Chapter7振幅調制與解調7.1概述7.2

振幅波的性質7.3

平方律調幅7.4斬波調幅7.5模擬法器調幅7.6單邊帶信號的產生7.8高電平調幅7.9

包絡檢波7.10同步檢波Chapter7振幅調制與解調7.1概述1掌握調幅波的基本性質和功率關系；掌握斬波調幅的原理和電路；掌握單邊帶的產生方法；掌握包絡檢波原理；理解同步檢波原理；了解單邊帶信號的接收方法。掌握調幅波的基本性質和功率關系；2發射機系統框圖7.1概述7.1.1振幅調制簡述1、調制的定義：將要傳送的信息裝載到某一高頻載頻信號上去的過程。要傳送低頻信息信號稱為調制信號；調制涉及的三種信號：高頻振蕩信號稱為載波；調制以后的信號稱為調幅波或已調波。發射機系統框圖7.1概述7.1.1振幅調制簡述1、調制的32、調制的作用：為了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波長：15～15000km天線長度:3.75～3750km可實現天線和諧振回路在更寬的頻率范圍內工作。頻譜搬移

high2020k10k1000k100k

頻譜搬移low2、調制的作用：為了能有效地發送和接收電磁波，天線的幾何尺寸4相對頻帶寬、傳輸信息量大，能容納更多信道。頻譜搬移便于不同頻道相同頻段基帶信號的同時接收。相對頻帶寬、傳輸信息量大，能容納更多信道。頻譜搬移便于不同頻53、調制的方式和分類：調幅調相調制連續波調制脈沖波調制編碼調制調頻脈位調制振幅調制脈寬調制3、調制的方式和分類：調幅調相調制連續波調制脈沖波調制編碼調6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4.調幅的方法：集電極調幅模擬乘法器調幅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4.調77.1.2檢波簡述1、檢波的定義：接收機系統框圖檢波：從振幅受調制的高頻信號中還原出原調制的信號，反調制過程。7.1.2檢波簡述1、檢波的定義：接收機系統框圖檢波：從振8檢波器的輸入輸出波形檢波器的輸入輸出波形9圖9.1.2檢波器檢波前后的頻譜圖9.1.2檢波器檢波前后的頻譜102、檢波器的組成檢波器的組成部分高頻信號輸入電路；非線性器件：二極管或三極管；選頻網絡：低通濾波器濾除高頻分量。2、檢波器的組成檢波器的組成部分高頻信號輸入電路；非線性器件113、檢波器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3、檢波器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12振幅調制解調（檢波)混頻（變頻）屬于

頻譜線性搬移電路

(a)調幅原理(c)檢波原理(b)混頻原理頻譜搬移電路的特性頻率變換前后，信號的頻譜結構不變，只是將信號頻譜無失真的在頻率軸上搬移，稱為線性頻率變換，這種電路稱為頻譜搬移電路。振幅調制解調（檢波)混頻（變頻）屬于頻譜線性搬移電路(a137.2調幅波的性質7.2.1調幅波的數學表示式與頻譜首先討論單音調制的調幅波：調制信號調幅信號載波信號

（7.2.1）

7.2調幅波的性質7.2.1調幅波的數學表示式與頻譜首先14由于調幅信號的振幅（包絡）與調制信號成線性關系，即有：

（7.2.2）

即有：

故有調幅信號可以用下式表示：

（7.2.3）由于調幅信號的振幅（包絡）與調制信號成線性關系，即有：15（7.2.4）

（7.2.4）

16t經典例題：

解法一：

解法二：

t經典例題：

解法一：

解法二：

17將調幅波的數學表達式展開，可得到

Ω

調制信號ω0

載波調幅波ω0+Ω

上邊頻ω0-Ω下邊頻頻帶寬度B=2

單音調制的調幅波的頻譜由圖看出調幅過程實際上是一種頻譜搬移過程（混頻），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。將調幅波的數學表達式展開，可得到Ω調制信號ω018信號帶寬

ω0限帶信號(多音頻的調制信號)的調幅波Ωmax調幅波ΩmaxΩmaxΩmaxΩmax調制信號載波ω0+Ωmax

上邊帶ω0-Ωmax下邊帶

在多頻調制時，各個低頻頻率分量所引起的邊頻對共同組成了上、下兩個邊帶。

信號帶寬ω0限帶信號(多音頻的調制信號)的調幅波Ωmax19

如果將普通調幅波輸送功率至電阻R上，則載波與兩個邊頻將分別得出如下的功率：載波功率:上邊頻或下邊頻:在調幅信號一周期內，AM信號的平均輸出功率是7.2.2調幅波中的功率關系 如果將普通調幅波輸送功率至電阻R上，則載波與兩個邊頻將分20

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ma＝1時，PoT＝(2/3)Po；當ma＝0.5時，PoT＝(8/9)Po；

從調幅波的頻譜圖可知，唯有它的上、下邊帶分量才實際地反映調制信號的頻譜結構，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21經典例題：

解：1）已調波

經典例題：

解：1）已調波

22

23作業： 7.4 7.7作業：24

調幅波的分類標準調幅波（AM）又稱為普通調幅波，頻譜中完整包括三部分：載波、上邊頻（和頻）、下邊頻（差頻）。因此，標準調幅波中至少有2/3的功率（載波功率）不含信息，故效率低下。

ω0+Ωω0-Ω

ω0調幅波的分類標準調幅波（AM）又稱為普通調幅波，頻譜中25抑制載波的雙邊帶調幅波(DSB)

ω0+Ωω0-Ω

抑制載波的雙邊帶調幅波(DSB)

ω0+Ωω0-Ω

26抑制載波的單邊帶調幅（SSB）單邊帶調幅的特點是已調波中只含一個邊頻不含載頻及另一個邊頻。

其特點是與前兩種調幅波相比，帶寬減半提高了信道利用率。同時由于不發送載波僅發送一個邊帶，因而更節省功率。此外，其波形也大不同于前兩種調幅。由數學模型可見，SSB調幅波的波形為等幅波，信息包含在相位中。

ω0+Ω

ω0-Ω濾波器特征曲線抑制載波的單邊帶調幅（SSB）單邊帶調幅的特點是已調波中27電壓表達式標準調幅波載波抑制雙邊帶調幅波單邊帶調幅波波形圖頻譜圖信號帶寬

三種振幅調制信號電壓標準調幅波載波抑制雙邊帶調幅波單邊帶調幅波波形圖頻譜圖信28

④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。④殘留邊帶調幅(a)廣播電視臺系統發端濾波器特性29振幅調制方法與電路

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，再加相應的濾波器得到相應的頻率成分。原理實現框圖如下：(a)標準調幅波(b)載波抑制雙邊帶調幅波(c)單邊帶調幅波振幅調制方法與電路調幅波的共同之處都是在調幅前后產生30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。根據調制電路輸出功率的高低可分為：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。平方律調幅斬波調幅基極調幅集電極調幅模擬乘法器調幅低電平調幅電路：根據調制電路輸出功率的高低可分為：高電平調幅317.3平方律調幅7.3.1工作原理

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（如二極管、晶體管）將工作在滿足平方律的區段：非線性調幅方框圖

（7.3.1）7.3平方律調幅7.3.1工作原理如果靜態工作點和輸32B=2Ω

Ω2Ω

ω

02ω0

ω從頻譜可見平方律調幅產生的是標準的調幅波

故有：上式帶入式（7.3.1），可知產生的頻率分量有：

（7.3.2）

B=2Ω

Ω2Ωω337.3.2平衡調幅器RRi1i2

D1D2

（7.3.6）

（7.3.7）

則：

得：

串聯雙二極管平衡調幅器簡化電路設兩個二極管性能一致，完全對稱電路形式：積化和差7.3.2平衡調幅器RRi1i2

D1D2

（7.334整理得：

（7.3.8）

Ω

ωB=2Ω從頻譜圖可見平衡調幅產生的是載波抑制雙邊帶的調幅波（DSB-SC）整理得：

（7.3.8）

Ω35

由于二極管不容易得到較理想的平方特性，且電子器件的特性不可能完全相同，電路無法完全對稱，因此輸出不能將載波完全抑制，會有載波漏到輸出中去，形成載漏。故電路中往往需要加平衡裝置，以使載漏降至最小。

由于二極管不容易得到較理想的平方特性，且電子器件的特性367.4斬波調幅7.4.1工作原理

（7.4.1）斬波調幅器方框圖

7.4斬波調幅7.4.1工作原理

（7.4.1）斬波調37上式用傅里葉級數展開：

（7.4.3）

（7.4.2）帶入式（7.4.3）得：

（7.4.4）

上式用傅里葉級數展開：

（7.4.3）

（7.4.2）帶入38斬波調幅器工作圖解濾波

斬波調幅器工作圖解濾波

39

（7.4.5）用傅里葉級數展開：

（7.4.6）即得：

（7.4.7）

（7.4.5）用傅里葉級數展開：

（7.4.6）即得：

40平衡斬波調幅及其圖解平衡斬波調幅及其圖解417.4.2實現斬波調幅的電路二極管電橋斬波調幅電路

7.4.2實現斬波調幅的電路二極管電橋斬波調幅電路

42環形調幅器電路

當a端正b端負，D1和D3導通，D2與D4截止；當a端負b端正，D1和D3截止，D2與D4導通；D1、D2、D3和D4完成雙刀雙擲開關作用。環形調幅器電路

當a端正b端負，D1和D3導通，D2與D443Chapter7振幅調制與解調7.1概述7.2

振幅波的性質7.3

平方律調幅7.4斬波調幅7.5模擬法器調幅7.6單邊帶信號的產生7.8高電平調幅7.9

包絡檢波7.10同步檢波Chapter7振幅調制與解調7.1概述44掌握調幅波的基本性質和功率關系；掌握斬波調幅的原理和電路；掌握單邊帶的產生方法；掌握包絡檢波原理；理解同步檢波原理；了解單邊帶信號的接收方法。掌握調幅波的基本性質和功率關系；45發射機系統框圖7.1概述7.1.1振幅調制簡述1、調制的定義：將要傳送的信息裝載到某一高頻載頻信號上去的過程。要傳送低頻信息信號稱為調制信號；調制涉及的三種信號：高頻振蕩信號稱為載波；調制以后的信號稱為調幅波或已調波。發射機系統框圖7.1概述7.1.1振幅調制簡述1、調制的462、調制的作用：為了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波長：15～15000km天線長度:3.75～3750km可實現天線和諧振回路在更寬的頻率范圍內工作。頻譜搬移

high2020k10k1000k100k

頻譜搬移low2、調制的作用：為了能有效地發送和接收電磁波，天線的幾何尺寸47相對頻帶寬、傳輸信息量大，能容納更多信道。頻譜搬移便于不同頻道相同頻段基帶信號的同時接收。相對頻帶寬、傳輸信息量大，能容納更多信道。頻譜搬移便于不同頻483、調制的方式和分類：調幅調相調制連續波調制脈沖波調制編碼調制調頻脈位調制振幅調制脈寬調制3、調制的方式和分類：調幅調相調制連續波調制脈沖波調制編碼調49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4.調幅的方法：集電極調幅模擬乘法器調幅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4.調507.1.2檢波簡述1、檢波的定義：接收機系統框圖檢波：從振幅受調制的高頻信號中還原出原調制的信號，反調制過程。7.1.2檢波簡述1、檢波的定義：接收機系統框圖檢波：從振51檢波器的輸入輸出波形檢波器的輸入輸出波形52圖9.1.2檢波器檢波前后的頻譜圖9.1.2檢波器檢波前后的頻譜532、檢波器的組成檢波器的組成部分高頻信號輸入電路；非線性器件：二極管或三極管；選頻網絡：低通濾波器濾除高頻分量。2、檢波器的組成檢波器的組成部分高頻信號輸入電路；非線性器件543、檢波器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3、檢波器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55振幅調制解調（檢波)混頻（變頻）屬于

頻譜線性搬移電路

(a)調幅原理(c)檢波原理(b)混頻原理頻譜搬移電路的特性頻率變換前后，信號的頻譜結構不變，只是將信號頻譜無失真的在頻率軸上搬移，稱為線性頻率變換，這種電路稱為頻譜搬移電路。振幅調制解調（檢波)混頻（變頻）屬于頻譜線性搬移電路(a567.2調幅波的性質7.2.1調幅波的數學表示式與頻譜首先討論單音調制的調幅波：調制信號調幅信號載波信號

（7.2.1）

7.2調幅波的性質7.2.1調幅波的數學表示式與頻譜首先57由于調幅信號的振幅（包絡）與調制信號成線性關系，即有：

（7.2.2）

即有：

故有調幅信號可以用下式表示：

（7.2.3）由于調幅信號的振幅（包絡）與調制信號成線性關系，即有：58（7.2.4）

（7.2.4）

59t經典例題：

解法一：

解法二：

t經典例題：

解法一：

解法二：

60將調幅波的數學表達式展開，可得到

Ω

調制信號ω0

載波調幅波ω0+Ω

上邊頻ω0-Ω下邊頻頻帶寬度B=2

單音調制的調幅波的頻譜由圖看出調幅過程實際上是一種頻譜搬移過程（混頻），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。將調幅波的數學表達式展開，可得到Ω調制信號ω061信號帶寬

ω0限帶信號(多音頻的調制信號)的調幅波Ωmax調幅波ΩmaxΩmaxΩmaxΩmax調制信號載波ω0+Ωmax

上邊帶ω0-Ωmax下邊帶

在多頻調制時，各個低頻頻率分量所引起的邊頻對共同組成了上、下兩個邊帶。

信號帶寬ω0限帶信號(多音頻的調制信號)的調幅波Ωmax62

如果將普通調幅波輸送功率至電阻R上，則載波與兩個邊頻將分別得出如下的功率：載波功率:上邊頻或下邊頻:在調幅信號一周期內，AM信號的平均輸出功率是7.2.2調幅波中的功率關系 如果將普通調幅波輸送功率至電阻R上，則載波與兩個邊頻將分63

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ma＝1時，PoT＝(2/3)Po；當ma＝0.5時，PoT＝(8/9)Po；

從調幅波的頻譜圖可知，唯有它的上、下邊帶分量才實際地反映調制信號的頻譜結構，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64經典例題：

解：1）已調波

經典例題：

解：1）已調波

65

66作業： 7.4 7.7作業：67

調幅波的分類標準調幅波（AM）又稱為普通調幅波，頻譜中完整包括三部分：載波、上邊頻（和頻）、下邊頻（差頻）。因此，標準調幅波中至少有2/3的功率（載波功率）不含信息，故效率低下。

ω0+Ωω0-Ω

ω0調幅波的分類標準調幅波（AM）又稱為普通調幅波，頻譜中68抑制載波的雙邊帶調幅波(DSB)

ω0+Ωω0-Ω

抑制載波的雙邊帶調幅波(DSB)

ω0+Ωω0-Ω

69抑制載波的單邊帶調幅（SSB）單邊帶調幅的特點是已調波中只含一個邊頻不含載頻及另一個邊頻。

其特點是與前兩種調幅波相比，帶寬減半提高了信道利用率。同時由于不發送載波僅發送一個邊帶，因而更節省功率。此外，其波形也大不同于前兩種調幅。由數學模型可見，SSB調幅波的波形為等幅波，信息包含在相位中。

ω0+Ω

ω0-Ω濾波器特征曲線抑制載波的單邊帶調幅（SSB）單邊帶調幅的特點是已調波中70電壓表達式標準調幅波載波抑制雙邊帶調幅波單邊帶調幅波波形圖頻譜圖信號帶寬

三種振幅調制信號電壓標準調幅波載波抑制雙邊帶調幅波單邊帶調幅波波形圖頻譜圖信71

④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。④殘留邊帶調幅(a)廣播電視臺系統發端濾波器特性72振幅調制方法與電路

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，再加相應的濾波器得到相應的頻率成分。原理實現框圖如下：(a)標準調幅波(b)載波抑制雙邊帶調幅波(c)單邊帶調幅波振幅調制方法與電路調幅波的共同之處都是在調幅前后產生73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。根據調制電路輸出功率的高低可分為：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。平方律調幅斬波調幅基極調幅集電極調幅模擬乘法器調幅低電平調幅電路：根據調制電路輸出功率的高低可分為：高電平調幅747.3平方律調幅7.3.1工作原理

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（如二極管、晶體管）將工作在滿足平方律的區段：非線性調幅方框圖

（7.3.1）7.3平方律調幅7.3.1工作原理如果靜態工作點和輸75B=2Ω

Ω2Ω

ω

02ω0

ω從頻譜可見平方律調幅產生的是標準的調幅波

故有：上式帶入式（7.3.1），可知產生的頻率分量有：

（7.3.2）

B=2Ω

Ω2Ωω76