1、七 振幅調(diào)制與解調(diào)七 振幅調(diào)制與解調(diào)7.1 概述7.2 調(diào)幅波的性質(zhì)7.3 平方律調(diào)幅7.4 斬波調(diào)幅7.5 模擬乘法器調(diào)幅7.6 單邊帶信號的產(chǎn)生7.1 概述7.2 調(diào)幅波的性質(zhì)7.3 平End7.7 殘留邊帶調(diào)幅7.8 高電平調(diào)幅7.9 包絡(luò)檢波7.10 同步檢波7.11 單邊帶信號的接收End7.7 殘留邊帶調(diào)幅7.8 高電平調(diào)幅7.1.1 振幅調(diào)制簡述7.1.2 檢波簡述7.1.1 振幅調(diào)制簡述7.1.2 檢波簡述將要傳送的信息裝載到某一高頻載頻信號上去的過程。高頻振蕩高頻放大話筒聲音緩沖發(fā)射 天線倍頻調(diào)制音頻放大1.定義將要傳送的信息裝載到某一高頻高頻振蕩高頻放大話筒聲音緩沖發(fā)射調(diào)制

2、是使消息載體的某些特性隨消息變化的過程調(diào)制的作用是把消息置于消息載體，以便傳輸和處理解調(diào)是調(diào)制的逆過程，從消息載體中還原出原來的消息用來傳送消息的載體vc(t)稱為載波，消息vf(t)稱為調(diào)制信號，調(diào)制后的信號v(t)稱為已調(diào)信號用調(diào)制信號vf(t)控制載波vc(t)的某些參數(shù)，使之隨vf(t)的變化而變化，就可實(shí)現(xiàn)調(diào)制調(diào)制是使消息載體的某些特性隨消息變化的過程2. 調(diào)制的原因(1)從切實(shí)可行的天線出發(fā)為使天線能有效地發(fā)送和接收電磁波，天線的幾何尺寸必須和信號波長相比擬，一般不宜短于1/4波長。音頻信號: 20Hz20kHz波長：15 15000 km天線長度: 3.75 3750km調(diào)制可以

3、實(shí)現(xiàn)有效地發(fā)射和有選擇地接收2. 調(diào)制的原因(1)從切實(shí)可行的天線出發(fā)為使天線能有2. 調(diào)制的原因(2)便于不同電臺相同頻段基帶信號的同時(shí)接收頻譜搬移2. 調(diào)制的原因(2)便于不同電臺相同頻段基帶信號的同時(shí)2. 調(diào)制的原因(3)可實(shí)現(xiàn)的回路帶寬基帶信號特點(diǎn)：頻率變化范圍很大。高頻窄帶信號頻譜搬移低頻（音頻）: 20Hz20kHz高頻（射頻）:AM廣播信號:535 1605kHz，BW=20kHzlowhigh2020k10k1000k100k調(diào)制可以實(shí)現(xiàn)有效地發(fā)射和有選擇地接收2. 調(diào)制的原因(3)可實(shí)現(xiàn)的回路帶寬基帶信號特點(diǎn)：頻率3. 調(diào)制的方式和分類調(diào)幅調(diào)相調(diào)制連續(xù)波調(diào)制脈沖波調(diào)制脈寬調(diào)制

4、振幅調(diào)制編碼調(diào)制調(diào)頻脈位調(diào)制3. 調(diào)制的方式和分類調(diào)幅調(diào)相調(diào)制連續(xù)波調(diào)制脈沖波調(diào)制脈End4. 調(diào)幅的方法平方律調(diào)幅斬波調(diào)幅調(diào)幅方法低電平調(diào)幅高電平調(diào)幅集電極調(diào)幅基極調(diào)幅End4. 調(diào)幅的方法平方律調(diào)幅斬波調(diào)幅調(diào)幅方法低電平調(diào)從振幅受調(diào)制的高頻信號中還原出原調(diào)制的信號。1.定義從振幅受調(diào)制的高頻信號中1.定義圖 7.1.1 檢波器的輸入輸出波形圖 7.1.1 檢波器的輸入輸出波形圖 7.1.2 檢波器檢波前后的頻譜圖 7.1.2 檢波器檢波前后的頻譜圖 7.1.3 檢波器的組成部分2. 組成圖 7.1.3 檢波器的組成部分2. 組成End3. 檢波的分類二極管檢波器三極管檢波器檢波器件信號大小

5、小信號檢波器大信號檢波器工作特點(diǎn)包絡(luò)檢波器同步檢波器End3. 檢波的分類二極管檢波器三極管檢波器檢波器件信7.2.1 調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表示式與頻譜7.2.2 調(diào)幅波中的功率關(guān)系7.2.1 調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表示式與頻譜7.2.2 幅度調(diào)制（AM）是指載波的幅度隨調(diào)制信號的變化規(guī)律而變化，而其角頻率和初相位均為常數(shù)幅度調(diào)制方式標(biāo)準(zhǔn)幅度調(diào)制（Standard AM）雙邊帶幅度調(diào)制（Double Side Band AM）抑制載波調(diào)幅（Suppressed Carrier AM）單邊帶幅度調(diào)制（Single Side Band AM）殘留邊帶幅度調(diào)制（Vestigial Side Band AM）正交幅度調(diào)

6、制（Quadrature AM）數(shù)字幅度調(diào)制（幅度鍵控，ASK）幅度調(diào)制（AM）是指載波的幅度隨調(diào)制信號的變化規(guī)律而變化，而標(biāo)準(zhǔn)幅度調(diào)制是各種幅度調(diào)制中最基本的一種由于在合理使用功率和占有頻帶寬度等方面，不如其他調(diào)幅方式優(yōu)越，其應(yīng)用范圍受到限制在關(guān)于幅度調(diào)制的性質(zhì)以及調(diào)制與解調(diào)技術(shù)原理等方面，它還是最基本的。將幅度調(diào)制的共同問題，集中在標(biāo)準(zhǔn)幅度調(diào)制這一節(jié)里說明，從不同角度說明幅度調(diào)制信號的特性數(shù)學(xué)表達(dá)式波形圖頻譜圖矢量圖功率在各頻譜分量之間的分配關(guān)系標(biāo)準(zhǔn)幅度調(diào)制是各種幅度調(diào)制中最基本的一種1. 普通調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表示式首先討論單音調(diào)制的調(diào)幅波。載波信號： 調(diào)制信號： 調(diào) 幅信號（已調(diào)波）： 由于

7、調(diào) 幅信號的振幅與調(diào)制信號成線性關(guān)系，即有： ，式中為比例常數(shù)即： 式中ma為調(diào)制度， 常用百分比數(shù)表示。1. 普通調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表示式首先討論單音調(diào)制的調(diào)幅波。載波定義波形頻譜1. 普通調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表示式定義波形頻譜1. 普通調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表示式 波形特點(diǎn)： (1)調(diào)幅波的振幅（包絡(luò)）變化規(guī)律與調(diào)制信號波形一致(2) 調(diào)幅度ma反映了調(diào)幅的強(qiáng)弱度 波形特點(diǎn)： 高頻電子線路-第七章分解課件圖 7.2.2 由非正弦波調(diào)制所得到的調(diào)幅波圖 7.2.2 由非正弦波調(diào)制所得到的調(diào)幅波電壓表達(dá)式普通調(diào)幅波載波被抑制雙邊帶調(diào)幅波單邊帶信號波形圖頻譜圖信號帶寬 三種振幅調(diào)制信號電壓普通調(diào)幅波載波被抑制雙邊帶調(diào)幅

8、波單邊帶信號波形圖頻譜圖信2. 普通調(diào)幅波的頻譜（1）由單一頻率信號調(diào) 幅 調(diào)制信號0載波調(diào)幅波0+上邊頻0-下邊頻2. 普通調(diào)幅波的頻譜（1）由單一頻率信號調(diào) 幅 信號帶寬0 (2) 限帶信號的調(diào)幅波max調(diào)幅波maxmaxmaxmax調(diào)制信號載波0+max上邊帶0-max下邊帶End信號帶寬0 (2) 限帶信號的調(diào)幅波max調(diào)幅波ma矢量圖矢量圖 如果將普通調(diào)幅波輸送功率至電阻R上，則載波與兩個(gè)邊頻將分別得出如下的功率：0載波功率:上邊頻或下邊頻:在調(diào)幅信號一周期內(nèi)，AM信號的平均輸出功率是 標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅波的有用信息包含在邊帶內(nèi)，但一半以上功率卻浪費(fèi)在載波上：缺點(diǎn) 由于有大的載波，使得接收機(jī)可

9、以使用簡單而便宜的解調(diào)器電路：主要優(yōu)點(diǎn) 如果將普通調(diào)幅波輸送功率至電阻R上，則載波與兩個(gè)邊頻將分 載波本身并不包含信號，但它的功率卻占整個(gè)調(diào)幅波功率的絕大部分。當(dāng)ma1時(shí)，PoT(2/3)Po ；當(dāng)ma0.5時(shí)，PoT(8/9)Po ； 從調(diào)幅波的頻譜圖可知，唯有它的上、下邊帶分量才實(shí)際地反映調(diào)制信號的頻譜結(jié)構(gòu)，而載波分量僅是起到頻譜搬移的作用，不反映調(diào)制信號的變化規(guī)律。0 載波本身并不包含信號，但它的功率卻占整個(gè)調(diào)幅例：調(diào)制指數(shù)和功率有一標(biāo)準(zhǔn)AM波，未調(diào)制載波峰值電壓為10V，負(fù)載電阻為10，調(diào)制指數(shù)為1，求載波和上下邊帶的功率；如果調(diào)制指數(shù)變化為0.5，載波和上下邊帶功率？ 在保證不過調(diào)的

10、情況下，要使用盡可能高的調(diào)制百分比 對于振幅最大的有用信號，標(biāo)準(zhǔn)AM系統(tǒng)應(yīng)保證其調(diào)制指數(shù)在0.90.95之間End例：調(diào)制指數(shù)和功率有一標(biāo)準(zhǔn)AM波，未調(diào)制載波峰值電壓為10V7.3.1 工作原理7.3.2 平衡調(diào)幅器7.3.1 工作原理7.3.2 平衡調(diào)幅器 調(diào)幅波的共同之處都是在調(diào)幅前后產(chǎn)生了新的頻率分量，也就是說都需要用非線性器件來完成頻率變換。 這里將調(diào)制信號v與載波信號v0相加后，同時(shí)加入非線性器件，然后通過中心頻率為0的帶通濾波器取出輸出電壓vo中的調(diào)幅波成分。圖 7.3.1 非線性調(diào)幅方框圖 調(diào)幅波的共同之處都是在調(diào)幅前后產(chǎn)生了新的頻率分量，也二極管調(diào)幅電路平方律調(diào)幅二極管信號較小

11、時(shí)的工作狀態(tài)二極管調(diào)幅電路平方律調(diào)幅二極管信號較小時(shí)的工作狀態(tài)000End 如果靜態(tài)工作點(diǎn)和輸入信號變換范圍選擇合適，非線性器件工作在滿足平方律的區(qū)段。0End 如果靜態(tài)工作點(diǎn)和輸入信號變換范圍選擇合適，0平衡調(diào)幅電路如果要獲得抑制載波的雙邊帶信號，觀察輸出電流表示式總的輸出電流總的輸出電壓0平衡調(diào)幅電路如果要獲得抑制載波的雙邊帶信號，觀察輸出電End圖 7.3.2 串聯(lián)雙二極管平衡調(diào)幅器簡化電路End圖 7.3.2 串聯(lián)雙二極管平衡調(diào)幅器簡化電路7.4.1 工作原理7.4.2 實(shí)現(xiàn)斬波調(diào)幅的兩種電路7.4.1 工作原理7.4.2 實(shí)現(xiàn)斬波調(diào)幅的兩圖 7.4.1 斬波調(diào)幅器方框圖圖 7.4.1

12、 斬波調(diào)幅器方框圖高頻電子線路-第七章分解課件圖 7.4.3 平衡斬波調(diào)幅及其圖解End圖 7.4.3 平衡斬波調(diào)幅及其圖解End圖 7.4.4 二極管電橋斬波調(diào)幅電路圖 7.4.4 二極管電橋斬波調(diào)幅電路End圖 7.4.5 環(huán)形調(diào)幅器電路End圖 7.4.5 環(huán)形調(diào)幅器電路調(diào)制信號（音頻） 被調(diào)信號（射頻） 已調(diào)信號幅度00頻譜搬運(yùn)0已調(diào)信號調(diào)制信號（音頻） 被調(diào)信號（射頻） 已調(diào)信號圖 7.5.1 模擬乘法器電路圖 7.5.1 模擬乘法器電路圖 7.5.2 限幅特性圖 7.5.2 限幅特性End圖 7.5.3 XFC1596的內(nèi)部電路（虛線框內(nèi)） 及由它構(gòu)成的雙邊帶調(diào)制電路End圖 7.

13、5.3 XFC1596的內(nèi)部電路（虛線7.6.1 單邊帶通信的優(yōu)缺點(diǎn)7.6.2 產(chǎn)生單邊帶信號的方法7.6.1 單邊帶通信的優(yōu)缺點(diǎn)7.6.2 產(chǎn)生單End使所容納的頻道數(shù)目增加倍，大大提高波段利用率。單邊帶制能獲得更好的通信效果。單邊帶制的選擇性衰落現(xiàn)象要輕得多。要求收、發(fā)設(shè)備的頻率穩(wěn)定度高，設(shè)備復(fù)雜，技術(shù)要求高。End使所容納的頻道數(shù)目增加倍，大大提高波段利用率。單邊帶制調(diào)幅波0+上邊頻0-下邊頻1. 濾波器法圖 7.6.1 濾波器法原理方框圖調(diào)幅波0+上邊頻0-下邊頻1. 濾波器法圖 7.6圖 7.6.2 濾波器法單邊帶發(fā)射機(jī)方框圖 必須強(qiáng)調(diào)指出，提高單邊帶的載波頻率決不能用倍頻的方法。因

14、為倍頻后，音頻頻率也跟著成倍增加，使原來的調(diào)制信號變了樣，產(chǎn)生嚴(yán)重的失真。這是絕對不允許的。圖 7.6.2 濾波器法單邊帶發(fā)射機(jī)方框圖 必圖 7.6.3 單邊帶發(fā)射機(jī)方框圖舉例下邊帶圖 7.6.3 單邊帶發(fā)射機(jī)方框圖舉例下邊帶2. 相移法圖 7.6.4 相移法單邊帶調(diào)制器方框圖2. 相移法圖 7.6.4 相移法單邊帶調(diào)制器方框End3. 第三種方法修正的移相濾波法圖 7.6.5 產(chǎn)生單邊帶信號的第三種方法End3. 第三種方法修正的移相濾波法圖 7.6.5 在單邊帶調(diào)幅與雙邊帶調(diào)幅之間，有一種折衷方式，即殘留邊帶調(diào)幅。它傳送被抑制邊帶的一部分，同時(shí)又將被傳送邊帶也抑制掉一部分。為了保證信號無失

15、真地傳輸，傳送邊帶中被抑制部分和抑制邊帶中的被傳送部分應(yīng)滿足互補(bǔ)對稱關(guān)系。 特點(diǎn):所占頻帶比單邊帶略寬一些; 它在附近的一定范圍內(nèi)具有兩個(gè)邊帶，因此在調(diào)制信號（例如電視信號）含有直流分量時(shí)，這種調(diào)制方式可以適用; 殘留邊帶濾波器比單邊帶濾波器易于實(shí)現(xiàn)。 在單邊帶調(diào)幅與雙邊帶調(diào)幅之間，有一種折衷方 End圖 7.9.1 各種調(diào)幅制式的頻譜示意圖End圖 7.9.1 各種調(diào)幅制式的頻譜示意圖7.8.1 集電極調(diào)幅7.8.2 基極調(diào)幅7.8.1 集電極調(diào)幅7.8.2 基極調(diào)幅 高電平調(diào)幅電路能同時(shí)實(shí)現(xiàn)調(diào)制和功率放大，即用調(diào)制信號v去控制諧振功率放大器的輸出信號的幅度Vcm來實(shí)現(xiàn)調(diào)幅的。臨界過壓欠壓V

16、CC（t）臨界過壓欠壓V BB(t) 高電平調(diào)幅電路能同時(shí)實(shí)現(xiàn)調(diào)制和功率放大，即用集電極調(diào)幅電路 vb(t) + + VCC + VBB + VC(t) + vCE vBE + L C vc vW + 集電極調(diào)幅電路 vb(t) + + VCC + iCiC1臨界過壓欠壓VCC（t）iCiC1臨界過壓欠壓VCC（t）集電極調(diào)幅在調(diào)制信號一周期內(nèi)的各平均功率為：1) 集電極有效電源電壓Vc(t)供給被調(diào)放大器的總平均功率2) 集電極直流電源VcT所供給的平均功率則為3) 調(diào)制信號源Vc供給的平均功率4) 平均輸出功率5) 集電極平均耗散功率集電極調(diào)幅在調(diào)制信號一周期內(nèi)的各平均功率為：1) 集電極

17、有效6) 集電極效率故：2) 總輸入功率分別由VCT與VC所供給，VCT供給用以產(chǎn) 生載波功率的直流功率P=T，VC則供給用以產(chǎn)生邊 帶功率的平均功率PDSB。1) 平均功率均為載波點(diǎn)各功率的( )倍3) 集電極平均耗散功率等于載波點(diǎn)耗散功率的( )倍， 應(yīng)根據(jù)這一平均耗散功率來選擇晶體管，以使PCMPcav。4) 輸出的邊頻功率由調(diào)制器供給的功率轉(zhuǎn)換得到，大功 率集電極調(diào)幅就需要大功率的調(diào)制信號電源。End6) 集電極效率故：2) 總輸入功率分別由VCT與VC所基極調(diào)幅電路基極調(diào)幅電路EndiCvAM（t）臨界過壓欠壓V BB(t)EndiCvAM（t）臨界過壓欠壓V BB(t)7.9.1

18、包絡(luò)檢波器的工作原理7.9.2 包絡(luò)檢波器的質(zhì)量指標(biāo)7.9.1 包絡(luò)檢波器的工作原理7.9.2 包絡(luò)非線性 電路低通濾 波器從已調(diào)波中檢出包絡(luò)信息，只適用于AM信號 輸入 AM信號檢出包絡(luò)信息非線性 電路低通從已調(diào)波中檢出包絡(luò)信息，只適用于AM信號 輸EndVDCC+vWRL+充電放電iDvi串聯(lián)型二極管包絡(luò)檢波器EndVDCC+vWRL+充電放電iDvi串聯(lián)型二 下面討論這種檢波器的幾個(gè)主要質(zhì)量指標(biāo)：電壓傳輸系數(shù)（檢波效率）、輸入電阻和失真。1) 電壓傳輸系數(shù)(檢波效率)定義： 下面討論這種檢波器的幾個(gè)主要質(zhì)量指標(biāo)：電壓傳輸1) 電壓傳輸系數(shù)(檢波效率)vDi D-vCVim 用分析高頻功放

19、的折線近似分析法可以證明其中，是二極管電流通角，為檢波器負(fù)載電阻，d為檢波器內(nèi)阻。1) 電壓傳輸系數(shù)(檢波效率)vDi D-vCVim 2) 等效輸入電阻 考慮到包絡(luò)檢波電路一般作為諧振回路的負(fù)載，它勢必影響回路選頻特性（Q），下面分析其等效電阻 其中，Vim是輸入高頻電壓振幅， Iim是輸入高頻電流振幅。2) 等效輸入電阻 考慮到包絡(luò)檢波電路一般作為2) 等效輸入電阻 如果忽略二極管導(dǎo)通電阻上的損耗功率，則由能量守恒的原則，輸入到檢波器的高頻功率，應(yīng)全部轉(zhuǎn)換為輸出端負(fù)載電阻上消耗的功率（注意為直流）即有，而Vo2) 等效輸入電阻 如果忽略二極管導(dǎo)通電阻上的3) 失真 產(chǎn)生的失真主要有：惰性失

20、真；負(fù)峰切割失真；非線性失真；頻率失真。 如果檢波電路的時(shí)間常數(shù)RC太大，當(dāng)調(diào)幅波包絡(luò)朝較低值變化時(shí)，電容上的電荷來不及釋放以跟蹤其變化，所造成的失真稱作惰性失真。 惰性失真(對角線切割失真)3) 失真 產(chǎn)生的失真主要有：惰性失真； 惰性失真(對角線切割失真)調(diào)幅波包絡(luò) 如圖所示，在某一點(diǎn)，如果電容兩端電壓的放電速度小于包絡(luò)的下降速度，就可能發(fā)生惰性失真。包絡(luò)變化率電容放電 惰性失真(對角線切割失真)調(diào)幅波包絡(luò) 如圖 惰性失真(對角線切割失真)放電速率假定此時(shí)為避免失真包絡(luò)變化率 惰性失真(對角線切割失真)放電速率假定此時(shí)為避免失真包絡(luò) 惰性失真(對角線切割失真) 實(shí)際上，調(diào)制波往往是由多個(gè)頻

21、率成分組成，即=minmax。為了保證不產(chǎn)生失真，必須滿足 或 惰性失真(對角線切割失真) 實(shí)際上，調(diào)制波考慮了耦合電容Cc和低放輸入電阻RL后的檢波電路負(fù)峰切割失真(底邊切割失真) 隔直電容Cc數(shù)值很大，可認(rèn)為它對調(diào)制頻率交流短路，電路達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)，其兩端電壓VCVim。 失真最可能在包絡(luò)的負(fù)半周發(fā)生。假定二極管截止，Cc將通過R和RL緩慢放電，相對于高頻載波一個(gè)周期內(nèi)，其電壓VCVim將在R和RL上分壓。直流負(fù)載電阻R上的電壓為考慮了耦合電容Cc和低放負(fù)峰切割失真(底邊切割失真) 考慮了耦合電容Cc和低放輸入電阻RL后的檢波電路負(fù)峰切割失真(底邊切割失真)V i m（1-m）V i mV R

22、V RV RV RV RV R考慮了耦合電容Cc和低放負(fù)峰切割失真(底邊切割失真)V i考慮了耦合電容Cc和低放輸入電阻RL后的檢波電路負(fù)峰切割失真(底邊切割失真)要避免二極管截止發(fā)生，包絡(luò)幅度瞬時(shí)值必須滿足交、直流負(fù)載電阻越懸殊，ma越大，越容易發(fā)生該失真。考慮了耦合電容Cc和低放負(fù)峰切割失真(底邊切割失真)要避考慮了耦合電容Cc和低放輸入電阻RL后的檢波電路 非線性失真這種失真是由檢波二極管伏安特性曲線的非線性所引起的。非線性 實(shí)現(xiàn)原理： iD v ， vi不變vD 如果負(fù)載電阻R選得足夠大，則檢波管非線性特性影響越小，它所引起的非線性失真即可以忽略。iD 考慮了耦合電容Cc和低放 非線性失真這種失真是由檢波二極考慮了耦合電容Cc和低放輸入電阻RL后的檢波電路