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第4章 振幅调制、解调与混频电路 4.0 概述 1．地位：通讯系统的基本电路。 2．特点：电路中进行信号频谱的变换，即将两种信号的频谱，通过非线性频谱变换产生多种信号的频谱分量，从中取出所需频谱分量。 为此，需引用一些信号与频谱的概念，并注意信号的三种表示法：表达式、波形图、频谱图。 一、信号与频谱 信号 表达式 波 形 频 谱 单音调制波 载波 复音调制波 二、模拟乘法器 在各种频谱变换电路中，模拟乘法器具有重要用途，可实现两信号的相乘。 三、两种类型的频谱变换电路 1．频谱搬移电路：将输入信号的频谱沿频率轴搬移。 例：第四章讨论的振幅调制、解调、混频电路。 特点：两个参与频谱变换的信号，仅在频谱线上移动，不产生与原频谱无关的频谱分量。 2．频谱非线性变换电路：将输入信号的频谱进行特定的非线性变换。 例：第五章讨论的频率调制与解调电路。 特点：这种频谱变换将产生新的丰富的频谱分量。 4.1 频谱搬移电路的组成模型 4.1.1 振幅调制电路的组成模型 一、调幅波的数学表式 设：调制信号 （1） 一般表达式： 载波信号 （2） 其中：—载波角频率，—载波频率，。 若同时作用在一个非线性器件上， （3） 为分析方便，将非线性器件的输出电流用麦可劳林级数展开， ， （4） 将（3）代入（4），取前三项，则 （5） 将第三项展开，利用式 故（5）式 若负载为LC调谐回路，?(，??，?均远离，去掉它们及直流分量，则上式 故 调幅波电流的数学表达式为 式中： —为载波电流的振幅 —为幅调波电流振幅 —为调制系数，与V?(成正比。若负载为 （4-1-1） 式中，—载波电压振幅，， 、取决于调幅电路的比例常数。为保证不失真，要求＜ 二、普通调幅信号及其电路组成模型 1．组成模型 由（4-1-1），调幅电路组成模型： 相加器与相乘器 图中，—乘法器的乘积系数， A—加法器的加权系数，且 2．单音调制 （1）表达式 (4-1-2) 式中： —的振幅，反映调制信号的变化，称调幅信号的包络。 （2）波形 —调幅度，表征调幅信号的重要参数，它的一般定义式为 显然，1≥Ma≥0，若Ma≥1，在附近，变为负值。波形如(a)图所示，出现过调幅失真。 在实际调幅电路中，由于管子截止，过调幅的波形变为(b)图。 （3）频谱 将(4-1-2)式用三角函数展开 ? 单音调制时调幅信号的频谱：由三个分量组成： ①—载波分量， ②—上边频分量 ③—下边频分量 上、下边频是由乘法器对和相乘的产物。 3．复音调制 （1）表达式 设为非余弦的周期信号，其付里叶展开式为音频信号的一般表达式 式中，为最高调制角频率，其值小于， 输出信号电压为 （2）频谱 可见，的频谱结构： —载波分量； 、、…、—上、下边频分量，它们的幅度与调制信号中相应频谱分量的幅度成正比。 （3）频谱宽度 调幅信号的频谱宽度为调制信号频谱宽度的两倍，即 4．结论 调幅电路组成模型中的乘法器可对和实现相乘运算，其结果： 在波形上，将不失真地转移到载波信号振幅上； 在频谱上，将的频谱不失真地搬移到的两边。 5. 调幅波的功率（设单位电阻） （1）在载频一个周期内的平均功率 式中：—载波分量产生的功率。 是发射功率，为t的函数， 当时，， （2）在一个调制波一个周期内的平均功率 式中，（）—上、下边频电压分量的功率，称为边频功率。 （3）讨论 是调幅信号中各频谱分量产生的平均功率之和。而当一定时，↑，↓，而为等幅振荡，携带信息。例： 当时， ，，= 0.34，这说明：当时，占的66%，占的34% 占 而一般电台发射信号，，这时5，仅占的4.5%。 结论：普通调幅波，发射效率极低。 解决办法：抑制载波 振幅调制信号的分类: 1．普通调幅(AM)信号：基本，其它由它演变来。 2．抵制载波的双边带调制(Double Sideband Modulation -DSB)信号 3．抵制载波和一个边带的单边带调制(SSB)信号 三、双边带和单边带调制电路组成模型 1．双边带调制信号 （1）定义 上、下边频分量：反映调制信号的频谱结构 戴波分量：仅起着通过乘法器将调制信号频谱搬移到两边的作用，本身并不反映调制信号的变