调幅原理

    用调制信号去控制高频载波的振幅、使载波的振幅按调制信号的规律变化,便可得到调幅波。这一过程中,载波、调制波和已调波的波形如图
Z0901(补图) 所示。由图可见,连接已调波幅值各点所形成的包络线,反映了调制波的特点。显然,已调波已经不是纯粹的正弦波了,这表明已调波的获得是一个频率变换过程,只有通过非线性元件才能实现。

    图Z0902是调幅的原理电路,它由非线性器件和谐振频率为
ω0
LC并联谐振回路组成。
uC为载波电压,
um为调制电压。由于二极管的伏安特性可以近似地用一个
n次多项式来表示,即:
io =a
0
a
1
u

a
2
u
2
a
3
u
3
+…,系数
a
0
a
1
a2a3等的大小和符号取决于二极管伏安特性的特点。而该多项式的项数取决于信号
u的大小和对分析结果所要求的精确度,信号愈大或者所要求的精确度愈高,所取的项数就应愈多。通常,取前三项就足以反映出二极管的非线形特点,即:


io = u

a
1
u +a2u2 (式中
iO
iD
GS0901

若:
u
C
= Ucmcosω
0
tum = UmmcosΩt

则作用于电路的总电压
u(即
ua)为:


u = u
C
+ um= Ucmcosω
0
t + UmmcosΩt

代入式
GS0901可得:


io = a
0
a1Ucmcosω0t+ UmmcosΩt)+a2Ucmcosω0t+UmmcosΩt)2 GS0902


GS0902式展开,可得:

      

显然,当
ω
0 >>Ω 时,只有
ω
0
ω
0
±Ω这三种频率的信号才能在固有频率为
ω
0
LC并联谐振回路上产生较大的压降,于是
LC回路两端的电压为:

      

式中
Z
0表示谐振回路的谐振阻抗。利用三角函数关系式不难将式
GS0904变换为:

      


GS0905就是已调波的数学表达式它表明已调波的振幅为 ,是按调制波

      

的特点而变化的,已调波的重复频率等于载波频率
ω
0
ma称为调幅系数,又叫调幅度。由式
GS0907可知,它与调制电压的幅度成正比,是一个反映调幅程度的量。其值由图
Z0903所示的调幅波的波形图可以求出:

      

在实际情况中,总是0<
ma≤1。
ma = 1称为最大调制。若
ma>1,
Uamin必为负值,称为过调制,这时调幅波的幅度在一段时间内变为零,其幅度的包络线不再与调制波形成线性关系,出现严重失真。最大调制与过调制的波形如图Z0903所示,所以应尽量避免过调制,如果
m
a = 0,则为无调制情况。,    用调制信号去控制高频载波的振幅、使载波的振幅按调制信号的规律变化,便可得到调幅波。这一过程中,载波、调制波和已调波的波形如图
Z0901(补图) 所示。由图可见,连接已调波幅值各点所形成的包络线,反映了调制波的特点。显然,已调波已经不是纯粹的正弦波了,这表明已调波的获得是一个频率变换过程,只有通过非线性元件才能实现。

    图Z0902是调幅的原理电路,它由非线性器件和谐振频率为
ω0
LC并联谐振回路组成。
uC为载波电压,
um为调制电压。由于二极管的伏安特性可以近似地用一个
n次多项式来表示,即:
io =a
0
a
1
u

a
2
u
2
a
3
u
3
+…,系数
a
0
a
1
a2a3等的大小和符号取决于二极管伏安特性的特点。而该多项式的项数取决于信号
u的大小和对分析结果所要求的精确度,信号愈大或者所要求的精确度愈高,所取的项数就应愈多。通常,取前三项就足以反映出二极管的非线形特点,即:


io = u

a
1
u +a2u2 (式中
iO
iD
GS0901

若:
u
C
= Ucmcosω
0
tum = UmmcosΩt

则作用于电路的总电压
u(即
ua)为:


u = u
C
+ um= Ucmcosω
0
t + UmmcosΩt

代入式
GS0901可得:


io = a
0
a1Ucmcosω0t+ UmmcosΩt)+a2Ucmcosω0t+UmmcosΩt)2 GS0902


GS0902式展开,可得:

      

显然,当
ω
0 >>Ω 时,只有
ω
0
ω
0
±Ω这三种频率的信号才能在固有频率为
ω
0
LC并联谐振回路上产生较大的压降,于是
LC回路两端的电压为:

      

式中
Z
0表示谐振回路的谐振阻抗。利用三角函数关系式不难将式
GS0904变换为:

      


GS0905就是已调波的数学表达式它表明已调波的振幅为 ,是按调制波

      

的特点而变化的,已调波的重复频率等于载波频率
ω
0
ma称为调幅系数,又叫调幅度。由式
GS0907可知,它与调制电压的幅度成正比,是一个反映调幅程度的量。其值由图
Z0903所示的调幅波的波形图可以求出:

      

在实际情况中,总是0<
ma≤1。
ma = 1称为最大调制。若
ma>1,
Uamin必为负值,称为过调制,这时调幅波的幅度在一段时间内变为零,其幅度的包络线不再与调制波形成线性关系,出现严重失真。最大调制与过调制的波形如图Z0903所示,所以应尽量避免过调制,如果
m
a = 0,则为无调制情况。

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