第5章幅度调制与解调(城本)

1、第五章 振幅调制与解调振幅调制与解调 Amplitude Modulation&Demodulation 第一节第一节 概述概述(Summary) 一一、什么是调制？、什么是调制？ 二、为什么要加调制？二、为什么要加调制？ 将要传送的信息装载到某一高频将要传送的信息装载到某一高频 载频信号上去的过程。载频信号上去的过程。 发射 天线 高频振荡 高频放大 话筒声音 缓冲倍频调制 音频放大 1.定义定义 3. 调制的方式和分类调制的方式和分类 调幅调幅 调相调相 调制调制 连续波调制连续波调制 脉冲波调制脉冲波调制 脉宽调制脉宽调制 振幅调制振幅调制 编码调制编码调制 调频调频 脉位调制脉位调制

2、End 4. 调幅的方法调幅的方法 平方律调幅平方律调幅 斩波调幅斩波调幅 调幅方法调幅方法 低电平调幅低电平调幅 高电平调幅高电平调幅 集电极调幅集电极调幅 基极调幅基极调幅 本章要点本章要点(Point) 1、调幅波的基本性质（时域、频域）、调幅波的基本性质（时域、频域） AM Basic Character(Time &Frequency Region) 2、调幅电路工作原理、调幅电路工作原理(AM Principle) （全载波、抑制载波双边带、单边带）（全载波、抑制载波双边带、单边带） 3、调幅电路的解调、调幅电路的解调(AM Demodulation) （包络检波、同步检波）（包络

3、检波、同步检波） 第二节第二节 调幅波的基本性质调幅波的基本性质 (AM Basic Character) 一、一、AM的数学表达式和波形的数学表达式和波形 (AM Math Expression & Wave Form) 二、二、AM的频谱和频带宽度的频谱和频带宽度 (Frequency Spectrum&Bandwidth) 三、三、AM的功率关系的功率关系 (AM Power Relation) 1. 普通调幅波的数学表示式普通调幅波的数学表示式 载波信号：载波信号： tV 000 cosv 调制信号：调制信号： tV cosv 调调 幅信号（已调波）：幅信号（已调波）： ttV 0mA

4、M cos)(v tVkVtV cos)( a0m 即：即： )cos1 ()cos1 ()( a0 0 a 0m tmVt V Vk VtV 式中式中ma为调制度，为调制度， 0 a a V Vk m 常用百分比数表示。常用百分比数表示。 ttmV 0a0AM cos)cos1 (v )1 ( aomax mVV o V )1 ( aomin mVV )cos1()( a0m tmVtV 0 min0 0 0max 0 minmax a )( 2 1 V VV V VV V VV m tV 000 cosv tV cos v 0 a m 1 a m 10 a m 1 a m 0 0max V

5、 VV m 上 0 min0 V VV m 下 2. 普通调幅波的频谱普通调幅波的频谱 （1）由单一频率信号调）由单一频率信号调 幅幅 AM 0a0 00a0a0 ( )(1cos)cos 11 coscos()cos() 22 tVmtt Vtm tm t v 调制信号 0 载波 调幅波 0+ 上边频 0- 下边频 单频： 载频与边频幅度载频与边频幅度 nn n n n tmtmtV tmtmtV ttmVt )cos( 2 1 )cos( 2 1 cos )cos( 2 1 )cos( 2 1 cos coscos1)( 0000 0000 00 nnnn nnn nn AM v 信号带宽

6、信号带宽 max 2B 0 (2) 限带信号的调幅波限带信号的调幅波 max o 调幅波 maxmaxmaxmax 调制信号 载波 0+max 上边带 0-max 下边带 End 高频电子线路高频电子线路高频电子线路高频电子线路高频电子线路高频电子线路（第四版）张肃文主编（第四版）张肃文主编（第四版）张肃文主编（第四版）张肃文主编（第四版）张肃文主编（第四版）张肃文主编 高等教育出版社高等教育出版社高等教育出版社高等教育出版社高等教育出版社高等教育出版社 小结一小结一 (Brief Summary One)： n单频单频AM的频谱是三根线，带宽与的频谱是三根线，带宽与 调制度无关，而与调制频率

7、有关。调制度无关，而与调制频率有关。 wAM调制度小于或等于调制度小于或等于1，边频振幅，边频振幅 最大不能超过载波振幅的二分之一最大不能超过载波振幅的二分之一。 w已调波带宽为调制信号频率的两倍已调波带宽为调制信号频率的两倍。 小小 结结 二二 (Brief Summary Two)： w多频AM频谱是谱的搬移。 w已调波带宽为调制信号最高频率 的两倍。 小结三小结三 (Brief Summary Three)： w时域上，调幅波是两个信号相乘时域上，调幅波是两个信号相乘 （变频过程）；（变频过程）； w频域上：调幅波是不失真地把频频域上：调幅波是不失真地把频 率（频谱）进行了搬移率（频谱）

8、进行了搬移. 三三、AM的功率关系的功率关系 (AM Power Relation): 1、载波功率载波功率(Carrier Wave Power) 2、边频功率、边频功率(Sideband Power) 3、总功率、总功率(Total Power) 0 0 0 0 2 V m a 0 2 V m a 0 0 VttmVt ooa cos)cos1 ()(v 载波功率载波功率: R V P 2 0 oT 2 1 上边频或下边频上边频或下边频: : 2 2 SB1SB2aoT 11 24 1 2 ao PPm P R m V 在调幅信号一周期内，在调幅信号一周期内，AMAM信号的平均输出功率是信

9、号的平均输出功率是 oTaDSBoTAM PmPPP) 2 1 1 ( 2 第三节 振幅调制电路 w高电平调制 w低电平调制 一、低电平调制电路： 1、平方律调幅平方律调幅 2、二极管平衡调幅器、二极管平衡调幅器 3、 二极管双平衡调幅器（环型调幅器）二极管双平衡调幅器（环型调幅器） 4、模拟乘法器调幅电路、模拟乘法器调幅电路 一、平方律调一、平方律调 幅电路幅电路(Square Law Modulation) 1、电路及工作原理： 接上页： 输出谐波成分： 小结一： 1、由平方项产生预期所要的频率成分。由平方项产生预期所要的频率成分。 2、平方律调幅器输出频率成分中，要、平方律调幅器输出频率

10、成分中，要 避免三次方以上的成分出现。避免三次方以上的成分出现。 3、工作在甲类，效率不高，属低电平、工作在甲类，效率不高，属低电平 调制。调制。 小结二： 二、二极管平衡调二、二极管平衡调 幅器幅器 1、输出电压、输出电压 (Output Voltage)： 2、波形、频谱、波形、频谱 3、抑制载波（DSB-SC） Double Sideband AM & Suppressed Carrier AM 注意：注意： w在在180度处相位跳变，不连续，这度处相位跳变，不连续，这 是双边带调幅信号的特点是双边带调幅信号的特点。 三、二极管双平衡调幅器 1、电路： 四、模拟乘法器调幅电路 Analo

11、g Multiplication AM 第四节第四节 单边带信号单边带信号(SSB AM) single Sideband AM 一、单边带信号的特点：一、单边带信号的特点： w 优点：优点： 缺点：缺点： 1、节省频带、节省频带 恢复信号时比较麻烦恢复信号时比较麻烦 2、节省发射功率、节省发射功率 3、减少、减少“衰落现象衰落现象” 二、二、SSB Produce Method 1、滤波法 特点： 1)、原理简单，但对滤波器要求高。 2)、初始载频不能太高。 平衡调幅器带通滤波器 滤波法示意图 说 明： w提高单边带的载波频率决不能 用倍频的方法。 2、相移法 m1和和m=1时的调幅波形：零

12、点比较如时的调幅波形：零点比较如 下：下： 过零点比较 有跳变有跳变 无跳变无跳变 平衡调幅器A、B输出分别为： 特点特点(Characteristic)： w输出单边带信号。 w不用滤波器。 w要求准确相移90度。 （稍有偏差，很难得到单边带信号。） 第五节 高电平调制 w 双边带、单边带一般用低电平调制，载波 抑制能力强，对于大功率、高效率的发射 机末级，一般采用高电平调制，因为同时 还要兼顾放大。 w 高电平调制用三极管，通常工作在丙类。 w 常用的有集电极调制、基极调制。 接上页： w 集电极调制：调制信号控制集电极电源电 压，以实现调幅。 w 基极调制：调制信号控制基极电源电压， 以

13、实现调幅。 集电极调幅电路（一） 集电极调制特性 基极调幅电路（一） 基极调制特性 第六节 调幅波的解调（检波） (AMDemodulation) w概述(Summarize) w主要指标(Main Performance) 一、概述一、概述 (Summarize) 1、检波器的作用及分类 检波过程是一个解调过程，它 与调制过程正好相反。 2、检波过程示意图、检波过程示意图 3、检波前后的频谱 4、组成、组成(Demodulation Form) 非线性元件非线性元件+ 滤波器滤波器 小信号时，主要用平方律检波；小信号时，主要用平方律检波； 大信号时，用峰值包络检波和同步检波。大信号时，用峰值

14、包络检波和同步检波。 二、检波器主要指标二、检波器主要指标 1、检波效率、检波效率 (Efficiency) 2、检波器失真、检波器失真 (Distortion) 3、输入电阻、输入电阻 (Input Resistance) 4、高频滤波系数、高频滤波系数 (Filter Coefficient) 输出高频电压振幅 输入高频电压振幅 V V I P I V R Vm V K V V K a i i i i i id ia d i d F 0 2 0 2 第七节第七节 包络检波包络检波 (Envelope Demodulation) 一、电路 二、检波过程 等幅波检波 等效输入电阻 RR R V

15、 R V KPP Lid L oav id i dioav 2 1 2 , 1 22 所以 即我们希望 五、包络检波器失真五、包络检波器失真 Envelope Demodulation Distortion 线性线性(Linear)：由电容造成。：由电容造成。 非线性非线性(Nonlinear)：由三极管造成：由三极管造成 。 接上页 1）惰性失真）惰性失真(Inert Distortion) （对角失真） 不失真条件： w工程近似可按下式计算： m m a a RC 2 max 1 5.1 max RC 2）负峰切割失真 (negative peak amplitude incision Distortion) 不失真条件： m R V R