调幅
在调制技术的类型中,主要分类是连续波调制和脉冲调制。连续波调制技术又分为幅度调制和角度调制。
连续波连续地进行,没有任何间隔,它是基带消息信号,其中包含信息。该波必须被调制。
根据标准定义,“载波信号的幅度随着调制信号的瞬时幅度而变化”。这意味着,不包含信息的载波信号的幅度在每个时刻随着包含信息的信号的幅度而变化。下图可以很好地解释这一点。
首先显示的调制波是消息信号。接下来是载波,它只是一个高频信号,不包含任何信息。最后一个是合成的调制波。
可以观察到,载波的正峰值和负峰值通过虚线互连。这条线有助于重新创建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
以下是这些波的数学表达式。
波的时域表示
令调制信号为 -
$$m(t) = A_mcos(2\pi f_mt)$$
令载波信号为 -
$$c(t) = A_ccos(2\pi f_ct)$$
其中A m = 调制信号的最大幅度
A c = 载波信号的最大幅度
调幅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
载波经过调制后,如果计算出调制电平,则这种尝试称为调制指数或调制深度。它说明了载波所经历的调制级别。
调制波的包络线的最大值和最小值分别由A max和A min表示。
让我们尝试建立一个调制指数方程。
$$A_{max} = A_c(1+\mu )$$
因为,在 A max处,cos θ 的值为 1
$$A_{min} = A_c(1-\mu )$$
因为,在 A min时,cos θ 的值为 -1
$$\frac{A_{max}}{A_{min}} = \frac{1+\mu }{1-\mu }$$
$$A_{max}-\mu A_{max} = A_{min}+\mu A_{min}$$
$$-\mu (A_{最大值}+A_{最小值}) = A_{最小值}-A_{最大值}$$
$$\mu = \frac{A_{max}-A_{min}}{A_{max}+A_{min}}$$
由此,得到调制指数的方程。µ表示调制指数或调制深度。这通常以百分比表示,称为百分比调制。它是以百分比表示的调制程度,用m表示。
对于完美的调制,调制指数的值应该是1,这意味着调制深度应该是100%。
例如,如果该值小于 1,即调制指数为 0.5,则调制输出将如下图所示。这称为欠调制。这种波称为欠调制波。
如果调制指数的值大于1,即1.5左右,则该波将是过调制波。它看起来如下图所示。
随着调制指数值的增加,载波会经历 180° 相位反转,这会导致额外的边带,从而导致波失真。这种过调制波会产生无法消除的干扰。
调幅带宽
带宽是信号的最低频率和最高频率之间的差值。
对于调幅波,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
由此可知,调幅波所需的带宽是调制信号频率的两倍。