第5章幅度調制與解調(城本)

1、第五章 振幅調制與解調振幅調制與解調 Amplitude Modulation&Demodulation 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述(Summary) 一一、什么是調制？、什么是調制？ 二、為什么要加調制？二、為什么要加調制？ 將要傳送的信息裝載到某一高頻將要傳送的信息裝載到某一高頻 載頻信號上去的過程。載頻信號上去的過程。 發(fā)射 天線 高頻振蕩 高頻放大 話筒聲音 緩沖倍頻調制 音頻放大 1.定義定義 3. 調制的方式和分類調制的方式和分類 調幅調幅 調相調相 調制調制 連續(xù)波調制連續(xù)波調制 脈沖波調制脈沖波調制 脈寬調制脈寬調制 振幅調制振幅調制 編碼調制編碼調制 調頻調頻 脈位調制脈位調制

2、End 4. 調幅的方法調幅的方法 平方律調幅平方律調幅 斬波調幅斬波調幅 調幅方法調幅方法 低電平調幅低電平調幅 高電平調幅高電平調幅 集電極調幅集電極調幅 基極調幅基極調幅 本章要點本章要點(Point) 1、調幅波的基本性質（時域、頻域）、調幅波的基本性質（時域、頻域） AM Basic Character(Time &Frequency Region) 2、調幅電路工作原理、調幅電路工作原理(AM Principle) （全載波、抑制載波雙邊帶、單邊帶）（全載波、抑制載波雙邊帶、單邊帶） 3、調幅電路的解調、調幅電路的解調(AM Demodulation) （包絡檢波、同步檢波）（包絡

3、檢波、同步檢波） 第二節(jié)第二節(jié) 調幅波的基本性質調幅波的基本性質 (AM Basic Character) 一、一、AM的數(shù)學表達式和波形的數(shù)學表達式和波形 (AM Math Expression & Wave Form) 二、二、AM的頻譜和頻帶寬度的頻譜和頻帶寬度 (Frequency Spectrum&Bandwidth) 三、三、AM的功率關系的功率關系 (AM Power Relation) 1. 普通調幅波的數(shù)學表示式普通調幅波的數(shù)學表示式 載波信號：載波信號： tV 000 cosv 調制信號：調制信號： tV cosv 調調 幅信號（已調波）：幅信號（已調波）： 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為調制度，為調制度， 0 a a V Vk m 常用百分比數(shù)表示。常用百分比數(shù)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. 普通調幅波的頻譜普通調幅波的頻譜 （1）由單一頻率信號調）由單一頻率信號調 幅幅 AM 0a0 00a0a0 ( )(1cos)cos 11 coscos()cos() 22 tVmtt Vtm tm t v 調制信號 0 載波 調幅波 0+ 上邊頻 0- 下邊頻 單頻： 載頻與邊頻幅度載頻與邊頻幅度 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 信號帶寬

6、信號帶寬 max 2B 0 (2) 限帶信號的調幅波限帶信號的調幅波 max o 調幅波 maxmaxmaxmax 調制信號 載波 0+max 上邊帶 0-max 下邊帶 End 高頻電子線路高頻電子線路高頻電子線路高頻電子線路高頻電子線路高頻電子線路（第四版）張肅文主編（第四版）張肅文主編（第四版）張肅文主編（第四版）張肅文主編（第四版）張肅文主編（第四版）張肅文主編 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 小結一小結一 (Brief Summary One)： n單頻單頻AM的頻譜是三根線，帶寬與的頻譜是三根線，帶寬與 調制度無關，而與調制頻率

7、有關。調制度無關，而與調制頻率有關。 wAM調制度小于或等于調制度小于或等于1，邊頻振幅，邊頻振幅 最大不能超過載波振幅的二分之一最大不能超過載波振幅的二分之一。 w已調波帶寬為調制信號頻率的兩倍已調波帶寬為調制信號頻率的兩倍。 小小 結結 二二 (Brief Summary Two)： w多頻AM頻譜是譜的搬移。 w已調波帶寬為調制信號最高頻率 的兩倍。 小結三小結三 (Brief Summary Three)： w時域上，調幅波是兩個信號相乘時域上，調幅波是兩個信號相乘 （變頻過程）；（變頻過程）； w頻域上：調幅波是不失真地把頻頻域上：調幅波是不失真地把頻 率（頻譜）進行了搬移率（頻譜）

8、進行了搬移. 三三、AM的功率關系的功率關系 (AM Power Relation): 1、載波功率載波功率(Carrier Wave Power) 2、邊頻功率、邊頻功率(Sideband Power) 3、總功率、總功率(Total Power) 0 0 0 0 2 V m a 0 2 V m a 0 0 VttmVt ooa cos)cos1 ()(v 載波功率載波功率: R V P 2 0 oT 2 1 上邊頻或下邊頻上邊頻或下邊頻: : 2 2 SB1SB2aoT 11 24 1 2 ao PPm P R m V 在調幅信號一周期內，在調幅信號一周期內，AMAM信號的平均輸出功率是信

9、號的平均輸出功率是 oTaDSBoTAM PmPPP) 2 1 1 ( 2 第三節(jié) 振幅調制電路 w高電平調制 w低電平調制 一、低電平調制電路： 1、平方律調幅平方律調幅 2、二極管平衡調幅器、二極管平衡調幅器 3、 二極管雙平衡調幅器（環(huán)型調幅器）二極管雙平衡調幅器（環(huán)型調幅器） 4、模擬乘法器調幅電路、模擬乘法器調幅電路 一、平方律調一、平方律調 幅電路幅電路(Square Law Modulation) 1、電路及工作原理： 接上頁： 輸出諧波成分： 小結一： 1、由平方項產生預期所要的頻率成分。由平方項產生預期所要的頻率成分。 2、平方律調幅器輸出頻率成分中，要、平方律調幅器輸出頻率

10、成分中，要 避免三次方以上的成分出現(xiàn)。避免三次方以上的成分出現(xiàn)。 3、工作在甲類，效率不高，屬低電平、工作在甲類，效率不高，屬低電平 調制。調制。 小結二： 二、二極管平衡調二、二極管平衡調 幅器幅器 1、輸出電壓、輸出電壓 (Output Voltage)： 2、波形、頻譜、波形、頻譜 3、抑制載波（DSB-SC） Double Sideband AM & Suppressed Carrier AM 注意：注意： w在在180度處相位跳變，不連續(xù)，這度處相位跳變，不連續(xù)，這 是雙邊帶調幅信號的特點是雙邊帶調幅信號的特點。 三、二極管雙平衡調幅器 1、電路： 四、模擬乘法器調幅電路 Analo

11、g Multiplication AM 第四節(jié)第四節(jié) 單邊帶信號單邊帶信號(SSB AM) single Sideband AM 一、單邊帶信號的特點：一、單邊帶信號的特點： w 優(yōu)點：優(yōu)點： 缺點：缺點： 1、節(jié)省頻帶、節(jié)省頻帶 恢復信號時比較麻煩恢復信號時比較麻煩 2、節(jié)省發(fā)射功率、節(jié)省發(fā)射功率 3、減少、減少“衰落現(xiàn)象衰落現(xiàn)象” 二、二、SSB Produce Method 1、濾波法 特點： 1)、原理簡單，但對濾波器要求高。 2)、初始載頻不能太高。 平衡調幅器帶通濾波器 濾波法示意圖 說 明： w提高單邊帶的載波頻率決不能 用倍頻的方法。 2、相移法 m1和和m=1時的調幅波形：零

12、點比較如時的調幅波形：零點比較如 下：下： 過零點比較 有跳變有跳變 無跳變無跳變 平衡調幅器A、B輸出分別為： 特點特點(Characteristic)： w輸出單邊帶信號。 w不用濾波器。 w要求準確相移90度。 （稍有偏差，很難得到單邊帶信號。） 第五節(jié) 高電平調制 w 雙邊帶、單邊帶一般用低電平調制，載波 抑制能力強，對于大功率、高效率的發(fā)射 機末級，一般采用高電平調制，因為同時 還要兼顧放大。 w 高電平調制用三極管，通常工作在丙類。 w 常用的有集電極調制、基極調制。 接上頁： w 集電極調制：調制信號控制集電極電源電 壓，以實現(xiàn)調幅。 w 基極調制：調制信號控制基極電源電壓， 以

13、實現(xiàn)調幅。 集電極調幅電路（一） 集電極調制特性 基極調幅電路（一） 基極調制特性 第六節(jié) 調幅波的解調（檢波） (AMDemodulation) w概述(Summarize) w主要指標(Main Performance) 一、概述一、概述 (Summarize) 1、檢波器的作用及分類 檢波過程是一個解調過程，它 與調制過程正好相反。 2、檢波過程示意圖、檢波過程示意圖 3、檢波前后的頻譜 4、組成、組成(Demodulation Form) 非線性元件非線性元件+ 濾波器濾波器 小信號時，主要用平方律檢波；小信號時，主要用平方律檢波； 大信號時，用峰值包絡檢波和同步檢波。大信號時，用峰值

14、包絡檢波和同步檢波。 二、檢波器主要指標二、檢波器主要指標 1、檢波效率、檢波效率 (Efficiency) 2、檢波器失真、檢波器失真 (Distortion) 3、輸入電阻、輸入電阻 (Input Resistance) 4、高頻濾波系數(shù)、高頻濾波系數(shù) (Filter Coefficient) 輸出高頻電壓振幅 輸入高頻電壓振幅 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 第七節(jié)第七節(jié) 包絡檢波包絡檢波 (Envelope Demodulation) 一、電路 二、檢波過程 等幅波檢波 等效輸入電阻 RR R V

15、 R V KPP Lid L oav id i dioav 2 1 2 , 1 22 所以 即我們希望 五、包絡檢波器失真五、包絡檢波器失真 Envelope Demodulation Distortion 線性線性(Linear)：由電容造成。：由電容造成。 非線性非線性(Nonlinear)：由三極管造成：由三極管造成 。 接上頁 1）惰性失真）惰性失真(Inert Distortion) （對角失真） 不失真條件： w工程近似可按下式計算： m m a a RC 2 max 1 5.1 max RC 2）負峰切割失真 (negative peak amplitude incision Distortion) 不失真條件： m R V R