1、第七章振幅調制(調幅)與解調基礎知識：非線性及混頻電路1本章主要內容n7.1 概述n7.2 標準調幅波的原理和特點n7.3 低電平調幅電路n7.4 高電平調幅電路n7.5 單邊帶信號的特點和產生方法n7.6 包絡檢波(非相干解調)電路n7.7 同步檢波(相干解調)原理n7.8 殘留邊帶調制解調簡介27.1 概述概述n7.1.1 調制的作用n7.1.2 調制的分類n7.1.3 調幅與混頻本質的一致性n7.1.4 調幅電路的分類37.1.1 調制的作用調制的作用n調制的作用主要有2個作用1：在無線通信中，為了便于信號發射（天線不能太長，而只有當天線長度與波長相當時才能將電磁波輻射出去），將低頻的原

2、始信息（如語音）調制到高頻段。作用2：提高信道的利用率n通過頻域復用n通過先進的調制技術同學們將在同學們將在通信原理通信原理課程中詳細學習課程中詳細學習4調制解調在無線通信系統中的位置音頻放大器調制器激勵放大輸出功率放大載波振蕩器天線開關高頻放大混頻器中頻放大與濾波解調器音頻放大器話筒本地振蕩器揚聲器變頻器調制信號載波信號已調波5(1)調制：調制：用調制信號去控制載波信號的某一個參量的過程用調制信號去控制載波信號的某一個參量的過程。 (2)解調：解調：調制的逆過程調制的逆過程，即從已調波中恢復原調制信號的過程。，即從已調波中恢復原調制信號的過程。67.1.2 調制的分類調制的分類n按調制信號來

3、分模擬(信號)調制（本課程涉及的主要是此類調制）數字(信號)調制（通信原理將詳細介紹）n按調制方法（載波表達式中攜帶信息的那個變量）來分振幅調制（利用載波的振幅變化攜帶信息）頻率調制（利用載波的頻率變化攜帶信息）相位調制（利用載波的相位變化攜帶信息）統稱為統稱為“角度調制角度調制”將在第將在第8章介紹章介紹)cos()(0tAtv調幅、調頻、調相的波形示意原始信息原始信息tttt調幅信號調幅信號調頻信號調頻信號調相信號調相信號77.1.3 調幅與混頻本質的一致性調幅與混頻本質的一致性n前面講過，混頻的作用在頻域上看，是對信號的頻譜的搬移。例如從天線上收到1000kHz的信號，用“超外差”接收機

4、接收，會使用1000+465=1465kHz的本振與之混頻，將信號從1000kHz的高頻段，搬移至465kHz(差頻)的中頻段，以便于放大處理在這里，由于差頻肯定小于原高頻信號，所以起到了“向低處搬移頻譜”的作用87.1.3 調幅與混頻本質的一致性調幅與混頻本質的一致性n反之，如果我們想讓一個較低頻率(通常小于4kHz)的原始語音信息調制到高頻(如1000kHz)，以便天線發射，那么我們只要將頻率為4kHz的語音信息與996kHz的信號混頻，輸出端取和頻（996+4=1000kHz），即達到了調制目的。n可見調制與混頻使用的電路可以是完全一樣的，只是輸入信號不同，以及輸出濾波器的選擇頻率不同罷

5、了。9調幅與混頻的比較輸入信號輸出信號信號頻譜搬移效果混頻振幅調制天線接收的高頻信號天線接收的高頻信號高頻本振信號高頻本振信號差頻差頻從高頻從高頻中頻中頻麥克風產生的低頻信號麥克風產生的低頻信號高頻載波信號高頻載波信號和頻和頻或差頻或差頻或二者或二者從低頻從低頻高頻高頻107.1.4 調幅電路的分類調幅電路的分類n低電平調幅電路平方律調幅器斬波調幅器模擬乘法器調幅n高電平調幅（利用功放在過壓或欠壓時的特性曲線）集電極調幅（過壓狀態下Vcm隨VCC線性變化）基極調幅（欠壓狀態下Vcm隨VBB線性變化）11127.2 標準調幅波的原理和特點標準調幅波的原理和特點一、調幅波的數學表達式一、調幅波的數

6、學表達式載波的振幅隨調制信號的變化規律而變化；載波的頻率和相位保持不變。變化的大小與調制信號的的強度成正比；變化的周期與調制信號的周期相同。13則 調幅波信號為00( )(cos)cosav tVk Vtt000(1cos)cosak VVttV00(1cos)cosaVmtt0() tVtcos)(v設 調制信號000( )costVtv 載波信號 稱為調幅指數或調幅度，調幅波的主要參數之一。0aak VmV7.2 標準調幅波的原理和特點標準調幅波的原理和特點一、調幅波的數學表達式一、調幅波的數學表達式14二、標準調幅波的波形圖二、標準調幅波的波形圖0(cos)aVkVttVkacos調制信

7、號表達式tVtvcos)(000( )cosv tVt載波信號表達式標準調幅波信號表達式0V0V調制信號t)(tv0t載波0( )v t0tVcosak0V )(tv0costt調幅波信號)(tv000( )(cos)cosav tVk Vtt0V15max0(1)aVVm0Vmin0(1)aVVm0am V0am Vt000( )(1cos)cosav tVmtt調幅波maxmin01()2aVVmVt)(tv00Vt0000( )costVtv0( )(1cos)aV tVmt振幅1cost1cost0costt)(tv0t)(tv0max00min00VVVVVV00,aamm VV體現

8、了包絡的振幅對載波的振幅這個電壓空間的利用程度 故稱調幅度。調幅指數（又稱調幅度）的概念例題例題7.1（2006年試題）年試題）max5VVmin1VVt_,am所示標準調幅的已調波如圖maxmin0:3( )2VVVV解法一0min03 1233aVVmV32:minmaxminmaxVVVVma解法二1617調幅度變化時，已調波的變化調幅度0aak VmVt( )ak vt00V0( )vt0t0am（1）當未調幅10am（2）當正常調幅t)(tv0t)(tv0182022-3-6180V0( )vt0tt( )ak vt0最大調幅(百分之百)1am（3）當過調幅 實際電路中必須避免。1a

9、m（4）當)(tv0tt0)(tv19最大調幅(百分之百)過調幅未調幅正常調幅10am0am 1am 1am 結論： 反映調幅的強弱程度， 越大，調幅越深。一般0 1。amamam20三、調幅波的頻譜和帶寬三、調幅波的頻譜和帶寬1. 簡諧信號的調幅波00( )(1cos)cosav tVmtt00000011coscos()cos()22aaVtm Vtm Vt可見，可見，調幅波并不是一個簡單的正弦波，包含有三個頻率調幅波并不是一個簡單的正弦波，包含有三個頻率分量：分量：載波分量（ ）：0不含傳輸信息上邊頻分量（ ）：0含傳輸信息下邊頻分量（ ）：0 含傳輸信息21 調制信號0載波0+上邊頻0

10、12am V0 - 下邊頻012am V（1 1）調幅過程是一種）調幅過程是一種線性頻譜變換過程線性頻譜變換過程。調幅波0V0 （2）調幅波所占頻帶寬度）調幅波所占頻帶寬度B=2 。三、調幅波的頻譜和帶寬三、調幅波的頻譜和帶寬1. 簡諧信號的調幅波22三、調幅波的頻譜和帶寬三、調幅波的頻譜和帶寬2. 限帶信號的調幅波1122( )coscoscosmmnmnntVtVtVt v設 調制信號則調幅波信號011220( )(1coscos)cosv tVmtmtt 001coscosnnnVmtt000011coscos()cos()22nnnnnVtmtmt000011coscos()cos()

11、22nnnnnnVtmtmt230-max 下邊頻帶0-min 調制信號0載波0 - 下邊頻0V0max min 0+上邊頻上邊頻帶0+max0+min 調幅波所占的頻帶寬度等于調制信號最高頻率的兩倍 。max2B 限帶信號調幅波三、調幅波的頻譜和帶寬三、調幅波的頻譜和帶寬2. 限帶信號的調幅波24三、調幅波的頻譜和帶寬三、調幅波的頻譜和帶寬2. 限帶信號的調幅波以廣播通信為例語音信號頻率：300-3400Hz。標準調幅波信號帶寬：6800Hz。我國規定每電臺帶寬為：9kHz。四、標準調幅波的功率關系四、標準調幅波的功率關系tVmtVmtVtvaa)cos(21)cos(21cos)(0000

12、00已調波設它輸出到一個電阻設它輸出到一個電阻R上，則輸出功率由三部分組成：上，則輸出功率由三部分組成：載波功率載波功率RVPoT2021上邊頻功率上邊頻功率RVmPa20)21(210TaPm0241下邊頻功率下邊頻功率RVmPa20)21(210TaPm0241201(1)2oaTPmP總功率25例題例題7.2tttv21cos3cos4)(調制信號ttv00cos10)(載波1,ak且進行標準調幅求（1）已調波的表達式；（2）各個頻率分量的調制系數ma1，ma2；（3）邊頻功率（上下邊頻功率之和）與載波功率之比。26例題例題7.2(解解)ttVktVkVtvaa022110cos)cos

13、cos()(已調波ttt021cos)cos3cos410(ttt021cos)cos3 . 0cos4 . 01 (103 . 04 . 02211aamm的調制指數頻率分量；的調制指數頻率分量TaPmPP021114100TaPmPP022224100125. 02121212122210022021aaTTaTammPPmPm載波功率總邊頻功率2728因為因為ma1，所以邊頻功率之和最多占總輸出功率的，所以邊頻功率之和最多占總輸出功率的1/3。調幅波中至少有調幅波中至少有2/3的功率不含信息，從有效地利用發射的功率不含信息，從有效地利用發射機功率來看，普通調幅波是很不經濟的。機功率來看，

14、普通調幅波是很不經濟的。四、標準調幅波的功率關系四、標準調幅波的功率關系0-max 下邊頻帶0-min 調幅波0載波0+max上邊頻帶0+min 調幅波的分類調幅波的分類n標準調幅波n抑制載波的雙邊帶調幅波(DSB-SC)n單邊帶調幅波（SSB）n殘留邊帶調幅波（VSB）29標準調幅波（標準調幅波（AM）頻譜）頻譜原始信息頻譜原始信息頻譜和頻和頻載波信號頻譜載波信號頻譜0AM信號頻譜信號頻譜0差頻差頻包括三部分：載波、和頻（上邊頻）、差頻（下邊頻）包括三部分：載波、和頻（上邊頻）、差頻（下邊頻）30缺點：功率利用率太低。抑制載波的雙邊帶調幅波抑制載波的雙邊帶調幅波(DSB-SC)和頻和頻AM

15、信號頻譜信號頻譜0差頻差頻僅包括兩部分：和頻（上邊頻）、差頻（下邊頻）僅包括兩部分：和頻（上邊頻）、差頻（下邊頻）由于純載波不含任何信息,所以為了節省輻射能量,可將純載波抑制掉標準AM就變成了DSB-SC信號DSB-SC31max2DSBB單邊帶調幅波（單邊帶調幅波（SSB）頻譜）頻譜上邊頻上邊頻DSB-SC信號頻譜信號頻譜下邊頻下邊頻所占頻帶比較寬所占頻帶比較寬,而且上下邊頻完全對稱而且上下邊頻完全對稱,所含信息完全一樣所含信息完全一樣如果只留一個邊頻，則可節省一半頻率資源如果只留一個邊頻，則可節省一半頻率資源濾波器特征曲線濾波器特征曲線 SSB剩下的上（或下）邊頻信號稱為單邊帶調制信號剩下

16、的上（或下）邊頻信號稱為單邊帶調制信號0需要注意的是單邊帶的濾波器的中心頻率不再是載波頻率需要注意的是單邊帶的濾波器的中心頻率不再是載波頻率032maxSSBB33 殘留邊帶調幅(記為VSB AM)它在發射端發送一個完整的邊帶信號、載波信號和另一個部分被抑制的邊帶信號。 這樣它既保留了單邊帶調幅節省頻帶的優點，且具有濾波器易于實現、解調電路簡單的特點。在廣播電視系統中圖像信號就是采用殘留邊帶調幅。殘留邊帶調幅波（殘留邊帶調幅波（VSB）7.3 低電平調幅電路低電平調幅電路34 低電平調幅電路低電平調幅電路： 一般置于發射機的前級，再由線性功率放大器放大已調幅信號，得到所要求功率的調幅波。 重點

17、是提高調制的線性，減小不需要的頻率分量的產生和提高濾波性能。n由于調幅與混頻的本質是一致的，所以同學們可以發現，調幅電路與混頻電路有很多相似之處，分為平方律調幅及平衡調幅（對應于平衡混頻器）斬波調幅（對應于環形混頻器）模擬乘法器調幅（對應于模擬乘法器混頻器）7.3.1 平方律調幅和平衡調幅平方律調幅和平衡調幅n平方律調幅原理v0v+平方律器件y = a2x2+a1x+a0202)(vva)(01vva0atVtvcos)(設調制信號tVtv000cos)(載波根據第四章的知識，可知產生的頻率分量有根據第四章的知識，可知產生的頻率分量有00022直流、 、 、 、B=2202000從頻譜可見平方

18、律調幅從頻譜可見平方律調幅產生的是標準的調幅波產生的是標準的調幅波35平衡調幅電路平衡調幅電路vv0v平方律二極管平方律二極管平方律二極管平方律二極管RRi12020101)()(vvbvvbbii22201020()()ibb vvb vv+vout_RiRivout2142021vvbvbRtVtvcos)(設調制信號tVtv000cos)(載波)cos)(cos(2cos20021tVtVbtVbRvout積化積化和差和差)cos()cos(cos20020021tVVbtVVbtVbRvout 00B=2從頻譜可見平衡調幅產生的是抑制載從頻譜可見平衡調幅產生的是抑制載波的雙邊帶的調幅波

19、（波的雙邊帶的調幅波（DSB-SC）367.3.2 斬波電路斬波電路n根據第4章知識，設計一個開關電路S(t)， 當載波信號正半周期S(t)=1; 當載波信號負半周期S(t)=0;n則S(t)與v(t)的乘積中將含有差頻與和頻分量；v由載波由載波控制的控制的開關電路開關電路以載頻以載頻為中心的為中心的濾波器濾波器上下邊頻上下邊頻由于開關電路的時斷時續，此處波形呈由于開關電路的時斷時續，此處波形呈“被斬斷被斬斷”的波形，故稱斬波電路的波形，故稱斬波電路37開關函數：tt0cost)(tS展開所以可以用付立葉級數為一周期函數,)(tS0001222( )coscos3cos5235S tttt38

20、不對稱開關電路獲得調幅電路不對稱開關電路獲得調幅電路v0v二極管電橋斬波調幅電路二極管電橋斬波調幅電路0,0v載波 正半周期 四個二極管全部導通導通的二極管近似短路 輸出為 ；0,vv載波 負半周期 四個二極管全部截止截止的二極管近似開路 輸出為39波形圖見圖7.4.240tt0cost( )S t000444( )coscos3cos535S tttt41( )( )()2TS tS tS t開關函數：42 D1 Tr1 Tr2 iL D4 D3 21:1 v0 21:1 v RL v v + v0 + v + D2 + + 二極管環形調幅電路二極管環形調幅電路其原理見第其原理見第4章，只不

21、章，只不過輸入信號不同、最后過輸入信號不同、最后選擇的頻率不同而已選擇的頻率不同而已42波形圖見圖7.4.3對稱開關電路獲得調幅電路對稱開關電路獲得調幅電路43斬波調幅輸出的調幅波類型斬波調幅輸出的調幅波類型0004( )( )35.S tS t在第 章我們學過、的頻譜中含有、 、000( )( )( )( )35.vtS tvtS t、的頻譜中含有: 、30-3+0-0+從頻譜可見斬波調幅產生的也是從頻譜可見斬波調幅產生的也是抑制載波的雙邊帶的調幅波（抑制載波的雙邊帶的調幅波（DSB-SC）44課堂作業n教材351頁n習題7.5n習題7.645習題習題7.5習題習題7.67.3.3 模擬乘法

22、器調幅模擬乘法器調幅v0v0vvk)cos)(cos(00tVtVk)cos()cos(2000ttVVk0-+從頻譜可見模擬乘法器調幅產生的也是從頻譜可見模擬乘法器調幅產生的也是抑制載波的雙邊帶的調幅波（抑制載波的雙邊帶的調幅波（DSB-SC），甚至不用濾波器），甚至不用濾波器4748DSB信號和AM信號的特點調制信號 載波o 上邊頻 下邊頻)cos)(cos(00tVtVk49DSB信號和AM信號的特點1. 包絡不同( )AMvt包絡正比于調制信號( )DSBvt包絡正比于2. DSB信號高頻載波在過零點處產生倒相波形或象，出現的半周期處有反相的現在MWv50例例7.2在下圖所示的電路中，

23、調制信號在下圖所示的電路中，調制信號u=Ucost，載波電壓，載波電壓uc=Uccosct，且，且c，二極管，二極管VD1、VD2的伏安特性相同，均為的伏安特性相同，均為從原點出發，斜率為從原點出發，斜率為gD的直線。的直線。試分析其輸出電流的頻率分量試分析其輸出電流的頻率分量，并，并說明此電路是否能實現雙邊帶調制？說明此電路是否能實現雙邊帶調制？n分析思路如下：n標定二極管兩端的電壓和流過它的電流的正方向，一般可按實際方向標定；n求出加在二極管兩端的電壓uD；n求出流過二極管的電流iD=gDS(t)uD，此時二極管電導有兩種情況,若uc正向加到二極管兩端,二極管在uc的正半周導通，為gDS(

24、ct)；若uc反向加到二極管兩端，為gDS(ct-)；n分析i中的頻率分量，若有fc分量，無fc分量，則可產生DSB信號(濾波后)；若有fc和fc分量，不能產生DSB，只能產生AM信號。51解： uD1=uc+u ，uD2=-uc+u , uc正向加到VD1 ,反向加到VD2 , 故g1(t)=gDS(ct), g2(t)=gDS(ct-), i1與i2流動方向相反，有tcosU)tcostcos(gtcosUgu)t(Sgugu)t(S)t(Sgu)t(S)t(Sg)uu)(t(Sg)uu)(t(Sgu)t(Sgu)t(SgiiiccDccDcDcDccDcccDccDccDDcDDcD 3

25、3442121 可以看出，i中的頻率分量有fc, (2n-1)fc, n=1,2,3, ,其頻譜如圖 所示。由此可見，圖 (c)所示電路可以完成AM調制，不能得到DSB信號。527.4 高電平調幅電路高電平調幅電路高電平調制高電平調制：功放和調制同時進行，主要用于AM信號。高電平調幅電路需要兼顧輸出功率、效率和調制線性的要求。最常用的方法是對功放的供電電壓進行調制。（2）基極調幅）基極調幅(BaseAM)（1）集電極調幅電路）集電極調幅電路(CollectorAM)根據調制信號控制方式的不同，可以分為：n集電極調幅集電極調幅在學習功放的時候我們知道，過壓狀態下，Vcm變化空間非常有限（只能從(

26、VCC-VCsat )至VCC變化） ，可以認為約等于VCC，此時如果我們讓VCC是一個變量（隨v變化而變化），則輸出信號振幅Vcm將隨著VCC的變化而變化，從而實現調幅的作用。 vb(t) + + + VBB + VCC(t) + vCE vBE + L C vo v + CCV臨界臨界過壓區過壓區欠壓區欠壓區0CI1cmI53集電極調幅示意圖集電極調幅示意圖臨界臨界過壓過壓欠壓欠壓VCCv(t)VCC(t)Icm1(t)icvCVCCv(t)ict基 頻基 頻成分成分tvC(t)tvBEmax同理其他度設為了示意圖的清晰cc90,雖然過壓時輸出電雖然過壓時輸出電流都有凹頂流都有凹頂但是其高

27、度會隨著但是其高度會隨著VCC的改變而改變的改變而改變從而使得從而使得Icm1改變改變進而使得進而使得Vcm改變改變54集電極調幅的優缺點n優點：工作于過壓狀態，效率較高n缺點：調制信號v未經放大就輸出了，所以一定要注入功率較大 0 0 (a) (b ) 欠 壓 狀 態 過 壓 狀 態 VC C 欠 壓 狀 態 過 壓 狀 態 VC C Ic0 Icm 1 Po P= Pc 55 vb(t) + + + VBB + VCC(t) + vCE vBE + L C vo v + n基極調幅基極調幅p在學習功放的時候，我們也學過，如果只改變Vbm時，且當功放處于欠壓時，Icm1會隨著Vbm的增長而線

28、形增長。bmV臨界臨界欠壓區欠壓區過壓區過壓區0CI1cmI56基極調幅電路nVbm并不容易調整，但我們可以調整VBB，起到調整輸入電壓的作用，從效果上與調整Vbm是一樣的 C vb(t) Vcc + L + VBB v + + + VBB(t) Vcc vo(t) 57基極調幅示意圖icvCvBmax臨界臨界過壓過壓欠壓欠壓VBBv(t)VBB(t)Icm1(t)vCt基 頻基 頻成分成分tictv(t)變化隨當)(tvVBBmaxBbmBBvVV由于max( )Bvvt將隨變化高度的變化從而引起Ci的變化中基頻振幅進而引起1cmCIi的變化進而引起cmV實現調幅作用58基極調幅的優缺點n優

29、點：調制信號v經過功放的放大再輸出，因此不需要很高的注入功率，對調制器的小型化有利；n缺點：由于欠壓狀態下，功放的效率最低，因此基極調幅的效率較低。59本節需要掌握的知識要點n集電極調幅始終工作過壓狀態n基極調幅始終工作欠壓狀態n二者的優缺點607.5 單邊帶信號的特點和產生方法單邊帶信號的特點和產生方法n一、單邊帶信號的優缺點（重要）優點n節省功率、節省頻帶；缺點n需要相干解調（在下文中會解釋為什么），成本較高。上邊頻上邊頻SSB信號頻譜信號頻譜c61二、單邊帶信號的產生方法n主要有三個方法濾波器法相移法修正的移相濾波法62方法一、濾波器法n一次濾波完成（理想情況）v0v平衡平衡（或乘法器）

30、（或乘法器）調幅器調幅器0帶通帶通濾波器濾波器00或0由于上下邊頻距離太近由于上下邊頻距離太近除非采用理想矩形濾波除非采用理想矩形濾波器才能器才能“干干凈凈干干凈凈”地地將上邊頻或下邊頻濾出將上邊頻或下邊頻濾出6364方法一、濾波器法7min030010FHzfHz設調制信號最低頻率，載波頻率min020.006%Ff兩個邊帶之間的相對距離為0f不能太高4010fHz若載波頻率min026%Ff則0fQ但BW=不夠寬0f不能太低方法一、濾波器法n多次調制+濾波完成（低頻時濾波器好設計）7 . 002 ffQ越容易實現越小越小需要的情況下可見同樣的,207 . 0Qff122121經過多次調制經

31、過多次調制+濾波后，上下邊頻間的距離被拉開了，濾波后，上下邊頻間的距離被拉開了，濾波器設計難度降低了，容易實現了濾波器設計難度降低了，容易實現了65方法二、相移法tVvsin乘法器乘法器調幅器調幅器tV00sin載波ttVkVtv001sinsin)(相位增加相位增加90度度tVcos乘法器乘法器調幅器調幅器相位增加相位增加90度度tV00costtVkVtv002coscos)()cos(sinsincoscos根據三角公式+tVkV)cos(0066相移法的優缺點n優點不需要任何濾波器，因此即使上下邊頻距離很近也沒關系。n缺點由于調制信號不是單一頻率，所以對所有頻率分量都嚴格移相90o，實

32、現起來很困難。67方法三、修正的移相濾波法tvsin乘法器乘法器調幅器調幅器t1sin低頻振蕩由于振幅不影響頻率成分，為了清晰起見，將所有振幅都設為由于振幅不影響頻率成分，為了清晰起見，將所有振幅都設為1tttv11sinsin)(乘法器乘法器調幅器調幅器相位增加相位增加90度度t1costttv11cossin)(低通低通濾波器濾波器ttv)cos()(13低通低通濾波器濾波器ttv)sin()(14乘法器乘法器調幅器調幅器t2sin高頻振蕩)(5tv)sin()sin(21)cos(sin)(1212125tttttv乘法器乘法器調幅器調幅器)(6tv)sin()sin(21)sin(co

33、s)(1212126tttttv+outvttvout)sin()(12ttvout)sin()(12或為載頻的上邊頻可以看作是以)(12為載頻的下邊頻可以看作是以)(12相位增加相位增加90度度68補充習題補充習題（2012年考題）年考題）n有一調幅波表達式為：有一調幅波表達式為：u(t)=3（1+0.3cos21000t+0.5cos41000t）cos2106tV。要求：要求：(1)畫出調幅信號的頻譜圖，標出各頻率分量及幅度；畫出調幅信號的頻譜圖，標出各頻率分量及幅度；(2)求頻帶寬度；求頻帶寬度；(3)當負載電阻為當負載電阻為1歐姆時，求載波功率、各邊帶功率歐姆時，求載波功率、各邊帶功

34、率之和、以及總功率。之和、以及總功率。72解調是調制的逆過程解調是調制的逆過程，是從高頻已調波中恢復是從高頻已調波中恢復出原低頻調制信號的過程。從頻譜上看，解調也是出原低頻調制信號的過程。從頻譜上看，解調也是一種信號頻譜的線性搬移過程，是將高頻端的信號一種信號頻譜的線性搬移過程，是將高頻端的信號頻譜搬移到低頻端頻譜搬移到低頻端。7.6 包絡檢波包絡檢波(非相干解調非相干解調)電路電路解調過程解調過程 非相干解調非相干解調 (包絡檢波)： 相干解調相干解調(同步檢波同步檢波)峰值包絡檢波峰值包絡檢波平均包絡檢波平均包絡檢波 平方律包絡檢波平方律包絡檢波73檢波器的技術要求：檢波器的技術要求： 檢

35、波效率：檢波效率：檢波效率是指檢波器輸出信號的幅度與輸檢波效率是指檢波器輸出信號的幅度與輸入調幅信號中包絡的幅度之比。入調幅信號中包絡的幅度之比。輸入阻抗：輸入阻抗：檢波電路是前級放大器的負載，它的輸入檢波電路是前級放大器的負載，它的輸入阻抗將影響前級的工作，需合理設計。阻抗將影響前級的工作，需合理設計。檢波失真：檢波失真：要求檢波器的輸出信號波形與輸入調幅信要求檢波器的輸出信號波形與輸入調幅信 號的包絡之間只有時間延遲或幅度比例上號的包絡之間只有時間延遲或幅度比例上 的變化，而不出現新的頻率成分或改變原的變化，而不出現新的頻率成分或改變原 有各頻率分量間的相互關系，也即不出現有各頻率分量間的

36、相互關系，也即不出現 非線性失真或線性失真。非線性失真或線性失真。 747.6 包絡檢波包絡檢波(非相干解調非相干解調)電路電路 利用某些元件的非線性特性對調幅信號進行利用某些元件的非線性特性對調幅信號進行非線性變換，實現非線性變換，實現調幅波的解調調幅波的解調(檢波檢波)。 非線性非線性電路電路低通濾低通濾波器波器從已調波中檢出包絡信息從已調波中檢出包絡信息，只適用于，只適用于AM信號信號（或幅度包含調制信號信息的復合信號）（或幅度包含調制信號信息的復合信號） 輸入輸入AM信號信號檢出包絡信息檢出包絡信息7.6 包絡檢波包絡檢波(非相干解調非相干解調)電路電路n7.6.1基本電路和原理從頻域

37、來理解原理n二極管是一個非線性器件n標準調幅波中有0和0+分量n這兩個頻率分量經過非線性器件必然產生分量nR、C為二極管檢波器的負載，同時起低通濾波器的作用n合理選擇C的大小，使得對于左右范圍的頻率呈開路，對于0左右范圍的頻率呈短路，使得原始信息到達R輸出。VDRC+- -ui7501RC1RC從時域來理解+uD- -+- -uoiduD= ui- - uoRi充充+- -uoi放放+- -ui+- -uiVDRCui+- -Crd（1 1）當輸入信號當輸入信號ui(t)為調幅波時，那么載為調幅波時，那么載波正半周時二極管正向導通，輸入高頻電波正半周時二極管正向導通，輸入高頻電壓通過二極管對電

38、容壓通過二極管對電容C充電，充電時間常數充電，充電時間常數為為rdC。因為因為rdC較小，充電很快，電容上電較小，充電很快，電容上電壓建立的很快，輸出電壓壓建立的很快，輸出電壓uo(t)很快增長很快增長。當當uD= ui- - uo0，二極管導通；二極管導通；當當uD= ui- - uoV0(1-ma)ttmVucaicos)cos1 (0 UR或或mindL1CR mindL1 CR 通常通常Cd取值較大取值較大( (一般為一般為510F) )，在在Cd兩端的直流電壓兩端的直流電壓UDC，大小近似等，大小近似等于載波電壓振幅于載波電壓振幅UDC經經R和和RL分壓后在分壓后在R上產生上產生的直

39、流電壓為：的直流電壓為： 由于由于UR對對檢波檢波二極管二極管VD來說來說相當于一個反向偏置電壓，會影相當于一個反向偏置電壓，會影響二極管的工作狀態。響二極管的工作狀態。在輸入調幅波包絡的負半周峰值處可能會低于在輸入調幅波包絡的負半周峰值處可能會低于UR, 顯然，顯然，RL越小，越小，UR分壓值越大，底部切分壓值越大，底部切割割失真越容易產生；另外，失真越容易產生；另外，ma值越大，調幅波包絡的振幅值越大，調幅波包絡的振幅maV0越大，調幅波包絡的負峰值越大，調幅波包絡的負峰值V0(1- -ma)越小，底部切越小，底部切割割失真也越易產生。失真也越易產生。ui+- -CRLRVDCd+UDC

40、- -+- -UR+u(t)- -要防止這種失真，必須要求調幅波要防止這種失真，必須要求調幅波包絡的負峰值包絡的負峰值V0(1- -ma)大于直流電壓大于直流電壓UR。即即RRRVmVL0a0)1 (避免底部切割失真的條件為：避免底部切割失真的條件為：RRRRRRRRm /LLLa式中，式中，R=RL/R為檢波器輸出為檢波器輸出端的交流負載電阻，而端的交流負載電阻，而R為直為直流負載電阻。流負載電阻。82（3）非線性失真n二極管導通時的特性也不是理想的線性，所以產生的低頻成分可能不只有分量，從而造成波形的失真。n如果增大R，則使得二極管導通時的非線性減弱，從而改善波形。電流電壓R增大時增大時曲

41、線被拉伸接近于直線曲線被拉伸接近于直線83（4）頻率失真n如果兩個電容取值不當使得頻率被C短路,或頻率被Cc阻止，會造成頻率失真。ui+- -CVDRL+- -uRCC+UDC - -+- -uR84Cc的存在主要影響檢波的下限頻率的存在主要影響檢波的下限頻率 min。為使頻率為為使頻率為 min時時, Cc上上的電壓降不大，不產生頻率失真，必須滿足下列條件：的電壓降不大，不產生頻率失真，必須滿足下列條件：LcRCmin1LCRCmin1電容電容C的容抗應在上限頻率的容抗應在上限頻率 max時，不產生旁路作用，即它時，不產生旁路作用，即它應滿足下列條件：應滿足下列條件：RC max1RCmax

42、1 例題例題7.3二極管檢波電路如下圖所示，已知輸入信號二極管檢波電路如下圖所示，已知輸入信號)(102cos()102cos(6 . 01 263伏特ttViR=5k，二極管導通電阻，二極管導通電阻Rd=80,截止電壓截止電壓UBZ=0。求：。求：電壓傳輸系數電壓傳輸系數Kd；輸出電壓輸出電壓Vo的表達式；的表達式；1.保證波形不產生惰性失真的電容保證波形不產生惰性失真的電容C的最大取值。的最大取值。85例題例題7.3(解解)3cos(3RRKdd86. 0)5000803cos(3)(2 . 126 . 00VVma已調波包絡的振幅為又)( 121.68 . 00VVmKad包絡檢波后的振

43、幅為伏特式為包絡檢波后的信號表達)102cos()(3ttvOa2amax1mmRC是不產生惰性失真的條件)(042.0102500016.06.011132maxa2auFRmmC86包絡檢波的優缺點n優點電路簡單，成本低，穩定；n缺點只適用于大信號（振幅最好大于0.5V）只能解調標準調幅信號DSB-SC信號信號對于對于DSB-SC信號，信號，其包絡已經不是原始其包絡已經不是原始信息了，所以不能用信息了，所以不能用包絡檢波法解調包絡檢波法解調877.7 同步檢波同步檢波(相干解調幅相干解調幅)原理原理n同步檢波(相干解調幅)與包絡檢波(非相干解調幅)的區別包絡檢波不需要在接收端恢復載波，但只

44、能恢復標準調幅波；同步檢波需要在接收端使用一個頻率和相位都與原始載波相同的信號來幫助恢復原始信息，可以用于解調任何類型的調幅波。88疊加型疊加型乘積型乘積型同步檢波器可分為：同步檢波器可分為：作用作用:主要解調主要解調DSB，SSB波，也可調解波，也可調解AM波。波。89同步解調的方法一：疊加法 相加 器包絡檢 波器uDSBur本地載波本地載波uuAM采用包絡檢波器構成同采用包絡檢波器構成同步檢波電路，它的實現步檢波電路，它的實現模型如圖所示。模型如圖所示。同步檢波原理電路同步檢波原理電路設輸入信號為抑制載波的雙邊帶設輸入信號為抑制載波的雙邊帶ttUsms0coscos u本地振蕩信號本地振蕩

45、信號tUrmr0cos u則它們的合成信號則它們的合成信號01coscossmsrrmrmUUttUduuu故當故當smrmUU 1 rmsmaUUm時時因此，通過包絡檢波器便可檢出所需的調制信號。因此，通過包絡檢波器便可檢出所需的調制信號。+u rDRL C+u0+uS同步解調的方法一：疊加法已調信號0v+包絡檢波包絡檢波v0DSB-SC調幅波調幅波標準的調幅波標準的調幅波90疊加法的波形示意DSB-SC信號信號本振信號本振信號疊加信號疊加信號前半周期，二者同相，前半周期，二者同相，疊加使本振振幅增大疊加使本振振幅增大中間半個周期，二者反相，中間半個周期，二者反相，疊加使本振振幅減小疊加使本

46、振振幅減小后半周期，二者同相，后半周期，二者同相，疊加使本振振幅增大疊加使本振振幅增大使包絡與原始信號一致使包絡與原始信號一致9192同步解調的方法二：相乘法乘法乘法器器低通濾低通濾波器波器uDSBur本地載波本地載波u(t)ttSCDSB0coscos已調波為ttt00coscoscos相乘后為2cos1 cos210tt)2cos()2cos(41cos2100ttt原始信號原始信號高頻信號高頻信號t0cos同頻同相的本振同步解調的方法二：相乘法已調信號0v低通低通濾波濾波v oo22 本振本振DSB-SC信號信號低通低通93相乘法的波形示意DSB-SC信號信號本振信號本振信號相乘信號相乘信號前半周期，二者前半周期，二者同相，相乘為正同相，相乘為正中半周期，二者中半周期，二者反相，相乘為負反相，相乘為負后半周期，二者后半周期，二者同相，相乘為正同相，相乘為正低通濾波恢復原始信號低通濾波恢復原始信號94相干解調如果本振與發送端載波不同頻或不同相會怎樣？ttSCDSB0coscos已調波為)cos(coscos00ttt與本振相乘后為)2cos()cos(cos210ttt)2cos()2cos(41)cos(cos2100tttt原始信號產生失真原始信號產生失真9596 由上分析得到