1、第五章第五章 振幅調制與解調振幅調制與解調 5-1 概述概述一、基本概念一、基本概念調制類型調制類型連續波調制連續波調制脈沖波調制脈沖波調制調幅調幅調頻調頻調相調相脈寬脈寬脈幅脈幅脈位脈位1. 調制與解調的方式調制與解調的方式用調制的信號控制高頻信號某個物理量用調制的信號控制高頻信號某個物理量（幅度、頻率、相位）實現調制。（幅度、頻率、相位）實現調制。 瞬時振幅：瞬時振幅：瞬時頻率：瞬時頻率：瞬時相位：瞬時相位：調頻：調頻：用用v控制高頻控制高頻振蕩振蕩頻率頻率對應解調對應解調鑒頻鑒頻調幅：調幅：用用v控制高頻振蕩幅度控制高頻振蕩幅度檢波檢波對應解調對應解調調相：調相：用用v控制高頻控制高頻振

2、蕩振蕩相位相位對應解調對應解調鑒相鑒相)()()(tvtvkVtVacmm )()()(tvtvktfc )()()(tvtvkttpc 2. 調幅與解調的本質調幅與解調的本質 其本質是實現頻譜線性搬移其本質是實現頻譜線性搬移 可用相乘器實現可用相乘器實現5-2 振幅調制的基本特性和實現方法振幅調制的基本特性和實現方法一、振幅調制的定義和分類一、振幅調制的定義和分類1. 定義：定義：凡是能實現將調制信號頻譜搬移凡是能實現將調制信號頻譜搬移到載波一側或兩側的過程，稱為振幅調制。到載波一側或兩側的過程，稱為振幅調制。2. 分類：分類：按頻譜結構分按頻譜結構分普通調幅波（普通調幅波（AM）雙邊帶調制

3、波（雙邊帶調制波（DSB）單邊帶調制波（單邊帶調制波（SSB）2. 分類：分類：按電路形式分按電路形式分高電平調制電路高電平調制電路低電平調制電路低電平調制電路集電極調幅集電極調幅基極調幅基極調幅二極管調制器二極管調制器三極管調制器三極管調制器集成模擬調制器集成模擬調制器平衡平衡環形環形環形組件環形組件單差分對單差分對雙差分對雙差分對三差分對三差分對二、調幅波的基本特性二、調幅波的基本特性(以單音調制為例以單音調制為例)1. AM波基本特性波基本特性 1) 表示方法表示方法 i ) 波形波形載波信號載波信號 ，調制信號，調制信號tVvm costVvccmc cos 實現實現AM波的關鍵是在調

4、制之前必波的關鍵是在調制之前必須在調制信號上疊加一個直流電壓須在調制信號上疊加一個直流電壓實際調制信號的調幅波形實際調制信號的調幅波形(b)uAM(t)f (t)tt(a)包絡未調制001) 表示方法表示方法 ii ) 數學表達式數學表達式ttM1VttVvcacmcmAM cos)cos(cos)( 稱振幅調制的調制度稱振幅調制的調制度1VVVVVVKMmmmmcmmaa minmaxminmax tttvAM(t)vAM(t)v ttvcvAM(t)1) 表示方法表示方法 iii) 頻譜表示頻譜表示 t2VMt2VMtVvccmaccmaccmAM)cos()cos(cos 語音信號及已調

5、信號頻譜語音信號及已調信號頻譜1) 表示方法表示方法iv) 矢量表示矢量表示2) 能量關系：能量關系：Pav音頻信號一個周期內在負載音頻信號一個周期內在負載RL上的平均功率上的平均功率(高頻一周期的平均功率高頻一周期的平均功率)能量傳送：能量傳送：從從AM傳送傳送SSB傳送不僅僅節約了能量并且壓縮了占據頻帶傳送不僅僅節約了能量并且壓縮了占據頻帶其中其中 稱為載波功率，稱為載波功率， 稱為上下邊帶總功率稱為上下邊帶總功率L2cm0R2VP 02aSBP2MP L2a2cmLR2tM1VP)cos( SB02a020LavPP2M1PtdP21P )( 3) 實現方法實現方法2. DSB，SSB的

6、基本特性的基本特性1) 表示方法表示方法i) 波形波形 雙邊帶雙邊帶 單邊帶單邊帶1) 表示方法表示方法ii) 數學表達式數學表達式ttVMv coscoscmaDSB t2VMv)cos(ccmaSSB t2VM)cos(ccma 或1) 表示方法表示方法iii) 頻譜頻譜 雙邊帶雙邊帶 單邊帶單邊帶2) 能量關系能量關系L2oo2aDSBR2VPP2MPcm其其中中 o2aDSBSSBP4MP21P 3) 單邊帶調制實現方法單邊帶調制實現方法ii)移相法移相法i) 濾波法濾波法 3) 單邊帶調制實現方法單邊帶調制實現方法iii) 修正移相濾波器修正移相濾波器帶通濾波器帶通濾波器帶通濾波器帶

7、通濾波器5-3 振幅調制電路振幅調制電路一、高電平調制電路：實現一、高電平調制電路：實現AM波的調制波的調制 1. 集電極調幅電路集電極調幅電路: )()()(2M1PP2a0DavD )()()(2M1PP2a0OavO )()()(2M1PP2a0CavC 0CavCCMPPP)()( 一、高電平調制電路：一、高電平調制電路：2. 基電極調幅電路基電極調幅電路:)()(tvVtVBBBB 0DavDPP)()( O2a0OavOP2M1PP )()()(0CavO0DavOavDavCPPPPPP)()()()()()( 0CCMPP)( 5-3 振幅調制電路振幅調制電路一、低電平調制電路

8、一、低電平調制電路1. AM調制器（舉例）調制器（舉例）1) 單差分對調制器單差分對調制器i) 電路電路ii) 工作原理工作原理tVvccmc cos tVvm cos kT2qvthiiiic3c2c1cc EEE3cRVvi iii) 討論：其中討論：其中LC帶通濾波器，中帶通濾波器，中心頻率為心頻率為C ， 2BWdB3 2) 二極管調制器二極管調制器i) 電路電路ii) 工作原理工作原理iii) 討論：其中討論：其中LC帶通濾波器，中帶通濾波器，中心頻率為心頻率為C ， 2BWdB3 )()(tKR2RVv2iiic1LD02D1D LcmcL0AMRttV2tRV2i coscosc

9、os LAMoRiv 3) 集成模擬集成模擬AM調制器調制器 電路一：電路一：MC1596G(或或XFC1596) 3) 集成模擬集成模擬AM調制器調制器 電路二：電路二：BG314(或或MC1595L) 2. DSB調制器調制器 1）二極管）二極管DSB調制器調制器 i) 二極管平衡二極管平衡DSB調制器調制器 LDc12D1DR2Rt)(Kv2-iii v1=vcVcmcosctv2=vVmcostVcmVm，VcmVD(on)i經過經過LC帶通濾波器中心頻率帶通濾波器中心頻率c，BW3dB=2得輸出得輸出tv2RivcLDSBo cos 1）二極管）二極管DSB調制器調制器ii) 二極管

10、環形二極管環形DSB調制器調制器v1=vcVcmcosctv2=vVmcostVcmVm，VcmVD(on)LDc2IIIR2Rt)(Kv2-iii i經過經過LC帶通濾波器中心頻率帶通濾波器中心頻率c，BW3dB=2得輸出得輸出vo為不失真的為不失真的vDSB tv22RivcLDSBo cos 1）二極管）二極管DSB調制器調制器iii) 環形組件環形組件DSB調制器調制器v1=vcVcmcosctv2=vVmcostVcmVm，VcmVD(on)LDc2R2Rt)(Kv2i i經過經過LC帶通濾波器中心頻率帶通濾波器中心頻率c，BW3dB=2得輸出得輸出vo為不失真的為不失真的vDSB

11、tv22vco cos 2) 三極管三極管DSB調制器調制器 i）單差分對調制器）單差分對調制器v1=vcVcmcosctv2=vVmcostkT2qvthRviiicE2c1c 當當26mvVcm260mv, 當當Vcm260mv, , ，同樣實現不失真的，同樣實現不失真的DSB波。波。 )(121tKkTqvth 當當Vcm26mv，cvvi ，可實現理想，可實現理想DSB波；波；i頻譜頻譜含有含有c c，33c c ，經，經LC帶通濾波，中帶通濾波，中心頻率為心頻率為c，BWBW3dB 3dB = 2= 2，可實現不失真的，可實現不失真的DSB波；波； ii）雙差分對調制器）雙差分對調制

12、器kT2qvthkT2qvthIiii210III Vm260mv，經經LC帶通濾波中心頻率為帶通濾波中心頻率為c，BWBW3dB3dB=2=2，可實現不失真的，可實現不失真的DSB波；波； 可實現理想的可實現理想的DSB波。波。 kT2qvthRv2i1E2 加加RE后：后：)(2tKkTqvthcc 若若v1=v， v2 = v cEckTRvqvi 若若v1= vc，v2 = viii）三差分對調制器）三差分對調制器v1=vcVcmcosct ， v2=vVmcost vvRRIR4vvAvc2E1E0ccMDSB ，可實現理想，可實現理想DSB波。波。iv）集成模擬）集成模擬DSB調制

13、器調制器MC1595L(或或BG314) vvAvvvvvcMDSBcyx ,iv）集成模擬）集成模擬DSB調制器調制器MC15960vK51R0v0vcWc ,可可調調抑抑制制載載漏漏調調整整： 5-4 檢波器檢波器檢波：是從已調幅波中還原出原調制信檢波：是從已調幅波中還原出原調制信號的過程。它是振幅調制的逆過程。號的過程。它是振幅調制的逆過程。頻譜線性搬移頻譜線性搬移混頻混頻調幅調幅檢波檢波檢波器檢波器包絡檢波包絡檢波同步檢波同步檢波串聯型串聯型并聯型并聯型乘積型乘積型疊加型疊加型一、二極管串聯型峰值包絡檢波一、二極管串聯型峰值包絡檢波1. 電路與特點電路與特點電路：電路：特點：特點：(a

14、) vS、D、 CL RL三者串聯關系；三者串聯關系；(b) 具有平均電壓負反饋效應。具有平均電壓負反饋效應。avAVAVvVv . 物理過程：物理過程：i) vo為高頻脈沖電壓為高頻脈沖電壓,其平均值其平均值為輸出的平均電壓為為輸出的平均電壓為VAV；ii) 若若(RLCL)愈大愈大,則則vo脈沖愈小，脈沖愈小，VAV愈大；愈大；iii) iD的流通角的流通角 很小很小,所以工作所以工作在輸入信號的峰值附近。在輸入信號的峰值附近。 結論：結論： 分析：分析：t1t23 . 檢波特性檢波特性(1) 求基本方程求基本方程 )cos(sin)(max Dsm0AVgViI )cossin()(ma

15、x Dsm1m1gViI(2) 檢波特性檢波特性( )(tVVsmAV )cos(sin LDsmAVRgVV(3) 求求 =A（常數常數）50)R(gLD 3LDRg3 3 . 檢波特性檢波特性(4) 檢波性能檢波性能i) 檢波效率：檢波效率：1VVsmAVd cosii) 等效輸入電阻：等效輸入電阻：2RIVRLm1smi iii) 非線性失真非線性失真惰性失真惰性失真負峰切割失真負峰切割失真(a) 惰性失真惰性失真(或稱對角失真或稱對角失真) 現象：現象： 原因：原因： 克服條件：克服條件：)(單單音音 a2aLLMM1CR )(多多音音maxmaxmax a2aLLMM1CR RLCL

16、太大，說明放電速度跟不上包絡下降的速度所致太大，說明放電速度跟不上包絡下降的速度所致Vmo(b) 負峰切割失真（削波失真）負峰切割失真（削波失真）現象：現象： 原因：原因：檢波器與下一級級連時，檢波器與下一級級連時，必須加入隔直耦合電容引起的。必須加入隔直耦合電容引起的。 克服條件：克服條件：R RL Ri2 稱為檢波稱為檢波器的音頻交流負載，器的音頻交流負載，RL為直流負載。為直流負載。LaRRM 克服措施：克服措施： RL =RL1+RL2，RL1(0.10.2)RL2； 采用射隨器完采用射隨器完成阻抗匹配。成阻抗匹配。u 若若Rg大：大：u 若若Rg小：小：二、同步檢波器二、同步檢波器1

17、. 作用與類型作用與類型1) 作用：主要解調作用：主要解調DSB，SSB波，也可解調波，也可解調AM波波2) 類型：類型： 參考信號參考信號 與原載波嚴格同步與原載波嚴格同步(同頻同相同頻同相)tVvcrmr cos vavavAVAVvVv 2. 電路與工作原理電路與工作原理1) 疊加型疊加型 2) 乘積型乘積型 i) 二極管同步檢波二極管同步檢波a) 二極管平衡同步檢波二極管平衡同步檢波)(,cosonDrmsmrmcrmrVVVVtVv i) 二極管同步檢波二極管同步檢波a) 二極管平衡同步檢波二極管平衡同步檢波 vvvv2o1oAV i) 二極管同步檢波二極管同步檢波b）二極管環型同步檢波）二極管環型同步檢波ii) 集成模擬同步檢波集成模擬同步檢波 a) MC1595L 電路：電路：限限幅幅器器相乘器相乘器低通濾波器低通濾波器ii) 集成模擬同步檢波集成模擬同步檢波 a) MC1595L 框圖：框圖：檢波性能好；檢波性能好；檢波增益大、檢波效率高；檢波增益大、檢波效率高；提高了