幅度调制
在各种调制技术中,主要分类为连续波调制和脉冲调制。连续波调制技术进一步细分为**幅度调制**和**角调制**。
连续波不断地持续下去,没有任何间隔,它是包含信息的基带消息信号。这个波需要进行调制。
根据标准定义,“载波信号的幅度根据调制信号的瞬时幅度变化。”这意味着,不包含信息的载波信号的幅度根据包含信息的信号的幅度在每个时刻发生变化。这可以通过下图很好地解释。
首先显示的调制波是消息信号。下一个是载波,它只是一个高频信号,不包含任何信息。而最后一个是所得的调制波。
可以观察到,载波的正负峰值用一条假想线连接起来。这条线有助于重现调制信号的精确形状。载波上的这条假想线称为**包络线**。它与消息信号相同。
数学表达式
以下是这些波的数学表达式。
波的时间域表示
设调制信号为 -
$$m(t) = A_mcos(2\pi f_mt)$$
设载波信号为 -
$$c(t) = A_ccos(2\pi f_ct)$$
其中**Am** = 调制信号的最大幅度
**Ac** = 载波信号的最大幅度
幅度调制波的标准形式定义为 -
$$S(t) = A_c[1+K_am(t)]cos(2\pi f_ct)$$
$$S(t) = A_c[1+\mu cos(2\pi f_mt)]cos(2\pi f_ct)$$
$$其中,\mu = K_aA_m$$
调制指数
载波在被调制后,如果计算调制电平,则这种尝试称为**调制指数**或**调制深度**。它表示载波所经历的调制程度。
调制波包络线的最大值和最小值分别用Amax和Amin表示。
让我们尝试为调制指数推导出一个方程。
$$A_{max} = A_c(1+\mu )$$
因为,在Amax处,cos θ的值为1
$$A_{min} = A_c(1-\mu )$$
因为,在Amin处,cos θ的值为-1
$$\frac{A_{max}}{A_{min}} = \frac{1+\mu }{1-\mu }$$
$$A_{max}-\mu A_{max} = A_{min}+\mu A_{min}$$
$$-\mu (A_{max}+A_{min}) = A_{min}-A_{max}$$
$$\mu = \frac{A_{max}-A_{min}}{A_{max}+A_{min}}$$
因此,得到了调制指数的方程。µ表示调制指数或调制深度。这通常以百分比表示,称为**调制百分比**。它是以百分比表示的调制程度,用m表示。
对于完美的调制,调制指数的值应为1,这意味着调制深度应为100%。
例如,如果此值小于1,即调制指数为0.5,则调制输出将类似于下图。这称为欠调制。这种波称为**欠调波**。
如果调制指数的值大于1,例如1.5左右,则该波将成为**过调波**。它将类似于下图。
随着调制指数值的增加,载波会经历180°的相位反转,这会导致额外的边带,因此波形会失真。这种过调波会导致干扰,无法消除。
幅度调制的带宽
带宽是指信号的最低频率和最高频率之间的差值。
对于幅度调制波,带宽由下式给出
$$BW = f_{USB}-f_{LSB}$$
$$(f_c+f_m)-(f_c-f_m)$$
$$ = 2f_m = 2W$$
其中**W**是消息带宽
因此,我们了解到幅度调制波所需的带宽是调制信号频率的两倍。