1、第七章第七章 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào)第一節(jié)：概述第一節(jié)：概述第二節(jié)：調(diào)幅波的性質(zhì)第二節(jié)：調(diào)幅波的性質(zhì)第三節(jié)：平方律調(diào)幅第三節(jié)：平方律調(diào)幅第四節(jié)：斬波調(diào)幅第四節(jié)：斬波調(diào)幅第五節(jié)：模擬乘法器調(diào)幅第六節(jié)：單邊帶信號的產(chǎn)生第六節(jié)：單邊帶信號的產(chǎn)生第七節(jié)：殘留邊帶調(diào)幅第七節(jié)：殘留邊帶調(diào)幅第八節(jié)：高電平調(diào)幅第八節(jié)：高電平調(diào)幅第九節(jié)：包絡(luò)檢波第九節(jié)：包絡(luò)檢波第十節(jié)：同步檢波第十節(jié)：同步檢波第十一節(jié)：單邊帶信號的接受第十一節(jié)：單邊帶信號的接受本章重點(diǎn)本章重點(diǎn)1、調(diào)幅波的基本性質(zhì)與功率關(guān)系。 2、載波調(diào)幅原理與電路。3、單邊帶信號的產(chǎn)生方法。4、電路檢波原理與質(zhì)量指標(biāo)。5、同步檢波原理。第一節(jié)第一節(jié)概概

2、述述 音音頻頻放放大大 高高頻頻振振蕩蕩 倍倍頻頻 高高頻頻放放大大 調(diào)調(diào)制制 緩緩沖沖 傳傳輸輸線線 話話筒筒 聲聲音音 （直直流流電電源源未未畫畫） 無線電發(fā)射機(jī)方框圖無線電發(fā)射機(jī)方框圖第一節(jié)調(diào)制：調(diào)制：將要傳送的信息裝載到某一將要傳送的信息裝載到某一高頻振蕩高頻振蕩 (載頻載頻)信號上去的過程。信號上去的過程。按調(diào)制信號的形式分按調(diào)制信號的形式分模擬調(diào)制模擬調(diào)制數(shù)字調(diào)制數(shù)字調(diào)制按載波的不同按載波的不同連續(xù)波調(diào)制連續(xù)波調(diào)制脈沖波調(diào)制脈沖波調(diào)制調(diào)幅調(diào)幅(AM )調(diào)頻調(diào)頻(FM )調(diào)相調(diào)相(PM )脈沖振幅調(diào)制脈沖振幅調(diào)制(PAMPAM)脈寬調(diào)制脈寬調(diào)制(PWMPWM)脈位調(diào)制脈位調(diào)制(PPM

3、PPM)脈沖編碼調(diào)制脈沖編碼調(diào)制(PCMPCM)第一節(jié)解調(diào)：解調(diào)：將接收到的信號經(jīng)過反調(diào)制的過將接收到的信號經(jīng)過反調(diào)制的過程，把載波所攜帶的信號取出來，得到程，把載波所攜帶的信號取出來，得到原來的信號的過程。原來的信號的過程。檢波器的作用：檢波器的作用：從振幅受調(diào)制的高頻信號中還原出原從振幅受調(diào)制的高頻信號中還原出原 調(diào)制信號。調(diào)制信號。檢波檢波調(diào)幅波的解調(diào)：振幅檢波，簡稱檢波調(diào)幅波的解調(diào)：振幅檢波，簡稱檢波調(diào)頻波的解調(diào)：頻率檢波，簡稱鑒頻調(diào)頻波的解調(diào)：頻率檢波，簡稱鑒頻調(diào)相波的解調(diào)：相位檢波，簡稱鑒相調(diào)相波的解調(diào)：相位檢波，簡稱鑒相實(shí)現(xiàn)調(diào)幅的方法實(shí)現(xiàn)調(diào)幅的方法低電平調(diào)幅低電平調(diào)幅高電平調(diào)幅高

4、電平調(diào)幅平方律調(diào)幅平方律調(diào)幅斬波調(diào)幅斬波調(diào)幅集電極集電極(陽極陽極)調(diào)幅調(diào)幅基極基極(控制柵極控制柵極)調(diào)幅調(diào)幅第二節(jié)第二節(jié)調(diào)幅波的性質(zhì)調(diào)幅波的性質(zhì)一、調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表達(dá)式與頻譜一、調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表達(dá)式與頻譜設(shè)簡諧調(diào)制信號設(shè)簡諧調(diào)制信號 載波信號載波信號 tVtcos)(vtVt000cos)(v則調(diào)幅信號振幅為：則調(diào)幅信號振幅為：tVKVtVacos)(0)cos1 (00tVVKVa)cos1 (0tmVa 是調(diào)幅波的主要參數(shù)之一，它表示載波電是調(diào)幅波的主要參數(shù)之一，它表示載波電壓振幅受調(diào)制信號控制后改變的程度壓振幅受調(diào)制信號控制后改變的程度0VVKmaa調(diào)幅指數(shù)調(diào)幅指數(shù)( (調(diào)幅度調(diào)幅度)

5、) 10(am第二節(jié)00max0minmax)(21VVVVVVmatov(a) 調(diào)制信號調(diào)制信號 V 0 Vmax t Vmin (b)已調(diào)波形已調(diào)波形0min0VVV ttmVa00cos)cos1 (普通調(diào)幅波的波形圖普通調(diào)幅波的波形圖第二節(jié) 若若ma 1，AM信號波形某一段時(shí)信號波形某一段時(shí)間振幅為將為零，稱為過調(diào)制。間振幅為將為零，稱為過調(diào)制。 v(t) o t 過調(diào)制波形圖過調(diào)制波形圖第二節(jié)將調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表達(dá)式展開，可得到將調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表達(dá)式展開，可得到ttmVta00cos)cos1 ()(vtVmtVmtVaa)cos(21)cos(21cos000000未調(diào)幅的載波未調(diào)幅的載

6、波上邊頻上邊頻下邊頻下邊頻單頻調(diào)制時(shí)，其調(diào)幅波的頻單頻調(diào)制時(shí)，其調(diào)幅波的頻譜寬度為調(diào)制信號的兩倍，譜寬度為調(diào)制信號的兩倍，)2(2FBBww或或即即正弦調(diào)制的調(diào)幅波頻譜正弦調(diào)制的調(diào)幅波頻譜第二節(jié)非正弦波調(diào)幅信號的頻譜圖非正弦波調(diào)幅信號的頻譜圖 由圖看出調(diào)幅過程實(shí)際上是一種頻譜搬移由圖看出調(diào)幅過程實(shí)際上是一種頻譜搬移過程，即將調(diào)制信號的頻譜搬移到載波附近，過程，即將調(diào)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(cè)的上、下邊頻。成為對稱排列在載波頻率兩側(cè)的上、下邊頻。調(diào)制信號頻譜調(diào)制信號頻譜下邊帶下邊帶上邊帶上邊帶nwFB2例例7.2.1已知兩個(gè)信號電壓的頻譜如圖所示，要求：已知兩個(gè)信號電

7、壓的頻譜如圖所示，要求：寫出兩個(gè)信號電壓的數(shù)學(xué)表達(dá)式，并指出已寫出兩個(gè)信號電壓的數(shù)學(xué)表達(dá)式，并指出已調(diào)波的性質(zhì)；調(diào)波的性質(zhì)；計(jì)算在單位電阻上消耗的邊帶計(jì)算在單位電阻上消耗的邊帶功率和總功率以及調(diào)幅波的頻帶寬度。功率和總功率以及調(diào)幅波的頻帶寬度。解：解：(a)為普通調(diào)幅波，為普通調(diào)幅波，(b)為抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波。為抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波。ttmVtVa00AMcos)cos1 ()(ttVmtVa00DSBcoscos)(V3 . 0210VmaV20V3 . 0am60102 1002 V)102cos()200cos3 . 01 (26ttV)102cos(200cos6 . 06tt

8、(a)(b)第二節(jié)第二節(jié) 載波功率：載波功率：RVPT20021W22212雙邊帶信號功率：雙邊帶信號功率：TaPmP02DSB21W09. 023 . 0212故故W09. 209. 02DSBT0AMPPPHz2002 FBW 普通調(diào)幅波和抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波的普通調(diào)幅波和抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波的頻譜寬度相等，即頻譜寬度相等，即例例7.2.2 PAGE 314 第二節(jié)二、調(diào)幅波中的功率關(guān)系二、調(diào)幅波中的功率關(guān)系 作用在負(fù)載電阻作用在負(fù)載電阻R上上ttmVa00cos)cos1 ()(tv載波功率：載波功率：RVPT20021上邊頻功率：上邊頻功率：TaaSBPmRVmP022014121

9、)21(在調(diào)幅信號一周期內(nèi)，在調(diào)幅信號一周期內(nèi)，AM 信號的平均輸出功率：信號的平均輸出功率：TaSBSBTPmPPPP022100)211 ( 邊頻功率之和占總輸出功率是很小的，整機(jī)效率邊頻功率之和占總輸出功率是很小的，整機(jī)效率很低，但其調(diào)制設(shè)備簡單，解調(diào)更簡單，便于接收。很低，但其調(diào)制設(shè)備簡單，解調(diào)更簡單，便于接收。通常無線電廣播就是采用這種方法。通常無線電廣播就是采用這種方法。下邊頻功率：下邊頻功率：TaaSBPmRVmP022024121)21(第三節(jié)第三節(jié)平方律調(diào)幅平方律調(diào)幅 調(diào)幅波的共同之處都是在調(diào)幅前后產(chǎn)生調(diào)幅波的共同之處都是在調(diào)幅前后產(chǎn)生了新的頻率分量，也就是說都需要用非線性了

10、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。器件來完成頻率變換。 這里將調(diào)制信號這里將調(diào)制信號v v與載波信號與載波信號v v0 0相加后，同時(shí)加入相加后，同時(shí)加入非線性器件，然后通過中心頻率為非線性器件，然后通過中心頻率為0 0的帶通濾波器取的帶通濾波器取出輸出電壓出輸出電壓v vo o中的調(diào)幅波成分。中的調(diào)幅波成分。一、工作原理一、工作原理二極管調(diào)幅電路信號較小時(shí)的工作信號較小時(shí)的工作狀態(tài)狀態(tài)3D32D2D10vavavaaitVtVDcoscos000vvv當(dāng)當(dāng)vD很小時(shí)，級數(shù)可只取前四項(xiàng)很小時(shí)，級數(shù)可只取前四項(xiàng) 經(jīng)分類整理可知：經(jīng)分類整理可知：0是我們所需要的上、下是我們所

11、需要的上、下邊頻。這對邊頻是由平方項(xiàng)產(chǎn)生的，故稱為平方律邊頻。這對邊頻是由平方項(xiàng)產(chǎn)生的，故稱為平方律調(diào)幅。其中最為有害的分量是調(diào)幅。其中最為有害的分量是02 項(xiàng)。項(xiàng)。 由于二極管不容易得到較理想的平方特性，因而調(diào)由于二極管不容易得到較理想的平方特性，因而調(diào)制效率低制效率低, ,無用成分多，目前較少采用平方律調(diào)幅器。無用成分多，目前較少采用平方律調(diào)幅器。第三節(jié)第三節(jié)調(diào)調(diào)制制信信號號二二次次諧諧波波調(diào)調(diào)制制信信號號基基頻頻載載頻頻二二次次諧諧波波上上下下邊邊頻頻調(diào)調(diào)制制信信號號基基頻頻載載波波頻頻率率直直流流項(xiàng)項(xiàng)tVatVatVattVVatVatVaVVaa2cos21cos2cos21cosc

12、oscoscos21221020200022100120220 其中產(chǎn)生調(diào)幅副作用的是其中產(chǎn)生調(diào)幅副作用的是a2vi2項(xiàng)，故稱為平方律項(xiàng)，故稱為平方律調(diào)幅。濾波后，輸出電壓為：調(diào)幅。濾波后，輸出電壓為： ttVaaVattVVatVattVVatVatv01210020010002001coscos21coscos2coscoscoscos0第三節(jié)Vaama122調(diào)幅度：調(diào)幅度：結(jié)論：結(jié)論：1、調(diào)幅度調(diào)幅度ma的大小由調(diào)制信號電壓振幅的大小由調(diào)制信號電壓振幅 及調(diào)制器及調(diào)制器的特性曲線所決定，即由的特性曲線所決定，即由a1和和a2所決定。所決定。2、通常、通常a2R高頻時(shí)高頻時(shí): :ZcRd時(shí)

13、，時(shí)， 0，cos 1。即檢波效率。即檢波效率Kd接接近于近于1，這是包絡(luò)檢波的主要優(yōu)點(diǎn)。，這是包絡(luò)檢波的主要優(yōu)點(diǎn)。電流通角電流通角2) 等效輸入電阻等效輸入電阻RidimimidIVR幅幅輸輸入入高高頻頻電電流流的的基基波波振振輸輸入入高高頻頻電電壓壓的的振振幅幅RVRVcavidim222，1dK又又cavimVV則則RRid21第九節(jié) 由于負(fù)載電阻由于負(fù)載電阻R與與負(fù)載電容負(fù)載電容C的時(shí)間常數(shù)的時(shí)間常數(shù)RC太大所引起的。這時(shí)電容太大所引起的。這時(shí)電容 C上的電荷不上的電荷不能很快地隨調(diào)幅波包絡(luò)變化能很快地隨調(diào)幅波包絡(luò)變化,從而產(chǎn)生失真。從而產(chǎn)生失真。3) 失真失真 惰性失真惰性失真(對角

14、線切割失真對角線切割失真) o vi t vc t1 t2 惰性失真惰性失真 為了防止惰性失真，必須減小為了防止惰性失真，必須減小RC的數(shù)值，加快電的數(shù)值，加快電容器的放電速度，使檢波器能跟上高頻信號電壓包絡(luò)容器的放電速度，使檢波器能跟上高頻信號電壓包絡(luò)的變化。的變化。也就是要求也就是要求dtddtdimcvv或?qū)懗苫驅(qū)懗?aammRC2max1在工程上可按在工程上可按 RC max1.5 計(jì)算。計(jì)算。不產(chǎn)生惰性不產(chǎn)生惰性失真的條件失真的條件第九節(jié)負(fù)峰切割失真負(fù)峰切割失真(底邊切割失真底邊切割失真) 由于交、直流負(fù)載電由于交、直流負(fù)載電阻不同所產(chǎn)生的失真。阻不同所產(chǎn)生的失真。考慮了耦合電容Cc

15、和低放輸入電阻ri2后的檢波電路 檢波過程中，檢波過程中，Cc 兩端建立兩端建立了直流電壓經(jīng)電阻了直流電壓經(jīng)電阻R和和ri2分壓，分壓，在在R上得到的直流電壓為：上得到的直流電壓為：CiRVrRRV2 Vim O v VR maVim t 負(fù)峰切割失真波形imiVrRR2為了避免這種失真，必須滿足為了避免這種失真，必須滿足RaimimVmVVimiVrRR222iiarRrm不產(chǎn)生負(fù)峰切割失真的不產(chǎn)生負(fù)峰切割失真的條件條件第九節(jié) 非線性失真非線性失真 頻率失真頻率失真 由檢波二極管伏安特性曲線的非線性由檢波二極管伏安特性曲線的非線性所引起的。所引起的。由于耦合電容由于耦合電容Cc和濾波電容和濾

16、波電容C所引起的。所引起的。Cc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(shí)，時(shí)，Cc上的電壓降不大，不產(chǎn)生頻上的電壓降不大，不產(chǎn)生頻率失真，必須滿足下列條件：率失真，必須滿足下列條件：2min2min11icicrCrC或或 電容電容C的容抗應(yīng)在上限頻率的容抗應(yīng)在上限頻率 max時(shí)，不產(chǎn)生旁路作時(shí)，不產(chǎn)生旁路作用，即它應(yīng)滿足下列條件：用，即它應(yīng)滿足下列條件：RCRCmaxmax11或或PAGE 342-343 例例7.9.1第十節(jié)第十節(jié)同步檢波同步檢波 同步檢波器用于同步檢波器用于對載波被抑止的雙對載波被抑止的雙邊帶或單邊帶信號邊帶或單邊

17、帶信號進(jìn)行解調(diào)進(jìn)行解調(diào)。它的特。它的特點(diǎn)是必須外加一個(gè)點(diǎn)是必須外加一個(gè)頻率和相位頻率和相位都與被都與被抑止的載波相同的抑止的載波相同的電壓。同步檢波的電壓。同步檢波的名稱即由此而來。名稱即由此而來。第十節(jié)載波信號相位對檢波結(jié)果的影響載波信號相位對檢波結(jié)果的影響ttVt11m1coscos)(v)cos()(00mtVt0v)cos()coscos()()(00m11m1tVttVtt0vv)cos(coscos010m1mtttVVcos)2cos(21cos10m1ttVVm1. 乘積檢波器乘積檢波器乘積檢波電路低通濾波器 v1V0iv0乘積檢波器tVVtcoscos21)(0m1mv第十節(jié)

18、第十節(jié)2. 疊加型同步檢波器疊加型同步檢波器包 絡(luò)檢波器v1v0vvtVt)cos()(01m1vtVt00m0cos)(v)cossinarctan(1m0m1mtVVtV21m21m0mm)sin()cos(tVtVVV1m0mVVtVtVtt00m01m01cos)cos()()(vvtVttVttV00m01m01mcossinsincoscos)cos(0tVm第十節(jié))cos(sinsincoscos)cos()cos(21sinsin)cos()cos(21coscos)()(01ttvv)cos(0tVmtVVtVVVVVxxxtVVVVVVVtVVVtVtVVVmmmmmmmmmmmmmmm2cos)(41cos)(41181211)1 (cos21)(cos21)sin()cos(2010120102210101m0m20101021m21m0mm第十節(jié) 本地載波與輸入信號載波相位相同而本地載波與輸入信號載波相位相同而頻率不同對檢波結(jié)果的影響頻率不同對檢波結(jié)果的影響ttVt11m1coscos)(v)cos()(00mtVt0v)cos()(00mtVt0v10 本地載波與輸入信號載波頻率相同而相位不同對本