电视技术PPT讲稿.ppt
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1、电视技术课件第1页,共38页,编辑于2022年,星期日第第2 2章章 调幅原理与技调幅原理与技术术2.1 振幅调制电视技术 高职高专 ppt 课件第2页,共38页,编辑于2022年,星期日2022/9/152.1.1 调幅波的基本概念及数学表达式调幅波的基本概念及数学表达式 1.调幅波的性质调幅波的性质调幅就是载波的振幅随调制信号线性变化,换句话说就是用调制信号去调幅就是载波的振幅随调制信号线性变化,换句话说就是用调制信号去控制载波的振幅。当调制信号为单频余弦波时,三个电压的波形如图控制载波的振幅。当调制信号为单频余弦波时,三个电压的波形如图2-1所示。图中,表示调制信号电压;表示载波电压;表
2、示调幅波电压。所示。图中,表示调制信号电压;表示载波电压;表示调幅波电压。由图由图2-1可见,载波为高频等幅、等频波,其频率远远高于调制信号的频率。调幅后,可见,载波为高频等幅、等频波,其频率远远高于调制信号的频率。调幅后,载波的频率不变,振幅随调制信号的大小变化。当调制信号达到最大值时,调幅波的载波的频率不变,振幅随调制信号的大小变化。当调制信号达到最大值时,调幅波的振幅达到最大值,对应调制信号的最小值,调幅波的振幅最小。将调幅波的振幅连接振幅达到最大值,对应调制信号的最小值,调幅波的振幅最小。将调幅波的振幅连接起来,称之为起来,称之为“包络包络”,可以看到包络与调制信号的变化规律完全一致。
3、,可以看到包络与调制信号的变化规律完全一致。电视技术 高职高专 ppt 课件第3页,共38页,编辑于2022年,星期日2022/9/15ttt图图2-1 调幅波调幅波电视技术 高职高专 ppt 课件第4页,共38页,编辑于2022年,星期日2022/9/152.调幅波的数学表达式调幅波的数学表达式设调制信号为设调制信号为 载波电压为载波电压为 则调幅波的数学表达式则调幅波的数学表达式为为 式中,式中,k k是一个与调幅电路有关的比例系数是一个与调幅电路有关的比例系数。叫做调幅系数,也叫做调幅指数。叫做调幅系数,也叫做调幅指数。电视技术 高职高专 ppt 课件第5页,共38页,编辑于2022年,
4、星期日2022/9/15 表示调幅波受调制信号控制的程度。表示调幅波受调制信号控制的程度。显然,已调波的最大值为显然,已调波的最大值为 ,已调波,已调波的最小值为。图的最小值为。图2-1可以导出可以导出 (2-4)例例1-1 已知某调幅波的最大值为已知某调幅波的最大值为10V,最,最小值为小值为6V,且调制信号为正弦波。求调幅系数。,且调制信号为正弦波。求调幅系数。解:解:电视技术 高职高专 ppt 课件第6页,共38页,编辑于2022年,星期日2022/9/153.调幅波的频谱调幅波的频谱上面对调幅波进行了时域的分析,下面对调幅上面对调幅波进行了时域的分析,下面对调幅波进行频域分析以便更直观
5、地体现调幅前后频率变波进行频域分析以便更直观地体现调幅前后频率变换的关系。可以采用频谱图进行频域分析。换的关系。可以采用频谱图进行频域分析。设调制信号为单音频信号,表达式为式设调制信号为单音频信号,表达式为式(2-1);载波的数学表达式为式();载波的数学表达式为式(2-2);则);则调幅波的数学表达式为式(调幅波的数学表达式为式(2-3),将其用三角),将其用三角公式展开为公式展开为电视技术 高职高专 ppt 课件第7页,共38页,编辑于2022年,星期日2022/9/15该式表明,当调制信号为单频信号时,已调该式表明,当调制信号为单频信号时,已调波中含有三个频率成分:载频、上边频、下边频。
6、波中含有三个频率成分:载频、上边频、下边频。其中载波分量的振幅值为、上、下边频分量的振其中载波分量的振幅值为、上、下边频分量的振幅值为。频谱图如图幅值为。频谱图如图2-2所示。由频谱图可以看到,所示。由频谱图可以看到,调幅是频谱简单的搬移过程,它是将低频信号频调幅是频谱简单的搬移过程,它是将低频信号频谱搬移到载频附近作为上、下边频。上、下边频谱搬移到载频附近作为上、下边频。上、下边频是对称的。实际中,调制信号是比较复杂的,会是对称的。实际中,调制信号是比较复杂的,会有许多频率成分,故产生的边频分量有许多对,有许多频率成分,故产生的边频分量有许多对,形成上、下边带。例如,设调制信号为形成上、下边
7、带。例如,设调制信号为电视技术 高职高专 ppt 课件第8页,共38页,编辑于2022年,星期日2022/9/15则调幅波方程为则调幅波方程为频谱如图频谱如图2-32-3所示。由图可见,调制信号频带被搬移到载频的两侧,形成上、下边所示。由图可见,调制信号频带被搬移到载频的两侧,形成上、下边带。但频带内各频率成分之间的相互关系并不发生改变。这种频谱单纯的搬移过程属带。但频带内各频率成分之间的相互关系并不发生改变。这种频谱单纯的搬移过程属于频率的线性变换于频率的线性变换。UAMCUC下边频上边频C-C C+图2-2 单频信号调制时的调幅波频谱C-n C C+n1 2UAMCUC图2-3 多频信号调
8、制时的调幅波频谱电视技术 高职高专 ppt 课件第9页,共38页,编辑于2022年,星期日2022/9/154.调幅波的频带及功率调幅波的频带及功率调幅波的带宽为上、下边频(边带)之间的宽度。若调制信号为单频信号,则调幅波的带宽为调幅波的带宽为上、下边频(边带)之间的宽度。若调制信号为单频信号,则调幅波的带宽为 或或 (2-8)式中,式中,为载波频率;为载波频率;F为调制信号的频率。前者的带宽以为角频率为单位,后者以频率为单位。为调制信号的频率。前者的带宽以为角频率为单位,后者以频率为单位。若调制信号为多频信号,则调幅波的带宽为若调制信号为多频信号,则调幅波的带宽为 或或 (2-9)设电路的负
9、载为设电路的负载为R,且调制信号为单频信号,其调幅波由式(,且调制信号为单频信号,其调幅波由式(2-5)可知,有三个频率成分,每个频率成分产生的功率为)可知,有三个频率成分,每个频率成分产生的功率为 载波功率载波功率 (2-10)上、下边频功率上、下边频功率 (2-11)总边频功率总边频功率 (2-12)调幅波输出的总平均功率为调幅波输出的总平均功率为 最大瞬时功率为最大瞬时功率为 (2-13)由表达式可见,总功率由边频功率及载波功率组成。被传送的信息包含在边频功率中,而载波功率是不含有要传送的信息的。由表达式可见,总功率由边频功率及载波功率组成。被传送的信息包含在边频功率中,而载波功率是不含
10、有要传送的信息的。当当 =0 即未调时,即未调时,;当;当 =1即最大时,含有信息的边频功率只占总平均功率的即最大时,含有信息的边频功率只占总平均功率的1/3。事实上,调幅系数只有。事实上,调幅系数只有0.3左右,则边频功率只占总平均功率的左右,则边频功率只占总平均功率的5%左右,而不含信息的载波功率占总平均功率的左右,而不含信息的载波功率占总平均功率的95%左右。而选择晶体管却左右。而选择晶体管却要按进行选择,可见,这种普通调幅的功率利用率和晶体管的利用率都是极低的。要按进行选择,可见,这种普通调幅的功率利用率和晶体管的利用率都是极低的。若调制信号是多频信号,则边频功率为边带功率,应为组成多
11、频信号的各单频信号边频功率之和。即若调制信号是多频信号,则边频功率为边带功率,应为组成多频信号的各单频信号边频功率之和。即 由以上的分析不难发现,普通调幅的功率浪费是十分严重的,并且所占的频带宽度较宽,这在频率资源匮乏的今天是不适宜的。下面介绍几种能弥补这两个缺点的调幅方式。由以上的分析不难发现,普通调幅的功率浪费是十分严重的,并且所占的频带宽度较宽,这在频率资源匮乏的今天是不适宜的。下面介绍几种能弥补这两个缺点的调幅方式。电视技术 高职高专 ppt 课件第10页,共38页,编辑于2022年,星期日2022/9/152.1.2 几种调幅波的特点及实现调幅的方法几种调幅波的特点及实现调幅的方法正
12、弦波调制是指载波为正弦波时的调制,正弦波调制是指载波为正弦波时的调制,其调幅波通常有四种,下面分别介绍。其调幅波通常有四种,下面分别介绍。1.1.普通调幅(普通调幅(AMAM)以上的调幅分析都是针对以上的调幅分析都是针对AMAM调幅进行的。由分调幅进行的。由分析可知,调幅波的频率成分有载频,上、下边频析可知,调幅波的频率成分有载频,上、下边频(边带)。其数学表达式为(边带)。其数学表达式为第11页,共38页,编辑于2022年,星期日2022/9/15普通调幅的带宽为普通调幅的带宽为22,其波形及频谱前面均做过分析。它的特点是调幅波中含,其波形及频谱前面均做过分析。它的特点是调幅波中含有不含信息
13、的载频及上、下边频(边带)。发射机的功率利用率较低,占用的频带有不含信息的载频及上、下边频(边带)。发射机的功率利用率较低,占用的频带宽。宽。由式(由式(2-142-14)可知,普通调幅波是由调制信号叠加直流分量,再与载波的)可知,普通调幅波是由调制信号叠加直流分量,再与载波的乘积组成的。从原理上看,只要能实现这样的关系即可。普通调幅的原理如图乘积组成的。从原理上看,只要能实现这样的关系即可。普通调幅的原理如图2-42-4所示。事实上,除了模拟乘法器之外,任何非线性器件都可以起乘法器的所示。事实上,除了模拟乘法器之外,任何非线性器件都可以起乘法器的作用。作用。普通调幅用于无线电广播。这是为了简
14、化大众使用的接收机电路,因为普普通调幅用于无线电广播。这是为了简化大众使用的接收机电路,因为普通调幅的解调电路既简单成本又低,因而可以降低接收机的成本。给广大听众通调幅的解调电路既简单成本又低,因而可以降低接收机的成本。给广大听众带来便利。带来便利。图图2-4 2-4 普通调幅原理图普通调幅原理图第12页,共38页,编辑于2022年,星期日2022/9/152.抑制载波的双边带调幅(抑制载波的双边带调幅(DSB调幅)调幅)DSB调幅是在调幅电路中抑制掉载频,只输出上、调幅是在调幅电路中抑制掉载频,只输出上、下边频(边带)。其数学表达式为下边频(边带)。其数学表达式为 (2-15)与普通调幅相比
15、,其带宽也为。由于与普通调幅相比,其带宽也为。由于DSB调幅不含载频,将有效的功率全部用到边频调幅不含载频,将有效的功率全部用到边频(边带)功率的传输上,因而大大减少了功率浪(边带)功率的传输上,因而大大减少了功率浪费。此外,由数学表达式及波形可知,费。此外,由数学表达式及波形可知,DSB调幅调幅的包络已不能准确地反映调制信号的变化规律。的包络已不能准确地反映调制信号的变化规律。在调制信号的负半周,已调波高频与载波反相。在调制信号的负半周,已调波高频与载波反相。在调制信号的正半周,已调波高频与载波同相。在调制信号的正半周,已调波高频与载波同相。即已调波在调制信号过零处有即已调波在调制信号过零处
16、有180突变。其波形突变。其波形如图如图2-5所示。所示。图图2-5 DSB调幅波形调幅波形 DSB调幅原理图如图调幅原理图如图2-6所示。所示。DSB调幅经组合后用调幅经组合后用于电视技术中,后面将介绍。于电视技术中,后面将介绍。图图2-6 DSB调幅原理图调幅原理图图图2-5 DSB2-5 DSB调幅波形调幅波形图图2-6 DSB2-6 DSB调幅原理图调幅原理图第13页,共38页,编辑于2022年,星期日2022/9/153.抑制载波的单边带调幅(抑制载波的单边带调幅(SSB调幅)调幅)单边带调幅的特点是已调波中只含一个边频(边带),不含载频单边带调幅的特点是已调波中只含一个边频(边带)
17、,不含载频及另一个边频(边带)。其数学表达式只要将及另一个边频(边带)。其数学表达式只要将DSB调幅表达式式(调幅表达式式(2-15)中的一个边频去掉即可,为中的一个边频去掉即可,为 (2-16)SSB调幅的特点是:与前两种调幅波相比,带宽减半提高了信道利用率。同调幅的特点是:与前两种调幅波相比,带宽减半提高了信道利用率。同时由于不发送载波仅发送一个边带,因而更节省功率。此外,其波形也大不同于前两时由于不发送载波仅发送一个边带,因而更节省功率。此外,其波形也大不同于前两种调幅。由数学模型可见,种调幅。由数学模型可见,SSB调幅波的波形为等幅波,信息包含在相位中。调幅波的波形为等幅波,信息包含在
18、相位中。SSB调幅的原理如图调幅的原理如图2-7所示。单边带调幅广泛用于短波通信和载波电所示。单边带调幅广泛用于短波通信和载波电话中。话中。图图2-7 SSB2-7 SSB调幅原理图调幅原理图第14页,共38页,编辑于2022年,星期日2022/9/154.残留边带调幅(残留边带调幅(VSB调幅)调幅)VSB调幅的特点是调幅波中包含一个完整的边调幅的特点是调幅波中包含一个完整的边带,载波及另一个边带的一部分。带,载波及另一个边带的一部分。该调幅不是对一该调幅不是对一个边带完全抑制,而是使它逐渐截止,截止特性使传个边带完全抑制,而是使它逐渐截止,截止特性使传输边带在载频附近被抑制的部分被不需要边
19、带的残留输边带在载频附近被抑制的部分被不需要边带的残留部分精确地补偿。部分精确地补偿。VSB调幅可以用普通调幅的解调电调幅可以用普通调幅的解调电路进行解调。这样,即节省了频带又降低了接收机的路进行解调。这样,即节省了频带又降低了接收机的成本,为为数众多的接收机持有者提供了便利。残留成本,为为数众多的接收机持有者提供了便利。残留边带的获得原理如图边带的获得原理如图2-8所示。所示。VSB调幅的带宽介于调幅的带宽介于DSB与与SSB之间,取决于残留边带的多少。之间,取决于残留边带的多少。图图2-8 VSB调幅原理图调幅原理图第15页,共38页,编辑于2022年,星期日2022/9/15 为了使大家
20、清楚地了解每种调幅的特点以及它们之间的联系与区为了使大家清楚地了解每种调幅的特点以及它们之间的联系与区别,将四种调幅波频谱画在一起,如图别,将四种调幅波频谱画在一起,如图2-9所示。所示。图图2-9 2-9 四种调幅波频谱四种调幅波频谱第16页,共38页,编辑于2022年,星期日2022/9/155.平衡正交调幅(平衡正交调幅(QAM调幅)调幅)平衡正交调幅是平衡正交调幅是DSB调幅的典型应用,其特点是用两个调调幅的典型应用,其特点是用两个调制信号对频率相同但相位相差制信号对频率相同但相位相差90的两个载波同时进行的两个载波同时进行DSB调制,调制后再将两个调制,调制后再将两个DSB调幅波进行
21、相加。调幅波进行相加。“正正交交”指两个载波相差指两个载波相差90,“平衡平衡”指采用的是抑制载指采用的是抑制载波的双边带调幅。波的双边带调幅。设两个调制信号为单频信号,分别为设两个调制信号为单频信号,分别为 ,设两个载波电压分别为设两个载波电压分别为 ,则平衡,则平衡正交调幅信号为正交调幅信号为第17页,共38页,编辑于2022年,星期日2022/9/15不难看出,调幅波的频率成分为不难看出,调幅波的频率成分为 和和 ,其频谱如图,其频谱如图2-10所示。所示。显然,正交平衡调幅的的双边带信号在频带上显然,正交平衡调幅的的双边带信号在频带上互相重叠,带宽由调制信号中频率最高的成分决互相重叠,
22、带宽由调制信号中频率最高的成分决定,为定,为可见,正交平衡调幅可实现频带复用。其最大的优可见,正交平衡调幅可实现频带复用。其最大的优点是节省带宽。正交平衡调幅的产生与解调如图点是节省带宽。正交平衡调幅的产生与解调如图2-112-11所示。所示。第18页,共38页,编辑于2022年,星期日2022/9/15显然,正交平衡调幅的的双边带信号在频带显然,正交平衡调幅的的双边带信号在频带上互相重叠,带宽由调制信号中频率最高的成分上互相重叠,带宽由调制信号中频率最高的成分决定,为。可见,正交平衡调幅可实现频带复用。决定,为。可见,正交平衡调幅可实现频带复用。其最大的优点是节省带宽。正交平衡调幅的产生其最
23、大的优点是节省带宽。正交平衡调幅的产生与解调如图与解调如图2-11所示。所示。图图2-11 2-11 正交平衡调幅的产生与解调正交平衡调幅的产生与解调第19页,共38页,编辑于2022年,星期日2022/9/15由调幅原理知道,调幅需要一个由调幅原理知道,调幅需要一个90移相器移相器得到两个相互正交的载波,再用两个调制信得到两个相互正交的载波,再用两个调制信号对这两个载波进行号对这两个载波进行DSB调幅,最后相加。调幅,最后相加。正交平衡调幅的解调须采用同步检波,同正交平衡调幅的解调须采用同步检波,同步检波的原理将在后边介绍。步检波的原理将在后边介绍。90移相器可移相器可以得到两个相互正交的本
24、地载波。正交平衡以得到两个相互正交的本地载波。正交平衡调幅用于电视色度信号的传送。调幅用于电视色度信号的传送。第20页,共38页,编辑于2022年,星期日2022/9/152.2 调幅收音机的组成原理调幅收音机的组成原理2.2.1 调幅收音机的基本组成调幅收音机的基本组成 现代接收机几乎都是超外差式结构,调幅现代接收机几乎都是超外差式结构,调幅收音机也不例外。它一般由输入回路、变收音机也不例外。它一般由输入回路、变频电路(由本机振荡电路和混频电路组成)频电路(由本机振荡电路和混频电路组成)、中频放大电路、检波电路、自动增益控、中频放大电路、检波电路、自动增益控制器(制器(AGC电路)、低频放大
25、电路、功率放电路)、低频放大电路、功率放大电路和扬声器组成,其组成框图和波形大电路和扬声器组成,其组成框图和波形图如图图如图2-12所示。所示。第21页,共38页,编辑于2022年,星期日2022/9/15图图 2-12 调幅收音机的组成框图和波形图调幅收音机的组成框图和波形图调幅制广播一般使用中波波段和短波波段,调幅制广播一般使用中波波段和短波波段,调幅广播中波波段的频率范围为调幅广播中波波段的频率范围为5355351605kHz1605kHz,调幅广播短波波段的频率范围为,调幅广播短波波段的频率范围为1.61.626MHz26MHz。我国规定调幅收音机的中频为。我国规定调幅收音机的中频为4
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