會計學1ch調制與解調實用6.1幅度調制

幅度調制（AM）是指載波的幅度隨調制信號的變化規律而變化，而其角頻率和初相位均為常數。

幅度調制有如下方式：標準幅度調制（StandardAM）。雙邊帶幅度調制（DoubleSidebandAM，記為DSBAM），這種調幅方式又稱抑制載波調幅（SuppressedCarrierAM，簡記為SCAM）。

殘留邊帶幅度調制（VestigialSidebandAM，簡記為VSBAM）。正交幅度調制（QuadratureAM）。單邊帶幅度調制（SingleSidebandAM，記為SSBAM）。

數字信號調幅（ASK，幅度鍵控）。第1頁/共37頁6.1.1標準幅度調制標準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，它還是最基本的。所以，將幅度調制的共同問題，集中在這一節里說明。

標準調幅波信號的性質：信號的數學表示式。波形圖。頻譜函數與頻譜。信號所具有的功率在各頻率分量之間的分配關系等。6.1.1.1標準調幅波的基本特性第2頁/共37頁（1）標準調幅波信號的數學表示式假定調制信號為：載波信號為：進行標準調幅后的表示式為：從定義角度從畫波形角度從調幅波產生與頻譜角度式中，稱為調幅指數，在標準幅度調制中，為保證不出現過調制，要求。第3頁/共37頁（2）標準調幅波信號的波形與頻譜

單頻余弦波調幅：上邊頻下邊頻返回第4頁/共37頁（2）標準調幅波信號的波形與頻譜（續）任意波形調幅：上邊頻下邊頻上邊帶下邊帶上圖第5頁/共37頁（3）標準調幅波信號的功率（單位電阻上）分配關系載波占有功率為：兩邊帶所占有的功率為：調幅波所具有的總功率為：第6頁/共37頁（4）標準調幅波的討論已調信號的幅度隨調制信號而變化。因此，調幅信號幅度的包絡線近似為調制信號的波形。只要能取出這個包絡信號就可實現解調。調幅波的頻譜由兩部分組成。一部分是未調載波的頻譜，另一部分是分別平移至處的調制信號的頻譜，幅度減半。標準調幅信號所占的頻帶寬度為，即它是調制信號頻帶寬度的兩倍。但從傳遞信息的角度看，標準調幅信號所占的頻帶寬度中有一半是多余的，因此，這種調幅方式在頻率資源利用上是有缺點的。第7頁/共37頁幅度調制是一種非線性過程，因為它將調制信號的各頻率分量變換為載波頻率與這些頻率的和頻和差頻分量。但都是將信號的頻譜在頻率軸上平移。因此，又稱幅度調制為線性調制。在調幅波中，欲傳送的信息包含在邊帶內，載波分量并不包含欲傳送的信息。而它所占有的功率卻為總功率的一半以上。因此，從有效地利用發射機功率的角度考慮，標準幅度調制是有缺點的。第8頁/共37頁6.1.1.2實現標準調幅的方法它是由載波和載波與調制信號相乘的兩部分組成。據此，可以得到實現標準調幅的兩種方案，如下圖所示。cmVK=)(tvf)(tvAMcmVtcwcos)(tvf)(tvAMtcwcos實現兩個信號的相乘，可以應用第4章中討論的時變參量線性電路或相乘器，這里不再詳述。第9頁/共37頁載波調制第10頁/共37頁第11頁/共37頁舉例1：1496電路圖幅度調制是使高頻信號的振幅正比于一個低頻信號的瞬時值的過程，通常稱高頻信號為載波信號，低頻信號為調制信號，調幅器即為產生調幅信號的裝置。

本實驗采用集成模擬相乘器1496來構成調幅器。

高頻信號為載波信號：低頻信號為調制信號：幅度調制器電路仿真第12頁/共37頁6.1.1.3標準調幅信號的解調調幅信號的解調就是從調幅信號中取出調制信號，它是調幅的逆過程。解調器叫檢波器。第13頁/共37頁（1）對檢波器的技術要求：p330檢波效率：檢波效率是指檢波器輸出信號的幅度與輸入調幅信號中包絡的幅度之比。對于單頻正弦信號調幅，這時的檢波效率或稱為檢波器的傳輸系數為：這里需要說明，指的是兩個不同頻率信號的幅度比，這與一般放大器的增益概念是不同的。第14頁/共37頁

檢波失真：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度比例上的變化，而不出現新的頻率成分或改變原有各頻率分量間的相互關系，也即不出現非線性失真或線性失真。輸入阻抗：檢波電路是前級放大器的負載，它的輸入阻抗將影響前級的工作，需合理設計。諧波輸出：檢波器的輸出信號中，除有用信號外，往往還包含有載波及其各次諧波分量。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級，影響電路工作的穩定性。因此在設計檢波器時，要盡量避免載波及其高次諧波的出現。第15頁/共37頁（2）解調方法可分為兩類(即相干解調與非相干解調)相干解調：相干解調方法的方框圖如下圖所示。它是將調幅信號與一本地載波信號相乘以得出調制信號分量。這個本地載波信號是在接收設備內產生的，并且與調幅信號中的載波相干，或者說是同步的，即本地載波與調幅信號中載波的頻率相同，二者的相位也應相同或有很小的相位差，所以這種解調方法又稱同步解調。低通濾波器返回第16頁/共37頁（2）解調方法（續1）

數學分析：若調幅信號表示為：本地載波信號表示為：則相乘的結果為：它包括低頻分量和二倍載頻分量兩部分，經低通濾波器濾除附近的分量后，可得解調輸出為：從上式可以看出，相角將直接影響解調的輸出。極端情況下，如果，則將無解調輸出。從這里可以看出，產生和載頻信號同頻同相本地載波是相干解調的一個關鍵問題。上圖第17頁/共37頁同步檢波電路同步檢波電路的方框圖如圖。本地載波恢復電路利用輸入調幅信號產生出與調幅信號中載波信號同步的本地載波信號，然后與輸入調幅信號相乘，并經低通濾波器濾波，得到檢波輸出。低通濾波器本地載波恢復電路第18頁/共37頁第19頁/共37頁（2）解調方法（續2）非相干解調：利用某些元件的非線性特性對調幅信號進行非線性變換，也可實現調幅波的解調。它不需要本地載波作為相干信號，因此稱之為非相干解調。經常應用的非相干解調方法有小信號平方律解調、平均包絡解調和大信號峰值包絡解調等。大信號峰值包絡解調：當載波頻率比調制信號的最高頻率高得多時，調幅信號幅度的包絡線近似為調制信號的波形。因此，只要能取出這個包絡信號就可實現解調。（要求，其中是調制信號最高頻率。）第20頁/共37頁低通濾波器1、小信號平方律解調第21頁/共37頁特點：一，解調輸出信號與輸入信號幅度的平方成比。-------平方律解調器。二、，從解調輸出的頻譜看，不僅在間出現了新的頻率分量，而且在范圍內的頻譜結構也與原調制信號頻譜結構不同。-----失真第22頁/共37頁小信號平方律檢波電路：二極管有偏置電壓。二極管電流全流通。輸入信號很小。電路的技術指標：檢波效率：輸入阻抗：檢波失真：非線性失真系數用于功率指示。第23頁/共37頁2、大信號峰值包絡解調器檢波器電路：最常用的峰值包絡解調器二極管無偏置電壓。輸入信號大。二極管電流流通角很小。返回元件參數滿足下列條件：載波信號周期調制信號周期第24頁/共37頁2、大信號峰值包絡解調器（續2）電路的工作過程：電路充放電。上圖返回1返回2第25頁/共37頁第26頁/共37頁2、大信號峰值包絡解調器（續1）電路的技術指標：電流流通角：檢波效率：輸入阻抗：檢波失真：波形失真。第27頁/共37頁2、大信號峰值包絡解調器（續3）

電路的對角切割失真：（惰性失真）如果檢波器的數值選擇過大，當載波幅度下降到某一時刻時，由于電路放電速度慢，以致下一個載波周期的正半周最大值仍低于該時刻的，則二極管不能導通。現象：將按決定的自身的放電規律變化，而不反映輸入調幅信號的包絡。直到某一時刻，輸入信號幅度又增長到超過該時刻的值后，檢波器才恢復正常工作。這種失真現象，好像是沿正弦波的對角切了一刀，因此叫做“對角切割”失真。為避免這種失真，要求的放電速度較調幅信號包絡下降速度快。上圖第28頁/共37頁第29頁/共37頁為避免這種失真，要求的放電速度較調幅信號包絡下降速度快。如果輸入信號為一調幅波：調幅信號包絡是：在時刻包絡下降速度：在時刻放電的起始電壓：在時刻放電的速度：放電的規律是：在時刻上圖第30頁/共37頁在時刻包絡下降速度：在時刻放電的速度：為避免這種失真，要求的放電速度較調幅信號包絡下降速度快。舉例：第31頁/共37頁電路的負峰切割失真：VCVimVRmaVim要求：所以：第32頁/共37頁幅度調制是使高頻信號的振幅正比于一個低頻信號的瞬時值的過程，通常稱高頻信號為載波信號，低頻信號為調制信號，調幅器即為產生調幅信號的裝置。本實驗采用集成模擬相乘器1496來構成調幅器，圖(a)一為1496集成片的內部電路圖，它是一個四象限模擬相乘器的基本電路。由差動放大器、、驅動雙差分放大器組成，、和為差動放大器、的恒流源。進行調幅時，載波信號加在雙差分放大器的輸入端即引出腳⑧、⑩之間，調制信號加在差動放大器、的輸入端即①和④腳之間。第33頁/共37頁

、的兩發射極之間（即引出腳②、③之間）外接1k電阻，以擴大調制信號的動態范圍。已調信號取自雙差動放大器的兩集電極之間（即引出腳⑥、(12)之間）輸出。用1496集成片構成的調幅器電路如圖(b)所示，圖中用來調節引出腳①和④之間的平衡，用來調節⑧、⑩腳之間的平衡，三極管3