第7章振幅調制與解調第一頁，共52頁。教學目的1.熟悉調幅波的數學表示式和波形。

2.了解調幅波的頻譜、帶寬和功率關系。

3.掌握普通調幅、雙邊帶、單邊帶調制電路的組成、工作原理和性能特點。

4.了解單邊帶通信的優缺點。

5.了解檢波器的質量指標。

6.掌握二極管包絡檢波器和同步檢波器的電路組成、工作原理和性能特點。

7.了解不產生對角線失真和負峰切割失真的條件。

第二頁，共52頁。7.1

概述7.1.1振幅調制概述7.1.2檢波簡述第三頁，共52頁。7.1.1振幅調制概述所謂調制，就是用一個信號（原信號也稱調制信號）去控制另一個信號（載波信號）的某個參量，從而產生已調制信號的過程。根據所控制的信號參量的不同，調制可分為：調幅：使載波的幅度隨著調制信號的大小變化而變化的調制方式。調頻：使載波的瞬時頻率隨著調制信號的大小而變，而幅度保持不變的調制方式。調相：利用原始信號控制載波信號的相位。解調則是相反的過程，即從已調制信號中恢復出原信號。

這三種調制方式的實質都是對原始信號進行頻譜搬移，將信號的頻譜搬移到所需要的較高頻帶上，從而滿足信號傳輸的需要。第四頁，共52頁。7.1.1振幅調制概述一、定義振幅調制:利用調制信號的大小去控制高頻載頻信號的振幅,使其隨調制信號波形的變化而呈線性變化,其它參數(頻率與相位)不變.振幅調制分類:AMDSBSSB第五頁，共52頁。高頻振蕩高頻放大話筒聲音緩沖發射天線倍頻調制音頻放大7.1.1振幅調制概述第六頁，共52頁。二、調制的原因1）從切實可行的天線出發

為使天線能有效地發送和接收電磁波，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:20Hz～20kHz天線長度:3.75～3750km7.1.1振幅調制概述第七頁，共52頁。7.1.1振幅調制概述2）便于不同電臺相同頻段基帶信號的同時接收頻譜搬移第八頁，共52頁。7.1.1振幅調制概述3）可實現的回路帶寬基帶信號特點：頻率變化范圍很大。低頻（音頻）:20Hz～20kHz高頻（射頻）:AM廣播信號:高頻窄帶信號535～1605kHz，BW=20kHz頻譜搬移lowhigh2020k10k1000k100k第九頁，共52頁。7.1.1振幅調制概述三、調制的方式和分類調幅調相調制連續波調制脈沖波調制脈寬調制振幅調制編碼調制調頻脈位調制第十頁，共52頁。四、調幅的方法平方律調幅斬波調幅調幅方法低電平調幅高電平調幅基極調幅7.1.1振幅調制概述集電極調幅第十一頁，共52頁。7.1.1振幅調制概述過壓狀態的優點是，當負載阻抗變化時，輸出電壓比較平穩且幅值較大，在弱過壓時，效率可達最高，但輸出功率有所下降，發射機的中間級、集電極調幅級常采用這種狀態。過壓狀態特點第十二頁，共52頁。7.1.1振幅調制概述

欠壓狀態的功率和效率都比較低，集電極耗散功率也較大，輸出電壓隨負載阻抗變化而變化，因此較少采用。但晶體管基極調幅，需采用這種工作狀態。欠壓狀態特點第十三頁，共52頁。7.1.2檢波簡述第十四頁，共52頁。7.1.2檢波簡述檢波器的輸入輸出波形1.定義：從振幅受調制的高頻信號中還原出原調制的信號。第十五頁，共52頁。7.1.2檢波簡述檢波器檢波前后的頻譜第十六頁，共52頁。7.1.2檢波簡述檢波器的組成部分2.組成第十七頁，共52頁。7.1.2檢波簡述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檢波器同步檢波器第十八頁，共52頁。1.普通調幅波的數學表示式7.2.1調幅波的數學表示式與頻譜(a)設調制信號為單頻余弦信號

載波信號由振幅調制信號的定義,已調信號的振幅與調制信號uΩ成正比.式中,m稱為調制度:

ka稱為調制靈敏度則已調信號振幅7.2調幅波的性質第十九頁，共52頁。7.2調幅波的性質(b)若調制信號不是單一頻率信號,而是一連續頻譜信號f（t）式中,f（t）是均值為零的歸一化調制信號,|f（t）|max=1。則調幅波表示式為若將調制信號分解為則調幅波:1.普通調幅波的數學表示式第二十頁，共52頁。7.2調幅波的性質2.普通調幅波的波形圖令ωc>>Ω

，0＜m≤1。(a)調制信號為單頻余弦波圖中已調波的振幅稱為調幅信號的包絡（見圖示），大小為:包絡的最大值包絡的最小值第二十一頁，共52頁。7.2調幅波的性質特點：(1)調幅波的振幅（包絡）變化規律與調制信號波形一致;(2)調幅度ma反映了調幅的強弱度.

(a)調制信號為單頻余弦波第二十二頁，共52頁。7.2調幅波的性質(a)調制信號為單頻余弦波第二十三頁，共52頁。7.2調幅波的性質(b)調制信號為連續頻譜信號第二十四頁，共52頁。電壓表達式普通調幅波

雙邊帶調幅波單邊帶信號波形圖頻譜圖信號帶寬

三種振幅調制信號2.普通調幅波的波形圖第二十五頁，共52頁。(a)調制信號為單頻余弦波3.調幅信號的頻譜及帶寬

由圖看出調幅過程實際上是頻譜搬移過程，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

對于單音信號調制已調幅波，從頻譜圖上可知其占據的頻帶寬度B=2或B=2F(=2F).第二十六頁，共52頁。信號帶寬ω0Ωmax調幅波調制信號載波ω0+Ωmax上邊帶ω0-Ωmax下邊帶(b)調制信號為連續頻譜信號3.調幅信號的頻譜及帶寬第二十七頁，共52頁。4.普通調幅波的功率關系將作用在負載電阻RL上(a)載波功率(b)每個邊頻功率(上邊頻或下邊頻)(c)在調幅信號一周期內，AM信號的平均輸出功率是ω0第二十八頁，共52頁。在調幅波中，只有旁頻（或邊帶）才是有用的信息量。而載波分量僅是起到頻譜搬移的作用，不反映調制信號的變化規律。載波本身并不包含信號，但它的功率卻占整個調幅波功率的絕大部分。當m＝1時，Pc＝(2/3)Pav；當m＝0.5時，Pc＝(8/9)Pav；ω0，因而整機效率低。這是調幅制的缺點。一般4.普通調幅波的功率關系第二十九頁，共52頁。５.普通調幅波的產生原理框圖第三十頁，共52頁。(b)發射機的功率利用率不高。６．AM信號主要特點(a)ＡＭ調制信號的包絡反映調制信號的變化規律；第三十一頁，共52頁。一、工作原理

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。非線性調幅方框圖7.3平方律調幅

第三十二頁，共52頁。

如果靜態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段。

直流

載波頻率

調制信號基頻

上、下邊頻

載波二次諧波

調制信號的二次諧波第三十三頁，共52頁。

其中產生調幅作用的項是稱為平方律調幅濾波后，輸出電壓為：調幅度：結論：（1）調幅度的大小由調制信號電壓振幅及調制器的特性曲線所決定（2）通常，a2<<a1因此用這種方法所得到的調幅度不大。在平方律調幅中,管子工作于甲類非線性狀態,效率低,只適用于低電平調幅.第三十四頁，共52頁。串聯雙二極管平衡調幅器簡化電路二、平衡調幅器7.3平方律調幅

第三十五頁，共52頁。總的輸出電壓:輸出:濾掉輸出電壓沒有載波分量優點:有效地抑制載波.第三十六頁，共52頁。1AM:DSB:2波形:AM:當調制信號等于0時,調幅波的振幅等于載波振幅.DSB:當調制信號等于0時,調幅波的振幅等于0.解釋:1在平衡調幅電路中,當調制信號等于零時,載波恰恰互相抵消,輸出為零.每經過一次零點,即意味著兩管電流的大小關系要互換一次,因此在輸出電路中高頻電壓的相位相反.

DSB于AM的區別第三十七頁，共52頁。

單邊帶調制是僅傳送一個邊帶的調制方法。只傳送上邊帶信號叫上邊帶調制，只傳送下邊帶信號叫下邊帶調制。若調制信號為單一頻率信號時，上邊帶調制信號表達式為uSSB(t)=Um0cos(ωC+Ω)t下邊帶調制信號表達式為uSSB(t)=Um0cos(ωC-Ω)t7.4單邊帶信號的產生

第三十八頁，共52頁。7.4單邊帶信號的產生

使所容納的頻道數目加倍，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象要輕得多。要求收、發設備的頻率穩定度高，設備復雜，技術要求高。單邊帶制能大大節省發送功率。第三十九頁，共52頁。7.4單邊帶信號的產生

調幅波ω0+Ω上邊頻ω0-Ω下邊頻1.濾波器法濾波器法原理方框圖第四十頁，共52頁。濾波器法單邊帶發射機方框圖注意：提高單邊帶的載波頻率決不能用倍頻的方法。7.4單邊帶信號的產生

第四十一頁，共52頁。單邊帶發射機方框圖舉例第四十二頁，共52頁。

高電平調幅電路能同時實現調制和功率放大，即用調制信號vΩ去控制諧振功率放大器的輸出信號的幅度Vcm來實現調幅的。集電極調幅基極調幅7.5高電平調幅

第四十三頁，共52頁。7.5高電平調幅

工作原理集電極調幅電路

對于丙類高頻功率放大器，當基極偏置Vbb，激勵高頻信號電壓振幅Ubm和集電極有效回路阻抗Rp不變，只改變集電極有效電源電壓時，集電極電流脈沖在欠壓區可認為不變。而在過壓區，集電極電流脈沖幅度將隨集電極電源電壓VCC變化。因此集電極調幅必須工作在過壓區。一、集電極調幅第四十四頁，共52頁。7.5高電平調幅

工作原理集電極有效電源:受到調制過壓狀態:振幅集電極調幅應工作于過壓狀態。集電極調幅電路第四十五頁，共52頁。工作原理在基極電路里,高頻振蕩、低頻調制信號和激勵電源串連起來構成基極發射級電壓,受的控制,集電極諧振回路取出調幅波。輸出+-基極調幅電路二、基極調幅第四十六頁，共52頁。非線性電路低通濾波器輸入AM信號檢出包絡信息7.6包絡檢波

包絡檢波器的工作原理

從已調波中檢出包絡信息，只適用于AM信號

第四十七頁，共52頁。VDCC++vWRL++充電放電iDvi–––串聯型二極管包絡檢波器大信號的檢波過程，主要是利用二極管的單向導電特性和檢波負載RC的充放電過程第四十八頁，共52頁。電壓傳輸系數（檢波效率）、輸入電阻和失真。1)電壓傳輸系數(檢波效率)定義：包絡檢波器的質量指標

7.6包絡檢波

第四十九頁，共52頁。2)等效輸入電阻

考慮到包絡檢波電路一般作為諧振回路的負載，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