9振幅調(diào)制與解調(diào)1.熟悉調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表示式和波形；2.了解調(diào)幅波的頻譜、帶寬和功率關(guān)系；

3.駕馭一般調(diào)幅、雙邊帶、單邊帶調(diào)制電路的組成、工作原理和性能特點；4.了解單邊帶通信的優(yōu)缺點；

5.了解檢波器的質(zhì)量指標(biāo)；

6.駕馭二極管包絡(luò)檢波器和同步檢波器的電路組成、工作原理和性能特點；7.了解不產(chǎn)生對角線失真和負(fù)峰切割失真的條件。

9.1概述一、振幅調(diào)制簡述1.定義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2.調(diào)制的緣由從切實可行的天線動身為使天線能有效地發(fā)送和接收電磁波，天線的幾何尺寸必需和信號波長相比擬，一般不宜短于1/4波長。音頻信號:20Hz～20kHz波長：15～15000km天線長度:3.75～3750km便于不同電臺相同頻段基帶信號的同時接收頻譜搬移可實現(xiàn)的回路帶寬基帶信號特點：頻率變更范圍很大。高頻窄帶信號頻譜搬移低頻（音頻）:20Hz～20kHz高頻（射頻）:AM廣播信號:535～1605kHz，BW=20kHzlowhigh2020k10k1000k100k3.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)制振幅調(diào)制編碼調(diào)制調(diào)頻脈位調(diào)制4.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)幅二、檢波簡述圖9.1.1檢波器的輸入輸出波形1.定義：從振幅受調(diào)制的高頻信號中還原出原調(diào)制的信號。圖9.1.2檢波器檢波前后的頻譜圖9.1.3檢波器的組成部分2.組成3.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小信號檢波器大信號檢波器工作特點包絡(luò)檢波器同步檢波器9.2調(diào)幅波的性質(zhì)一、調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表示式與頻譜1.一般調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表示式首先探討單音調(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)幅度，

常用百分比數(shù)表示。特點：(1)調(diào)幅波的振幅（包絡(luò)）變更規(guī)律與調(diào)制信號波形一樣;(2)調(diào)幅度ma反映了調(diào)幅的強弱度.圖9.2.2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2.一般調(diào)幅波的頻譜（1）由單一頻率信號調(diào)幅

Ω調(diào)制信號ω0載波調(diào)幅波ω0+Ω上邊頻ω0-Ω下邊頻信號帶寬ω0(2)限帶信號的調(diào)幅波Ωmax調(diào)幅波ΩmaxΩmaxΩmaxΩmax調(diào)制信號載波ω0+Ωmax上邊帶ω0-Ωmax下邊帶二、調(diào)幅波中的功率關(guān)系假如將一般調(diào)幅波輸送功率至電阻R上，則載波與兩個邊頻將分別得出如下的功率：ω0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在調(diào)幅波中，只有旁頻（或邊帶）才是有用的信息量。而載波重量僅是起到頻譜搬移的作用，不反映調(diào)制信號的變更規(guī)律。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。當(dāng)ma＝1時，PoT＝(2/3)PAM；當(dāng)ma＝0.5時，PoT＝(8/9)PAM；ω0，因而整機(jī)效率低。這是調(diào)幅制的缺點。一般9.3平方律調(diào)幅一、工作原理調(diào)幅波的共同之處都是在調(diào)幅前后產(chǎn)生了新的頻率重量，也就是說都須要用非線性器件來完成頻率變換。圖9.3.1非線性調(diào)幅方框圖假如靜態(tài)工作點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。其中產(chǎn)生調(diào)幅作用的項是稱為平方律調(diào)幅濾波后，輸出電壓為：調(diào)幅度：結(jié)論：（1）調(diào)幅度的大小由調(diào)制信號電壓振幅及調(diào)制器的特性曲線所確定（2）通常，a2<<a1因此用這種方法所得到的調(diào)幅度不大。在平方律調(diào)幅中,管子工作于甲類非線性狀態(tài),效率低,只適用于低電平調(diào)幅.圖9.3.2串聯(lián)雙二極管平衡調(diào)幅器簡化電路二、平衡調(diào)幅器總的輸出電壓:輸出:濾掉輸出電壓沒有載波重量優(yōu)點:有效地抑制載波.1AM:DSB:2波形:AM:當(dāng)調(diào)制信號等于0時,調(diào)幅波的振幅等于載波振幅.DSB:當(dāng)調(diào)制信號等于0時,調(diào)幅波的振幅等于0.說明:1在平衡調(diào)幅電路中,當(dāng)調(diào)制信號等于零時,載波恰恰相互抵消,輸出為零.每經(jīng)過一次零點,即意味著兩管電流的大小關(guān)系要互換一次,因此在輸出電路中高頻電壓的相位相反.

DSB于AM的區(qū)分一、工作原理圖9.4.1斬波調(diào)幅器方框圖9.4斬波調(diào)幅圖9.4.2斬波調(diào)幅器工作圖解圖9.4.3平衡斬波調(diào)幅及其圖解二、實現(xiàn)斬波調(diào)幅的兩種電路圖9.4.4二極管電橋斬波調(diào)幅電路圖9.4.5環(huán)形調(diào)幅器電路一、單邊帶通信的優(yōu)缺點使所容納的頻道數(shù)目加倍，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)備困難，技術(shù)要求高。9.6單邊帶信號的產(chǎn)生單邊帶制能大大節(jié)約發(fā)送功率。調(diào)幅波ω0+Ω上邊頻ω0-Ω下邊頻二、產(chǎn)生單邊帶信號的方法1.濾波器法圖9.6.1濾波器法原理方框圖圖9.6.2濾波器法單邊帶放射機(jī)方框圖留意：提高單邊帶的載波頻率決不能用倍頻的方法。圖9.6.3單邊帶放射機(jī)方框圖舉例2.相移法圖9.6.4相移法單邊帶調(diào)制器方框圖3.修正的移相濾波法9.7殘留邊帶調(diào)幅在單邊帶調(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，同時又將被傳送邊帶也抑制掉一部分。為了保證信號無失真地傳輸，傳送邊帶中被抑制部分和抑制邊帶中的被傳送部分應(yīng)滿足互補對稱關(guān)系。 特點: 所占頻帶比單邊帶略寬一些;它在ω０旁邊的確定范圍內(nèi)具有兩個邊帶，因此在調(diào)制信號（例如電視信號）含有直流重量時，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現(xiàn)。圖9.7.1各種調(diào)幅制式的頻譜示意圖9.8高電平調(diào)幅高電平調(diào)幅電路能同時實現(xiàn)調(diào)制和功率放大，即用調(diào)制信號vΩ去限制諧振功率放大器的輸出信號的幅度Vcm來實現(xiàn)調(diào)幅的。臨界過壓欠壓VCC（t）臨界過壓欠壓VBB(t)1工作原理集電極有效電源:受到調(diào)制過壓狀態(tài):振幅集電極調(diào)幅應(yīng)工作于過壓狀態(tài)。集電極調(diào)幅電路一、集電極調(diào)幅2能量關(guān)系集電極有效電源:其中供應(yīng)的集電極電流直流重量,基波重量集電極有效電源,提供的總功率:集電極直流電源提供的功率:調(diào)制信號供應(yīng)的平均功率:平均輸出功率:載波輸出功率(:一周期內(nèi)平均集電極耗散功率)集電極效率:可見:效率與無關(guān)。故可獲得較高的功率,使晶體管充分利用。留意:當(dāng)時,如時,結(jié)論:(1)在一個音頻周期內(nèi),各個平均功率都是相應(yīng)的載波狀態(tài)時的功率的倍,(2)選管時應(yīng)按選取,且耐壓要按來選。(3)因為,所以只要載波狀態(tài)的高,則也高。(4)由于集電極引入調(diào)變,要求調(diào)制器給出較大的功率。改善線性的措施:接受雙重調(diào)制。(5)非線性失真比較大。當(dāng)較小時,工作在嚴(yán)重過壓區(qū),下凹顯著急劇下降;當(dāng)較大時,對的控制較弱。iCiC1臨界過壓欠壓VCC（t）1工作原理在基極電路里,高頻振蕩、低頻調(diào)制信號和激勵電源串連起來構(gòu)成基極發(fā)射級電壓,受的控制,集電極諧振回路取出調(diào)幅波。輸出+-二、基極調(diào)幅基極調(diào)幅電路2工作狀態(tài)的選擇:在欠壓區(qū):工作狀態(tài):基極調(diào)幅電路應(yīng)工作于欠壓狀態(tài)。當(dāng)時,工作狀態(tài)不能超過臨界狀態(tài)。臨界過壓欠壓iCvAM（t）臨界過壓欠壓V

BB(t)一、包絡(luò)檢波器的工作原理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9.9包絡(luò)檢波VDCC++vWRL++充電放電iDvi–––串聯(lián)型二極管包絡(luò)檢波器大信號的檢波過程，主要是利用二極管的單向?qū)щ娞匦院蜋z二、包絡(luò)檢波器的質(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：vDiD-vCVimθ用分析高頻功放的折線近似分析法可以證明其中，θ是二極管電流通角，Ｒ為檢波器負(fù)載電阻，Ｒd為檢波器內(nèi)阻。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），分析其等效電阻:

其中，Vim是輸入高頻電壓振幅，Iim是輸入高頻電流基波振幅。

由于二級管輸入電阻的影響，使輸入諧振回路的Q值降低，消耗一些高頻功率。3)失真

產(chǎn)生的失真主要有：①惰性失真；②負(fù)峰切割失真；③非線性失真；④頻率失真。假如檢波電路的時間常數(shù)RC太大，當(dāng)調(diào)幅波包絡(luò)朝較低值變更時，電容上的電荷來不及釋放以跟蹤其變更，所造成的失真稱作惰性失真。

①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，假如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)變更率電容放電放電速率假定此時為避開失真包絡(luò)變化率事實上，調(diào)制波往往是由多個頻率成分組成，即Ω=Ωmin～Ωmax。為了保證不產(chǎn)生失真，必需滿足或考慮了耦合電容Cc和低放輸入電阻RL后的檢波電路②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Ω溝通短路，電路達(dá)到穩(wěn)態(tài)時，其兩端電壓VC≈Vim。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周期內(nèi)，其電壓VC≈Vim將在R和RL上分壓。直流負(fù)載電阻R上的電壓為:檢波器的直流負(fù)載電阻R與溝通負(fù)載電阻不相等，而且調(diào)幅度ma又相當(dāng)大時引起的?？紤]了耦合電容Cc和低放輸入電阻RL后的檢波電路Vim（1-m）V

imV

RVRVRV

RV

RV

R考慮了耦合電容Cc和低放輸入電阻RL后的檢波電路要避開二極管截止發(fā)生，包絡(luò)幅度瞬時值必需滿足:交、直流負(fù)載電阻越懸殊，ma越大，越簡潔發(fā)生該失真。不產(chǎn)生負(fù)峰切割失真的條件：考慮了耦合電容Cc和低放輸入電阻RL后的檢波電路③非線性失真由檢波二極管伏安特性曲線的非線性所引起的。 假如負(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視?？紤]了耦合電容Cc和低放輸入電阻RL后的檢波電路④頻率失真（線性失真）由阻抗隨頻率變更的線性電抗元件電容、電感引起的失真。檢波器中存在檢波電容C和隔直電容Cc兩個電容。檢波電容C用于跟蹤調(diào)幅波包絡(luò)變更，隔直電容Cc用于去除載波重量對應(yīng)的直流輸出。對調(diào)制頻率Ω=Ωmin～Ωmax，要求檢波電容C對高頻載波短路但不能對低頻調(diào)制波旁路，隔直電容Cc對低頻調(diào)制波短路。9.10同步檢波同步檢波器用于對載波被抑止的雙邊帶或單邊帶信號進(jìn)行解調(diào)。它的特點是必需外加一個頻率和相位都與被抑止的載波相同的電壓。同步檢波的名稱即由此而來。圖9.10.1同步檢波器方框圖載波信號相位對檢波結(jié)果的影響1.乘積檢