調(diào)幅波ＡＭ的性能分析

熊　能

[摘要]眾所周知,現(xiàn)實(shí)生活中最常用的調(diào)制方式莫過于幅度調(diào)制。盡管現(xiàn)在數(shù)字調(diào)制得到廣大的應(yīng)用,但是模擬調(diào)制是基礎(chǔ),且現(xiàn)有的很多設(shè)備中都有大量的模擬通信設(shè)備,其中的調(diào)幅應(yīng)用很廣泛。闡述調(diào)幅的定義及其性能分析,以及分析其在現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用。

[關(guān)鍵詞]調(diào)幅、性能分析、實(shí)際應(yīng)用。

中圖分類號(hào):TN3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1671-7597(2009)0810064-01

無線電廣播、無線電通信、遙控遙測都是利用無線電波傳送信息,把遠(yuǎn)距離地文字、圖片、現(xiàn)場視頻信息傳到接收端,其中的各種信息首先被轉(zhuǎn)換成電信號(hào)以調(diào)幅渡(AM)或別的形式發(fā)送。一般調(diào)幅波常用于10kHz～35MHz的高頻段,有線長途電話通信的主要方式就是調(diào)幅波,在電視中圖象信息傳送也采用了調(diào)幅波。調(diào)幅除了廣播、通信、遙控領(lǐng)域應(yīng)用外,還常用來測試信號(hào)源,測試信息通道或某些電子產(chǎn)品的技術(shù)性能。例如測試接收機(jī)靈敏度、失真度f、選擇性、測試信號(hào)的包絡(luò)延時(shí)等。那到底什么才是調(diào)頻波呢?為什么它應(yīng)用這么廣泛呢?

一、調(diào)幅波概念

幅度調(diào)制(Amplitude Modulation),是由調(diào)制信號(hào)去控制高頻載波的幅度,使之隨調(diào)制信號(hào)做線性變化的過程。

調(diào)幅調(diào)制電路中有兩個(gè)輸入信號(hào):一是輸入調(diào)制信號(hào)Uu(t),它含有所需傳輸?shù)男畔?。另一是輸入高頻等幅信號(hào)(又稱載波信號(hào))Uc(t)=Ucosωt。振幅調(diào)制的功能就是在它們共同作用下產(chǎn)生所需的振幅調(diào)制信號(hào)。因此調(diào)幅波(已調(diào)波)表示成為:U(t)=Uc(1+macosΩt)cosωt,其中ma=kaUΩ稱為調(diào)幅系數(shù)或調(diào)幅度。調(diào)制波形圖如圖1、其頻譜圖形如圖2。

二、調(diào)幅波的調(diào)制原理

調(diào)制是把基帶信號(hào)的頻譜搬到了載頻位置,這一過程可以通過一個(gè)相乘器與載波相乘來實(shí)現(xiàn)。即將調(diào)制信號(hào)和一直流信號(hào)相疊加,然后與載波相乘形成調(diào)幅信號(hào)。AM調(diào)制模型如圖3。

三、調(diào)幅波的解調(diào)原理

(一)相干解調(diào)。解調(diào)與調(diào)制的實(shí)質(zhì)一樣,均是頻譜搬移。它是調(diào)制的反過程,把在載頻位置的已調(diào)信號(hào)的頻譜搬移回原基帶位置。相干解調(diào)也叫同步檢波?？梢杂孟喑似髋c載波相乘來實(shí)現(xiàn)。相干解調(diào)的模型如上圖圖4。

(二)包絡(luò)解調(diào)。AM信號(hào)在滿足|ma|≤A0的條件下,其包絡(luò)與調(diào)制信號(hào)Uc(t)的形狀完全一樣。因此,AM信號(hào)除了可以采用相干解調(diào)外,一般采用簡單的包絡(luò)檢波法來恢復(fù)信號(hào)。它屬于非相干解調(diào),因此不需要相干解波。包絡(luò)檢波原理圖如上圖5。

四、調(diào)幅波的性能分析

(一)抗干擾能力。外來的各種干擾、電磁干擾等,對(duì)已調(diào)波的影響主要表現(xiàn)為產(chǎn)生寄生調(diào)幅,形成噪聲。因此可以用限幅的方法,消除干擾所引起的寄生調(diào)幅。而調(diào)幅制中已調(diào)幅信號(hào)的幅度是變化的,因而不能采用限幅,也就很難消除外來的干擾。因此,調(diào)幅波的抗干擾能力比較差。

(二)功率利用率。在調(diào)幅制中,當(dāng)ma=1時(shí),反映信息的兩個(gè)邊頻功率增至最大,此時(shí)它為平均功率Pav的1/3,而不反映信息的載波功率卻占2/3,功率利用率不高。據(jù)統(tǒng)計(jì),電臺(tái)廣播語言信號(hào)時(shí),其平均調(diào)幅度僅為0.2～0.25,就以0.3計(jì),則邊頻功率僅占平均功率的很小一部分,還不足5%,而95%以上的載波功率被白白浪費(fèi)掉。

(三)頻帶寬度。由上圖二可知,AM的頻譜由載頻分量、上邊帶、下邊帶三部分組成。上邊帶的頻譜結(jié)構(gòu)與原調(diào)制信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)相同,下邊帶是上邊帶的鏡像。因此,AM信號(hào)是帶有載波分量的雙邊帶信號(hào),它的帶寬是基帶信號(hào)的帶寬的2倍。BAM=2fH。而單邊帶調(diào)制信號(hào)的帶寬是基帶信號(hào)的帶寬相等,調(diào)頻信號(hào)的帶寬是基帶信號(hào)的2(mf+1)倍。

五、實(shí)際應(yīng)用

考慮到普通調(diào)幅的實(shí)現(xiàn)技術(shù)比較簡單,廣大用戶的接收機(jī)采用的解調(diào)容易制作且便宜,其通頻帶較窄,因此,在無線電廣播系統(tǒng)中至今仍廣泛采用普通調(diào)幅系統(tǒng)。例如,大部分學(xué)校的廣播系統(tǒng),由于其覆蓋范圍比較窄加上其對(duì)信噪比的要求不是很高,建立調(diào)幅系統(tǒng)的造價(jià)比較低,所以得到了廣泛的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn):

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[2]謝嘉奎,電子線路非線性部分(第四版),北京:高等教育出版社,2000.

[3]任慶、范撼本,電子測量,成都:成都電子科技大學(xué)出版社,1992.

作者簡介:

熊能(1988-),湖南湘潭人,通信工程專業(yè)。