1、第第9 9章章 振幅調(diào)制及解調(diào)振幅調(diào)制及解調(diào)第第9章章 振幅調(diào)制及解調(diào)振幅調(diào)制及解調(diào) 9.1 概述概述9.2 調(diào)幅波的性質(zhì)調(diào)幅波的性質(zhì)9.3 非線性調(diào)幅方法非線性調(diào)幅方法9.4 單邊帶信號的產(chǎn)生單邊帶信號的產(chǎn)生9.5 高電平調(diào)幅高電平調(diào)幅9.6 包絡(luò)檢波與同步檢波包絡(luò)檢波與同步檢波第第9 9章章 振幅調(diào)制及解調(diào)振幅調(diào)制及解調(diào)9.1 概述概述振幅調(diào)制簡述振幅調(diào)制簡述所謂所謂“調(diào)制調(diào)制”，就是在傳送信號的一方（發(fā)送端）將所，就是在傳送信號的一方（發(fā)送端）將所要傳送的信號（它的頻率一般是比較低的）要傳送的信號（它的頻率一般是比較低的）“附加附加”在高頻振蕩上，再由天線發(fā)射出去。在高頻振蕩上，再由天線

2、發(fā)射出去。這里的高頻振蕩波就是攜帶信號的這里的高頻振蕩波就是攜帶信號的“運載工具運載工具” ，所以，所以稱為稱為載波載波。第第9 9章章 振幅調(diào)制及解調(diào)振幅調(diào)制及解調(diào)在接收信號的一方（接收端）經(jīng)過解調(diào)（反調(diào)制）的過在接收信號的一方（接收端）經(jīng)過解調(diào)（反調(diào)制）的過程，把載波所攜帶的信號取出來，得到原有的信息。程，把載波所攜帶的信號取出來，得到原有的信息。反調(diào)制過程也叫反調(diào)制過程也叫檢波檢波。調(diào)制與解調(diào)都是頻譜變換的過程，必須用非線性元件才調(diào)制與解調(diào)都是頻譜變換的過程，必須用非線性元件才能完成。能完成。調(diào)制與檢波概述調(diào)制與檢波概述第第9 9章章 振幅調(diào)制及解調(diào)振幅調(diào)制及解調(diào)為什么一定要經(jīng)過調(diào)制的過

3、程：為什么一定要經(jīng)過調(diào)制的過程：關(guān)鍵是要傳送的信號頻率或者太低（例如語音和音樂信關(guān)鍵是要傳送的信號頻率或者太低（例如語音和音樂信號），或者頻帶很寬（例如電視信號從號），或者頻帶很寬（例如電視信號從06.5MHz）。）。這些都對直接采用電磁波的形式傳送信號十分不利。這些都對直接采用電磁波的形式傳送信號十分不利。原因是：原因是：1）天線要將低頻信號有效輻射出去，尺寸就必須很大。）天線要將低頻信號有效輻射出去，尺寸就必須很大。調(diào)制與檢波概述調(diào)制與檢波概述第第9 9章章 振幅調(diào)制及解調(diào)振幅調(diào)制及解調(diào)2）為了使發(fā)射與接收）為了使發(fā)射與接收效率效率高，在發(fā)射機與接收機方面都高，在發(fā)射機與接收機方面都必須采

4、用天線和諧振回路。必須采用天線和諧振回路。語音、音樂和圖像信號的頻率變化范圍很大。語音、音樂和圖像信號的頻率變化范圍很大。3）如果直接發(fā)射音頻信號，發(fā)射機將工作于同一頻率范）如果直接發(fā)射音頻信號，發(fā)射機將工作于同一頻率范圍。這樣接收機將同時收到許多不同電臺的節(jié)目，無圍。這樣接收機將同時收到許多不同電臺的節(jié)目，無法加以選擇。法加以選擇。調(diào)制與檢波概述調(diào)制與檢波概述第第9 9章章 振幅調(diào)制及解調(diào)振幅調(diào)制及解調(diào)為了克服以上困難，必須利用高頻振蕩，將低頻信號為了克服以上困難，必須利用高頻振蕩，將低頻信號“附加附加”在高頻振蕩上，這樣就使天線的輻射效率提在高頻振蕩上，這樣就使天線的輻射效率提高，尺寸減小

5、；高，尺寸減??；同時每個電臺都工作于不同的載波頻率，接收機可以調(diào)同時每個電臺都工作于不同的載波頻率，接收機可以調(diào)諧選擇不同的電臺。諧選擇不同的電臺。調(diào)制方式：調(diào)制方式：連續(xù)波調(diào)制連續(xù)波調(diào)制與與脈沖調(diào)制脈沖調(diào)制調(diào)制與檢波概述調(diào)制與檢波概述第第9 9章章 振幅調(diào)制及解調(diào)振幅調(diào)制及解調(diào)連續(xù)波調(diào)制連續(xù)波調(diào)制：連續(xù)波調(diào)制是用信號來控制載波的振幅、頻率或者相位，連續(xù)波調(diào)制是用信號來控制載波的振幅、頻率或者相位，因而分為調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相三種方法。因而分為調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相三種方法。脈沖調(diào)制脈沖調(diào)制：脈沖調(diào)制是先用信號來控制脈沖波的振幅、寬度、位置脈沖調(diào)制是先用信號來控制脈沖波的振幅、寬度、位置等，然后再用這個

6、已調(diào)脈沖對載波進行調(diào)制。等，然后再用這個已調(diào)脈沖對載波進行調(diào)制。脈沖調(diào)制（數(shù)字調(diào)制）有脈沖振幅、脈寬、脈位、脈沖脈沖調(diào)制（數(shù)字調(diào)制）有脈沖振幅、脈寬、脈位、脈沖編碼調(diào)制等多種形式。編碼調(diào)制等多種形式。調(diào)制與檢波概述調(diào)制與檢波概述第第9 9章章 振幅調(diào)制及解調(diào)振幅調(diào)制及解調(diào)實現(xiàn)調(diào)幅的方法：實現(xiàn)調(diào)幅的方法：1）低電平調(diào)幅）低電平調(diào)幅調(diào)制過程是在低電平級進行的，因而需調(diào)制過程是在低電平級進行的，因而需要的調(diào)制功率小。屬于這種類型的調(diào)制方法包括要的調(diào)制功率小。屬于這種類型的調(diào)制方法包括（1）平方律調(diào)幅）平方律調(diào)幅 利用電子器件的伏安特性曲線平方律利用電子器件的伏安特性曲線平方律部分的非線性作用進行調(diào)幅

7、。部分的非線性作用進行調(diào)幅。（2）斬波調(diào)幅）斬波調(diào)幅 將所要傳送的音頻信號按照載波頻率將所要傳送的音頻信號按照載波頻率來斬波，然后通過中心頻率等于載波頻率的帶通濾波來斬波，然后通過中心頻率等于載波頻率的帶通濾波器，取出調(diào)幅成分。器，取出調(diào)幅成分。調(diào)制與檢波概述調(diào)制與檢波概述第第9 9章章 振幅調(diào)制及解調(diào)振幅調(diào)制及解調(diào)2）高電平調(diào)幅）高電平調(diào)幅調(diào)制過程在高電平級進行，通常是在丙調(diào)制過程在高電平級進行，通常是在丙類放大器中進行調(diào)制。屬于這一類的調(diào)制方法包括類放大器中進行調(diào)制。屬于這一類的調(diào)制方法包括（1）集電極（陽極）調(diào)幅）集電極（陽極）調(diào)幅（2）基極（控制柵極）調(diào)幅）基極（控制柵極）調(diào)幅調(diào)制與檢

8、波概述調(diào)制與檢波概述第第9 9章章 振幅調(diào)制及解調(diào)振幅調(diào)制及解調(diào)檢波簡述檢波簡述檢波過程是一個解調(diào)過程，它與調(diào)制過程正相反。檢波檢波過程是一個解調(diào)過程，它與調(diào)制過程正相反。檢波器的作用是從振幅受調(diào)制的高頻信號中還原出原調(diào)制器的作用是從振幅受調(diào)制的高頻信號中還原出原調(diào)制信號。還原所得的信號，與高頻調(diào)幅信號的包絡(luò)變化信號。還原所得的信號，與高頻調(diào)幅信號的包絡(luò)變化規(guī)律一致，故又稱為包絡(luò)檢波器。規(guī)律一致，故又稱為包絡(luò)檢波器。調(diào)制與檢波概述調(diào)制與檢波概述第第9 9章章 振幅調(diào)制及解調(diào)振幅調(diào)制及解調(diào)檢波器輸入信號和輸出信號的波形關(guān)系，如下圖所示。檢波器輸入信號和輸出信號的波形關(guān)系，如下圖所示。Wt(d)(

9、c)tiit(a)調(diào)制與檢波概述調(diào)制與檢波概述ot(b)第第9 9章章 振幅調(diào)制及解調(diào)振幅調(diào)制及解調(diào)檢波前后的頻譜關(guān)系：檢波前后的頻譜關(guān)系：一個檢波器需由三個部分組成：一個檢波器需由三個部分組成：1）高頻輸入信號電路）高頻輸入信號電路2）非線性器件）非線性器件3）低通濾波器）低通濾波器0fFf 0Ff 0f相相對對振振幅幅高頻調(diào)幅波高頻調(diào)幅波調(diào)制與檢波概述調(diào)制與檢波概述f相相對對振振幅幅F第第9 9章章 振幅調(diào)制及解調(diào)振幅調(diào)制及解調(diào)根據(jù)所用元件不同，檢波器可以分為：根據(jù)所用元件不同，檢波器可以分為：二極管檢波器二極管檢波器（包括串聯(lián)式和并聯(lián)式）、（包括串聯(lián)式和并聯(lián)式）、三極管檢波器三極管檢波器

10、根據(jù)信號大小的不同，檢波器可以分為：根據(jù)信號大小的不同，檢波器可以分為：小信號檢波器小信號檢波器和和大信號檢波器大信號檢波器根據(jù)信號特點的不同，檢波器可以分為：根據(jù)信號特點的不同，檢波器可以分為：連續(xù)波檢波器連續(xù)波檢波器和和脈沖檢波器脈沖檢波器根據(jù)工作特點的不同，檢波器可以分為：根據(jù)工作特點的不同，檢波器可以分為：包絡(luò)檢波器包絡(luò)檢波器和和同步檢波器同步檢波器調(diào)制與檢波概述調(diào)制與檢波概述第第9 9章章 振幅調(diào)制及解調(diào)振幅調(diào)制及解調(diào)9.1.1 連續(xù)波模擬調(diào)制連續(xù)波模擬調(diào)制 連續(xù)波模擬調(diào)制的載波是連續(xù)的等幅高頻正弦波，連續(xù)波模擬調(diào)制的載波是連續(xù)的等幅高頻正弦波，用用C表示表示 C=VCmcos(Ct

11、+) 將調(diào)制信號將調(diào)制信號寄載在載波上的方法有三種。一種寄載在載波上的方法有三種。一種是把調(diào)制信號寄載在載波的幅度上，叫做振幅調(diào)制，是把調(diào)制信號寄載在載波的幅度上，叫做振幅調(diào)制，簡稱調(diào)幅簡稱調(diào)幅(AM)。已調(diào)波用。已調(diào)波用AM表示，如圖表示，如圖9.1所示。所示。 調(diào)制與檢波概述調(diào)制與檢波概述第第9 9章章 振幅調(diào)制及解調(diào)振幅調(diào)制及解調(diào)圖圖9.1 載波、調(diào)制信號和已調(diào)波的波形載波、調(diào)制信號和已調(diào)波的波形 (a)載波；(b)調(diào)制信號；(c)已調(diào)波 CtWt(b)(c)tAM(a)調(diào)制與檢波概述調(diào)制與檢波概述第第9 9章章 振幅調(diào)制及解調(diào)振幅調(diào)制及解調(diào) 9.1.2 脈沖調(diào)制脈沖調(diào)制 脈沖調(diào)制的載波

12、是脈沖序列信號。它又分成兩種，脈沖調(diào)制的載波是脈沖序列信號。它又分成兩種，一種是脈沖模擬調(diào)制，另一種是脈沖數(shù)字調(diào)制。一種是脈沖模擬調(diào)制，另一種是脈沖數(shù)字調(diào)制。 脈沖模擬調(diào)制是利用脈沖序列信號對調(diào)制信號進脈沖模擬調(diào)制是利用脈沖序列信號對調(diào)制信號進行采樣，得到一個時間上離散的調(diào)制信號；之后用各行采樣，得到一個時間上離散的調(diào)制信號；之后用各離散時刻調(diào)制信號的采樣值去控制脈沖序列信號的參離散時刻調(diào)制信號的采樣值去控制脈沖序列信號的參量。量。 調(diào)制與檢波概述調(diào)制與檢波概述第第9 9章章 振幅調(diào)制及解調(diào)振幅調(diào)制及解調(diào) 由于描述一個脈沖序列信號的基本參量有脈沖幅由于描述一個脈沖序列信號的基本參量有脈沖幅度、

13、脈沖寬度和相鄰脈沖的間隔，因此，脈沖模擬調(diào)度、脈沖寬度和相鄰脈沖的間隔，因此，脈沖模擬調(diào)制又可分成為脈沖幅度調(diào)制制又可分成為脈沖幅度調(diào)制(PAM)、脈沖寬度調(diào)制、脈沖寬度調(diào)制(PWM)、脈沖相位調(diào)制、脈沖相位調(diào)制(PPM)、脈沖頻率調(diào)制、脈沖頻率調(diào)制(PFM)。它們分別如圖它們分別如圖9.29.3所示。所示。調(diào)制與檢波概述調(diào)制與檢波概述第第9 9章章 振幅調(diào)制及解調(diào)振幅調(diào)制及解調(diào)調(diào)制與檢波概述調(diào)制與檢波概述圖圖9.2 各種脈沖模擬調(diào)制波形各種脈沖模擬調(diào)制波形 uWtuCuPAMPAM W W C 第第9 9章章 振幅調(diào)制及解調(diào)振幅調(diào)制及解調(diào)圖圖9.3 各種脈沖模擬調(diào)制波形各種脈沖模擬調(diào)制波形

14、PWMPPMPFM調(diào)制與檢波概述調(diào)制與檢波概述第第9 9章章 振幅調(diào)制及解調(diào)振幅調(diào)制及解調(diào) 脈沖數(shù)字調(diào)制簡稱脈沖數(shù)字調(diào)制簡稱PCM調(diào)制。這種調(diào)制方式的系調(diào)制。這種調(diào)制方式的系統(tǒng)框圖如圖統(tǒng)框圖如圖9.4所示。由圖可見，這種調(diào)制方式是將時所示。由圖可見，這種調(diào)制方式是將時間上和取值上都是連續(xù)的模擬信號經(jīng)過采樣變成時間間上和取值上都是連續(xù)的模擬信號經(jīng)過采樣變成時間上離散的信號；再通過量化變成取值上離散的數(shù)字信上離散的信號；再通過量化變成取值上離散的數(shù)字信號。對這種數(shù)字信號進行編碼處理就變成脈沖數(shù)字調(diào)號。對這種數(shù)字信號進行編碼處理就變成脈沖數(shù)字調(diào)制信號，把這種脈沖數(shù)字序列信號簡稱為制信號，把這種脈沖數(shù)

15、字序列信號簡稱為PCM信號。信號。通過信道傳輸，在接收端通過解碼和重現(xiàn)濾波器，恢通過信道傳輸，在接收端通過解碼和重現(xiàn)濾波器，恢復(fù)形成原來的模擬調(diào)制信號。復(fù)形成原來的模擬調(diào)制信號。調(diào)制與檢波概述調(diào)制與檢波概述第第9 9章章 振幅調(diào)制及解調(diào)振幅調(diào)制及解調(diào)圖圖9.4 脈沖數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)框圖脈沖數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)框圖采樣量化編碼信道解碼濾波同步定時W(t)s(t)Ts發(fā)射接收o(t)調(diào)制與檢波概述調(diào)制與檢波概述第第9 9章章 振幅調(diào)制及解調(diào)振幅調(diào)制及解調(diào) 脈沖調(diào)制信號的傳輸方式有兩種。一種是直接將脈沖調(diào)制信號的傳輸方式有兩種。一種是直接將脈沖調(diào)制信號送入信道進行傳輸，這種方式叫基帶傳脈沖調(diào)制信號送入信道進行傳

16、輸，這種方式叫基帶傳輸。這種傳輸方式適用于短距離通信。另一種是載波輸。這種傳輸方式適用于短距離通信。另一種是載波傳輸。載波傳輸是兩次調(diào)制方式。傳輸。載波傳輸是兩次調(diào)制方式。 調(diào)制與檢波概述調(diào)制與檢波概述第第9 9章章 振幅調(diào)制及解調(diào)振幅調(diào)制及解調(diào)9.2 調(diào)幅波的性質(zhì)調(diào)幅波的性質(zhì) 調(diào)幅就是使載波的振幅隨調(diào)制信號的變化規(guī)律而變化。調(diào)幅就是使載波的振幅隨調(diào)制信號的變化規(guī)律而變化。圖圖9.2.1就是當(dāng)調(diào)制信號為正弦波形時，調(diào)幅波的形成就是當(dāng)調(diào)制信號為正弦波形時，調(diào)幅波的形成過程。過程。調(diào)幅波式載波振幅按照調(diào)制信號的大小成線性變化的高調(diào)幅波式載波振幅按照調(diào)制信號的大小成線性變化的高頻振蕩，其載波頻率維持

17、不變。頻振蕩，其載波頻率維持不變。無失真調(diào)幅時，已調(diào)波的包絡(luò)線波形應(yīng)當(dāng)與調(diào)制信號的無失真調(diào)幅時，已調(diào)波的包絡(luò)線波形應(yīng)當(dāng)與調(diào)制信號的波形完全相似。波形完全相似。 第第9 9章章 振幅調(diào)制及解調(diào)振幅調(diào)制及解調(diào)正弦波調(diào)幅波的形成過程：正弦波調(diào)幅波的形成過程：調(diào)幅波的性質(zhì)調(diào)幅波的性質(zhì)(a)WttVW W W WW Wcos (b)tCtV00 cos (c)t)(t01VmVa)(max )cos1 (0tmVaW W 包包絡(luò)絡(luò)01VmVa)(min AttmVa00cos)cos1 ( W W 已已調(diào)調(diào)波波0Vma第第9 9章章 振幅調(diào)制及解調(diào)振幅調(diào)制及解調(diào)非正弦波調(diào)制波形：非正弦波調(diào)制波形：調(diào)幅波

18、的性質(zhì)調(diào)幅波的性質(zhì)調(diào)調(diào)制制信信號號(a)Wt(b)0VmaxVminV已已調(diào)調(diào)波波形形第第9 9章章 振幅調(diào)制及解調(diào)振幅調(diào)制及解調(diào)9.2.1 調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表示式與頻譜調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表示式與頻譜為了便于分析，首先假設(shè)調(diào)制信號是簡諧振蕩，其表示為了便于分析，首先假設(shè)調(diào)制信號是簡諧振蕩，其表示式為：式為：如果用它對載波如果用它對載波 進行調(diào)幅，那么在理想的情進行調(diào)幅，那么在理想的情況下，已調(diào)波的振幅為況下，已調(diào)波的振幅為調(diào)幅波的性質(zhì)調(diào)幅波的性質(zhì)tVW W W WW Wcos tV00cos tVkVtVaW WW Wcos)(0 第第9 9章章 振幅調(diào)制及解調(diào)振幅調(diào)制及解調(diào)因此，已調(diào)波表示為：因此，已

19、調(diào)波表示為：其中其中根據(jù)圖也可以得到根據(jù)圖也可以得到調(diào)幅波的性質(zhì)調(diào)幅波的性質(zhì)ttmVttVkVttVtaa00000cos)cos1 (cos)cos(cos)()( W W W W W W 調(diào)調(diào)幅幅度度稱稱為為調(diào)調(diào)制制指指數(shù)數(shù)，也也稱稱作作0VVkmaaW W 0min000max0minmax)(21VVVVVVVVVma 第第9 9章章 振幅調(diào)制及解調(diào)振幅調(diào)制及解調(diào)ma的數(shù)值范圍可自的數(shù)值范圍可自0（未調(diào)幅）至（未調(diào)幅）至1（百分百調(diào)幅），它（百分百調(diào)幅），它的值絕對不應(yīng)超過的值絕對不應(yīng)超過1。如果如果ma1，將得到包絡(luò)嚴(yán)重失真的已調(diào)波形。，將得到包絡(luò)嚴(yán)重失真的已調(diào)波形。調(diào)幅波的性質(zhì)調(diào)幅

20、波的性質(zhì)t0V)1 (0amV 未未調(diào)調(diào)波波已已調(diào)調(diào)波波過過量量調(diào)調(diào)幅幅的的波波形形第第9 9章章 振幅調(diào)制及解調(diào)振幅調(diào)制及解調(diào)由圖可知，包絡(luò)波形有一段時間振幅為零，這時的已調(diào)由圖可知，包絡(luò)波形有一段時間振幅為零，這時的已調(diào)波的包絡(luò)產(chǎn)生嚴(yán)重的失真。這種情形叫波的包絡(luò)產(chǎn)生嚴(yán)重的失真。這種情形叫過量調(diào)幅過量調(diào)幅。這樣的已調(diào)波經(jīng)過檢波后，不能恢復(fù)原來調(diào)制信號的波這樣的已調(diào)波經(jīng)過檢波后，不能恢復(fù)原來調(diào)制信號的波形，而且它所占據(jù)的頻帶較寬，將會對其他電臺產(chǎn)生形，而且它所占據(jù)的頻帶較寬，將會對其他電臺產(chǎn)生干擾。干擾。過量調(diào)幅過量調(diào)幅必須盡量避免。必須盡量避免。調(diào)幅波的性質(zhì)調(diào)幅波的性質(zhì)第第9 9章章 振幅調(diào)

21、制及解調(diào)振幅調(diào)制及解調(diào)根據(jù)調(diào)幅波方程，展開得，根據(jù)調(diào)幅波方程，展開得，此式說明：調(diào)幅波是由三個不同頻率的正弦波組成，其此式說明：調(diào)幅波是由三個不同頻率的正弦波組成，其中第一項為未調(diào)制的載波；第二項的頻率等于載波頻中第一項為未調(diào)制的載波；第二項的頻率等于載波頻率與調(diào)制頻率之和，叫率與調(diào)制頻率之和，叫上邊頻上邊頻；第三項的頻率等于載；第三項的頻率等于載波頻率與調(diào)制頻率之差，叫波頻率與調(diào)制頻率之差，叫下邊頻下邊頻。調(diào)幅波的性質(zhì)調(diào)幅波的性質(zhì)tVmtVmtVttVmtVttmVtaaaa)cos(21)cos(21coscoscoscoscos)cos1 ()(000000000000W W W W W

22、 W W W 第第9 9章章 振幅調(diào)制及解調(diào)振幅調(diào)制及解調(diào)調(diào)制后的組合頻率中，后兩個頻率顯然是由于調(diào)制產(chǎn)生調(diào)制后的組合頻率中，后兩個頻率顯然是由于調(diào)制產(chǎn)生的新頻率。的新頻率。對于對于ma的最大值只能等于的最大值只能等于1，因此邊頻振幅的最大值不能因此邊頻振幅的最大值不能超過載波振幅的二分之一。超過載波振幅的二分之一。以上為單音頻信號對載波進行以上為單音頻信號對載波進行調(diào)幅的簡單形式。調(diào)幅的簡單形式。調(diào)幅波的性質(zhì)調(diào)幅波的性質(zhì)0 W W 0 相相對對振振幅幅載波載波下下邊邊帶帶上上邊邊帶帶W W 0 12amO第第9 9章章 振幅調(diào)制及解調(diào)振幅調(diào)制及解調(diào)當(dāng)調(diào)制信號是包含多個頻率的復(fù)雜信號時，調(diào)幅波

23、中的當(dāng)調(diào)制信號是包含多個頻率的復(fù)雜信號時，調(diào)幅波中的上邊頻和下邊頻就不再是一個，而是組成了所謂的上上邊頻和下邊頻就不再是一個，而是組成了所謂的上邊帶和下邊帶。邊帶和下邊帶。設(shè)調(diào)制信號為：設(shè)調(diào)制信號為：因此調(diào)幅波方程為因此調(diào)幅波方程為調(diào)幅波的性質(zhì)調(diào)幅波的性質(zhì) W W W W W W W WtVtVtVtmmm332211coscoscos)( 0332211000cos)coscoscos1 ()(cos)cos1 ()( W W W W W W W W tmtmtmVtttmVta)()(W WW Wgt 的的頻頻譜譜為為 第第9 9章章 振幅調(diào)制及解調(diào)振幅調(diào)制及解調(diào)將調(diào)幅波方程展開后：將調(diào)幅

24、波方程展開后：調(diào)幅波的性質(zhì)調(diào)幅波的性質(zhì) tVmtVmtVmtVmtVmtVmtVttmtmtmVt)cos(2)cos(2)cos(2)cos(2)cos(2)cos(2coscos)coscoscos1 ()(3003300320022002100110010003322110W WW WW WW WW WW WW WW WW W 第第9 9章章 振幅調(diào)制及解調(diào)振幅調(diào)制及解調(diào)由于每個單頻譜線都對稱分布在載波的兩邊，因此有各由于每個單頻譜線都對稱分布在載波的兩邊，因此有各單頻譜組成的單頻譜組成的g(W W)對稱分布在載波的兩邊，可分別表對稱分布在載波的兩邊，可分別表示為示為所以，調(diào)幅過程實際上

25、是一種頻率搬移過程。經(jīng)過調(diào)制所以，調(diào)幅過程實際上是一種頻率搬移過程。經(jīng)過調(diào)制后，調(diào)制信號的頻譜被搬移到載頻附近，成為上邊帶后，調(diào)制信號的頻譜被搬移到載頻附近，成為上邊帶與下邊帶。與下邊帶。調(diào)幅波所占的頻帶寬度等于調(diào)制信號最高頻率的調(diào)幅波所占的頻帶寬度等于調(diào)制信號最高頻率的2倍倍。調(diào)幅波的性質(zhì)調(diào)幅波的性質(zhì))(21)(2100W W W W gg與與第第9 9章章 振幅調(diào)制及解調(diào)振幅調(diào)制及解調(diào)例如，假設(shè)最高調(diào)制頻率為例如，假設(shè)最高調(diào)制頻率為5000Hz，則調(diào)幅波的帶寬即，則調(diào)幅波的帶寬即為為10000Hz。為了避免電臺之間互相干擾，對不同頻。為了避免電臺之間互相干擾，對不同頻段與不同用途的電臺所占

26、頻帶寬度都有嚴(yán)格的規(guī)定。段與不同用途的電臺所占頻帶寬度都有嚴(yán)格的規(guī)定。例如，過去廣播電臺允許占用的頻帶寬度為例如，過去廣播電臺允許占用的頻帶寬度為10kHz。自。自1978年年11月月23日起，我國廣播電臺所允許占用的帶寬日起，我國廣播電臺所允許占用的帶寬改為改為9kHz，亦即最高調(diào)制頻率限制在，亦即最高調(diào)制頻率限制在4500Hz以內(nèi)。以內(nèi)。調(diào)幅波的性質(zhì)調(diào)幅波的性質(zhì)第第9 9章章 振幅調(diào)制及解調(diào)振幅調(diào)制及解調(diào)為什么廣播電臺允許占用頻帶寬度為為什么廣播電臺允許占用頻帶寬度為10kHz：如語音信號的頻率主要集中在如語音信號的頻率主要集中在3003400Hz范圍，所以廣范圍，所以廣播電臺播送這樣的語

27、音信號，已調(diào)波的帶寬等于播電臺播送這樣的語音信號，已調(diào)波的帶寬等于6800Hz，相鄰兩個電臺載波頻率的間隔必須大于，相鄰兩個電臺載波頻率的間隔必須大于6800Hz，通常取為，通常取為10kHz。調(diào)幅波的性質(zhì)調(diào)幅波的性質(zhì)第第9 9章章 振幅調(diào)制及解調(diào)振幅調(diào)制及解調(diào)圖圖9.2.5所示為非正弦調(diào)幅波的頻譜所示為非正弦調(diào)幅波的頻譜對于非正弦調(diào)制，調(diào)幅峰值與谷值對于載波值可能是不對于非正弦調(diào)制，調(diào)幅峰值與谷值對于載波值可能是不對稱的。對稱的。調(diào)幅波的性質(zhì)調(diào)幅波的性質(zhì)1W W5W W)(W Wg)(210W W g)(210W W g0 50W W 10W W 10W W 50W W 下下邊邊帶帶上上邊邊

28、帶帶調(diào)調(diào)制制信信號號頻頻譜譜幅幅振振對對相相波波載載 第第9 9章章 振幅調(diào)制及解調(diào)振幅調(diào)制及解調(diào)對應(yīng)調(diào)幅峰值與谷值的調(diào)幅度定義為：對應(yīng)調(diào)幅峰值與谷值的調(diào)幅度定義為：例例9.2.1設(shè)調(diào)制信號設(shè)調(diào)制信號 W W(t)為下圖所示的矩形脈沖串，脈沖為下圖所示的矩形脈沖串，脈沖寬度為寬度為 ，周期為，周期為T。試求由它產(chǎn)生的調(diào)幅波頻譜。試求由它產(chǎn)生的調(diào)幅波頻譜。調(diào)幅波的性質(zhì)調(diào)幅波的性質(zhì)00maxVVVm 上上峰峰值值調(diào)調(diào)幅幅度度0min0VVVm 下下谷谷值值調(diào)調(diào)幅幅度度第第9 9章章 振幅調(diào)制及解調(diào)振幅調(diào)制及解調(diào)矩形脈沖調(diào)制信號波形及頻譜波形矩形脈沖調(diào)制信號波形及頻譜波形解解首先求出矩形脈沖的頻譜。

29、首先求出矩形脈沖的頻譜。適當(dāng)選取時間坐標(biāo)原點，使傅立葉級數(shù)只包含余弦項，適當(dāng)選取時間坐標(biāo)原點，使傅立葉級數(shù)只包含余弦項，調(diào)幅波的性質(zhì)調(diào)幅波的性質(zhì) TW WV)(tW W O時時間間OT1 1頻頻率率第第9 9章章 振幅調(diào)制及解調(diào)振幅調(diào)制及解調(diào)則傅立葉級數(shù)的系數(shù)為：則傅立葉級數(shù)的系數(shù)為：由于矩形脈沖值在由于矩形脈沖值在 的區(qū)間內(nèi)為零，因此的區(qū)間內(nèi)為零，因此分子和分母同時乘分子和分母同時乘 ，則系數(shù)表示為：則系數(shù)表示為：調(diào)幅波的性質(zhì)調(diào)幅波的性質(zhì) W W W W20222cos42cos2TTTndttTnVTdttTnVTA 22Tt W WW W TnTnTVdttTnVTAn sin22cos

30、420TnTnTVAn sin2W W 第第9 9章章 振幅調(diào)制及解調(diào)振幅調(diào)制及解調(diào)因此矩形脈沖可展開成如下的無窮級數(shù)：因此矩形脈沖可展開成如下的無窮級數(shù)：其中，其中， 。由此可見，各諧波分量振幅是辛格。由此可見，各諧波分量振幅是辛格函數(shù)的形式，即函數(shù)的形式，即(sinx)/x形式。形式。用用 W W(t)對載波對載波 =V0cos 0t進行振幅調(diào)制，所產(chǎn)生的已調(diào)波進行振幅調(diào)制，所產(chǎn)生的已調(diào)波包括包括 0、 0 W W、 0 2W W 等頻率分量，它們的相對等頻率分量，它們的相對振幅分別與振幅分別與 成正比。成正比。調(diào)幅波的性質(zhì)調(diào)幅波的性質(zhì) W W W W W WW WtTTtTTTVt2co

31、s/2)/2sin(cos/)/sin(212)( FT 22 W W TTTT/2)/2sin(/)/sin(21 、第第9 9章章 振幅調(diào)制及解調(diào)振幅調(diào)制及解調(diào)因此已調(diào)波的頻譜如圖因此已調(diào)波的頻譜如圖9.2.7所示。所示。調(diào)幅波的性質(zhì)調(diào)幅波的性質(zhì)O 時間時間已已調(diào)調(diào)波波0 頻頻率率 20 20 脈脈沖沖調(diào)調(diào)幅幅波波的的波波形形)(a脈脈沖沖調(diào)調(diào)幅幅波波的的頻頻譜譜)(b第第9 9章章 振幅調(diào)制及解調(diào)振幅調(diào)制及解調(diào)頻譜分量出現(xiàn)零點的條件為：頻譜分量出現(xiàn)零點的條件為：因此出現(xiàn)第一個零點的條件是：因此出現(xiàn)第一個零點的條件是：由脈沖調(diào)幅波頻譜可知，從理論上來說，脈沖調(diào)幅波頻由脈沖調(diào)幅波頻譜可知，從

32、理論上來說，脈沖調(diào)幅波頻寬為無限大。寬為無限大。調(diào)幅波的性質(zhì)調(diào)幅波的性質(zhì)0/)/sin(2 W WTnTnTVAn TnTn 或或者者第第9 9章章 振幅調(diào)制及解調(diào)振幅調(diào)制及解調(diào)實際上，由于高次邊頻分量迅速下降，一般只考慮第一實際上，由于高次邊頻分量迅速下降，一般只考慮第一次零點之前的各分量就夠了。次零點之前的各分量就夠了。其中每一頻率分量的間隔為其中每一頻率分量的間隔為1/T。如此脈沖調(diào)幅波頻寬度可以近似寫為：如此脈沖調(diào)幅波頻寬度可以近似寫為：可見，脈寬可見，脈寬 越小，則所占頻帶越寬。越小，則所占頻帶越寬。調(diào)幅波的性質(zhì)調(diào)幅波的性質(zhì) 21212TTTnBW第第9 9章章 振幅調(diào)制及解調(diào)振幅調(diào)

33、制及解調(diào)調(diào)幅波中的功率關(guān)系調(diào)幅波中的功率關(guān)系普通調(diào)幅波中各個頻率成分所占有的能量大小可根據(jù)帕普通調(diào)幅波中各個頻率成分所占有的能量大小可根據(jù)帕塞瓦爾公式求得。已調(diào)波在電阻塞瓦爾公式求得。已調(diào)波在電阻R上消耗的平均輸出總上消耗的平均輸出總功率應(yīng)當(dāng)?shù)扔诟鱾€頻率成分所消耗的平均功率之和，功率應(yīng)當(dāng)?shù)扔诟鱾€頻率成分所消耗的平均功率之和，即等于載波功率即等于載波功率P0T 和邊頻功率和邊頻功率 之和。之和。載波功率載波功率調(diào)幅波的性質(zhì)調(diào)幅波的性質(zhì))(0W W PRVPT20021第第9 9章章 振幅調(diào)制及解調(diào)振幅調(diào)制及解調(diào)上下邊頻的功率：上下邊頻的功率：于是，一個周期內(nèi)調(diào)幅波的平均輸出總功率為：于是，一個周

34、期內(nèi)調(diào)幅波的平均輸出總功率為：調(diào)幅波的性質(zhì)調(diào)幅波的性質(zhì)TaaPmRVmP0220)(412120W W TaaPmRVmP0220)(412120W W 2141412002020)()(000aTTaTaTTomPPmPmPPPPPW WW W 第第9 9章章 振幅調(diào)制及解調(diào)振幅調(diào)制及解調(diào)對于單周期內(nèi)調(diào)幅波，在未調(diào)幅時，對于單周期內(nèi)調(diào)幅波，在未調(diào)幅時，在在100%調(diào)幅時，調(diào)幅時，由此可知，調(diào)幅波的輸出功率隨由此可知，調(diào)幅波的輸出功率隨ma 的增大而增加，它所的增大而增加，它所增加的部分是兩個邊頻所產(chǎn)生的功率增加的部分是兩個邊頻所產(chǎn)生的功率 。由于信號包含在邊頻帶內(nèi)，因此在調(diào)幅制中應(yīng)盡可能提由

35、于信號包含在邊頻帶內(nèi)，因此在調(diào)幅制中應(yīng)盡可能提高高ma 的值，以增強邊帶功率，提高傳輸信號的能力。的值，以增強邊帶功率，提高傳輸信號的能力。調(diào)幅波的性質(zhì)調(diào)幅波的性質(zhì)TaPPm000，TaPPm005 .11，TaPm02)2/(第第9 9章章 振幅調(diào)制及解調(diào)振幅調(diào)制及解調(diào)在實際傳送語言或者音樂時，平均調(diào)幅度往往是很小的。在實際傳送語言或者音樂時，平均調(diào)幅度往往是很小的。假如聲音最強時，能使假如聲音最強時，能使ma 達到達到100%，那么聲音最弱時，那么聲音最弱時， ma 就可能比就可能比10%還要小。還要小。因此，平均調(diào)幅度大約只有因此，平均調(diào)幅度大約只有2030%。這樣，發(fā)射機的實。這樣，發(fā)

36、射機的實際有用信號功率很小，因而整機效率很低。際有用信號功率很小，因而整機效率很低。這可以說是調(diào)幅制本身固有的缺點。這可以說是調(diào)幅制本身固有的缺點。調(diào)幅波的性質(zhì)調(diào)幅波的性質(zhì)第第9 9章章 振幅調(diào)制及解調(diào)振幅調(diào)制及解調(diào)載波本身并不包含信號，但它的功率卻占整個調(diào)幅波功載波本身并不包含信號，但它的功率卻占整個調(diào)幅波功率的絕大部分。率的絕大部分。例如，當(dāng)例如，當(dāng) ； 當(dāng)當(dāng) 。從信息傳遞的觀點來看，這一部分載波功率是沒有用的。從信息傳遞的觀點來看，這一部分載波功率是沒有用的。為了傳遞信息，只要有一個包含信號的邊帶就夠了。為了傳遞信息，只要有一個包含信號的邊帶就夠了。這樣可以把載波功率和另一個邊帶的功率都

37、節(jié)省下來，這樣可以把載波功率和另一個邊帶的功率都節(jié)省下來，同時還能節(jié)省同時還能節(jié)省50%的頻帶功率。的頻帶功率。調(diào)幅波的性質(zhì)調(diào)幅波的性質(zhì)oTaPPm)3/2(%1000，時時oTaPPm)9/8(%500，時時第第9 9章章 振幅調(diào)制及解調(diào)振幅調(diào)制及解調(diào)9.3 非線性調(diào)幅方法非線性調(diào)幅方法 平方律調(diào)幅平方律調(diào)幅 工作原理：工作原理：要進行調(diào)制，必須利用電子器件的要進行調(diào)制，必須利用電子器件的非線性特性非線性特性。非線性器件非線性器件半導(dǎo)體器件、模擬集成電路與電子管半導(dǎo)體器件、模擬集成電路與電子管圖圖9.3.1表示非線性調(diào)制的方框圖。表示非線性調(diào)制的方框圖。非線性器件帶通濾波器+W W 1 o

38、)(t 第第9 9章章 振幅調(diào)制及解調(diào)振幅調(diào)制及解調(diào)將調(diào)制信號將調(diào)制信號 W W 與載波與載波 相加后，同時加入非線性器件，相加后，同時加入非線性器件，然后通過中心頻率為然后通過中心頻率為 0的帶通濾波器取出輸出電壓的帶通濾波器取出輸出電壓 W W中的調(diào)幅波成分中的調(diào)幅波成分 (t)。把。把圖圖9.3.1表示二極管器件。表示二極管器件。非線性調(diào)幅方法非線性調(diào)幅方法 帶通濾波器+W W 1 o )(t 第第9 9章章 振幅調(diào)制及解調(diào)振幅調(diào)制及解調(diào)二極管的輸出特性可以表示為：二極管的輸出特性可以表示為：輸入電壓為輸入電壓為將輸入電壓代入二極管輸出特性方程，得到將輸入電壓代入二極管輸出特性方程，得到

39、非線性調(diào)幅方法非線性調(diào)幅方法 2210iioaaa tVtViW WW WW Wcoscos00 （調(diào)調(diào)制制信信號號）（載載波波）tVatVattVVatVtVaVVatVtVatVtVaaoW WW WW WW WW WW WW WW WW WW WW W2cos212cos21coscos2)coscos()(21)coscos()coscos(220202002001202020020010 第第9 9章章 振幅調(diào)制及解調(diào)振幅調(diào)制及解調(diào)其中，各項的物理意義為：其中，各項的物理意義為：非線性調(diào)幅方法非線性調(diào)幅方法 調(diào)調(diào)制制信信號號二二次次諧諧波波載載頻頻二二次次諧諧波波上上、下下邊邊頻頻調(diào)

40、調(diào)制制信信號號載載波波頻頻率率直直流流項項 tVatVattVVatVatVaVVaW WW WW WW WW WW WW W2cos212cos21coscos2coscos)(2122020200210012020 第第9 9章章 振幅調(diào)制及解調(diào)振幅調(diào)制及解調(diào)其中產(chǎn)生調(diào)幅作用的其中產(chǎn)生調(diào)幅作用的 項，故稱為平方律調(diào)幅。項，故稱為平方律調(diào)幅。濾波后輸出電壓為：濾波后輸出電壓為：于是，平方律調(diào)幅的調(diào)幅度為：于是，平方律調(diào)幅的調(diào)幅度為：非線性調(diào)幅方法非線性調(diào)幅方法 22ia ttVaaVattVVatVao01201002001coscos21coscos2cos W WW WW WW WW W

41、Vaama122注意調(diào)幅注意調(diào)幅度的求解度的求解過程過程第第9 9章章 振幅調(diào)制及解調(diào)振幅調(diào)制及解調(diào)例題例題 計算調(diào)幅度的方法。已知一已調(diào)波的電壓表達式計算調(diào)幅度的方法。已知一已調(diào)波的電壓表達式為為計算該調(diào)制信號的調(diào)幅度。計算該調(diào)制信號的調(diào)幅度。解解根據(jù)調(diào)幅定義根據(jù)調(diào)幅定義非線性調(diào)幅方法非線性調(diào)幅方法 tttto 1800cos2200cos2000cos8)(tVmtVmtVttVmtVttmVtaaaao)cos(21)cos(21coscoscoscoscos)cos1 ()(000000000000W WW WW WW W tttto 1800cos2200cos2000cos8)(第

42、第9 9章章 振幅調(diào)制及解調(diào)振幅調(diào)制及解調(diào)對比給定的已調(diào)波電壓表達式，得：對比給定的已調(diào)波電壓表達式，得：因此，得：因此，得：關(guān)鍵關(guān)鍵要記住調(diào)幅的表達式以及其展開式。要記住調(diào)幅的表達式以及其展開式。非線性調(diào)幅方法非線性調(diào)幅方法 25. 0418220Vma 2002000220022000W W80V1210Vma 22000W W 20000第第9 9章章 振幅調(diào)制及解調(diào)振幅調(diào)制及解調(diào)平方律調(diào)幅總結(jié)平方律調(diào)幅總結(jié)：1）ma 的大小由調(diào)制信號電壓振幅的大小由調(diào)制信號電壓振幅VW W 及調(diào)制器的特性曲及調(diào)制器的特性曲線所決定，亦即由線所決定，亦即由a1、a2 所決定。所決定。2）通常）通常a2

43、b時，四個二極管導(dǎo)通，使輸出電壓時，四個二極管導(dǎo)通，使輸出電壓 (t)=0；當(dāng)當(dāng) aPcav的晶體管。的晶體管。最大點（調(diào)幅峰）的功率與效率為：最大點（調(diào)幅峰）的功率與效率為：高電平調(diào)幅高電平調(diào)幅WmPPaT80420)1(2maxWmPPaoTo60415)1(2maxWmPPacTc2045)1(2maxTavocPP %758060maxmaxmax第第9 9章章 振幅調(diào)制及解調(diào)振幅調(diào)制及解調(diào)基極調(diào)幅基極調(diào)幅：所謂基極（柵極）調(diào)幅，就是用調(diào)制信號電壓來改變高所謂基極（柵極）調(diào)幅，就是用調(diào)制信號電壓來改變高頻功率放大器的基極（柵極）偏壓，以實現(xiàn)調(diào)幅。頻功率放大器的基極（柵極）偏壓，以實現(xiàn)調(diào)

44、幅。高電平調(diào)幅高電平調(diào)幅tVbm0cos CCVBBVLC tVW WW Wcos輸輸出出調(diào)調(diào)幅幅波波第第9 9章章 振幅調(diào)制及解調(diào)振幅調(diào)制及解調(diào)低頻調(diào)制信號電壓低頻調(diào)制信號電壓VW WcosW Wt與直流偏壓與直流偏壓VBB相串聯(lián)，放大相串聯(lián)，放大器的有效偏壓等于這兩個電壓之和，它隨調(diào)制信號波器的有效偏壓等于這兩個電壓之和，它隨調(diào)制信號波形而變化，即形而變化，即VB(t)= VBB + VW WcosW Wt 。因為因為VB(t)隨調(diào)制信號隨調(diào)制信號VW WcosW Wt變化，如果要求放大器的輸變化，如果要求放大器的輸出電壓也隨調(diào)制信號，則應(yīng)使輸出電壓隨出電壓也隨調(diào)制信號，則應(yīng)使輸出電壓隨V

45、B(t)變化。變化。根據(jù)第六章圖根據(jù)第六章圖6.3.9可知，可知，在欠壓狀態(tài)下在欠壓狀態(tài)下，集電極電流的，集電極電流的基波分量基波分量Icm1隨基極電壓呈正比變化。隨基極電壓呈正比變化。高電平調(diào)幅高電平調(diào)幅第第9 9章章 振幅調(diào)制及解調(diào)振幅調(diào)制及解調(diào)因此集電極回路輸出高頻電壓振幅將隨信號的波形而變因此集電極回路輸出高頻電壓振幅將隨信號的波形而變化，于是得到調(diào)幅波輸出?；?，于是得到調(diào)幅波輸出。由此可知，為了獲得有效的由此可知，為了獲得有效的調(diào)幅，基極調(diào)幅電路必須總調(diào)幅，基極調(diào)幅電路必須總是工作于欠壓狀態(tài)。是工作于欠壓狀態(tài)?；鶚O調(diào)幅優(yōu)點：需要的調(diào)制功率小，對整機小型化有利。基極調(diào)幅優(yōu)點：需要的調(diào)制

46、功率小，對整機小型化有利。基極調(diào)幅缺點：基極調(diào)幅的平均功率不高。基極調(diào)幅缺點：基極調(diào)幅的平均功率不高。注意：注意：高電平調(diào)幅高電平調(diào)幅電路只能用來產(chǎn)生普通調(diào)制信號電路只能用來產(chǎn)生普通調(diào)制信號。高電平調(diào)幅高電平調(diào)幅第第9 9章章 振幅調(diào)制及解調(diào)振幅調(diào)制及解調(diào)9.6 包絡(luò)檢波與同步檢波包絡(luò)檢波與同步檢波解調(diào)是從解調(diào)是從已調(diào)波已調(diào)波中提取出中提取出調(diào)制信號調(diào)制信號的過程，是調(diào)制的逆的過程，是調(diào)制的逆過程。解調(diào)又叫檢波。振幅調(diào)制的解調(diào)叫振幅檢波。過程。解調(diào)又叫檢波。振幅調(diào)制的解調(diào)叫振幅檢波。振幅檢波像振幅調(diào)制一樣也是頻譜搬移過程，它是把位振幅檢波像振幅調(diào)制一樣也是頻譜搬移過程，它是把位于載頻于載頻 f

47、0 位置的調(diào)制信號頻譜搬回到零頻位置的過程。位置的調(diào)制信號頻譜搬回到零頻位置的過程。調(diào)幅波的解調(diào)（檢波）方法有調(diào)幅波的解調(diào)（檢波）方法有包絡(luò)檢波包絡(luò)檢波、同步檢波同步檢波等。等。第第9 9章章 振幅調(diào)制及解調(diào)振幅調(diào)制及解調(diào)圖圖9.9.0中振幅檢波器輸入信號中振幅檢波器輸入信號 s為一個單一頻率調(diào)制的為一個單一頻率調(diào)制的AM調(diào)幅波，它的時域和頻域的波形如圖調(diào)幅波，它的時域和頻域的波形如圖9.9.0(a)所示。所示。檢波器的輸出電壓檢波器的輸出電壓 o是直流和頻率為是直流和頻率為F的低頻信號，它的低頻信號，它的時域和頻域的波形如圖的時域和頻域的波形如圖9.9.0(b)所示。所示。包絡(luò)檢波與同步檢波

48、包絡(luò)檢波與同步檢波第第9 9章章 振幅調(diào)制及解調(diào)振幅調(diào)制及解調(diào) 圖圖9.9.0 振幅檢波振幅檢波(a)AM調(diào)幅波及其頻譜；調(diào)幅波及其頻譜；(b)檢波輸出波形及其頻譜檢波輸出波形及其頻譜振幅檢波器o0tkdVm0(直流)kdmaVm0 cosWt(調(diào)制信號)o kdVm0(1 ma cosWt )s0tW0s Vm0(1 ma cosWt)cos0t0Vo( )kdVm0kdmaVm0W(b)包絡(luò)檢波與同步檢波包絡(luò)檢波與同步檢波0Vs( )Vm0maVm002maVm020W0W(a)第第9 9章章 振幅調(diào)制及解調(diào)振幅調(diào)制及解調(diào)包絡(luò)檢波工作原理包絡(luò)檢波工作原理：要從要從AM調(diào)幅波中提取振幅變化的

49、信息，可以首先將調(diào)幅波中提取振幅變化的信息，可以首先將AM調(diào)幅波變成單極性信號，之后再從單極性信號中取出調(diào)幅波變成單極性信號，之后再從單極性信號中取出它的平均值或峰值。它的平均值或峰值。例如已調(diào)波信號為：例如已調(diào)波信號為：包絡(luò)檢波與同步檢波包絡(luò)檢波與同步檢波ttmVtams00cos)cos1()( W W 第第9 9章章 振幅調(diào)制及解調(diào)振幅調(diào)制及解調(diào)把把 s(t) 乘以單向開關(guān)函數(shù)乘以單向開關(guān)函數(shù) S1(t) 得到的就是單極性信號得到的就是單極性信號包絡(luò)檢波與同步檢波包絡(luò)檢波與同步檢波 ttVttVttmVtmVttmVttttmVtStmmamamamams000000000000014c

50、os)cos1(32cos)cos1(32cos)cos1()cos1(cos)cos1(23cos32cos221cos)cos1()()( W W W W W W W W W W W W LPFsoMS1(t)第第9 9章章 振幅調(diào)制及解調(diào)振幅調(diào)制及解調(diào)圖圖9.9.1 平均包絡(luò)檢波器框圖與各點信號波形平均包絡(luò)檢波器框圖與各點信號波形000(b)40200W低通濾波器幅頻特性低通濾波器幅頻特性VM( )S1()Vs( )0W0W003050(a)s0S1(t)10MtttW00包絡(luò)檢波與同步檢波包絡(luò)檢波與同步檢波第第9 9章章 振幅調(diào)制及解調(diào)振幅調(diào)制及解調(diào)另外一種包絡(luò)檢波方法另外一種包絡(luò)檢波

51、方法是將單極性信號通過電阻和電容是將單極性信號通過電阻和電容組成的惰性網(wǎng)絡(luò)，取出單極性信號的峰值信息，這種組成的惰性網(wǎng)絡(luò)，取出單極性信號的峰值信息，這種包絡(luò)檢波器叫峰值包絡(luò)檢波器。最常用的是二極管峰包絡(luò)檢波器叫峰值包絡(luò)檢波器。最常用的是二極管峰值包絡(luò)檢波器，如圖值包絡(luò)檢波器，如圖9.9.2(a)所示。所示。包絡(luò)檢波與同步檢波包絡(luò)檢波與同步檢波c RDDiC電電充充電電放放二二極極管管峰峰值值包包絡(luò)絡(luò)檢檢波波器器圖圖)(2.9.9a第第9 9章章 振幅調(diào)制及解調(diào)振幅調(diào)制及解調(diào)電路中，電路中，R為負(fù)載電阻，其數(shù)值較大；為負(fù)載電阻，其數(shù)值較大；C為負(fù)載電容，它為負(fù)載電容，它的數(shù)值應(yīng)選取得在高頻時，其

52、阻抗遠(yuǎn)小于的數(shù)值應(yīng)選取得在高頻時，其阻抗遠(yuǎn)小于R，可視為短，可視為短路；而在調(diào)制頻率（低頻）時，其阻抗遠(yuǎn)大于路；而在調(diào)制頻率（低頻）時，其阻抗遠(yuǎn)大于R，可視，可視為開路。為開路。此時輸入的高頻信號電壓此時輸入的高頻信號電壓 i較大較大。由于負(fù)載電容由于負(fù)載電容C的高頻阻抗很小，因此高頻電壓大部分加的高頻阻抗很小，因此高頻電壓大部分加到二極管到二極管D上。上。包絡(luò)檢波與同步檢波包絡(luò)檢波與同步檢波第第9 9章章 振幅調(diào)制及解調(diào)振幅調(diào)制及解調(diào)0to(b)i0充放電波形充放電波形t0W圖圖9.9.2 峰值包絡(luò)檢波器工作原理峰值包絡(luò)檢波器工作原理包絡(luò)檢波與同步檢波包絡(luò)檢波與同步檢波1t2t第第9 9章章

53、 振幅調(diào)制及解調(diào)振幅調(diào)制及解調(diào)圖中輸入信號圖中輸入信號 i為為AM調(diào)幅波，調(diào)幅波，RC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)兩端的電壓為并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)兩端的電壓為輸出電壓輸出電壓 c，二極管二極管VD兩端電壓兩端電壓 d= i c。當(dāng)。當(dāng) d0時，時，二極管導(dǎo)通，信源二極管導(dǎo)通，信源 s通過二極管對電容通過二極管對電容C充電，充電的充電，充電的時間常數(shù)時間常數(shù)約等于約等于RdC。由于二極管導(dǎo)通電阻。由于二極管導(dǎo)通電阻Rd很小，因很小，因此電容上的電壓迅速達到信源電壓此電容上的電壓迅速達到信源電壓 i的幅值。當(dāng)?shù)姆?。?dāng) d0時，二極管又導(dǎo)通，電容又被充電時，二極管又導(dǎo)通，電容又被充電到到 s的幅值；當(dāng)再次現(xiàn)出的幅值；當(dāng)再次現(xiàn)出

54、d0時，二極管再截止，電容時，二極管再截止，電容再通過電阻放電。再通過電阻放電。如此充電、放電反復(fù)進行如此充電、放電反復(fù)進行，在電容兩，在電容兩端就可得到一個接近輸入信號峰值的低頻信號，再經(jīng)過端就可得到一個接近輸入信號峰值的低頻信號，再經(jīng)過濾波平滑，去掉疊加在上面的高頻紋波，得到的就是調(diào)濾波平滑，去掉疊加在上面的高頻紋波，得到的就是調(diào)制信號。充放電過程如圖制信號。充放電過程如圖9.9.2(b)所示。所示。包絡(luò)檢波與同步檢波包絡(luò)檢波與同步檢波第第9 9章章 振幅調(diào)制及解調(diào)振幅調(diào)制及解調(diào)只要適當(dāng)選擇只要適當(dāng)選擇RC和二極管和二極管D，以使充電時間常數(shù)，以使充電時間常數(shù)RdC足夠足夠小，小，充電很快

55、充電很快；而放電時間常數(shù)；而放電時間常數(shù)RC足夠大，足夠大，放電很慢放電很慢（RdCRd時，時， 0，cos 1，即檢波效率，即檢波效率Kd接近于接近于1。這是包絡(luò)檢波的主要優(yōu)點。這是包絡(luò)檢波的主要優(yōu)點。包絡(luò)檢波與同步檢波包絡(luò)檢波與同步檢波0002 t BBV b bmVBZVB CimaxCit c c c c cmI cosCi折線法二極管電路輸出狀態(tài)折線法二極管電路輸出狀態(tài)第第9 9章章 振幅調(diào)制及解調(diào)振幅調(diào)制及解調(diào)證明證明Kd cos 由由折線法二極管電路輸出狀態(tài)圖可得到：折線法二極管電路輸出狀態(tài)圖可得到：包絡(luò)檢波與同步檢波包絡(luò)檢波與同步檢波imaBZimaBZbmBBBZVmVVVV

56、mVVVVVW WW WW W )(cos第第9 9章章 振幅調(diào)制及解調(diào)振幅調(diào)制及解調(diào)2.等效輸入電阻等效輸入電阻Rid檢波器的輸入阻抗檢波器的輸入阻抗Zin=Rin+jXin。由于檢波器前級是中頻。由于檢波器前級是中頻放大器放大器(如圖如圖9.9.3所示所示)，檢波器輸入阻抗就是中頻放大，檢波器輸入阻抗就是中頻放大器的負(fù)載，其大小直接影響中頻放大器的性能。檢波器的負(fù)載，其大小直接影響中頻放大器的性能。檢波器輸入阻抗越大，檢波器對中頻放大器的影響越小。器輸入阻抗越大，檢波器對中頻放大器的影響越小。包絡(luò)檢波與同步檢波包絡(luò)檢波與同步檢波中頻放大器iZin振幅檢波器o中頻調(diào)諧回路fsfiW 圖圖9.

57、9.3 檢波器與中頻放大器的級聯(lián)檢波器與中頻放大器的級聯(lián) 第第9 9章章 振幅調(diào)制及解調(diào)振幅調(diào)制及解調(diào)檢波器輸入阻抗中的電抗分量可以歸入中頻放大器的中檢波器輸入阻抗中的電抗分量可以歸入中頻放大器的中頻諧振回路，作為回路的一部分考慮；輸入電阻分量頻諧振回路，作為回路的一部分考慮；輸入電阻分量直接影響中頻諧振回路的質(zhì)量因數(shù)和放大器負(fù)載的輕直接影響中頻諧振回路的質(zhì)量因數(shù)和放大器負(fù)載的輕重。輸入電阻越大，諧振回路質(zhì)量因數(shù)越大，帶寬越重。輸入電阻越大，諧振回路質(zhì)量因數(shù)越大，帶寬越窄，放大器負(fù)載越輕；輸入電阻越小，諧振回路質(zhì)量窄，放大器負(fù)載越輕；輸入電阻越小，諧振回路質(zhì)量因數(shù)越小，帶寬越寬，放大器的負(fù)載越

58、重。因數(shù)越小，帶寬越寬，放大器的負(fù)載越重。包絡(luò)檢波與同步檢波包絡(luò)檢波與同步檢波第第9 9章章 振幅調(diào)制及解調(diào)振幅調(diào)制及解調(diào)檢波器的輸入電阻檢波器的輸入電阻Rid等于輸入高頻電壓振幅等于輸入高頻電壓振幅Vim與二極管與二極管高頻電流高頻電流id中的基波分量幅度中的基波分量幅度Iim之比，即之比，即由于二極管電流由于二極管電流id只在高頻信號電壓為正峰值的一小段時只在高頻信號電壓為正峰值的一小段時間通過，電流通角間通過，電流通角 很小，因此它的基頻電流振幅為：很小，因此它的基頻電流振幅為：式中式中I0為平均直流電流。為平均直流電流。包絡(luò)檢波與同步檢波包絡(luò)檢波與同步檢波imimidIVR 02)(1

59、)(cos1ItdittdiIddim第第9 9章章 振幅調(diào)制及解調(diào)振幅調(diào)制及解調(diào)另一方面，負(fù)載另一方面，負(fù)載R兩端的平均電壓為兩端的平均電壓為KdVim，因此平均電，因此平均電流：流：因此，得等效輸入電阻為：因此，得等效輸入電阻為：由于二極管輸入電阻的影響，使輸入諧振回路的由于二極管輸入電阻的影響，使輸入諧振回路的Q降低，降低，消耗一些高頻功率。這是二極管檢波器的主要缺點。消耗一些高頻功率。這是二極管檢波器的主要缺點。包絡(luò)檢波與同步檢波包絡(luò)檢波與同步檢波RVKIimd0)1(222ddimdimimimidKRKRRVKVIVR通通常常第第9 9章章 振幅調(diào)制及解調(diào)振幅調(diào)制及解調(diào)3.檢波失真

60、檢波失真是指檢波器輸出電壓與輸入調(diào)幅波的調(diào)制信號相似程度。是指檢波器輸出電壓與輸入調(diào)幅波的調(diào)制信號相似程度。檢波失真包括檢波失真包括線性失真線性失真和和非線性失真非線性失真。線性失真又叫。線性失真又叫頻率失真，它是由于檢波器帶寬不夠或帶內(nèi)增益的起頻率失真，它是由于檢波器帶寬不夠或帶內(nèi)增益的起伏而引起的失真。這種失真會使調(diào)制信號中各頻率分伏而引起的失真。這種失真會使調(diào)制信號中各頻率分量的比例關(guān)系發(fā)生變化。非線性失真是由于檢波特性量的比例關(guān)系發(fā)生變化。非線性失真是由于檢波特性的非線性而引起的失真，這種失真會產(chǎn)生調(diào)制信號的的非線性而引起的失真，這種失真會產(chǎn)生調(diào)制信號的諧波分量和各調(diào)制頻率間的組合頻率