓名:
学号
系部:
物理系
专业:
电子信息科学与技术
年级:
指导教师:
完成日期:
2013年05月13日
中文摘要
本文主要介绍信号的振幅调制电路。
在通信中有许多路信号需要传输,为了使他们能得以区别,需要赋以不同的特征,例如选用不同频率的载波信号。
一个正弦信号有幅值、频率、相位三参数进行调制,分别个称为调幅、调频和调相。
我们主要讨论的是信号调制,解调,基带信号,载波信号,数字调制。
然后各种调幅波的基本性质,主要包括普通调幅波的基本性质和双边带调幅波的性质,调幅波功能等等。
在本文中我们加深振幅调制电路的功能,原理,双边带调制单边带调制方面的知识的理解。
绕着这些内容进行分析探讨。
关键字:
调制;解调;单边带;双边带
目录
中文摘要1
引言3
1、概述4
1.1信号调制4
1.2解调4
1.3在测控系统中要采用信号调制4
1.4调制信号、载波信号、已调信号4
1.5基带信号4
1.6数字调制4
2、各类调幅波的基本性质5
2.1普通调幅波的基本性质5
2.2普通调幅波的功率6
2.3双边带调幅波的基本性质6
2.4单边带调制7
3、振幅调制电路的功能9
4、幅度调制的原理10
4.1原理10
4.2调幅10
总结11
参考文献12
引言
振幅调制是由调制信号去控制载波的振幅,使之按调制信号的规律变化,严格地讲,使高频振荡的振幅与调制信号成线性关系,其他参数(频率和相位)不变。
这是使高频振荡的振幅随着基带信号的变化而变化。
调制分为三种方式:
1.振幅调制2.频率调制3.相位调制。
本文主要讨论振幅调制原理。
振幅调制由三种调制方式来实现,下面主要介绍普通的振幅调制方式(AM)、抑制载波的双边带调制(DSB)及抑制载波的单边带调制(SSB)方式。
1、概述
1.1信号调制
调制就是用一个信号(称为调制信号)去控制另一个做为载体的信号(称为载波信号),让后者的某一特征参数按前者变化。
1.2解调
在将测量信号调制,并将它和噪声分离,放大等处理后,还要从已经调制的信号中提取反映被测量值的测量信号,这一过程称为解调。
1.3在测控系统中要采用信号调制
在测控系统中,进入测控电路的除了传感器输出的测量信号外,还往往有各种噪声。
而传感器的输出信号一般又很微弱,将测量信号从含有噪声的信号中分离出来是测控电路的一项重要任务。
为了便于区别信号与噪声,往往给测量信号赋予一定特征,这就是调制的主要功用。
1.4调、载波信号、已调信号
调制是给测量信号赋予一定特征,这个特征由作为载体的信号提供。
常以一个高频正弦信号或脉冲信号作为载体,这个载体称为载波信号。
用来改变载波信号的某一参数,如幅值、频率、相位的信号称为调制信号。
在测控系统中,通常就用测量信号作调制信号。
经过调制的载波信号叫已调信号。
1.5基带信号
需要传送的信息(声音、图像)通过换能器(传感器)转换为电信号,此电信号是占有一定频谱宽度的低频信号,通常称为基带信号。
将需传送的基带信号加载到高频信号上的过程称为调制。
1.6数字调制
高频载波振
。
2、各类调幅波的基本性质
调幅电路是频谱搬移电路。
按照调幅方式,可分为:
一、普通调幅(AM)
二、双边带调幅(DSB)
三、单边带调幅(SSB)
2.1普通调幅波的基本性质
普通调幅波的数学表达式
普通调幅信号是载波信号振幅按调制信号规律变化的一种振幅调制信号,简称调幅信号。
设高频载波
的表达式为:
调幅时,载波的频率和相位不变,而振幅将随调制信号
线性变化。
由于调制信号为零时调幅波的振幅应等于载波振幅
,则调幅波的振幅
可写成:
式中,
是一个与调幅电路有关的比例常数。
因此,调幅波的数学表达式为:
1)单频调制
若调制信号为单频正弦波,即:
2)多频调制
2.2普通调幅波的功率
设调制信号为单频正弦波,负载电阻为
,则载波功率为:
2.3双边带调幅波的基本性质
从上述普通调幅信号的基本性质可知,占绝大部分功率的载频分量是无用的,唯有其上、下边频分量才反映调制信号的频谱结构,而载波分量通过相乘器仅起着将调制信号频谱搬移到
的两边,本身并不反映调制信号的变化。
如果在传输前将载频分量抑制掉,则可以大大节省发射机的发射功率。
这种仅传输两个边频(带)的调制方式称为抑制载波的双边带调制,简称双边带调制(DSB)。
1)单频调制
由式(7-2)和(7-4)可得双边带调幅波的数学表达式为:
2)多音频调制
图形
在AM信号中,载波分量并不携带信息,信息完全有边带传送。
如果在AM调制中将直流
去掉,即可得到一种高调制效率的调制方式——抑制载波双边带信号(DSB-SC),简称双边带信号(DSB)。
其时域表示式为
式中,假设
的平均值为0.其典型波形如图2所
与AM信号比较,因为不存在载波分量,DSB信号的调制效率为100%,即全部功率都用于信息传输。
但由于DSB信号的包络不再与调制信号的变化规律一致,因而不能采用简单的包络检波开恢复调制信号。
DSB信号解调时需采用相干解调,也称同步检波。
2.4单边带调制
我们注意到DSB信号两个边带中的任意一个都包含了
的所有频谱成分,因此仅传输其中一个边带即可。
这样既节省发送功率,还可节省一半传输频带,这种方式成为单边带调制。
单边带调制信号是将双边带信号中的一个边带滤掉而形成的。
根据滤除方法的不同,产生SSB信号的方法有:
滤波法和相移法。
滤波法产生SSB信号最直观的方法是,先产生一个双边带信号,然后让其通过一个边带滤波器,滤除不要的边带,即可得到单边带信号。
我们称这种方法为滤波法,它是最简单也是最常用的方法。
用滤波法形成上边带信号的频谱图如图3所示。
滤波法的技术难度是边带滤波器的制作。
因为实际滤波器都不具备理想特性,即在载频
处不具有陡峭的截止特性,而是有一定的过渡带。
这时可以采用多级DSB调制及边带滤波的方法,即先在较低的载频上进行DSB调制,目的是增大过渡带的归一化值,以利于滤波器的制作,经单边带滤波器后再在要求的载频上进行第二次调制及滤波(常称为变频)。
但当调制信号中含有直流分量及低频分量时滤波法就不适用了。
所谓调制,就是在传送信号的一方将所要传送的信号附加在高频振荡上,再由天线发射出去。
这里高频振荡波就是携带信号的运载工具,也叫载波。
振幅调制,就是由调制信号去控制高频载波的振幅,直至随调制信号做线性变化。
在线性调制系列中,最先应用的一种幅度调制是全调幅或常规调幅,简称为调幅(AM)。
为了提高传输的效率,还有载波受到抑制的双边带调幅波(DSB)和单边带调幅波(SSB)。
在频域中已调波频谱是基带调制信号频谱的线性位移;在时域中,已调波包络与调制信号波形呈线性关系。
由于DSB信号的上、下两个边带是完全对称的,皆携带了调制信号的全部信息,因此,从信息传输的角度来考虑,仅传输其中一个边带就够了。
这就又演变出另一种新的调制方式――单边带调制(SSB)。
调制的方框图如下:
解调是从携带消息的已调信号中恢复消息的过程。
在各种信息传输或处理系统中,发送端用所欲传送的消息对载波进行调制,产生携带这一消息的信号。
接收端必须恢复所传送的消息才能加以利用,这就是解调。
在本课程设计中我们采用同步检波的方式,由乘法器和低通滤波器组成。
实现同步检波的关键是要产生一个与载波信号同频同相的同步信号。
解调的方框图如下:
单边带调制按信号频谱形式可分为三类。
①原型单边带:
只利用一个边带
传输消息;②独立边带:
仍然发送双边带信号,但这两个边带各含若干路不同的消息;③残留单边带:
发送可以不发送。
单边带调制
单边带调制按载频发送电平的大小又分为三类。
①载频全抑制制:
只发送边带信号,不发送载频信号。
②导频制:
除了发送边带信号外,还发送一个低电平的载频信号作“导频”用。
它通常用于超音速飞机或人造卫星中的单边带设备。
发出导频是为了给收信端的单边带装置中的恢复载频锁相环提供参考频率源。
③兼容单边带制:
即载频电平全发送的原型单边带。
采用兼容单边带的电台可以和调幅电台互通。
3、振幅调制电路的功能
1.振幅调制电路的功能是将输入的调制信号和载波信号通过电路,变换成高频调幅信号输出。
2..振幅调制电路的功能也可用输入,输出信号的频谱关系来表示。
3.调幅电路的分类:
按实现调幅级(载波)电平的高低分为低电平调电路和
高路
。
4、幅度调制的原理
4.1原理
设正弦型载波为
式中:
A为载波幅度;
为载波角频率。
根据调制定义,幅度调制信号(已调信号)一般可以表示成
式中:
为基带调制信号。
设调制信号的
的频谱为
,则不难得到已调信号
的频谱
:
由以上表示式可见,在波形上,幅度已调信号的幅度随基带信号的规律而呈正比的变化;在频谱结构上,它的频谱完全是基带信号频谱在频域内的简单搬移(精确到常数因子)。
由于这种搬移是线性的,因此,幅度调制通常又称为线性调制。
但应注意,这里的“线性”并不意味着已调信号与调制信号之间符合线性变换关系。
事实上,任何调制过程都是一种非线性的变换过程。
4.2调幅
标准调幅就是常规双边带调制,简称调幅(AM)。
假设调制信号
的平均值为0,将其叠加一个直流偏量A0后与载波相乘,即可形成调幅信号。
其时域表示式为
式中:
为外加的直流分量;
可以是确知信号,也可以是随机信号。
其典型波形如图1所示。
由波形可以看出,当满足条件:
时,AM的包络与调制信号
的形状完全一样,因此,用包络检波的方法很容易恢复出原始调制信号;如果上述条件没有满足,就会出现“过调幅”现象,这时用包络检波将会发生失真。
总结
从振幅电路的功能可以看出,在输入载波频率和调制信号频率时,要实现普调幅频率波双边带调幅波调幅,必须通过调幅电路产生的频率分量。
因此,调幅电路的主要器件应是非线性器件,其特性必须含有载波信号和调制信号的乘积项。
集成模拟乘法器和具有平方律特性的二极管等都能完成调幅功能。
集成模拟乘法器能实现载波信号和调制信号两电压相成。
一般来说,振幅调制电路是由输入回路,非线性器件和带通录波器三部分组成。
输入回路的作用是将载波信号和调制信号直接耦合或相加后直接加到非线性器件上。
非线性器件的作用是实现产生新的频率。
带通录波器的作用是取出调幅波的频率成分,抑制不需要的频率成分。
所谓调制,就是在传送信号的一方将所要传送的信号附加在高频振荡上,再由天线发射出去。
这里高频振荡波就是携带信号的运载工具,也叫载波。
振幅调制,就是由调制信号去控制高频载波的振幅,直至随调制信号做线性变化。
在线性调制系列中,最先应用的一种幅度调制是全调幅或常规调幅,简称为调幅(AM)。
为了提高传输的效率,还有载波受到抑制的双边带调幅波(DSB)和单边带调幅波(SSB)。
在频域中已调波频谱是基带调制信号频谱的线性位移;在时域中,已
调波包络与调制信号波形呈线性关系。
参考文献
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