1、第四章第四章 調制與解調調制與解調4.1 概述調制調制：讓高頻載波信號的某個參數，如振幅、頻率、相位，：讓高頻載波信號的某個參數，如振幅、頻率、相位，隨調制信號的大小而線性變化的過程。隨調制信號的大小而線性變化的過程。解調解調：從已調信號中還原出調制信號。：從已調信號中還原出調制信號。 調制過程發生在通信系統的發送端。受調制前的高頻振蕩波稱為載波，已調制后的高頻振蕩信號稱為已調信號。射頻通信中為什么要調制射頻通信中為什么要調制1)高頻電磁波的天線尺寸小便于攜帶，輻射效率高；高頻電磁波的天線尺寸小便于攜帶，輻射效率高；2)高頻信號在同軸線內損耗和泄漏少；高頻信號在同軸線內損耗和泄漏少；3)高頻無

2、線通信容量大。高頻無線通信容量大。 本課程只研究各種正弦調制方法性能和電路。本課程只研究各種正弦調制方法性能和電路。 非線性電路具有頻率變換的功能，即通過非線性器件非線性電路具有頻率變換的功能，即通過非線性器件相乘的作用產生與輸入信號波形的頻譜不同的信號。相乘的作用產生與輸入信號波形的頻譜不同的信號。 當頻率變換前后，信號的頻譜結構不變，只是將信號當頻率變換前后，信號的頻譜結構不變，只是將信號頻譜無失真在頻率軸上搬移，則稱之為頻譜無失真在頻率軸上搬移，則稱之為線性頻率變換線性頻率變換，具，具有這種特性的電路稱之為頻譜搬移電路。如下圖所示有這種特性的電路稱之為頻譜搬移電路。如下圖所示(a) 調幅

3、原理調幅原理(b) 檢波原理檢波原理4.2 頻譜線性變換的一般概念頻譜線性變換的一般概念伏伏安安特特性性曲曲線線不不是是直直線線會會產產生生新新的的頻頻率率分分量量具具有有頻頻率率變變換換的的作作用用 非非線線性性電電路路不不滿滿足足疊疊加加原原理理分分析析方方法法：級數展開級數展開折線分析法折線分析法線性時變電路分析法線性時變電路分析法（2）線性電路具有疊加性和均勻性；非線性電路不具有疊加性和均勻性。）線性電路具有疊加性和均勻性；非線性電路不具有疊加性和均勻性。（3）線性系統傳輸特性只由系統本身決定，與激勵信號無關。而非線性電路的輸）線性系統傳輸特性只由系統本身決定，與激勵信號無關。而非線性

4、電路的輸入輸出特性則不僅與系統本身有關，而且與激勵信號有關。入輸出特性則不僅與系統本身有關，而且與激勵信號有關。 （4）線性電路可以用線性微分方程求解并可以方便地進行電路的頻域分析。非線）線性電路可以用線性微分方程求解并可以方便地進行電路的頻域分析。非線性電路要用非線性微分方程表示，因此對非線性電路進行頻域分析是比較困難性電路要用非線性微分方程表示，因此對非線性電路進行頻域分析是比較困難的。只能的。只能 針對某一類非線性電路采用對它比較合適的分析手段（非線性電阻針對某一類非線性電路采用對它比較合適的分析手段（非線性電阻電路）。電路）。（1）基爾霍夫電流和電壓定律對非線性電路和線性電路均適用。基

5、爾霍夫電流和電壓定律對非線性電路和線性電路均適用。非線性電路與線性電路分析方法的異同點非線性電路與線性電路分析方法的異同點2) 2) 從頻譜結構看，上述頻率變換電路都只是對輸入信號頻從頻譜結構看，上述頻率變換電路都只是對輸入信號頻譜實行橫向搬移而不改變原來的譜結構。譜實行橫向搬移而不改變原來的譜結構。1) 1) 它們的實現框圖幾乎它們的實現框圖幾乎是相同的，都是利用非線是相同的，都是利用非線性器件對輸入信號頻譜實性器件對輸入信號頻譜實行變換以產生新的有用頻行變換以產生新的有用頻率成分后，濾除無用頻率率成分后，濾除無用頻率分量。分量。3) 3) 頻譜的橫向平移從時域角度看相當于輸入信號與一個參頻

6、譜的橫向平移從時域角度看相當于輸入信號與一個參考正弦信號相乘，而平移的距離由此參考信號的頻率決定，考正弦信號相乘，而平移的距離由此參考信號的頻率決定，它們可以用乘法電路實現。它們可以用乘法電路實現。(c) 頻譜線性變換頻譜線性變換非線性器 件本振帶通fi, 2Fmax高放f0f到中放fi=fO-fSfSffiffif頻譜非線性變換頻譜非線性變換改變頻譜結構的頻譜變換，如頻率調制、相位調制等。改變頻譜結構的頻譜變換，如頻率調制、相位調制等。頻譜線性變換的特點：頻譜線性變換的特點：4.3 4.3 振幅調制與解調振幅調制與解調n 幅度調制（幅度調制（AMAM）是指載波的振幅隨調制信號）是指載波的振幅

7、隨調制信號f(t)(t)成比例變化，成比例變化，而其角頻率和初相位均為常數。而其角頻率和初相位均為常數。n 幅度調制有如下方式：幅度調制有如下方式：t 殘留邊帶幅度調制（殘留邊帶幅度調制（Vestigial Sideband AMVestigial Sideband AM，簡記為，簡記為VSB AMVSB AM）t 正交幅度調制（正交幅度調制（Quadrature AMQuadrature AM）t 數字信號調幅數字信號調幅: :（ASK ,Amplitude Shift Keying ,ASK ,Amplitude Shift Keying ,幅度鍵控）幅度鍵控）t 單邊帶幅度調制（單邊帶幅

8、度調制（Single Sideband AMSingle Sideband AM，記為，記為SSB AMSSB AM）將調制信號頻譜搬到載波一側或兩側的過程，稱為振幅調制。將調制信號頻譜搬到載波一側或兩側的過程，稱為振幅調制。t雙邊帶幅度調制（雙邊帶幅度調制（Double Sideband AM,Double Sideband AM,記為記為DSB AMDSB AM）這種）這種調幅方式又稱抑制載波調幅（調幅方式又稱抑制載波調幅（Suppressed Carrier AM,Suppressed Carrier AM,簡記簡記為為SC AMSC AM）t標準幅度調制（標準幅度調制（Standard

9、 AMStandard AM） 無線電調幅廣播發射和接收設備無線電調幅廣播發射和接收設備標準調幅波信號標準調幅波信號示波器測試圖示波器測試圖標準調幅波信號標準調幅波信號頻譜儀測試圖頻譜儀測試圖4.3.1 4.3.1 標準振幅調制波的基本特性及其數學表達式標準振幅調制波的基本特性及其數學表達式典型幅度調制是各種幅度調制中最基本的一種。在關于幅典型幅度調制是各種幅度調制中最基本的一種。在關于幅度調制的性質以及調制與解調技術原理等方面，集中在這度調制的性質以及調制與解調技術原理等方面，集中在這一節里說明。一節里說明。n 標準調幅波信號的性質：標準調幅波信號的性質：t 信號的數學表示式信號的數學表示式

10、t 波形圖波形圖t 頻譜函數與頻譜頻譜函數與頻譜t 信號所具有的功率在各頻率分量之間的分配關系等信號所具有的功率在各頻率分量之間的分配關系等典型調幅波的振幅應正比于信息典型調幅波的振幅應正比于信息( (調制信號調制信號) )f(t),(t),設載波設載波cosccmcvVt若調制信號為單音余弦波若調制信號為單音余弦波: : cos; cf tVt, ,那么調幅信號那么調幅信號( (已調波已調波) )可表達為：可表達為： ( ) cos1( )coscmacacmccmvtVKfttKVfttV由于由于調幅信號的振幅與調制信號成線性關系調幅信號的振幅與調制信號成線性關系，即有：，即有： 式中式中

11、ak為比例系數為比例系數1 1、振幅調制信號分析、振幅調制信號分析信號為信號為： 1coscos1coscosacmccmcmacK VvtVttVVmtt式中式中ma a為調制度，表示載波幅度為調制度，表示載波幅度受調制信號控制的程度受調制信號控制的程度 aac mk VmV常用百分比數表示。常用百分比數表示。 coscoscos11coscos()cos()22cmcacmccmcacmcacmcv tVtm VttVtm Vtm Vtc載波角頻率載波角頻率c上邊頻上邊頻c下邊頻下邊頻(1cos)cmaVmt為載波的振幅為載波的振幅最大值為最大值為 最小值為最小值為(1)cmaVm(1)c

12、maVmcmV載波振幅載波振幅12acmm V邊頻振幅邊頻振幅max=cmacmVVmV上峰值調幅指數峰值調幅指數maxminacmVVmV下( )(1cos)mcmaVtVmtmax(1)cmaVVmcmVmin(1)cmaVVm2 2、調幅信號波形、調幅信號波形(1cos) cosAMcmacvVmtt( )(1cos)mcaVtVmtcosccmcvVttVv cos實實際際電電路路中中必必須須避避免免包包絡絡失失真真過過調調幅幅時時百百分分之之百百最最大大調調幅幅時時未未調調幅幅時時,1)(10aaammm1ma 1ma 波形特點：波形特點：（1 1）調幅波的振幅（包絡）變化規律與調）

13、調幅波的振幅（包絡）變化規律與調 制信號波形一致制信號波形一致（2 2）調幅度）調幅度mma a反映了調幅的強弱程度，反映了調幅的強弱程度， 可以看出可以看出: m: ma a值越大調幅越深：值越大調幅越深： 由單一頻率信號調幅由單一頻率信號調幅 t )cos(m21t )cos(m21tcosVtcos)tcosm1(VV0a0a000a0AM 含含傳傳輸輸信信息息下下邊邊頻頻分分量量含含傳傳輸輸信信息息上上邊邊頻頻分分量量不不含含傳傳輸輸信信息息載載波波分分量量:)(000可見可見, ,調幅波并不是一個簡單的正弦波調幅波并不是一個簡單的正弦波, ,包含有三個頻率分量：包含有三個頻率分量：3

14、 3、調幅波的頻譜、調幅波的頻譜 調制信號0 0載波調幅波0 0+上邊頻0 0-下邊頻4、 調幅波的功率 (1cos)cos11coscos()cos()22cmaccmcacacv tVmttVtmtmt 22122cmCccLLuUPdtRR 載波功率：（載波在負載電阻RL上消耗的功率） 一般功率指：幅度、頻率均衡定的調幅波，調幅波的幅度變化通常由：載波功率、最大功率、最小功率、調幅波平均功率描述。 調幅波功率調幅波功率： ( (負載電阻負載電阻R RL L上消耗的總功率）上消耗的總功率）2222111221AMcm( )(cos)(cos)caLLcautPdtUmtRRPmt 212O

15、TcmPV24aOTmPPPSB上SB下212aavOTOTmPPPPPSB上SB下(3) (3) 上、下邊帶的平均功率：上、下邊帶的平均功率： (2) (2) 在調制信號一周期內，調幅信號輸出的平均總功率在調制信號一周期內，調幅信號輸出的平均總功率 單位電阻上消耗的載波功率：單位電阻上消耗的載波功率： (1)(1)設調幅波傳輸信號至單位電阻上，那么調幅波各分量的功率為：設調幅波傳輸信號至單位電阻上，那么調幅波各分量的功率為： 調幅波功率調幅波功率：調幅波的最大功率調幅波的最大功率：調幅波的最小功率調幅波的最小功率：2211m a xm in()()cacaPPmPPm 21 (cos)cPP

16、mt 22111122(cos)()OTaOTaPPmt dtPm 調制信號一周期內的平均功率為調制信號一周期內的平均功率為22am載波功率雙邊帶功率42am載波功率單邊帶功率22222212aaaammmm平均總功率雙邊帶功率2224aamm平均總功率單邊帶功率(4)(4)邊帶功率，載波功率與平均功率之間的關系：邊帶功率，載波功率與平均功率之間的關系： n由于在普通調幅波信號中，有用信息只攜帶在邊頻帶由于在普通調幅波信號中，有用信息只攜帶在邊頻帶內，而載波本身并不攜帶信息，但它的功率卻占了整內，而載波本身并不攜帶信息，但它的功率卻占了整個調幅波功率的絕大部分，因而調幅波的功率浪費大，個調幅波

17、功率的絕大部分，因而調幅波的功率浪費大，效率低。但效率低。但AMAM波調制方便，解調方便，便于接收。波調制方便，解調方便，便于接收。如當如當100%100%調制時調制時(ma=1)(ma=1)，雙邊帶功率為載波功率的，雙邊帶功率為載波功率的1/2,1/2,只占用了調幅波只占用了調幅波 功率的功率的 1/31/3，而當，而當 mma a=1/2=1/2時，時，P POTOT=(8/9)P=(8/9)P0 0一般，實際中傳送的調制信號并非單一頻率的信號，常為一一般，實際中傳送的調制信號并非單一頻率的信號，常為一個連續頻譜的限帶信號個連續頻譜的限帶信號) t ( f則則01( )cosAMcmaVV

18、k f tt若將若將 ) (tf分解為：分解為： 1nnnn)tcos(V)t(f 則有則有 011cos()cosAMcmnnnnVVmtt ，其中：其中： nanVkm 0 maxo 調幅波maxmaxmaxmax調制信號載波0 0+maxmax上邊帶0 0-maxmax下邊帶同樣含有三部分頻率成份同樣含有三部分頻率成份 nn0nnn0n00nn0nn0n000nnn0AMt )cos(m21t )cos(m21tcosVt )cos(m21t )cos(m21tcosVtcostcosm1VV 含含信信息息下下邊邊帶帶含含信信息息上上邊邊帶帶不不含含信信息息載載波波分分量量)()(:00

19、0nn信號帶寬信號帶寬max2B 限帶信號的調幅波限帶信號的調幅波0 maxo 調幅波maxmaxmaxmax調制信號載波0 0+maxmax上邊帶0 0-maxmax下邊帶 由于：由于：tcosVtcosmtcosVtcos)tcosm1(VV00a000a0AM 0v 乘法器乘法器 相加器相加器vAMv0v5 5、AM AM 信號的產生原理框圖信號的產生原理框圖可見可見要完成要完成AMAM調制，其核心部分是實現調制信號與載波相乘調制，其核心部分是實現調制信號與載波相乘例例4.1 4.1 某一調幅波，其載波功率某一調幅波，其載波功率P PoToT=150W.=150W.(1)(1)若調幅指數

20、若調幅指數m ma a=0.3,=0.3,求邊頻功率。求邊頻功率。(2)(2)若調幅指數若調幅指數m ma a=1,=1,求邊頻功率及最大狀態功率求邊頻功率及最大狀態功率 220.321506.7522aSBSSBOTmPPPW解解(1)當當ma a=0.3時，有時，有最大狀態功率為最大狀態功率為 2max1150 4600OTaPPmW (2)當當ma a=1時，有時，有 2121507522aSBSSBOTmPPPW對標準調幅信號的分析得出：對標準調幅信號的分析得出：n 從傳輸信息的角度看，載波分量是多余的，而且它還占去了從傳輸信息的角度看，載波分量是多余的，而且它還占去了 調幅波總功率的

21、一半以上，這對充分利用發射機功率不利。調幅波總功率的一半以上，這對充分利用發射機功率不利。n 由于載波分量的存在，有時還會對其它信號形成干擾。由于載波分量的存在，有時還會對其它信號形成干擾。n 從傳輸信號的角度看，它所占的帶寬有一半是多余的，這對從傳輸信號的角度看，它所占的帶寬有一半是多余的，這對 節省頻率資源不利。節省頻率資源不利。解決方案：解決方案：雙邊帶調幅雙邊帶調幅( double sideband DSB)單邊帶調幅單邊帶調幅（Single Sideband AM，記為，記為SSB AM）殘留邊帶調幅殘留邊帶調幅（Vestigial Sideband AM，簡記為，簡記為VSB AM

22、）4.3.2 4.3.2 雙邊帶調幅雙邊帶調幅(DSB)單邊帶調幅單邊帶調幅(SSB) t )cos(t )cos(VkV21tcostcosVkVv00000DSB nnnnnnnnnDSBtVtVkVttVkVv)cos()cos(21coscos00000 若調制信號為限帶信號的調制：若調制信號為限帶信號的調制： )()(0tvtkvvDSB 一、雙邊帶信號一、雙邊帶信號( double sideband DSB)( double sideband DSB)在在AMAM調制過程中，如果調制過程中，如果將載波分量抑制將載波分量抑制就形成就形成抑制載波抑制載波的雙邊帶信號的雙邊帶信號，簡稱雙

23、邊帶信號，它可以，簡稱雙邊帶信號，它可以用載波和調制用載波和調制信號直接相乘得到信號直接相乘得到，若調制信號為單一頻率信號：，若調制信號為單一頻率信號： 、數學表達式數學表達式2. 2. 波形與頻譜波形與頻譜tV cos(1) DSB(1) DSB信號的包絡正比于調制信號信號的包絡正比于調制信號 (2)(2) DSB DSB信號載波的相位反映了調制信號的極性，信號載波的相位反映了調制信號的極性，即在調制信號負半周即在調制信號負半周 時，已調波高頻與原載波反相。時，已調波高頻與原載波反相。因此嚴格地說，因此嚴格地說，DSBDSB信號已非單純信號已非單純 的振幅調制信號，而是既調幅又調相的信號的振

24、幅調制信號，而是既調幅又調相的信號。(3)(3) DSB DSB波的頻譜成份中抑制了載波分量，全部功率為邊帶占有，功率波的頻譜成份中抑制了載波分量，全部功率為邊帶占有，功率 利用率高于利用率高于AMAM波。波。maxmax22FB (4) (4) 占用頻帶占用頻帶 調制信號 載波o 上邊頻 下邊頻二、單邊帶信號二、單邊帶信號（Single Sideband AM，記為，記為SSB AM）n 雙邊帶抑制載波調幅方式中，不含固定載波分量，因而可以雙邊帶抑制載波調幅方式中，不含固定載波分量，因而可以有效地利用發射機的功率傳遞信息。但它是雙邊帶信號，所占有效地利用發射機的功率傳遞信息。但它是雙邊帶信號

25、，所占帶寬仍為調制信號最高角頻率的兩倍。帶寬仍為調制信號最高角頻率的兩倍。n 而從有效傳輸信息的角度看，只要傳送一個邊帶就夠了，只而從有效傳輸信息的角度看，只要傳送一個邊帶就夠了，只傳送一個邊帶的調幅信號稱為單邊調幅，可以選擇上邊帶也可傳送一個邊帶的調幅信號稱為單邊調幅，可以選擇上邊帶也可以采用下邊帶。以采用下邊帶。n 單邊帶調幅，簡記為單邊帶調幅，簡記為SSB AMSSB AM，顯然，它既可充分利用發射機，顯然，它既可充分利用發射機的功率又節省占有頻帶。所以，它是傳輸信息的最佳調幅方式。的功率又節省占有頻帶。所以，它是傳輸信息的最佳調幅方式。但是實現這種調幅方式的調制和解調技術比較復雜。但是

26、實現這種調幅方式的調制和解調技術比較復雜。 t )cos(t )cos(VkV21)t(v000DSB tVtVkVtvSSBU)cos()cos(21)(000 單邊帶單邊帶(SSB)(SSB)信號是由信號是由DSBDSB信號經過邊帶濾波器濾除了一個信號經過邊帶濾波器濾除了一個邊帶或在調制過程中直接將一個邊帶抵消而形成，邊帶或在調制過程中直接將一個邊帶抵消而形成，如：如：上邊帶信號上邊帶信號0 0+maxmax上邊帶0 0-maxmax下邊帶o o 0 0+maxmax上邊帶 v上邊帶濾波器上邊帶濾波器SSBUv乘法器乘法器ov下邊帶濾波器下邊帶濾波器SSBLvDSBvn 單邊帶信號是等幅余

27、弦波形，其幅度包絡不反映單邊帶信號是等幅余弦波形，其幅度包絡不反映 調制信號的波形。調制信號的波形。n 單邊帶信號是調幅波，但是調制信息是包含單邊帶信號是調幅波，但是調制信息是包含在在 頻率項中。頻率項中。n 對這類調幅信號，只能使用同步解調方法。對這類調幅信號，只能使用同步解調方法。0001( )cos()cos()2SSBLvtkV VtVt下邊帶信號下邊帶信號o 0 0-maxmax下邊帶實現單邊帶調幅的電路：實現單邊帶調幅的電路：n 濾波法：當調制信號中含有低頻分量時，濾波器的實現困難濾波法：當調制信號中含有低頻分量時，濾波器的實現困難帶通濾波器帶通濾波器tVtvccmccos)(tV

28、tvmfcos)(ccSSB AM HzF300minHzf601010%006. 010600270minfFHzf401010%6 . 010600250minfFn 存在問題：對濾波器提出很高要求存在問題：對濾波器提出很高要求另外由三角公式：另外由三角公式： tsintsinVtcostcosV)t(v00SSBU tsintsinVtcostcosV)t(v00SSBL 利用上三角公式的實現電路如下圖所示（相移法）：利用上三角公式的實現電路如下圖所示（相移法）：乘法乘法器器乘法乘法器器0 00 0相移相移0 00 0相移相移加法加法器器減法減法器器tcosv SSBUvSSBLvcos

29、oovttV00sintVsin 殘留邊帶調幅殘留邊帶調幅（Vestigial Sideband AM，簡記為，簡記為VSB AM）n 在單邊帶調幅和雙邊帶調幅之間找到了一種折衷方式，這就在單邊帶調幅和雙邊帶調幅之間找到了一種折衷方式，這就是殘留邊帶調幅，簡記為是殘留邊帶調幅，簡記為VSBAMVSBAM。n 在在VSBAMVSBAM方式中，不是將一個邊帶完全濾除，而是保留一方式中，不是將一個邊帶完全濾除，而是保留一部分。下圖所示為部分。下圖所示為VSBAMVSBAM信號幅度譜的示意圖。信號幅度譜的示意圖。按電路特點振幅調制可分為按電路特點振幅調制可分為高電平調制高電平調制：功放和調制同時進行，

30、主要用于：功放和調制同時進行，主要用于AM信號。信號。低電平調制低電平調制：先調制后功放，主要用于：先調制后功放，主要用于DSB、SSB以及以及FM信號。信號。4.3.3振幅調制電路振幅調制電路ucT1EcT2Ec0uuAMT3低頻低頻高頻高頻調幅波調幅波集電極有效動態電源為集電極有效動態電源為：tcosVV)t(vCCCC 集電極調幅電路集電極調幅電路RLuC1C2ucC3C4C6C5EcR1LBCBLB1CB12uAM基極有效動態偏壓為基極有效動態偏壓為tcosVV)t (vV)t (vBOBOBB +VBO-基極調幅電路基極調幅電路iCiC1) t (v ccV)t (v )t(vcci

31、cvAM（t）集電極調制集電極調制基極調制基極調制MC1596模擬乘法器電路低電平調幅電路低電平調幅電路1.模擬乘法器振幅調制電路模擬乘法器振幅調制電路RcRcEcVT1VT2VT3 VT4VT5VT6Io 根據差分電路的工作原理：根據差分電路的工作原理： TyoTxTxUuthIiiUuthiiiUuthiii22265634521 又因，輸出電壓：又因，輸出電壓：TyTxcoTxccccBAoVuthVuthRIVuthRiiRiiiiRiiiiRiiu222)()()()()()(6534214231 +ux-+uy-+uo-iAiBi2i1i3i4i5i6當輸入為小信號并滿足：當輸入為

32、小信號并滿足： TyTyTxTxTyTxUuUuthUuUuthmVUUmVUU2222522522yxyxTcoouKuuuVRIu 24 而標度因子而標度因子24TcoURIK Gilbert乘法器單元電路，只有當輸入信號較小時，具有較理想的乘法器單元電路，只有當輸入信號較小時，具有較理想的相乘作用相乘作用,ux，uy 均可取正、負兩極性，故為四象限乘法器電路，但因均可取正、負兩極性，故為四象限乘法器電路，但因其線性范圍小，不能滿足實際應用的需要。其線性范圍小，不能滿足實際應用的需要。 用射極負反饋電路用射極負反饋電路Ry，可可擴展擴展uy的線性范圍的線性范圍. 圖4-14MC1596構成

33、的普通調幅電路2.平方律調幅器平方律調幅器場效應管具有典型的平方律特性，可用平方律一般特性描述場效應管具有典型的平方律特性，可用平方律一般特性描述.2211120112112 DSSDSSDSSDSSdpppvvviIIIIVVVaa va v01222 =DSSDSSDSSppIIaIaaVV式中；201222221120co( )(coscos)(coscos)(12cos 2)cos2(1cos 2)2scoscosdcmccmccmccmccmccaitaa VtVta VtVta VVtaa VtaVta VttVVt 單音調幅的實現：單音調幅的實現：圖4-18 平方律調幅器實際的場

34、效應管調幅電路常采用平衡調幅器來抵消許多實際的場效應管調幅電路常采用平衡調幅器來抵消許多組合頻率分量。下圖是實際電路圖組合頻率分量。下圖是實際電路圖 1212 24 (4-33)ddciia va v v斬波調幅斬波調幅斬波調幅就是用載波頻率的變化來把連續信號斬成間斷信號，再通斬波調幅就是用載波頻率的變化來把連續信號斬成間斷信號，再通過中心頻率為過中心頻率為f的帶通濾波器取出調幅信號。的帶通濾波器取出調幅信號。12( )cos222cos3cos5.35cccS tttt 1222( )coscos3cos5.235acccvf t S tf ttttS(t)若輸出濾波器的中心頻率為fc,帶寬

35、為2F,得到DSB調幅波2444( )coscos3cos5.35cccStttt 444coscos3cos5.35cccv tttt用帶通濾波器可取出DSB信號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出原低頻調制信號的，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，解調也是一種信號頻譜的線性搬移過程，過程。從頻譜上看，解調也是一種信號頻譜的線性搬移過程，是將高頻是將高頻端的信號頻譜搬移到低頻端端的信號頻譜搬移到低頻端，解調過程是和調制過程相對應的，不同的，解調過程是和調制過程相對應的，不同的調制方式對應于不同的解調。調制方式對應于不同的解調。振幅調制過程：振幅調

36、制過程： 解調過程解調過程 AMAM調制調制 DSBDSB調制調制 SSBSSB調制調制包絡檢波包絡檢波( (非相干）非相干）： 同步檢波同步檢波（相干）（相干）： 峰值包絡檢波峰值包絡檢波平均包絡檢波平均包絡檢波 乘積型同步檢波乘積型同步檢波 疊加型同步檢波疊加型同步檢波 4.3.4 4.3.4 振幅調制波的解調模型及電路振幅調制波的解調模型及電路一、一、 振幅波的解調模型振幅波的解調模型 1 包絡檢波包絡檢波 非線形非線形 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，只適用于從已調波中檢出包絡信息，只適用于AMAM信號信號 輸入輸入 AM信號信號檢出包絡信息檢出包絡信息圖圖421

37、 振幅調制波的解調振幅調制波的解調( )( )cosAMcmcvtf t Vt比如比如同步檢波同步檢波，如圖，如圖4-22所示若調幅信號表示為：所示若調幅信號表示為：/( )cos()crcv tVt本地載波信號表示為本地載波信號表示為/2( )( )( )( )cos ()11( )( )cos(2)22pAMccmmrccmmrcmmrcvtvt v tf t V K VtV K V f tf t V K Vt則相乘的結果為則相乘的結果為 經過低通濾波后輸出為經過低通濾波后輸出為 01( )( )( ) (437)2cmmrv tV K V f tKf t上式說明輸出信號是與已調制信號成正

38、比的，也就是完成了檢上式說明輸出信號是與已調制信號成正比的，也就是完成了檢波過程。這種檢波方式波過程。這種檢波方式需要一個與載波同頻率同相位的參考信需要一個與載波同頻率同相位的參考信號號。若參考信號與載波信號不同頻不同相，則會產生失真，使。若參考信號與載波信號不同頻不同相，則會產生失真，使檢波性能下降。檢波性能下降。 對檢波器的技術要求：對檢波器的技術要求：檢波效率檢波效率：是指檢波器輸出信號：是指檢波器輸出信號的幅度與輸入調幅信號中包絡的的幅度與輸入調幅信號中包絡的幅度之比。幅度之比。cmADVmVKV2Acmm V 輸入阻抗輸入阻抗: :它會影響信號傳輸，還將影響它會影響信號傳輸，還將影響

39、前級的工作，需合理設計前級的工作，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輸入調幅信號的包絡之間只有時間延遲或幅度比例上的變化度比例上的變化. 諧波輸出諧波輸出低通濾波器可以使送往下級的低通濾波器可以使送往下級的檢波信號中不包含這些分量，但在載波頻率檢波信號中不包含這些分量，但在載波頻率較高時，在低通濾波器之前，這些分量就可較高時，在低通濾波器之前，這些分量就可能通過空間輻射、寄生耦合或電源反饋到前能通過空間輻射、寄生耦合或電源反饋到前級，影響電路工作的穩定性。級，影響電路工作的穩定性。 二、二、 二極管包絡檢波器

40、的工作原理二極管包絡檢波器的工作原理 目前用得最廣泛的還是二極管包絡檢波器，最簡單的二極管檢波電路如圖目前用得最廣泛的還是二極管包絡檢波器，最簡單的二極管檢波電路如圖4-24(a)所示，它由二極管所示，它由二極管(非線性器件非線性器件)和和RC低通濾波器構成。設二極管正低通濾波器構成。設二極管正向導通電阻為向導通電阻為Rd,設計電路時滿足兩個條件：設計電路時滿足兩個條件： 1; 0LdcRRC電壓傳輸系數電壓傳輸系數(檢波效率檢波效率)定義為：定義為： (4-38)cdivKV峰值包絡檢波器的峰值包絡檢波器的Kd接近于接近于1，流過二極管的電流是窄脈沖序，流過二極管的電流是窄脈沖序列如圖列如圖

41、4-24(c) 所示，它的級數展開式近似表示為：所示，它的級數展開式近似表示為：12cos4cos2. (4-39)davcciItt該檢波電路的輸入電阻是輸入載波電壓該檢波電路的輸入電阻是輸入載波電壓的振幅與檢波電流的基頻分量振幅之比的振幅與檢波電流的基頻分量振幅之比 1idVRI11 (440)22ciidLavvVRRII二極管包絡檢波器的近似數學分析二極管包絡檢波器的近似數學分析;00;0dddddg vviv coscosiicdcicVVtvvVt 設1cosddccigRvVmax(cos)(1 cos)ddiicdicig VVg Vmaxcos(coscos)1coscddd

42、icccicviig VttV0(sincos)LdicdLcccR g VvIRcossincostancLdcccccR g133dcLRRcoscoscos (450)aicvm VtVt 3 1tan3cccc當很小，133coscoscddciLvRKVR檢波檢波效率效率cosdcaiVKm V檢波效率檢波效率電流流通角電流流通角檢波效率檢波效率輸入阻抗輸入阻抗檢波失真檢波失真大信號二極管包絡檢波器的失真大信號二極管包絡檢波器的失真1.頻率失真頻率失真2.非線性失真非線性失真3.惰性失真惰性失真4.負峰切割失真負峰切割失真非線性失真非線性失真為保證檢波的輸出平均電壓不為保證檢波的輸出平均電壓不失真地反映輸入調幅波的包絡失真地反映輸入調幅波的包絡變化，輸入調幅波的調幅電壓變化，輸入調幅波的調幅電壓必須足夠大，這時可把二極管必須足夠大，這時可把二極管特性曲線理想化。實際特性曲特性曲線理想化。實際特性曲線是彎曲的，二極管檢波輸出線是彎曲的，二極管檢波輸出電壓與輸入高頻電壓的振幅并電壓與輸入高頻電壓的振幅并非完全按線性變化。非完全按線性變化。惰性失真惰性失真上面分析的電容上的電壓在二極管截至期間要放電，如果上面分析的電容上的電壓在二極管截至期間要放電，如果RLC的值過大，的值過大，則放電速度會過慢，跟不上輸入調幅波包絡變化的速度，（如圖則放電速