频谱搬移的基本原理及组成模型ppt课件.ppt
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1、烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人第四章第四章 频谱搬移电路频谱搬移电路 重点:重点:1.1.振幅调制波的基本特性振幅调制波的基本特性(数学表达数学表达 式,波形图,频谱图,带宽,功率式,波形图,频谱图,带宽,功率)。2.2.振幅解调的基本原理振幅解调的基本原理 3.3.混频的基本原理混频的基本原理 4.4.峰值包络检波电路的性能分析峰值包络检波电路的性能分析难点:难点:1.1.峰值包络检波器的工作原理峰值包络检波器的工作原理 2.2.三极管混频器的工作原理三极管混频器的工作原理4.1烧伤病人的治疗通常
2、是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人 通信系统的基本组成电路:通信系统的基本组成电路:振幅调制、解调、混频、调频、鉴频等电路。这些电路的共同特点是:这些电路的共同特点是:将输入信号进行频谱变换,以获得所需要的频谱输出信号。故称之为频率(频谱)变换电路。根据频谱变换的不同特点,频谱变换电路有:4.1烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人4.1.1 4.1.1 振幅调制的原理及电路组成模型振幅调制的原理及电路组成模型 调制的定义:调制的定义
3、:在发射端将调制信号从低频端搬移到高频端在发射端将调制信号从低频端搬移到高频端,便于天线发送或实现不同信号源、不同系统的频便于天线发送或实现不同信号源、不同系统的频分复用。分复用。4.1 4.1 频谱搬移的基本原理及组成模型频谱搬移的基本原理及组成模型频谱搬移电路包括频谱搬移电路包括4.1.1烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人一一.普通调幅信号的基本特性及组成模型普通调幅信号的基本特性及组成模型 设载波为设载波为 1、单音频调制波若调制信号若调制信号(为单音频信号),且(为单音频信号),且 (1 1)普
4、通调幅信号普通调幅信号表达式:表达式:(AMAM调调制器的制器的功能动功能动画)画)4.1.1烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人其中其中,调幅指数调幅指数 k ka a为由调制电路决为由调制电路决定的比例系数。定的比例系数。(2 2)波形图)波形图(动画)(动画)由图可由图可以得到调幅以得到调幅指数指数MaMa的另一表达式的另一表达式:4.1.1烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人当当MaMa1 1时,时,即在,即
5、在 附近,附近,为负值,如图为负值,如图4.1.24.1.2(a a)所示,包络)所示,包络 已不能反映已不能反映 原调制信号的变化规律而产生了失真,原调制信号的变化规律而产生了失真,通常称这种失真通常称这种失真为过调制失真(为过调制失真(Over ModulationOver Modulation)。)。但在实际调幅电路中,由于管子截止,过调制失但在实际调幅电路中,由于管子截止,过调制失真的波形如图真的波形如图4.1.24.1.2(b b)所示。)所示。图4.1.2 过调制失真波形 4.1.1(动画)(动画)烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康
6、皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人(3 3)频谱图:)频谱图:将调幅信号表达式改写成将调幅信号表达式改写成可见可见,单频信号调制的单频信号调制的AMAM波,有一对边频,对称分布在波,有一对边频,对称分布在 两边,振幅均为两边,振幅均为 如图所示。如图所示。结论:将结论:将 的频谱搬移到了载频的左右两边,形成了的频谱搬移到了载频的左右两边,形成了(4 4)频谱宽度:)频谱宽度:上、下边频。上、下边频。AM信号频谱信号频谱动画动画4.1.1烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人(5 5)功率谱)功率谱载
7、频功率为载频功率为:两个边频分量产生的平均功率相同两个边频分量产生的平均功率相同,均为均为:边频总功率为:边频总功率为:调幅信号的总平均功率为调幅信号的总平均功率为 4.1.1烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人2 2、多音频调制波、多音频调制波 设设 则则 其中其中波形图与波形图与频谱图频谱图带宽带宽 多频率调制时多频率调制时AM调制信号动画调制信号动画4.1.1烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人3 3、AMAM
8、信号的实现模型信号的实现模型(动画)(动画)调幅信号的表达式式可以改写为调幅信号的表达式式可以改写为 实现模型如下图示,其中带通滤波器的中心频率为实现模型如下图示,其中带通滤波器的中心频率为 ,带宽为,带宽为 图4.1.4 AM信号的实现方框图 其中其中4.1.1烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人二双边带调幅信号基本特性及其组成模型二双边带调幅信号基本特性及其组成模型1 1、单频率调制的双边带调幅信号、单频率调制的双边带调幅信号 设载波设载波单频率调制信号单频率调制信号且且 (1 1)DSBDSB信号数
9、学表达式为信号数学表达式为 其中其中 为由调制电路决定的比例系数。为由调制电路决定的比例系数。4.1.1烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人图4.1.5 单频调制的DSB信号的波形图和频谱图(a)DSB波形图 (b)DSB频谱图(2 2)波形图和频谱图)波形图和频谱图 DSB信号波形与频谱动画信号波形与频谱动画4.1.1烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人2 2、多频率调制的双边带调幅信号、多频率调制的双边带调幅信号
10、若若非余弦的周期性信号,则非余弦的周期性信号,则 DSBDSB信号为信号为波形图与频谱图波形图与频谱图图4.1.6 DSB信号的波形图与频谱图多频多频DSB调调制动画制动画4.1.1烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人 由以上讨论知,由以上讨论知,DSBDSB信号与信号与AMAM信号相比,具有以下信号相比,具有以下特点:特点:(1 1)包络不同。)包络不同。AMAM信号的包络正比于调制信号信号的包络正比于调制信号 而而DSBDSB信号的包络信号的包络 正比于正比于 ,当调制,当调制信号信号时,即时,即 ,
11、DSBDSB信号的幅度也为零。信号的幅度也为零。DSBDSB信号的包络已不再反映调制信号信号的包络已不再反映调制信号 的变化。的变化。4.1.1烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人 (2 2)DSBDSB信号的高频载波在调制信号自正值或负值信号的高频载波在调制信号自正值或负值通过零点时,出现通过零点时,出现180180的相位突变。因此,严格地讲,的相位突变。因此,严格地讲,DSBDSB信号已非单纯的振幅调制信号,而是既调幅又调相信号已非单纯的振幅调制信号,而是既调幅又调相的信号。的信号。(3 3)DSBD
12、SB信号只有上、下两个边频带,所占频谱宽度信号只有上、下两个边频带,所占频谱宽度为为 ,与与AMAM信号具有相同的带宽。信号具有相同的带宽。(4 4)由于)由于DSBDSB信号不含载波,全部功率为边带占有,信号不含载波,全部功率为边带占有,所以发送的全部功率都载有信息,功率利用率高于所以发送的全部功率都载有信息,功率利用率高于AMAM信号。信号。4.1.1烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人3 3、双边带调幅信号的产生、双边带调幅信号的产生 图中带通滤波器应该具有中心频率为图中带通滤波器应该具有中心频率为
13、 带宽为带宽为 的频率特性。的频率特性。图4.1.7 双边带调幅信号的实现模型 DSB实现模型动画实现模型动画4.1.1烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人三、单边带调幅信号的基本特性及实现模型三、单边带调幅信号的基本特性及实现模型 1 1、单边带信号的基本特性、单边带信号的基本特性 在单音频调制时,在单音频调制时,。若取上边带时。若取上边带时 取下边带时取下边带时 由上式可见,单频率调制的单边带调幅信号是一由上式可见,单频率调制的单边带调幅信号是一个角频率为个角频率为 (或(或 )的单频正弦波信号,如图
14、)的单频正弦波信号,如图4.1.84.1.8所示。所示。图4.1.8 单频调制时单边带信号的波形图与频谱图 SSB波形动画波形动画4.1.1烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人 一般的单边带调幅信号波形比较复杂。不一般的单边带调幅信号波形比较复杂。不过有一点是相同的,即单边带调幅信号的包过有一点是相同的,即单边带调幅信号的包络已不能反映调制信号的变化。单边带调幅络已不能反映调制信号的变化。单边带调幅信号的带宽与调制信号带宽相同,是普通调信号的带宽与调制信号带宽相同,是普通调幅和双边带调幅信号带宽的一半,即
15、幅和双边带调幅信号带宽的一半,即4.1.1烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人2 2、产生单边带调幅信号的方法、产生单边带调幅信号的方法(1 1)滤波法)滤波法图中,带通滤波器应该采用单边带滤波器图中,带通滤波器应该采用单边带滤波器.中心频率为中心频率为 带宽为带宽为 图4.1.9 单边带信号的实现模型 SSB实现模型动画实现模型动画4.1.1烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人 这种实现方法电路简单,但其难点在于滤
16、波器的实现。这种实现方法电路简单,但其难点在于滤波器的实现。当调制信号的最低频率当调制信号的最低频率 很小(甚至为很小(甚至为0 0)时,)时,上、下两个边带的频差上、下两个边带的频差很小,即相对频差值很小,即相对频差值 很小,要求滤波器的矩形系数几乎接近很小,要求滤波器的矩形系数几乎接近1 1,导致滤波器,导致滤波器的实现十分困难。的实现十分困难。在实际设备中可以采用多次搬移法来降低对滤波器在实际设备中可以采用多次搬移法来降低对滤波器的要求,如图的要求,如图4.1.104.1.10所示。所示。图4.1.10 频谱多次搬移产生单边带信号4.1.1烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体
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