第7章 振幅调制及解调

1、7.1.1 振幅调制简述振幅调制简述7.1.2 检波简述检波简述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。高频振荡高频放大话筒声音缓冲发射 天线倍频调制音频放大1.定义定义2. 调制的原因调制的原因 4从切实可行的天线出发从切实可行的天线出发为使天线能有效地发送和接收电磁波，天线的几何为使天线能有效地发送和接收电磁波，天线的几何尺寸必须和信号波长相比拟，一般不宜短于尺寸必须和信号波长相比拟，一般不宜短于1/4波长。波长。音频信号音频信号: 20Hz20kHz 波长：波长：15 15000 km天线长度天线长度: 3.75 3750km2.

2、调制的原因调制的原因 4如果直接发射音频信号，则发射机工作在同一频如果直接发射音频信号，则发射机工作在同一频段，这样接收机将同时受到许多不同电台的节目，段，这样接收机将同时受到许多不同电台的节目，但无法加以选择。但无法加以选择。不调制不调制1c2c调制调制4为克服上述困难：进行如下处理为克服上述困难：进行如下处理4利用高频振荡产生载波，将低频信号利用高频振荡产生载波，将低频信号“附加附加”到到这个高频振荡载波上这个高频振荡载波上4高频可使天线辐射效率提高，尺寸缩小高频可使天线辐射效率提高，尺寸缩小4每个电台在不同频率的载波上，接收机可以调谐每个电台在不同频率的载波上，接收机可以调谐选台。选台。

3、频谱搬移频谱搬移lowhigh2020k10k1000k100k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 将信号附加到高频振荡上，就是利用信号控将信号附加到高频振荡上，就是利用信号控制高频振荡的某个参数，使这个参数随信号制高频振荡的某个参数，使这个参数随信号而变化，这就是而变化，这就是调制调制。End4. 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 根据频谱结构的

4、不同可分为根据频谱结构的不同可分为 普通调幅普通调幅 (AM) 波，波， 抑制载波的双边带调幅抑制载波的双边带调幅 (DSB-SC AM)波波 抑制载波的单边带调幅抑制载波的单边带调幅 (SSB-SC AM)波。波。在低电平级进行，需要功率小在高电平级进行，需要功率大调幅过程调幅过程频谱线性搬移频谱线性搬移0)(tft0)(tuct0)(tuAMt调幅器调制信号载波已调波)(cU0cUcUcc)(Fmm0)(AMU0cc下边带上边带m2m2检波检波是调制的逆过程，检波是从振幅受调制的高频是调制的逆过程，检波是从振幅受调制的高频信号中还原出原来的调制的信号。信号中还原出原来的调制的信号。由于还原

5、所得的信号与高频调幅信号的包络变化规由于还原所得的信号与高频调幅信号的包络变化规律一致，故又称律一致，故又称包络检波包络检波。 高 频 放 大 fs fs 本 地 振 荡 fo 混 频 fo fs = fi fi 低 频 放 大 检 波 中 频 放 大 F F 调幅检波过程2. 组成组成End3. 检波的分类检波的分类二极管检波器二极管检波器三极管检波器三极管检波器检波检波器件器件信号大小信号大小小信号检波器小信号检波器大信号检波器大信号检波器工作特点工作特点包络检波器包络检波器同步检波器同步检波器7.2.1 调幅波的数学表示式与频谱调幅波的数学表示式与频谱7.2.2 调幅波中的功率关系调幅波

6、中的功率关系 调幅波是载波振幅按照调制信号大小成线性变化的调幅波是载波振幅按照调制信号大小成线性变化的高频振荡。高频振荡。 由于载波频率不变，所以波形疏密程度均匀一致。由于载波频率不变，所以波形疏密程度均匀一致。 通常传送信号通常传送信号(语音，音乐等语音，音乐等)的波形复杂，包含很的波形复杂，包含很多频率成分，但这些复杂波形都可以分解成许多正多频率成分，但这些复杂波形都可以分解成许多正弦波分量的叠加。弦波分量的叠加。 因此，为了简化分析，我们总是认为调制信号为正因此，为了简化分析，我们总是认为调制信号为正弦波。弦波。 对（非）正弦波调制，调幅波包络线是与（非）正对（非）正弦波调制，调幅波包络

7、线是与（非）正弦调制信号完全相似。弦调制信号完全相似。1. 普通调幅波的数学表示式普通调幅波的数学表示式首先讨论单音调制的调幅波。首先讨论单音调制的调幅波。载波信号：载波信号： tV000cosv调制信号：调制信号： tVcosv设设:调幅信号（已调波）：调幅信号（已调波）： ttV0mAMcos)(v由于调幅波振幅与调制信号成线性关系，可设调幅波振幅为：由于调幅波振幅与调制信号成线性关系，可设调幅波振幅为： tVkVtVcos)(a0m，式中，式中ak为比例常数为比例常数即：即： )cos1()cos1()(a00a0mtmVtVVkVtV式中式中 ma 为调制度或调幅指数为调制度或调幅指数

8、， 0aaVVkm常用百分比数表示。常用百分比数表示。ttmV0a0AMcos)cos1(v 调幅波)1 (aomaxmVVoV)1 (aominmVV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 高等教育出版社高等教育出版社0min000max0minmaxa)(21VVVVVVVVVm波形特点：波形特点：(1) 振幅（包络）变化规律与调制信号波形一致振幅（包络）变化规律与调制信号波形一致(2) 调幅度调幅度 ma 反映了调幅的强弱，反映了调幅的强弱，ma大：包络升降快，变化大；大：包络升降快，变化大；ma小：包络升降慢。变化小。小：包络升降慢。变化小。 当cost=1调

9、幅波峰值Vmax当cost= -1调幅波谷值Vmin0aaVVkmttmV0a0AMcos)cos1(v 调幅波tV000cosvtV cosv0am1am10a m1am ma1时，包络已与调时，包络已与调制信号不同了，称为制信号不同了，称为 （过调幅）（过调幅） ma1时，包络反映调时，包络反映调制信号。制信号。 ma大：大： 包络升降快，包络升降快，变化大；变化大；ma小：包络小：包络升降慢。变化小。升降慢。变化小。ma 取值范围：取值范围：0ma1 ma=0 时，没发生调幅时，没发生调幅00maxVVVm上0min0VVVm下峰值调幅度谷值调幅度Vmax 与 Vmin 可能不对称2.

10、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tmtmtVttmVt)cos(21)cos(21coscos)cos1()(0a0a000a0AMv 调制信号0载波调幅波0+上边频0-下边频ma最大最大值为值为 1变频振幅变频振幅最大值只有最大值只有载波振幅的载波振幅的一半一半nnnnntmtmtVtmtmtVttmVt)cos(21)cos(21cos)cos(21)cos(21coscoscos1)(0000000000nnnnnnnnnAMv信号带宽信号带宽max2B 0 (2) 带带限限信号信号 (语音语音,音乐等音乐等,由各种频率正弦波叠加由各种频率正

11、弦波叠加) 调幅波调幅波maxo 调幅波maxmaxmaxmax调制信号载波0+max上边带0-max下边带End 如果将普通调幅波输送功如果将普通调幅波输送功率至电阻率至电阻R上，则载波与两个边上，则载波与两个边频将分别得出如下的功率：频将分别得出如下的功率：00002Vma02Vma00V载波功率载波功率:RVP20oT21上边频或下边频上边频或下边频: :0 + 2a020 - aoT111224m VPPm PR在调幅信号一周期内，在调幅信号一周期内，AMAM信号的平均输出总功率是信号的平均输出总功率是0 + 2AMoT0 - aoT1(1)2OPPPPPmPtmtmtVt)cos(2

12、1)cos(21cos)(0a0a00AMv2当当ma1时，时，PoT(2/3)Po ；当当ma0.5时，时，PoT(8/9)Po ； 可见：载波本身并不包含信号，但它的功率却占整个调幅波功可见：载波本身并不包含信号，但它的功率却占整个调幅波功率的绝大部分。率的绝大部分。 从调幅波的频谱图可知，唯有它的上、下边带分量才实际地反从调幅波的频谱图可知，唯有它的上、下边带分量才实际地反映调制信号的频谱结构，而载波分量仅是起到频谱搬移的作用，映调制信号的频谱结构，而载波分量仅是起到频谱搬移的作用，不反映调制信号的变化规律。不反映调制信号的变化规律。2AMoTDSBaoT1(1)2OPPPPmP0000

13、2Vma02Vma00V 通常通常 ma =20%30%,发射机有用信号功率很小，整机效率发射机有用信号功率很小，整机效率低，这就是普通调幅的固有缺点。低，这就是普通调幅的固有缺点。DSB SSB 为了提高功率利用率，可以只发送两个边频分量为了提高功率利用率，可以只发送两个边频分量而不发送载波分量，更进一步仅发送其中一个边而不发送载波分量，更进一步仅发送其中一个边频分量。频分量。 这两种调制方式分别称为：这两种调制方式分别称为： 抑制载波的双边带调幅（抑制载波的双边带调幅（DSB-SC） 抑制载波的单边带调幅（抑制载波的单边带调幅（SSB-SC）。）。 2. 双边带信号双边带信号 在调制过程中

14、在调制过程中,将载波抑制就形成了抑制载波双边带将载波抑制就形成了抑制载波双边带信号信号,简称双边带信号。它可用载波与调制信号相乘得到简称双边带信号。它可用载波与调制信号相乘得到,其表示式为其表示式为在单一正弦信号在单一正弦信号u=Ucost调制时调制时, 可见可见, 双边带调制同样能实现频谱搬移双边带调制同样能实现频谱搬移, DSB波的幅波的幅度随调制信号变化度随调制信号变化, 但包络不再反映调制信号的形状但包络不再反映调制信号的形状, 并并且已调信号的平均值为零且已调信号的平均值为零.cDSButfktu)()(ttgttUUktucccDSBcos)(coscos)(tmtmtVttmVt

15、)cos(21)cos(21coscos)cos1 ()(0a0a000a0AMvDSB信号波形信号波形 u0(a)uCtuDSB(t)0t(b)(c)t001800U(t)U cost 3. 单边带信号单边带信号 单边带（单边带（SSB）信号是由）信号是由DSB信号经边带滤波器滤除一信号经边带滤波器滤除一个边带或在调制过程中个边带或在调制过程中,直接将一个边带抵消而成。单频调制直接将一个边带抵消而成。单频调制时时,uDSB（t）=kuuC。当取上边带时。当取上边带时( )cos()( )cos()SSBcSSBcutUtutUt取下边带时取下边带时 可见可见, SSB波的包络不能反映调制信号

16、的变化幅度波的包络不能反映调制信号的变化幅度.单边带调单边带调幅信号的带宽与调制信号相同幅信号的带宽与调制信号相同,是普通调幅和是普通调幅和DSB带宽的一半带宽的一半. 因此因此, SSB不仅节省能量不仅节省能量，而且，而且节省带宽节省带宽, 提高了频带的利用率提高了频带的利用率, 有助于解决信道的拥挤问题有助于解决信道的拥挤问题. tmtmtVttmVt)cos(21)cos(21coscos)cos1 ()(0a0a000a0AMv单音调制的单音调制的SSB信号波形信号波形 uSSB(t)0tfc FU单边带调制时的频谱搬移单边带调制时的频谱搬移 0F(a)f0(b)ffcfc F0(c)

17、f电压电压表达式表达式普通调幅波普通调幅波ttmV0a0cos)cos1 (载波被抑制双边带调幅波载波被抑制双边带调幅波ttVm00acoscos单边带信号单边带信号tVm)cos(200a)cos(2(00tVma或波形图波形图频谱图频谱图 0- 0+ 0a21Vm 0- 0+ 0a21Vm 信号信号带宽带宽)2( 2)2( 22 0- 0+ 三种振幅调制信号三种振幅调制信号 单边带调制，虽然节省功率和带宽，但收发设备复杂，因此无单边带调制，虽然节省功率和带宽，但收发设备复杂，因此无线电广播仍然是将载波和两个边带都发送，以简化收音机电路线电广播仍然是将载波和两个边带都发送，以简化收音机电路9

18、.3.1 工作原理工作原理9.3.2 平衡调幅器平衡调幅器产生普通产生普通调幅波调幅波产生双边带产生双边带 调幅波的共同之处都是在调幅前后产生了新的频率分量，也调幅波的共同之处都是在调幅前后产生了新的频率分量，也就是说都需要就是说都需要用非线性器件来完成频率变换用非线性器件来完成频率变换。 这里将调制信号这里将调制信号v v与载波信号与载波信号v v0 0相加后，同时加入非线性相加后，同时加入非线性器件，然后通过中心频率为器件，然后通过中心频率为0 0的带通滤波器取出输出电压的带通滤波器取出输出电压v vo o中中的的普通调幅波普通调幅波成分。成分。02O01220100200v:(cosco

19、s)(coscos)iiOvvvVt VtVt Vt非线性器件为二极管,特性为： =则aaaaaa)(222020VVaa022022Va010aV00VVa02VVa022222Va1a VO00()()coscosivvvVtVt输入信号：载波调制信号 产生调幅作用的是产生调幅作用的是 a2vi2 项，故称项，故称平方律调幅平方律调幅。滤波后输出滤波后输出普通调幅波普通调幅波电压表达式为：电压表达式为：可知： 调幅度调幅度 ma 的大小由调制信号电压振幅的大小由调制信号电压振幅 V 和调制特性曲线决和调制特性曲线决定定, 即由即由 a1, a2 决定，通常决定，通常 a2 vb二极管都导通

20、输出 v(t)=0 载波 v1(t) 左-右+vavbD1 D3导通输出 v(t)= V(t)载波 v1(t) 左-右+vavb D2 D4导通输出 v(t)= -V(t)可见：输出电压 v(t) 如图 7.4.3 (d) 波形。0cos 10cos 1200)(tttSv(t)=V(t) S2(t)+V(t)- + V(t)+- 载波 v1(t) 左+右时， 绕行回路 v1aD1b 列 KVL: v1(t)+v(t)/2-v=0 绕行回路 v1aD3b 列 KVL: v1(t)v(t)/2+v”=0 解得：v+v”=V(t)=v(t)VV”+-+-+-+-V/2V/2/2 载波 v1(t)

21、左-右+时，表示为：- v1(t) 绕行回路 v1bD2a 列 KVL:-v1(t)+v(t)/2+v=0 绕行回路 v1bD4a 列 KVL:-v1(t)v(t)/2- v”=0 解得：v+v”=V(t)=v(t)VV”+-+-+-+-V/2V/2/2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 高等教育出版社高等教育出版社输出电压输出电压 vO输入信号电压输入信号电压v1 v2输入，输出关系为输入，输出关系为vO= K1v1v2 （其中（其中 K1为常数）为常数）设：载波设：载波v1= V1mcos0t设：调制信号设：调制信号V2= V2mcost则，输出信号为：则，输

22、出信号为：ttVVKmm)cos()cos(2100211vO= K1v1v2 =K1V1mV2mcos0t cost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 高等教育出版社高等教育出版社End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 高等教育出版社高等教育出版社7.6.1 单边带通信的优缺点单边带通信的优缺点7.6.2 产生单边带信号的方法产生单边带信号的方法调幅波所包含的信息在边带中，抑制了载波则为双边带。若再抑制一个边带，只留下一个边带，这就是单边带。u使所容纳的频道数目增加一倍，大大提高短波波使所容纳的频道数目增加一倍，大大提高短波波段利

23、用率。段利用率。u单边带制能获得更好的通信效果。单边带制能获得更好的通信效果。u单边带制的选择性衰落现象要轻得多。单边带制的选择性衰落现象要轻得多。u要求收、发设备的频率稳定度高，设备复杂，技要求收、发设备的频率稳定度高，设备复杂，技术要求高。术要求高。优点：缺点：调幅波0+上边频0-下边频1. 滤波器法滤波器法 这种方法对滤波器要求很高，而且载波频率不能太高，需要通过多级滤波逐步将载波频率提高到所要求的工作频率。 该方法性能稳定是目前干线通信采用的标准形式。DSBSSB 必须强调指出，提高单边带的载波频率决不能用倍频的方法。因为倍频后，音频频率也跟着成倍增加，使原来的调制信号变了样，产生严重

24、的失真。这是绝对不允许的。 上、下边带之间的频率间距等于调制信号最低频率 Fmin的2倍 这样，相对带宽 2 Fmin / fc 就很小，即是要求滤波器有锐截止特性（接近理想滤波器特性），使得滤波器制作很困难。 设最低调制频率 Fmin=300Hz，载波频率 f0=107 Hz，则两个边带间距离为：2Fmin= 600Hz，两个边带相对距离为 2Fmin/ f0 =0.006%，即两个边带相距很近。要求滤波器具有锐截止特性。 若将载波频率 f0降为104 Hz，则两个边带相对距离为 2Fmin/ f0 =6%，这样滤波器制作容易， 但f0 又太小了，会使通频带（2f0.7 =f0 / Q）不够

25、宽 ，引发频率失真 可见载频 f0 即不能太高也不能太低，通常取100kHz。此外， f0 不能太高，也可根据并联谐振曲线 (2.2.16) 推出。 为了使载波频率提高到所需数值，必须经过多次平衡调幅和滤波，来逐步提高载波频率。)2Q(11VVPP0(2.2.16)V / V0 越小，则越小，则, 衰减越快衰减越快 2=600Hz，QP为定值为定值 要获得锐截止只能减小要获得锐截止只能减小 P 第一平衡调幅器第一平衡调幅器 BM1 输出两个边带，由于输出两个边带，由于f1 较小，两个边带较小，两个边带相对距离相对距离 2F/f1 是足够大的，因此是足够大的，因此1 容易滤除容易滤除BM1的下边

26、带，的下边带，上边带上边带 f1+F 成为第二平衡调幅器成为第二平衡调幅器 BM2 的调制信号。的调制信号。 BM2 的载波频率的载波频率 f2 =(10-30)f1, 但但 BM2 输出的两个边带输出的两个边带 ,相对距离为相对距离为 2(f1+F)/f2 是足够大的，因而是足够大的，因而2容易滤除下边容易滤除下边带，上边带带，上边带 f1+f2+F 通过，作为通过，作为 BM3的调制信号的调制信号BMn: 第n平衡调幅器n: 第n滤波器Fn: BMn的载波频率通常第一滤波器要求较高，可采用石英晶体滤波器，陶瓷滤波通常第一滤波器要求较高，可采用石英晶体滤波器，陶瓷滤波器，表面声表滤波器。器，

27、表面声表滤波器。第二，第三级滤波器，采用第二，第三级滤波器，采用 LC调谐回路即可。调谐回路即可。 相移法是利用移相网络,对载波和调制信号进行适当的相移,以便在相加过程中将其中的一个边带抵消而获得SSB信号。 相移法的优点是省去了边带滤波器,但要把无用边带完全抑制掉,必须满足下列两个条件: (1) 两个调制器输出的振幅应完全相同 (2) 移相网络必须对载频及调制信号均保证精确的2 相移。2 相移法相移法2. 相移法相移法)cos()cos(21coscossin2cos)cos(sinsincoscos)cos(sinsincoscos)cos()cos(21sinsin如何得到如何得到单一频

28、率分量单一频率分量2. 相移法相移法DSBDSBSSBtKVvvKv)cos()(:SSB0213电压为则，输出的其中，K为合并网络电压传输系数，V为平衡调幅器输出电压幅度与V 及 V0 成正比相移法推导相移法推导:ttttVvttttVvvv)cos()cos(21coscos)cos()cos(21sinsinDSB,0001000121电压出的代表两个平衡调幅器输 相移法原则上能分开两个距离很近的边带。 但要求移相网络必须对载频及调制信号均保证精确的2 相移，实际上很难实施。 因此滤波法仍是目前的标准形式 下面给出 移相法 对不需要边带抑止程度的表示式 设, 载波相移误差（以 90为准）

29、为设,调制信号相移误差（以 90为准）为可以计算：当可以计算：当 误差误差 =0 时，抑止度时，抑止度 =。误差。误差 1时，抑止度为：时，抑止度为：40dB。误差。误差 10时，抑止度为：时，抑止度为：21 dB。可见。可见 误差误差 ， 增大时抑止度迅速降低。增大时抑止度迅速降低。 相移法主要缺陷就是要求准确移相 90，但要在很宽的音频范围准确移相 90是很困难。 为了克服这一缺点，产生了修正移相滤波法。这种方法使用的移相网络对固定频率移相，克服了相移法的缺陷，制造维护都比较简单，是一种有发展前途的方法，适用于小型轻便设备。 修正移相滤波法 进行了两次双边带调幅进行了两次双边带调幅。3.

30、修正的移相滤波法修正的移相滤波法3. 修正的移相滤波法修正的移相滤波法3. 修正的移相滤波法生成单边带推导：修正的移相滤波法生成单边带推导：为简化起见，电压幅度都假定为 1，只取平衡调幅器的有用输出项（乘积项 DSB） 残留边带调幅是指发送信号中包括一个残留边带调幅是指发送信号中包括一个完整的边带，载波及完整的边带，载波及另一个边带的残留部分另一个边带的残留部分（见下一页图）（见下一页图）。 这样既比普通调幅方式节省带宽，又避免了单边带要求滤波这样既比普通调幅方式节省带宽，又避免了单边带要求滤波器衰减特性陡峭的困难，而且发送的载频信号也便于接收端器衰减特性陡峭的困难，而且发送的载频信号也便于接

31、收端提取同步信号。提取同步信号。 为了保证信号无失真地传输，传送边带中被抑制部分和抑制为了保证信号无失真地传输，传送边带中被抑制部分和抑制边带中的被传送部分应满足互补对称关系。边带中的被传送部分应满足互补对称关系。 特点特点: 所占频带比单边带略宽一些所占频带比单边带略宽一些; 它在它在附近的一定范附近的一定范围内具有两个边带，因此在调制信号（例如电视信围内具有两个边带，因此在调制信号（例如电视信号）含有直流分量时，这种调制方式可以适用号）含有直流分量时，这种调制方式可以适用; 残留边带滤波器比单边带滤波器易于实现。残留边带滤波器比单边带滤波器易于实现。高频电子线路高频电子线路（第四版）张肃文

32、主编（第四版）张肃文主编 高等教育出版社高等教育出版社7.8.1 集电极调幅集电极调幅7.8.2 基极调幅基极调幅 高电平调幅电路能高电平调幅电路能同时实现调制和功率放大同时实现调制和功率放大，即用调制信号即用调制信号v v去控制谐振功率放大器的输出信号去控制谐振功率放大器的输出信号的幅度的幅度V Vcmcm来实现调幅的。来实现调幅的。临临界界过压过压欠压欠压VCC（t）临界临界过压过压欠压欠压V BB(t)iCiC1)(tvCCV临临界界过压过压欠压欠压VCC（t）利用功放管在过压状态下集电极电流的基波分量 ICm1与集电极电源电压成正比关系。集电极调幅电路 vb(t) + + VCC +

33、VBB + VC(t) + vCE vBE + L C vc v + 集电极调幅电路优点：优点：集电极效率集电极效率高，晶体管高，晶体管充分使用充分使用缺点：缺点：边带功率由边带功率由调制信号提调制信号提供，需要大供，需要大功率调制信功率调制信号源号源1、载波信号通过高频变压器加入三极管的基极。载波信号通过高频变压器加入三极管的基极。2、调制信号通过低频变压器加入三极管的集电极使集调制信号通过低频变压器加入三极管的集电极使集电极的供电电源随着调制信号的变化而变化。电极的供电电源随着调制信号的变化而变化。3、集电极回路谐振在载波频率上。集电极回路谐振在载波频率上。4、合理选择集电极的直流电源，使

34、没有输入信号时，合理选择集电极的直流电源，使没有输入信号时，电路处于电路处于过压区线性部分过压区线性部分的中心的中心)(tv)(tVCCiCvAM（t）临界临界过压过压欠压欠压V BB(t)利用功放管在欠压状态下，集电极电流的基波分量 ICm1与随基极电压成正比变化。 C vb(t) VCC + L + VBB vb + + + VB(t) VCC vc(t) 基极调幅电路优点：优点：需要的调制需要的调制信号源功率信号源功率很小很小缺点：缺点：工作在欠压工作在欠压状态，集电状态，集电极效率不高极效率不高1、载波信号通过高频变压器加入三极管的基极载波信号通过高频变压器加入三极管的基极。2、调制信

35、号通过低频变压器加入三极管的基极使基极调制信号通过低频变压器加入三极管的基极使基极的供电电源随着调制信号的变化而变化的供电电源随着调制信号的变化而变化。3、集电极回路谐振在载波频率上集电极回路谐振在载波频率上。4、合理选择基极的直流电源，使没有输入信号时，合理选择基极的直流电源，使没有输入信号时，电路处于欠压区线性部分的中心电路处于欠压区线性部分的中心7.9.1 包络检波器的工作原理包络检波器的工作原理7.9.2 包络检波器的质量指标包络检波器的质量指标包络检波器只适用于普通调幅波AM信号非线性非线性 电路电路低通低通滤滤 波器波器从已调波中检出包络信息，只适用于普通调幅波AM信号 输入输入

36、AM信号信号检出包络信息检出包络信息VDC 加在二极管加在二极管D上的电压上的电压 u = vi vC 可见二极管通断不仅与可见二极管通断不仅与输入电压输入电压vi有关还与输出电有关还与输出电压压vC有关有关 二极管导通时：电容快二极管导通时：电容快速充电，速充电，=RdC二极管截止时：电容二极管截止时：电容C缓缓慢放电，慢放电， =RC 由于由于 Rd vC, 二极管通，电容快速通电，vC指数上升，AB曲线 t1 t2, vi vC, 二极管通，电容快速通电，vC指数上升，CD曲线 t3 t4, vi Rd ，0，cos1，即检波效率 Kd1，输出电压大小接近包络幅值，这是包络检波的主要优点

37、。2) 等效输入电阻等效输入电阻 考虑到包络检波电路一般作为谐振回路的负载，它势必考虑到包络检波电路一般作为谐振回路的负载，它势必影响中频放大回路选频特性（影响中频放大回路选频特性（Q 值），下面分析其等效电阻值），下面分析其等效电阻imimidIVR其中，其中，Vim是输入高频电压振幅，是输入高频电压振幅， Iim是输入高频电流振幅。是输入高频电流振幅。Endsfsf0fifs0ifffifff2) 等效输入电阻等效输入电阻 如果忽略二极管导通电阻上的损耗功率，则由能量守恒的如果忽略二极管导通电阻上的损耗功率，则由能量守恒的原则，输入到检波器的高频功率，应全部转换为输出端负载电原则，输入到检

38、波器的高频功率，应全部转换为输出端负载电阻上消耗的功率（注意为阻上消耗的功率（注意为直流直流）RVRV20id 2im20VVimRR21id 即有即有，而，而imimidIVR其中，其中，V0 为输出端平均直流电压为输出端平均直流电压由于二极管输入电阻的影响，会使输入回路（由于二极管输入电阻的影响，会使输入回路（中频放大回路中频放大回路）的的Q值降低，消耗一些高频功率，这也是二极管检波器的主要值降低，消耗一些高频功率，这也是二极管检波器的主要缺点缺点3) 失真失真 产生的失真主要有：产生的失真主要有：惰性失真；惰性失真；负峰切割失真；负峰切割失真；非非线性失真；线性失真；频率失真。频率失真。

39、如果检波电路的时间常数 RC 太大，当调幅波包络朝较低值变化时，电容放电太慢，造成跟不上包络变化，引起失真称为惰性失真。 惰性失真惰性失真( (对角线切割失真对角线切割失真) ) 惰性失真惰性失真( (对角线切割失真对角线切割失真) )ttmVt0aimAMcoscos1)()AM(v：输入普通调幅波tmVVimcos1aim调幅波调幅波(AM)包络振幅包络振幅 如图所示，在某一点，如图所示，在某一点，如果电容两端电压的放电速如果电容两端电压的放电速度小于包络的下降速度度小于包络的下降速度，就，就可能发生惰性失真。可能发生惰性失真。tmVtVimsinddaim包络变化率包络变化率由图容易看出

40、：要不产生惰性失真，只要电容C的放电速度高于调幅波包络变化速度。下面推导不产生惰性失真的具体条件。（7.9.6） 惰性失真惰性失真( (对角线切割失真对角线切割失真) )电容电容C放电时流过放电时流过C的电流的电流 iC 和流和流过过R的电流的电流 iR 相同相同大信号检波时，大信号检波时，Kd 1，有，有 vCVim 将将Vim替换上式替换上式 vC，有：有：令：将上面两式代入，得：（7.9.8）要不产生惰性失真，要不产生惰性失真，电容电容C的放电的放电速度应高于调幅波包络变化速度，速度应高于调幅波包络变化速度，只要使只要使 A 1，即：，即：实际上，调制信号实际上，调制信号包含一个频带包含

41、一个频带范围。当范围。当=max时，时，Amax也最大。也最大。因此不产生失真，必须满足：因此不产生失真，必须满足：112aamaxmaxmmRCA只要只要 Amax 1,惰性失真不会发生惰性失真不会发生下面球下面球A的极大值的极大值 惰性失真惰性失真( (对角线切割失真对角线切割失真) )112aamaxmmRC 可见可见 ma越大，越大，RC时间常数应该越小，这是因为时间常数应该越小，这是因为ma大时包络大时包络变化快，变化快，RC时间常数只有变小，才能缩短放电时间，从而跟时间常数只有变小，才能缩短放电时间，从而跟上包络的变化上包络的变化 同样，同样，maxmax变大时，包络变化也加快，变

42、大时，包络变化也加快，RCRC时间常数也应缩短。时间常数也应缩短。通常，调制系数小于通常，调制系数小于 0.8，因此工程上按下式计算，因此工程上按下式计算 + + v C + R RL VC Cc vi D 考虑了耦合电容考虑了耦合电容C Cc c和低放和低放输入电阻输入电阻R RL L后的检波电路后的检波电路负峰切割失真负峰切割失真( (底边切割失真底边切割失真) )隔直电容隔直电容Cc数值很大，数值很大，vC中的直流分量全部落在中的直流分量全部落在CC上，可认为上，可认为它对调制频率它对调制频率交流短路，交流短路，CC 两端直流电压两端直流电压 Vim (载波峰值载波峰值).imLRVRR

43、RV检波器输出检波器输出 vC 是在直流电压上叠是在直流电压上叠加了一个交流调制信号，故需用加了一个交流调制信号，故需用隔直电容隔直电容CC将交流调制信号耦合将交流调制信号耦合到下一级。到下一级。CC可等效为电压为可等效为电压为Vim 的直的直流电源，此时流电源，此时R 上的分压为：上的分压为：可见检波器正常工作时，二极管承受一个反向偏压可见检波器正常工作时，二极管承受一个反向偏压 VR，当输入，当输入调幅波幅值低于调幅波幅值低于 VR 时，二极管截止，出现失真。时，二极管截止，出现失真。失真最可能失真最可能在包络的负半周（调制信号的底部）发生。在包络的负半周（调制信号的底部）发生。 + +

44、v C + R RL VC Cc vi D 考虑了耦合电容Cc和低放输入电阻RL后的检波电路负峰切割失真负峰切割失真( (底边切割失真底边切割失真) )V i m（1-m）V i mttmVoimicos)cos1 (vV R)cos1 (tmVimttmVoimicos)cos1 (vttmVoimicos)cos1 ( v)cos1 (tmVim)cos1 (tmVimV RV RV RV RV RimLRVRRRV + + v C + R RL VC Cc vi D 考虑了耦合电容Cc和低放输入电阻RL后的检波电路负峰切割失真负峰切割失真( (底边切割失真底边切割失真) )要避免二极管截

45、止发生，必须使包络线最小电平要避免二极管截止发生，必须使包络线最小电平 VR达到最小当包络幅度为： 1coscos1imttmVaRaim1VmV不失真应满足：RRRRRRRRRRRVVmimRLLLLa/11即： 可见：可见：RL越小，则越小，则 VR分压越大，负峰切割失真越容易发生分压越大，负峰切割失真越容易发生 ma 越大，越大，Vim（1-ma）越小，越容易发生负峰切割失真）越小，越容易发生负峰切割失真 交流负载电阻交流负载电阻 R与直流负载电阻与直流负载电阻 R 差别越大差别越大( R越大越大)，越，越容易发生负峰切割失真。容易发生负峰切割失真。imLRVRRRV + + v C +

46、 R RL VC Cc vi D 考虑了耦合电容Cc和低放输入电阻RL后的检波电路 非线性失真非线性失真这种失真是由检波二极管伏安特性曲线的这种失真是由检波二极管伏安特性曲线的非线性非线性所引起的。所引起的。 这时检波器输出的音频电压不能完全和包络成正比。这时检波器输出的音频电压不能完全和包络成正比。克服方法：只要负载电阻R选得足够大，则检波管非线性特性影响越小，它所引起的非线性失真即可以忽略。 + + v C + R RL VC Cc vi D 考虑了耦合电容Cc和低放输入电阻RL后的检波电路 频率失真频率失真 是由隔直电容是由隔直电容 C CC C 和滤波电容和滤波电容C C引起引起如左图

47、所示，检波器中存在检波电如左图所示，检波器中存在检波电容容C和隔直电容和隔直电容Cc两个电容。两个电容。检波电容检波电容C用于跟踪调幅波包络变用于跟踪调幅波包络变化，隔直电容化，隔直电容Cc用于去除检波器输用于去除检波器输出电压出电压 vC (锯齿形锯齿形)中的直流成分。中的直流成分。检波电容C对高频载波短路，但要求对调制信号上限频率max，接近开路，只要满足：，接近开路，只要满足：RCmax1LCminR1CCC主要影响检波输出的调制信号下限频率主要影响检波输出的调制信号下限频率minmin，为使，为使min接近短路通过接近短路通过CC应满足应满足设检波器输出的调制信号频率范围设检波器输出的

48、调制信号频率范围=minmax同步检波（也称相干解调）用于对载波被抑止的双边带或单边带信号进行解调。它的特点是必须外加一个本地振荡,其频率和相位都与被抑止的载波相同。同步检波的名称即由此而来。乘积型乘积型叠加型叠加型叠加后再包络检波叠加后再包络检波 载波信号相位对检波结果有影响载波信号相位对检波结果有影响DSBcoscos)(11m1ttVtv本地载波)cos()(00mtVt0v)cos()coscos()()(00m11m1tVttVtt0vv)cos(coscos010m1mtttVVcos)2cos(21cos10m1ttVVmtVVtcoscos21)(0m1mv1.1. 乘积检波器

49、乘积检波器乘积检波电路低通滤波器 v1V0iv0乘积检波器1=0 滤除滤除 21 项，得：项，得：可见低频信号可见低频信号V输出幅度与输出幅度与cos成正比，成正比，=0， V幅度幅度最大，最大，增加增加V幅度减幅度减小，小， 通通常希望常希望=0即本地载波与输即本地载波与输入调幅信号载波入调幅信号载波同相位同相位cos)2cos(21cos10m1ttVVm)()(tvtvSSBDSB或斩波调幅电路中的音频信号改为双边带或单边带信号斩波调幅电路中的音频信号改为双边带或单边带信号即可实现同步检波即可实现同步检波)()(tvtvSSBDSB或开关函数开关函数 S2(t) 傅立叶级数展开式为：傅立叶级数展开式为：斩波后电压为：斩波后电压为：v(t) =V(t) S2(t)调制信号为：调制信号为： v(t) = V cost将将V(t) 和和 S2(t) 代入代入 v(t) 后，得斩波后电压为：后，得斩波后电压为： 通过中心频率为通过中心频率为O 的带通滤波器，即可获得的带通滤波器，即可获得 O 项，项，可见输出电压为载波被抑制的双边带调幅波可见输出电压为载波被抑制的双边带调幅波 DSB-SC 对比可知：平衡斩波调幅对比可知：平衡斩波调幅没有低频分量没