如何产生AM DSB SSB信号.doc

如何产生AM、DSB、SSB信号

1、AM信号

1.1 AM信号的数学表达式

AM信号是载波信号振幅在上下按输入调制信号规律变化的一种调幅信号，表达式如下：
（1）

调幅电路
由表达式（1）可知，在数学上，调幅电路的组成模型可由一个相加器和一个相乘器组成，如图1所示。图中，为相乘器的乘积常数，A为相加器的加权系数，且
+
+

A
图1 普通调幅（AM）电路的组成模型
设调制信号为：
=cos
载波电压为：
cos
上两式相乘为普通振幅调制信号：
cos）
=+
=
= （2）
式中,称为调幅系数(或调制指数) ，其中0＜≤1。而当＞1时，在附近，变为负值，它的包络已不能反映调制信号的变化而造成失真，通常将这种失真成为过调幅失真，此种现象是要尽量避免的。

1.2 普通调幅（AM）信号的解调

解调（Demodulation）是调制的逆过程。振幅调制信号的解调电路称为振幅检波电路，简称检波电路（Detector），它的作用是从振幅调制信号中不失真地检出调制信号来。对于普通调幅信号来说，它的载波分量未被抑制掉，可以直接利用非线性器件实现相乘作用，得到所需的解调电压，而不必另加同步信号，通常将这种振幅检波器称为包络检波器。目前应用最广的是二极管包络检波器。
解调调幅波时，二级管总是在输入信号的每个周期的峰值附近到导通，因此输出电压与输入信号包络相同。二极管电流的平均分量流过电阻R形成检波输出，而高频分量被电容C滤掉。图2即为调制波形和解调输出波形。

图2检波器输出波形（上）与输入调幅波（下）的关系（不失真）

由于参数的选择，检波器容易惰性失真。在二级管截止期间，电容C两端电压下降的速度取决于RC的时常数。如果电容放电速度很慢，使得输出电压不能跟随输入信号包络下降的速度，那么检波输出将与输入信号包络不一样，产生失真。把由于RC时间常数过大而引起的这种失真称为惰性失真或者对角线切割失真。如图3：

图3检波器出现惰性失真时的输出波形

同时还有一种失真，底部切割失真。如图4所示。
产生这种失真是因为交直流负载不同引起的。要避免底边切割失真，一定要设法增大交流阻抗和直流阻抗的比值。

图4检波器出现负峰切割失真时的输出波形

由上面三图可得如下结论：当用二极管包络检波法解调普通调幅波时，要选择合适的电路参数。

2、DSB信号

1．1 DSB信号的数学表达式

抑制掉调幅信号频谱结构中无用的载频分量，仅传输两个边频的调制方式成为抑制载波的双边带调制，简称双边带调制，并表示为：

显然，它与调幅信号的区别就在于其载波电压振幅不是在上下按调制信号规律变化。这样，当调制信号进入负半周时，就变为负值。表明载波电压产生相移。因而当自正值或负值通过零值变化时，双边带调制信号波形均将出现的相移突变。双边带调制信号的包络已不再反映的变化，但它仍保持频谱搬移的特性，因而仍是振

幅调制波的一种，并可用相乘器作为双边带调制电路的组成模型，如下图5所示，图中。
图5 双边带调制信号组成模型
调制过程的数学表达式
设载波电压为：

调制信号为：

经过模拟乘法器A1后输出电压为抑制载波双边带调制信号，其数学表达式为：

=
= （4）
解调过程的数学表达式
双边带调幅波的电压可表示为：

本机载波电压为：

解调波的表达式：

=
= （5）

1.2 DSB信号的解调

振幅调制波的解调电路

图6 振幅检波电路的作用

u

x

y
低通滤波器
如图12所示，为输入振幅调制信号电压，为反映调制信号变化的输出电压。在频域上，这种作用就是将振幅调制信号频谱不失真地搬回到零频率附近。因此振幅检波电路也是一种频谱搬移电路，可以用相乘器实现这种作用，如图7所示：

图7 振幅解调电路的组成模型

图中电路由相乘器和低通滤波器组成。由图可见，将先与一个等幅余弦电压相乘，要求这个电压与输入载波信号同频同相，即=，称为同步信号，相乘结果是频谱被搬移到的两边，一边搬到2上，构成载波角频率为2的双边带调制信号，它是无用的寄生分量；另一边搬到零频率上，这样，的一边带就必将被搬到负频率轴上，负频率是不存在的，实际上，这些负频率分量应叠加到相应的正频率分量上，构成实际的频谱，因此它比搬移到2上的任一边带频谱在数值上加倍。而后用低通滤波器滤除无用的寄生分量，取出所需的解调电压。必须指出，同步信号必须与输入信号保持严格同步（同频、同相）是实现上述电路模型的关键，故将这种检波电路称为同步检波电路。否则检波性能就会下降。
当恢复载波与发射载波同频同相时，输出将无失真的将调制信号恢复处出来。如图8：

图8同步检波器输入的双边带信号（上）及其输出信号（下）

若恢复载波与发射载频有一定的频差，将会引起振幅失真和频率失真，若只有一定的相差，但频率相同，则会引起一个振幅衰减因子，使振幅减小。

3、SSB信号

1．1 SSB信号的数学表达式
单边带调制（SSB）信号是由DSB信号经边带滤波器滤除一个边带或在调制过程中，直接将一个边带抵消而成的。单频调制时，
SSB信号的表达式为：
取上边带：
取下边带：

从上式看，单频时的SSB信号仍是等幅波，但它与原载波电压是不同的。SSB信号的振幅和调制信号的幅度成正比，它的频率随着调制信号频率的不同而不同，因此它含有消息特征。单边带信号的包络与调制信号的包络形状相同，在单频调制时，它们的包络都是一个常数。

1.2 移相法产生SSB信号的方法：

图9 移相法产生SSB信号原理

如图15所示，移相法是利用移项网络，对载波和调制信号进行适当的相移，以便在相加过程中将其中的一个边带抵消而获得SSB信号，图1为SSB调制信号的原理框图，图中，两个调制器相同，但输入信号不同。调制器B的输入信号是移项90度的载频和调制信号；调制信号的输入没有相移。两个分量相加时为下边带信号，两个分量相减时为上边带信号。

1.3 抑制载波的单边带调幅（SSB）信号的解调

SSB的解调方法和DSB完全相同，所获得波形如图10所示。

图10 同步检波器输出信号（上）及其经过低通滤波器的信号（下）