1第5章振幅調制與解調§5.1調幅信號的基本特性§5.2低電平調幅電路§5.3高電平調幅電路§5.4包絡檢波§5.5同步檢波2345.1調幅信號的基本特性55.1.1標準振幅調制的基本特性設簡諧調制信號：

載波信號：1.普通調幅波的數學表達式則調幅信號的振幅為

通常調制要傳送的信號波形是比較復雜的，但無論多么復雜的信號都可用傅氏級數分解為若干正弦信號之和。為了分析方便起見，我們一般把調制信號看成一簡諧信號。6ma

稱為調幅指數即調幅度，是調幅波的主要參數之一，它表示載波電壓振幅受調制信號控制后改變的程度。一般0＜ma≤1。72.普通調幅波的波形圖

當載波頻率調制信號頻率，0＜ma≤1，則可畫出調制信號和已調幅波形分別如下圖所示。從圖中可看出調幅波是一個載波振幅按照調制信號的大小線性變化的高頻振蕩，其振蕩頻率保持載波頻率不變。89103.普通調幅信號的頻譜及信號帶寬將調幅波的數學表達式展開，可得到11由圖看出調幅過程實際上是一種頻譜搬移過程，即將調制信號的頻譜搬移到載波附近，成為對稱排列在載波頻率兩側的上、下邊頻，幅度均等于12對于單音信號調制的已調幅波，從頻譜圖上可知其占據的頻帶寬度B=2或B=2F(=2F)，對于多音頻的調制信號，若其頻率范圍是在Fmin~Fmax之間，則已調信號的頻帶寬度等于調制信號最高頻率的兩倍。134.普通調幅波的功率關系將作用在負載電阻R上載波功率每個邊頻功率(上邊頻或下邊頻)14在調幅信號一周期內，AM信號的平均輸出功率是165.1.2抑制載波的雙邊帶調幅波與單邊帶調幅波1.抑制載波的雙邊帶調幅波

為了克服普通調幅波效率低的缺點，提高設備的功率利用率，可以不發送載波，而只發送邊帶信號。

這就是抑制載波的雙邊帶調幅波(DSBAM)其數學表達式為其所占據的頻帶寬度仍為調制信號頻譜中最高頻率的兩倍，即2.單邊帶調幅波

上邊頻與下邊頻的頻譜分量對稱含有相同的信息。也可以只發送單個邊帶信號，稱之為單邊帶通信(SSB)。其表達式為：或其頻帶寬度為：1819

非線性器件

主振

帶通濾波器

調制信號

f0

f

f

0

fmax

f0

2f0

f

f0

f

小結：調幅的過程例5-12021§5.2低電平調幅電路

調幅波的共同之處都是在調幅前后產生了新的頻率分量，也就是說都需要用非線性器件來完成頻率變換。

高電平調幅電路

一般置于發射機的最后一級，是在功率電平較高的情況下進行調制。

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。按調制電路輸出功率的高低可分為：22DSB和SSB信號一般采用低電平調幅實現，而普通調幅波采用高電平調幅實現，高電平調幅時一般是將調制和功放合二為一，一級完成。23本書介紹的低電平調幅電路，除簡單二極管調幅電路外，都屬于抑制載波的調幅電路，對載波抑制的水平通常用載波泄漏（簡稱載漏）表示。載漏定義為輸出的載波功率低于邊帶功率的分貝數。分貝數越大，抑制性能越好。一般載漏在40分貝以上。245.2.1實現調幅的方法

1雙邊帶調幅可見，輸出電壓與兩輸入電壓乘積是成正比的器件均可實現抑制載波的雙邊帶調幅波。2526272單邊帶振幅調制2829（2）單邊帶調制方法

1）濾波法2）移相法3132相移法是利用移相的方法，消去不需要的邊帶。

圖中兩個平衡調幅器的調制信號電壓和載波電壓都是互相移相90°。因此，輸出電壓為33這種方法原則上能把相距很近的兩個邊頻帶分開，而不需要多次重復調制和復雜的濾波器。但這種方法要求調制信號的移相網絡和載波的移相網絡在整個頻帶范圍內，都要準確地移相90°。這一點在實際上是很難做到的。34

修正的移相濾波法修正的移相濾波法

這種方法所用的90°移相網絡工作于固定頻率，因而克服了實際的移頻網絡在很寬的音頻范圍內不能準確地移相90°的缺點。

這種方法所需要的移相網絡工作于固定頻率1與2，因此制造和維護都比較簡單。它特別適用于小型輕便設備，是一種有發展前途的方法。BM1v1=

vWv￠低通濾波器BM390°移相網絡v￠=cosw1tBM2低通濾波器BM4v2=

vΩv

￠v=sinw1t音頻振蕩器BM-平衡調幅器音頻輸入VW(t)=sinWt90°移相網絡v0￠=cosw1tv0=sinw2t載波振蕩器合并網絡v3±v4SSB輸出v1=sinWtsinw1tv2=cos(w1–W)tv3=vW×

v3=sinw2tcos(w1-W)tv2=sinWtcosw1tv4=cos(w1–W)tv4=v0￠×v3=sinw2tsin(w1–W)t353）殘留邊帶調幅(a)廣播電視臺系統發端濾波器特性(b)電視接收系統中頻濾波器特性

殘留邊帶調幅(記為VSBAM)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象信號就是采用殘留邊帶調幅。365.2.2二極管調幅電路1.簡單的二極管調幅電路

調制信號和載波信號相加后，通過二極管非線性特性的變換，在電流i中產生了各種組合頻率分量，將諧振回路調諧于載波頻率，便能取出載波及和、差頻率的成分，這便是普通調幅波。二極管的工作狀態可分為小信號和大信號兩種情況：小信號調幅又稱為平方律調幅,可用冪級數法來分析（D處在伏安特性彎曲的部分，近似平方律特性）;

大信號調幅又稱為開關式調幅,它可用折線法進行分析（D處在開關狀態）37(1)平方律調幅－二極管信號較小時的工作狀態當vD很小時，級數可只取前四項39

經分類整理可知：是我們所需要的上、下邊頻。這對邊頻是由平方項產生的，故稱為平方律調幅。其中最為有害的分量是項。

由于二極管不容易得到較理想的平方特性，因而調制效率低,無用成分多，目前較少采用平方律調幅器。(2)開關式調幅

在大信號情況應用時，依靠二極管的導通和截止來實現頻率變換，這時二極管就相當于一個開關。

滿足的條件時，二極管的通、斷由載波電壓決定。先來回憶一下開關式調幅電路:41這樣的輸出通過帶通濾波器可以得到標準調幅波（AM波）。這里由于沒有成分，和平方律調幅相比，失真小，又工作在開關狀態，所以效率高。由于以上優點，其應用較廣，但它的輸出中仍有載波成分，要想抑制載波，實現雙邊帶調幅，應采用平衡調制器。432.平衡調制器

兩個開關式調制器對稱連接的電路，載波成分由于對稱而被抵消，在輸出中不再出現，因而平衡調制器是產生DSB和SSB信號的基本電路。44圖為平衡調制器原理圖，它是由兩個二極管開關調幅電路對稱組成。45設，二極管又具有理想的開關特性，當載波為正半周時，D1和D2導通，調制信號通過Tr2傳到負載，當載波為負半周時，D1和D2截止，調制信號被阻斷，不能傳送到輸出端。此時，加在兩個二極管上的電壓為：與方向相反，所以：iL中包含了47（2）小結總之：平衡調制器是產生DSB和SSB信號的基本電路48平衡調制器的一種實用電路（書上P141圖5-13）：此電路避免了嚴格的中心抽頭和二極管對稱情況，改進了理論電路實際操作中難以做到完全對稱平衡的問題。502.環形調制器

在平衡調制器的基礎上，再增加兩個二極管，使電路中4個二極管首尾相接構成環形，這就是環形調制器，也稱雙平衡調制器。51Vc負半周525354=

gDVM[cos(C+)t+cos(C–)t]

振幅比平衡調制器提高了一倍，并抑制了低頻分量，因而獲得了廣泛應用。

從其正負半周期的原理圖可知環形調制器輸出電流的有用分量55

普通調幅波的高頻振蕩是連續的，可是雙邊帶調幅波在調制信號極性變化時，它的高頻振蕩的相位要發生180的突變，這是因為雙邊帶波是由v0和v相乘而產生的。565.3高電平調幅電路

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。

根據調制信號控制方式的不同，對晶體管而言，高電平調幅又可分為基極調幅和集電極調幅。57先來復習一下丙類功放的內容：由上述圖可見，在欠壓區，改變VBE會線性改變Ic1，在過壓區，改變VCC會線性改變Ic1581.基極調幅電路59實際電路：602.集電極調幅電路616263集電極調幅在調制信號一周期內的各平均功率為：1)集電極有效電源電壓Vc(t)供給被調放大器的總平均功率2)集電極直流電源VCC所供給的平均功率則為3)調制信號源V供給的平均功率4)平均輸出功率5)集電極平均耗散功率646)集電極效率故：2)總輸入功率分別由VCC與V所供給，VC供給用以產生載波功率的直流功率Pdc，V則供給用以產生邊帶功率的平均功率PDSB。1)平均功率均為載波點各功率的()倍3)集電極平均耗散功率等于載波點耗散功率的()倍，應根據這一平均耗散功率來選擇晶體管，以使PCM≥Pcav。4)輸出的邊頻功率由調制器供給的功率轉換得到，大功率集電極調幅就需要大功率的調制信號電源。5.3.3雙重調幅65過壓欠壓欠壓過壓665.4包絡檢波一、概述

振幅解調(又稱檢波)是振幅調制的逆過程。它的作用是從已調制的高頻振蕩中恢復出原來的調制信號。

從頻譜上看，檢波就是將幅度調制波中的邊帶信號不失真地從載波頻率附近搬移到零頻率附近,因此，檢波器也屬于頻譜搬移電路。

檢波器的組成應包括三部分，高頻已調信號源，非線性器件，RC低通濾波器。其組成原理框圖如下圖所示。67包絡檢波同步檢波檢波器分類:平方律檢波峰值包絡檢波平均包絡檢波載波被抑制的已調波解調原理解調輸出載波信號v0(t)=cosw0tvW(t)調幅信號vs(t)低

通濾波器68包絡檢波器的技術指標705.4.1小信號二極管平方律檢波一、電路組成二、電路分析三、平方率檢波的技術指標③失真系數745.4.2二極管(大信號)峰值包絡檢波器

二極管(大信號)包絡檢波器串聯型二極管包絡檢波電路并聯型二極管包絡檢波電路

一般要求的輸入信號大于0.5V，所以稱為大信號檢波器。75RLC電路：二是作為檢波器的負載，在其兩端輸出已恢復的調制信號。一是起濾除高頻，低通濾波器作用。故必須滿足二極管檢波器的波形圖其檢波圖如右圖及定量分析:76見書P150772.包絡檢波器的質量指標1)電壓傳輸系數(檢波效率)另外：---電流通角RL---檢波器負載電阻Rd---檢波器二極管內阻

當RL>>Rd時，0，cos1。即檢波效率Kd接近于1，這是包絡檢波的主要優點。2)等效輸入電阻RidVim---輸入高頻電壓的振幅Iim---輸入高頻電流的的基波振幅

由于二極管輸入電阻的影響，使輸入諧振回路的Q值降低，消耗一些高頻功率。這是二極管檢波器的主要缺點。793)檢波失真①惰性失真惰性失真

由于負載電阻R與負載電容C的時間常數RC太大所引起的。這時電容C上的電荷不能很快地隨調幅波包絡變化,從而產生失真。

為了防止惰性失真，只要適當選擇RC的數值，使檢波器能跟上高頻信號電壓包絡的變化就行了。

也就是要求>或寫成在工程上可按maxRLC≤1.5計算。見講義P85背面說明②負峰切割失真(底部切割失真)

檢波器輸出常用隔直流電容Cc與下級耦合，如圖所示。Rg代表下級電路的輸入電阻。考慮了耦合電容Cc和低放輸入電阻Rg后的檢波電路為了有效地傳送低頻信號，要求則檢波過程中，Cc兩端建立了直流電壓經電阻RL和Rg分壓，在RL上得到的直流電壓為：++vWC+RLRgVCCcviD––––(假設）81

對于二極管來說，VRL是反