第四章 频谱搬移电路重点,1.振幅调制波的基本特性 (数学表达式，波形图，频谱图，带宽，功率 )。
2.振幅解调的基本原理
3.混频的基本原理
4.峰值包络检波电路的性能分析难点,1.峰值包络检波器的工作原理
2.三极管混频器的工作原理
4.1
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：
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。
频 谱 搬 移 电 路 （ 沿 频 率 轴 不 失 真 搬 移 ）
非 线 性 频 率 变 换 电 路根据频谱变换的不同特点，频谱变换电路有：
4.1
4.1.1 振幅调制的原理及电路组成模型调制的定义：
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、不同系统的频分复用。
4.1 频谱搬移的基本原理及组成模型频谱搬移电路包括
振 幅 调 制 电 路调 幅 信 号 解 调 电 路混 频 电 路
普 通 振 幅 调 制,AM （ Amplitude Modulation ）
抑 制 载 波 的 双 边 带 调 制,DSB(Double Sideband Modulatio n)
振 幅 调 制,
抑 制 载 波 的 单 边 带 调 制,SSB(Single Sideband Modulatio n)
残 留 边 带 调 制,VSB(Vestigial Sideband Amplitude Modulation)
4.1.1
一,普通调幅信号的基本特性及组成模型设载波为 ( ) c o s
c c m ct V t
1、单音频调制波若调制信号 ( ) c o s
mt V t
（为单音频信号），且 ()
c
（ 1） 普通调幅信号 表达式：
( ) ( c o s ) c o sA M c m a m ct V k V t t
(1 c o s ) c o sc m a cV M t t
（ AM调制器的功能动画）
4.1.1
其中
m
aa
cm
VMk
V
,调幅指数01
aM
ka为由调制电路决 定的比例系数。
（ 2）波形图 （动画）
由图可 以得到调幅指数 Ma的另一表达式,
m a x m in m a x m in
m a x m in
c m c m
a
c m c m
V V V V V VM
V V V V
4.1.1
当 Ma＞ 1时,m in (1 ) 0aVM，即在 t 附近，
()AM t? 为负值，如图 4.1.2（ a）所示，包络 ()mVt
已不能反映 原调制信号的变化规律而产生了失真，
通常称这种失真 为过调制失真（ Over Modulation）。
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 4.1.2（ b）所示。
图 4.1.2 过调制失真波形 4.1.1
（动画）
（ 3）频谱图：
将调幅信号表达式改写成
( ) c o s c o s ( ) c o s ( )2a c mA M c m c c cMVt V t t t
可见,单频信号调制的 AM波，有一对边频，对称分布在
c? 两边，振幅均为 12 a cmMV 如图所示。
2,2AMB W F F
结论：将 ()t 的频谱搬移到了载频的左右两边，形成了
（ 4）频谱宽度：
上、下边频。
AM信号频谱 动画
4.1.1
（ 5）功率谱载频功率为,21
2
cm
o
L
VP
R
两个边频分量产生的平均功率相同,均为,
2211()
2 2 4cc
a c m
ao
L
MVP P M P
R
边频总功率为：
212
2cS B a oP P M P
调幅信号的总平均功率为
21(1 )
2a v o a oP P P M P
4.1.1
2、多音频调制波设
0
( ) c o sm n n
n
t V t?
则
0
( 1 c os ) c osAM c m an n c
n
V M t t
mn
a n a
cm
VMk
V
其中波形图与频谱图
m a x2BW F?
带宽多频率调制时 AM调制信号动画
4.1.1
3,AM信号的实现模型 （动画）
调幅信号的表达式式可以改写为
( ) ( 1 c os ) c osaA M m c m c
cm
kt V t V t
V
1[1 ( ) ] ( )ck t t
实现模型如下图示，其中带通滤波器的中心频率为
cf,带宽为 AMBW
图 4.1.4 AM信号的实现方框图
1
a
cm
kk
V?
其中
4.1.1
二．双边带调幅信号基本特性及其组成模型
1、单频率调制的双边带调幅信号设载波 ( ) c o s
c c m ct V t
单频率调制信号 ( ) c osmt V t 且 ()c
（ 1） DSB信号数学表达式为
( ) ( ) ( )D SB a ct k t t
c o s c o s ( ) c o sa m c m c ck V V t t g t t
其中 为由调制电路决定的比例系数。
4.1.1
ak
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）波形图和频谱图 DSB信号波形与频谱动画
4.1.1
2、多频率调制的双边带调幅信号若 ()t 非余弦的周期性信号，则 DSB信号为
max
1
( ) ( ) ( ) c os c os
n
D SB a c a m n n c m c
n
t k t t k V tV t
波形图与频谱图图 4.1.6 DSB信号的波形图与频谱图 多频 DSB调制动画
4.1.1
由以上讨论知,DSB信号与 AM信号相比，具有以下特点：
（ 1）包络不同。 AM信号的包络正比于调制信号 ()t
而 DSB信号的包络 ()gt 正比于 ( ) c o s
mt V t
，当调制信号 ( ) 0t 时，即 cos 0t,DSB信号的幅度也为零。
DSB信号的包络已不再反映调制信号 的变化。()t
4.1.1
（ 2） DSB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 180° 的相位突变。因此，严格地讲，
DSB信号已非单纯的振幅调制信号，而是既调幅又调相的信号。
（ 3） DSB信号只有上、下两个边频带，所占频谱宽度为
m a x2D S BB W F?
，
m ax
m ax 2F?
与 AM信号具有相同的带宽。
（ 4）由于 DSB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 AM信号。
4.1.1
3、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 cf 带宽为
DSBBW 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
4.1.1
三、单边带调幅信号的基本特性及实现模型
1、单边带信号的基本特性在单音频调制时,( ) ( ) ( )D SB a ct k t t 。若取上边带时
1( ) c o s ( )
2S S B a m c m ct k V V t
取下边带时 1( ) c o s ( )
2S S B a m c m ct k V V t
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
c （或 c ）的单频正弦波信号，如图
4.1.8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
4.1.1
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，是普通调幅和双边带调幅信号带宽的一半，即
m a xSSBB W F?
4.1.1
2、产生单边带调幅信号的方法
（ 1）滤波法图中，带通滤波器应该采用单边带滤波器,
中心频率为 max
2c
Ff?
带宽为
m a xSSBB W B W F
图 4.1.9 单边带信号的实现模型
SSB实现模型动画
4.1.1
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
minF
很小（甚至为 0）时，
上、下两个边带的频差
min2fF
很小，即相对频差值
c
f
f
很小，要求滤波器的矩形系数几乎接近 1，导致滤波器的实现十分困难。
在实际设备中可以采用多次搬移法来降低对滤波器的要求，如图 4.1.10所示。
图 4.1.10 频谱多次搬移产生单边带信号
4.1.1
相移法是基于单边带调幅信号的时域表达式实现的。如
( ) c o s ( )
c o s c o s s in s in
S S B m c
m c m c
t V t
V t t V t t
sin t? 和 sin ct?
然后进 行相乘和相减，就可以实现单边带调幅,
如图 4.1.11所示。
由上式可知，只要用两个 90° 相移器分别将调制信号和载波信号相移 90°,成为,
（ 2）相移法图 4.1.11 相移法产生单边带调幅信号
11
1
( ) c os c os
1
[ c os( ) c os( ) ]
2
o c m m c
c m m c c
t k V V t t
k V V t t
21
1
( ) si n si n
1
[ c os( ) c os( ) ]
2
o c m m c
c m m c c
t k V V t t
k V V t t
4.1.1
将上两式相加（减），输出为取下（上）边带的单边带调幅信号。即
1 2 1
1 2 1
( ) ( ) [ c o s ( )
()
( ) ( ) c o s ( )
o o c m m c
SSB
o o c m m c
t t k V V t
t
t t k V V t
显然，对单频信号进行 90° 相移比较简单，但是对于一个包含许多频率分量的一般调制信号进行 90° 移相，
要保证其中每个频率分量都准确移相 90°,且幅频特性又应为常数，这是很困难的。
4.1.1
（ 3）相移滤波法结合两种方法的优缺点而提出的相移滤波法是一种比较可行的方法,其原理图见图 4.1.12。为简化起见,
图 4.1.12中各信号的振幅均表示为 1。
图 4.1.12 相移滤波法
4.1.1
四、残留边带调幅方式（ VSB） （动画）
残留边带调幅是指发送信号中包括一个完整边带、载波及另一个边带的小部分（即残留一小部分 )。
在广播电视系统中，由于图像信号频带较宽，
为了节约频带，同时又便于接收机进行检波，所以对图像信号采用了残留边带调幅方式，而对于伴音信号则采用了调频方式。现以电视图像信号为例，
说明残留边带调幅方式的调制与解调原理。
4.1.1
在接收端，采用具有 图 4.1.12(b)所示特性的滤波器从残留边带调幅信号中取出所需频率分量。
在发射端先产生普通调幅信号，然后利用具有图 4.1.12(a)所示特性的滤波器取出一个完整的上边带、一部分下边带以及载频分量。
例如：电视图像信号带宽为 6MHz。
由图 4.1.12可见，若采用普通调幅，每一频道电视图像信号的带宽需 12MHz，而采用残留边带调幅只需 8MHz，另外，对于滤波器过渡带的要求远不如单边带调幅那样严格，故容易实现。
4.1.1
从高频已调信号中恢复出原调制信号的过程称为解 调，又称为检波。实现检波的电路称为检波电路，简称为检波器，功能如图 4.1.13所示。
图 4.1.13 检波器的功能
(a)组成框图 (b)检波器输入、输出信号的波形 (c) 检波器输入、输出信号的频谱
()t 的过程
4.1.2振幅解调的原理及电路组成模型
4.1.2
显然，解调是调制的逆过程，具有类似于调幅电路的实现模型，如图 4.1.14所示。
图 4.1.14 振幅解调电路的组成模型图 4.1.14中,r? 为参考信号，必须与发射端载波同步
（同频同相），又称同步信号。若
m a x
m in
( ) ( ) c o s c o ss D S B m n n c
n
t t V t t
则
( ) c o sr r m ct V t
4.1.2
此时，相乘器输出为
m a x
2
1
m in
m a x
m in
( ) ( ) ( ) c o s c o s
1
c o s ( 1 c o s 2 )
2
o D S B r r m m n n c
n
r m m n n c
n
t k t t k V V t t
k V V t t
可见,1()o t? 中包含的频率分量为 min? ～ max?,
m in2 c
～
max2 c
等。用低通滤波器取出低频分量，滤除高频分量，得到的输出信号为
m a x m a x
m in m in
1( ) c os c os
2o rm m n n m n nnnt k V V t V t
从而实现线性解调。 图 4.1.15为相应的频谱搬移过程。
4.1.2
4.1.3混频的原理及电路组成模型混频的过程也是一种频谱的线性搬移过程，把载
cf波为 的已调信号，不失真地变换成载波为 的已调If
信号，同时保持调制类型、调制参数不变，即保持原调制规律、频谱结构不变。完成这种功能的电路称为混频器（ Mixer）或变频器（ Convertor）。
超外差式接收机通常满足 满足下列关系之一
I c Lf f f
或 c L c L
I
L c c L
f f f ff
f f f f
,当 时
,当 时为本机振荡（简称本振）频率。
Lf
其中
4.1.3
If
大于
cf
的混频称为上混频,If 小于 cf 的混频称为下混频。调幅广播收音机普遍采用下混频，它的中频规定为
465kHz。
混频器也是频率合成器等电子设备的重要组成部分，用来实现频率加，减的运算功能。
则混频器的输出信号频率为
12of p f q f
式中 p和 q为任意正整数。
1f
和
2f
若设两个输入信号的频率分别为
4.1.3
一、混频器的功能 （动画）
图 4.1.16 混频器的功能
（ a）混频前、后的波形图 （ b）混频前、后的频谱图 4.1.3
3、从频域角度看，混频前后各频率分量的相对大小和相互间隔并不发生变化，即混频是一种频谱的线性搬移，输出中频信号与输入高频信号的频谱结构相同，
惟一不同的也是载频，如图 4.1.16（ b）所示。
1、从频谱上看：将接收到的高频已调制的信号搬移到中频上。
2、从时域波形上看，混频前后的调制规律保持不变，
即输出中频信号的波形与输入高频信号的波形相同，
只是载波频率不同，如图 4.1.16（ a）。
4.1.3
二、混频器的实现模型及简单的工作原理混频是频谱的线性搬移过程。完成频谱的线性搬移功能的关键是要获得两个输入信号的乘积，实现模型如图
4.1.17所示。 图 4.1.17 混频器的实现模型设 m a x
m in
( ) c os c oss sm n n c
n
t V t t
( ) c osL Lm Lt V t
4.1.3
则相乘器的输出为：
m a x
m in
m a x
m in
( ) c o s c o s c o s
1
c o s [ c o s ( ) c o s ( ) ]
2
o L m s m n n c L
n
L m s m n n L c L c
n
t k V V t t t
k V V t t t
若带通滤波器的中心频率为
I L cf f f
带 宽
0.7 2BW F?
则输出的中频信号为
m a x
m in
1( ) c os [ c os ( )
2I L m sm n n L cnt k V V t t
m a x
m in
c os c osI m n n I
n
V t t?
式中 1
2Im n L m sm nV k V V?
为中频输出电压的振幅。
4.1.3
混频器的频谱搬移过程如图所示。
4.1.4 小结振幅调制的过程，是频谱的线性搬移过程，它将调制信号频谱从低频段不失真地搬移到高频载波的两端，成为了上、下变频（带）。
振幅解调是从已调幅信号中不失真的恢复出原调制信号的过程，它也是频谱的线性搬移过程，它将已调制信号的频谱从高频段重新搬回到原来低频的位臵。
4.1.4
混频的过程同样是频谱的线性搬移过程，它将输入信号的频谱从一个高频不失真的搬移到另一个高频。
图 4.1.19 频谱搬移电路的实现模型振幅调制与解调、混频电路都是频率变换电路，
在频域中起频率加、减的作用，它们同属频谱的线性搬移电路，都可以用乘法器和相应的滤波器组成的模型来实现，如图 4.1.19所示。
（ 1）当
1 ()t
为调制信号，
2 ( ) c o sc c m ct V t
为载波信号时，滤波器需要中心频率为 cf,带宽为
m ax2BW F?
的高频带通滤波器，此时电路实现的是振幅调制功能。
（ 2）当 1 ()s t 为振幅调制信号（ AM,DSB,SSB），
2 ( ) c o sr r m ct V t
为同步信号时，滤波器需要带宽为 maxBW F? 的低通滤波器，此时电路实现的是解调功能。
4.1.4
图 4.1.19 频谱搬移电路的实现模型为本地振荡信号时，滤波器需要带宽为
m ax2BW F?
此时电路实现的是混频的功能。
振幅调制、解调、混频电路的共同特点是：相乘器实现将输入信号的频谱不失真的向左、向右搬移一个参考信号频率的位臵。不同点是：根据实现功能的不同，
相乘器的两个相乘信号不同，滤波器的参数不相同。
4.1.4
（ 3）当 1 ()s t 为已调制信号，
2 ( ) c osL Lm Lt V t
图 4.1.19 频谱搬移电路的实现模型
If中心频率为中频带通滤波器，
2.振幅解调的基本原理
3.混频的基本原理
4.峰值包络检波电路的性能分析难点,1.峰值包络检波器的工作原理
2.三极管混频器的工作原理
4.1
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：
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。
频 谱 搬 移 电 路 （ 沿 频 率 轴 不 失 真 搬 移 ）
非 线 性 频 率 变 换 电 路根据频谱变换的不同特点，频谱变换电路有：
4.1
4.1.1 振幅调制的原理及电路组成模型调制的定义：
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、不同系统的频分复用。
4.1 频谱搬移的基本原理及组成模型频谱搬移电路包括
振 幅 调 制 电 路调 幅 信 号 解 调 电 路混 频 电 路
普 通 振 幅 调 制,AM （ Amplitude Modulation ）
抑 制 载 波 的 双 边 带 调 制,DSB(Double Sideband Modulatio n)
振 幅 调 制,
抑 制 载 波 的 单 边 带 调 制,SSB(Single Sideband Modulatio n)
残 留 边 带 调 制,VSB(Vestigial Sideband Amplitude Modulation)
4.1.1
一,普通调幅信号的基本特性及组成模型设载波为 ( ) c o s
c c m ct V t
1、单音频调制波若调制信号 ( ) c o s
mt V t
（为单音频信号），且 ()
c
（ 1） 普通调幅信号 表达式：
( ) ( c o s ) c o sA M c m a m ct V k V t t
(1 c o s ) c o sc m a cV M t t
（ AM调制器的功能动画）
4.1.1
其中
m
aa
cm
VMk
V
,调幅指数01
aM
ka为由调制电路决 定的比例系数。
（ 2）波形图 （动画）
由图可 以得到调幅指数 Ma的另一表达式,
m a x m in m a x m in
m a x m in
c m c m
a
c m c m
V V V V V VM
V V V V
4.1.1
当 Ma＞ 1时,m in (1 ) 0aVM，即在 t 附近，
()AM t? 为负值，如图 4.1.2（ a）所示，包络 ()mVt
已不能反映 原调制信号的变化规律而产生了失真，
通常称这种失真 为过调制失真（ Over Modulation）。
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 4.1.2（ b）所示。
图 4.1.2 过调制失真波形 4.1.1
（动画）
（ 3）频谱图：
将调幅信号表达式改写成
( ) c o s c o s ( ) c o s ( )2a c mA M c m c c cMVt V t t t
可见,单频信号调制的 AM波，有一对边频，对称分布在
c? 两边，振幅均为 12 a cmMV 如图所示。
2,2AMB W F F
结论：将 ()t 的频谱搬移到了载频的左右两边，形成了
（ 4）频谱宽度：
上、下边频。
AM信号频谱 动画
4.1.1
（ 5）功率谱载频功率为,21
2
cm
o
L
VP
R
两个边频分量产生的平均功率相同,均为,
2211()
2 2 4cc
a c m
ao
L
MVP P M P
R
边频总功率为：
212
2cS B a oP P M P
调幅信号的总平均功率为
21(1 )
2a v o a oP P P M P
4.1.1
2、多音频调制波设
0
( ) c o sm n n
n
t V t?
则
0
( 1 c os ) c osAM c m an n c
n
V M t t
mn
a n a
cm
VMk
V
其中波形图与频谱图
m a x2BW F?
带宽多频率调制时 AM调制信号动画
4.1.1
3,AM信号的实现模型 （动画）
调幅信号的表达式式可以改写为
( ) ( 1 c os ) c osaA M m c m c
cm
kt V t V t
V
1[1 ( ) ] ( )ck t t
实现模型如下图示，其中带通滤波器的中心频率为
cf,带宽为 AMBW
图 4.1.4 AM信号的实现方框图
1
a
cm
kk
V?
其中
4.1.1
二．双边带调幅信号基本特性及其组成模型
1、单频率调制的双边带调幅信号设载波 ( ) c o s
c c m ct V t
单频率调制信号 ( ) c osmt V t 且 ()c
（ 1） DSB信号数学表达式为
( ) ( ) ( )D SB a ct k t t
c o s c o s ( ) c o sa m c m c ck V V t t g t t
其中 为由调制电路决定的比例系数。
4.1.1
ak
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）波形图和频谱图 DSB信号波形与频谱动画
4.1.1
2、多频率调制的双边带调幅信号若 ()t 非余弦的周期性信号，则 DSB信号为
max
1
( ) ( ) ( ) c os c os
n
D SB a c a m n n c m c
n
t k t t k V tV t
波形图与频谱图图 4.1.6 DSB信号的波形图与频谱图 多频 DSB调制动画
4.1.1
由以上讨论知,DSB信号与 AM信号相比，具有以下特点：
（ 1）包络不同。 AM信号的包络正比于调制信号 ()t
而 DSB信号的包络 ()gt 正比于 ( ) c o s
mt V t
，当调制信号 ( ) 0t 时，即 cos 0t,DSB信号的幅度也为零。
DSB信号的包络已不再反映调制信号 的变化。()t
4.1.1
（ 2） DSB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 180° 的相位突变。因此，严格地讲，
DSB信号已非单纯的振幅调制信号，而是既调幅又调相的信号。
（ 3） DSB信号只有上、下两个边频带，所占频谱宽度为
m a x2D S BB W F?
，
m ax
m ax 2F?
与 AM信号具有相同的带宽。
（ 4）由于 DSB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 AM信号。
4.1.1
3、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 cf 带宽为
DSBBW 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
4.1.1
三、单边带调幅信号的基本特性及实现模型
1、单边带信号的基本特性在单音频调制时,( ) ( ) ( )D SB a ct k t t 。若取上边带时
1( ) c o s ( )
2S S B a m c m ct k V V t
取下边带时 1( ) c o s ( )
2S S B a m c m ct k V V t
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
c （或 c ）的单频正弦波信号，如图
4.1.8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
4.1.1
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，是普通调幅和双边带调幅信号带宽的一半，即
m a xSSBB W F?
4.1.1
2、产生单边带调幅信号的方法
（ 1）滤波法图中，带通滤波器应该采用单边带滤波器,
中心频率为 max
2c
Ff?
带宽为
m a xSSBB W B W F
图 4.1.9 单边带信号的实现模型
SSB实现模型动画
4.1.1
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
minF
很小（甚至为 0）时，
上、下两个边带的频差
min2fF
很小，即相对频差值
c
f
f
很小，要求滤波器的矩形系数几乎接近 1，导致滤波器的实现十分困难。
在实际设备中可以采用多次搬移法来降低对滤波器的要求，如图 4.1.10所示。
图 4.1.10 频谱多次搬移产生单边带信号
4.1.1
相移法是基于单边带调幅信号的时域表达式实现的。如
( ) c o s ( )
c o s c o s s in s in
S S B m c
m c m c
t V t
V t t V t t
sin t? 和 sin ct?
然后进 行相乘和相减，就可以实现单边带调幅,
如图 4.1.11所示。
由上式可知，只要用两个 90° 相移器分别将调制信号和载波信号相移 90°,成为,
（ 2）相移法图 4.1.11 相移法产生单边带调幅信号
11
1
( ) c os c os
1
[ c os( ) c os( ) ]
2
o c m m c
c m m c c
t k V V t t
k V V t t
21
1
( ) si n si n
1
[ c os( ) c os( ) ]
2
o c m m c
c m m c c
t k V V t t
k V V t t
4.1.1
将上两式相加（减），输出为取下（上）边带的单边带调幅信号。即
1 2 1
1 2 1
( ) ( ) [ c o s ( )
()
( ) ( ) c o s ( )
o o c m m c
SSB
o o c m m c
t t k V V t
t
t t k V V t
显然，对单频信号进行 90° 相移比较简单，但是对于一个包含许多频率分量的一般调制信号进行 90° 移相，
要保证其中每个频率分量都准确移相 90°,且幅频特性又应为常数，这是很困难的。
4.1.1
（ 3）相移滤波法结合两种方法的优缺点而提出的相移滤波法是一种比较可行的方法,其原理图见图 4.1.12。为简化起见,
图 4.1.12中各信号的振幅均表示为 1。
图 4.1.12 相移滤波法
4.1.1
四、残留边带调幅方式（ VSB） （动画）
残留边带调幅是指发送信号中包括一个完整边带、载波及另一个边带的小部分（即残留一小部分 )。
在广播电视系统中，由于图像信号频带较宽，
为了节约频带，同时又便于接收机进行检波，所以对图像信号采用了残留边带调幅方式，而对于伴音信号则采用了调频方式。现以电视图像信号为例，
说明残留边带调幅方式的调制与解调原理。
4.1.1
在接收端，采用具有 图 4.1.12(b)所示特性的滤波器从残留边带调幅信号中取出所需频率分量。
在发射端先产生普通调幅信号，然后利用具有图 4.1.12(a)所示特性的滤波器取出一个完整的上边带、一部分下边带以及载频分量。
例如：电视图像信号带宽为 6MHz。
由图 4.1.12可见，若采用普通调幅，每一频道电视图像信号的带宽需 12MHz，而采用残留边带调幅只需 8MHz，另外，对于滤波器过渡带的要求远不如单边带调幅那样严格，故容易实现。
4.1.1
从高频已调信号中恢复出原调制信号的过程称为解 调，又称为检波。实现检波的电路称为检波电路，简称为检波器，功能如图 4.1.13所示。
图 4.1.13 检波器的功能
(a)组成框图 (b)检波器输入、输出信号的波形 (c) 检波器输入、输出信号的频谱
()t 的过程
4.1.2振幅解调的原理及电路组成模型
4.1.2
显然，解调是调制的逆过程，具有类似于调幅电路的实现模型，如图 4.1.14所示。
图 4.1.14 振幅解调电路的组成模型图 4.1.14中,r? 为参考信号，必须与发射端载波同步
（同频同相），又称同步信号。若
m a x
m in
( ) ( ) c o s c o ss D S B m n n c
n
t t V t t
则
( ) c o sr r m ct V t
4.1.2
此时，相乘器输出为
m a x
2
1
m in
m a x
m in
( ) ( ) ( ) c o s c o s
1
c o s ( 1 c o s 2 )
2
o D S B r r m m n n c
n
r m m n n c
n
t k t t k V V t t
k V V t t
可见,1()o t? 中包含的频率分量为 min? ～ max?,
m in2 c
～
max2 c
等。用低通滤波器取出低频分量，滤除高频分量，得到的输出信号为
m a x m a x
m in m in
1( ) c os c os
2o rm m n n m n nnnt k V V t V t
从而实现线性解调。 图 4.1.15为相应的频谱搬移过程。
4.1.2
4.1.3混频的原理及电路组成模型混频的过程也是一种频谱的线性搬移过程，把载
cf波为 的已调信号，不失真地变换成载波为 的已调If
信号，同时保持调制类型、调制参数不变，即保持原调制规律、频谱结构不变。完成这种功能的电路称为混频器（ Mixer）或变频器（ Convertor）。
超外差式接收机通常满足 满足下列关系之一
I c Lf f f
或 c L c L
I
L c c L
f f f ff
f f f f
,当 时
,当 时为本机振荡（简称本振）频率。
Lf
其中
4.1.3
If
大于
cf
的混频称为上混频,If 小于 cf 的混频称为下混频。调幅广播收音机普遍采用下混频，它的中频规定为
465kHz。
混频器也是频率合成器等电子设备的重要组成部分，用来实现频率加，减的运算功能。
则混频器的输出信号频率为
12of p f q f
式中 p和 q为任意正整数。
1f
和
2f
若设两个输入信号的频率分别为
4.1.3
一、混频器的功能 （动画）
图 4.1.16 混频器的功能
（ a）混频前、后的波形图 （ b）混频前、后的频谱图 4.1.3
3、从频域角度看，混频前后各频率分量的相对大小和相互间隔并不发生变化，即混频是一种频谱的线性搬移，输出中频信号与输入高频信号的频谱结构相同，
惟一不同的也是载频，如图 4.1.16（ b）所示。
1、从频谱上看：将接收到的高频已调制的信号搬移到中频上。
2、从时域波形上看，混频前后的调制规律保持不变，
即输出中频信号的波形与输入高频信号的波形相同，
只是载波频率不同，如图 4.1.16（ a）。
4.1.3
二、混频器的实现模型及简单的工作原理混频是频谱的线性搬移过程。完成频谱的线性搬移功能的关键是要获得两个输入信号的乘积，实现模型如图
4.1.17所示。 图 4.1.17 混频器的实现模型设 m a x
m in
( ) c os c oss sm n n c
n
t V t t
( ) c osL Lm Lt V t
4.1.3
则相乘器的输出为：
m a x
m in
m a x
m in
( ) c o s c o s c o s
1
c o s [ c o s ( ) c o s ( ) ]
2
o L m s m n n c L
n
L m s m n n L c L c
n
t k V V t t t
k V V t t t
若带通滤波器的中心频率为
I L cf f f
带 宽
0.7 2BW F?
则输出的中频信号为
m a x
m in
1( ) c os [ c os ( )
2I L m sm n n L cnt k V V t t
m a x
m in
c os c osI m n n I
n
V t t?
式中 1
2Im n L m sm nV k V V?
为中频输出电压的振幅。
4.1.3
混频器的频谱搬移过程如图所示。
4.1.4 小结振幅调制的过程，是频谱的线性搬移过程，它将调制信号频谱从低频段不失真地搬移到高频载波的两端，成为了上、下变频（带）。
振幅解调是从已调幅信号中不失真的恢复出原调制信号的过程，它也是频谱的线性搬移过程，它将已调制信号的频谱从高频段重新搬回到原来低频的位臵。
4.1.4
混频的过程同样是频谱的线性搬移过程，它将输入信号的频谱从一个高频不失真的搬移到另一个高频。
图 4.1.19 频谱搬移电路的实现模型振幅调制与解调、混频电路都是频率变换电路，
在频域中起频率加、减的作用，它们同属频谱的线性搬移电路，都可以用乘法器和相应的滤波器组成的模型来实现，如图 4.1.19所示。
（ 1）当
1 ()t
为调制信号，
2 ( ) c o sc c m ct V t
为载波信号时，滤波器需要中心频率为 cf,带宽为
m ax2BW F?
的高频带通滤波器，此时电路实现的是振幅调制功能。
（ 2）当 1 ()s t 为振幅调制信号（ AM,DSB,SSB），
2 ( ) c o sr r m ct V t
为同步信号时，滤波器需要带宽为 maxBW F? 的低通滤波器，此时电路实现的是解调功能。
4.1.4
图 4.1.19 频谱搬移电路的实现模型为本地振荡信号时，滤波器需要带宽为
m ax2BW F?
此时电路实现的是混频的功能。
振幅调制、解调、混频电路的共同特点是：相乘器实现将输入信号的频谱不失真的向左、向右搬移一个参考信号频率的位臵。不同点是：根据实现功能的不同，
相乘器的两个相乘信号不同，滤波器的参数不相同。
4.1.4
（ 3）当 1 ()s t 为已调制信号，
2 ( ) c osL Lm Lt V t
图 4.1.19 频谱搬移电路的实现模型
If中心频率为中频带通滤波器，
