第5章振幅的調(diào)制與解調(diào)

高頻電路為什么要調(diào)制？

1)頻譜線性搬移電路（線性變換）：將輸入信號頻譜沿頻率軸進行線性的搬移，輸出信號的頻譜與輸入信號的頻譜成線性（振幅調(diào)制與解調(diào)電路、混頻電路）。

2)頻譜非線性變換電路（非線性變換）：將輸入信號頻譜進行特定的非線性搬移，搬移后的頻譜與輸入信號的頻率不成線性關系（頻率、相位調(diào)制及其解調(diào)電路）。屬于頻譜（或頻率）變換電路，按照頻譜變換的不同特點，頻譜變換電路可分為兩大類：調(diào)制與解調(diào)5.1概述5.2振幅調(diào)制原理及特性

5.3調(diào)幅信號的解調(diào)

5.4振幅調(diào)制與解調(diào)電路第5章振幅的調(diào)制與解調(diào)

(1)調(diào)制：用調(diào)制信號去控制載波信號的某一個參數(shù)的過程。

信號定義：信號

載波信號：（等幅）高頻振蕩信號

正弦波

方波

三角波

鋸齒波調(diào)制信號：需要傳輸?shù)男盘枺ㄔ夹盘枺?/p>

語言圖像

密碼已調(diào)信號（已調(diào)波）：經(jīng)過調(diào)制后的高頻信號（射頻信號）振幅調(diào)制解調(diào)（檢波)屬于

頻譜線性搬移電路

(2)解調(diào)：調(diào)制的逆過程，即從已調(diào)波中恢復原調(diào)制信號的過程。5．1概述

（5）相位調(diào)制：調(diào)制信號控制載波相位，使已調(diào)波的相位隨調(diào)制信號線性變化。

（6）解調(diào)方式：（4）頻率調(diào)制：調(diào)制信號控制載波頻率，使已調(diào)波的頻率隨調(diào)制信號線性變化。（3）振幅調(diào)制：由調(diào)制信號去控制載波振幅，使已調(diào)信號的振幅隨調(diào)制信號線性變化。(9)

振幅調(diào)制分三種方式：(7)調(diào)制根據(jù)頻譜變化的不同(8)按照所采用的載波波形區(qū)分連續(xù)波調(diào)制：單頻正弦波或余弦波脈沖波調(diào)制連續(xù)波調(diào)制以單頻正弦波為載波，可用數(shù)學式表示，受控參數(shù)可以是載波的幅度A，頻率或相位。因而有調(diào)幅(AM)、調(diào)頻(FM)和調(diào)相(PM)三種方式。普通調(diào)幅（AM）抑制載波的雙邊帶調(diào)幅（DSB）抑制載波的單邊帶調(diào)幅（SSB）

（3）調(diào)制方式的功率有效性通信系統(tǒng)中，通常把調(diào)制器和解調(diào)器組合在一起成為調(diào)制解調(diào)器（Modem）,調(diào)制解調(diào)器的性能指標：（P95）（2）抗噪聲、抗干擾能力（1）調(diào)制方式的頻帶利用率在保證傳輸速率和質(zhì)量的條件下，使用的帶寬越小越好。系統(tǒng)在較低的輸入信噪比、較大干擾和信道失真情況下得到較好的輸出信號質(zhì)量。對不同的調(diào)制方式要求不同的高頻功率放大器放大已調(diào)信號。非線性放大器的效率大于線性放大器的效率。5.2振幅調(diào)制原理及特性普通振幅調(diào)制AM抑制載波的雙邊帶調(diào)制DSB抑制載波和一個邊帶的單邊帶調(diào)制SSB按照不同的頻譜結構，振幅調(diào)制分三種方式：設載波信號：

調(diào)制信號：

式中為比例常數(shù)即AM時域表達式：

式中ma為調(diào)幅系數(shù)

1.AM調(diào)幅波的定義

5.2.1標準振幅調(diào)制（AM）信號分析定義：用調(diào)制信號控制載波信號的幅度，使載波信號幅度按照調(diào)制信號規(guī)律變化。2、調(diào)幅信號波形

波形特點：（1）調(diào)幅波的振幅（包絡）變化規(guī)律

與調(diào)制信號波形一致;

(2)調(diào)幅度ma反映了調(diào)幅的強弱程度，

可以看出：

一般ma值越大調(diào)幅越深：

因為調(diào)幅波包絡的最大值和最小值為：包絡振幅：

相加器

乘法器直流

乘法器

相加器AM信號的產(chǎn)生原理框圖可見要完成AM調(diào)制，其核心部分是實現(xiàn)調(diào)制信號與載波相乘。AmAm（1）由單一頻率信號調(diào)幅可見,調(diào)幅波并不是一個簡單的正弦波，包含有三個頻率分量：

3、調(diào)幅波的頻譜和帶寬

Ω調(diào)制信號ωc載波調(diào)幅波ωc

+Ω上邊頻ωc

-Ω下邊頻載波分量（）：不含傳輸信息下變頻分量：含傳輸信息上變頻分量：含傳輸信息帶寬P98由圖可知同樣含有三部分頻率成份(2)限帶信號的調(diào)幅波（多音調(diào)制）限帶信號的調(diào)幅波頻譜圖ωcω限帶信號ω

c載波ω調(diào)幅波ωc-Ωmax下邊頻帶ωc+Ωmax上邊頻帶ΩmaxΩmax帶寬4、調(diào)幅波的功率

單音調(diào)制的調(diào)幅波在負載電阻RL（R=1）上的功率為：(1)最大功率：(2)最小功率：(3)調(diào)制信號一周內(nèi)的平均功率（R=1）

：載波功率：

總邊頻功率：

在普通調(diào)幅波信號中，有用信息只攜帶在邊頻帶內(nèi)，而載波本身并不攜帶信息，但它的功率卻占了整個調(diào)幅波功率的絕大部分，因而調(diào)幅波的功率浪費大，效率低。ma<1調(diào)幅波ωc

+Ω上邊頻ωc

-Ω下邊頻已知調(diào)幅波表示式為：試畫出它的波形和頻譜圖，求出頻帶寬度。

若已知，試求載波功率、邊頻功率、

調(diào)幅波的平均功率。例題1：調(diào)幅波ωc

+Ω上邊頻ωc

-Ω下邊頻調(diào)幅波的波形如圖所示，其中、

,試寫出表達式？

例題2AM:包絡振幅：小結作業(yè)P1185-3AM:包絡振幅：小結載波信號調(diào)制信號調(diào)幅波ωc

+Ω上邊頻ωc

-Ω下邊頻調(diào)幅波的頻譜和帶寬

例題：

一普通AM調(diào)制器，載波頻率，振幅為20V，調(diào)制信號頻率為，它使輸出調(diào)幅波的包絡振幅為7.5V。求：

(1)上、下邊頻

(2)調(diào)幅系數(shù)ma

(3)包絡振幅的最大、最小值

(4)已調(diào)波表達式

(5)當RL=1時，求載波功率Pc和邊頻功率PS

在AM調(diào)制過程中，如果將載波分量抑制就形成抑制載波的雙邊帶信號，簡稱雙邊帶信號，它可以用載波和調(diào)制信號直接相乘得到，即：調(diào)制信號為單一頻率信號：

5.2.2雙邊帶(doublesidebandModulationDSB)

調(diào)幅信號

１、定義電路實現(xiàn)模型

相加器

乘法器直流

乘法器

相加器AM信號的產(chǎn)生原理框圖可見要完成AM調(diào)制，其核心部分是實現(xiàn)調(diào)制信號與載波相乘。AmAm2.波形與頻譜(1)DSB信號的包絡正比于調(diào)制信號,但不同于調(diào)制信號的變化形狀，因此包絡不再反映調(diào)制信號的信息。

(2)

DSB波的頻譜成份中抑制了載波分量，全部功率為邊帶占有，功率利用率高于AM波。(3)占用頻帶

調(diào)制信號載波上邊頻下邊頻ωc+Ω(fc-F)ωc–Ω(fc-F)練習

5-45-5單邊帶(SSB)信號是由雙邊帶調(diào)幅信號中取出其中的任一個邊帶部分，即可成為單邊帶調(diào)幅信號。其單頻調(diào)制時的波形圖為：5.2.3單邊帶(singlesidebandModulationSSB)信號調(diào)幅

1.SSB信號的性質(zhì)

在現(xiàn)代電子通信系統(tǒng)的設計中，為節(jié)約頻帶，提高系統(tǒng)的功率和帶寬效率，常采用單邊帶（SSB）調(diào)制系統(tǒng)。

ωωc載波ωc-Ωmax下邊頻帶信號ωωc+Ωmax上邊頻帶信號ωωc+Ωmaxωc-ΩmaxSSB信號的表達式：

SSB信號的頻帶壓縮了一倍，功率的利用率提高了一倍。（上邊帶信號）（下邊帶信號）占用頻帶由DSB信號經(jīng)過邊帶濾波器濾除了一個邊帶而形成，如：2.單邊帶調(diào)幅信號的實現(xiàn)

上邊帶濾波器下邊帶濾波器乘法器(1)濾波法

有兩種基本的電路實現(xiàn)方法：濾波法、相移法難點：濾波器的設計(p101)(2)相移法

相移法產(chǎn)生單邊帶信號由兩個相乘器、兩個900移相器和加法器組成。難點：載波和基帶兩個信號都需要準確的900相移，而且電路要求對稱才能完全抵消。(p102)下邊帶上邊帶例題：已知調(diào)幅信號頻率范圍為300Hz～4KHz,分別采用AM（調(diào)幅指數(shù)ma=0.3）、DSB、SSB三種調(diào)幅方式，如要求邊帶功率PS為10W，分別求出每種方式的頻帶寬度BW、發(fā)射總功率P及功率利用率。其中：=邊帶功率PS/總功率PRL=15.2.4殘留邊帶調(diào)制(VSB)殘留邊帶調(diào)制是介于SSB與DSB之間的一種調(diào)制方式，它既克服了DSB信號占用頻帶寬的缺點，又解決了SSB濾波器難以實現(xiàn)的問題。殘留邊帶濾波器殘留部分上邊帶的濾波器特性殘留部分下邊帶的濾波器特性殘留邊帶濾波器的特性：讓一個邊帶的絕大部分通過，僅衰減靠近附近的一小部分信號，同時抑制另一個邊帶的絕大部分信號，只保留靠近附近的一小部分。VSB信號頻譜示意圖在解調(diào)中，讓殘留的那部分邊帶來補償衰減的那部分邊帶，解調(diào)后的輸出信號不會失真。VSB濾波器的傳輸特性互補對稱特性5.3調(diào)幅信號的解調(diào)原理解調(diào)解調(diào)：從調(diào)幅信號中恢復出低頻的調(diào)制信號，也稱為檢波。

頻域：頻譜線性搬移。（高頻——低頻）

相干解調(diào)（同步檢波）非相干解調(diào)（包絡檢波）一、相干解調(diào)（同步檢波）同步信號：與已調(diào)波的載波同頻同相。AMDSBSSB同步信號1、普通調(diào)幅波AM信號相干解調(diào)經(jīng)LPF和電容耦合（隔直）后：vAM2、雙邊帶DSB信號相干解調(diào)LPF后：vDSB3、單邊帶信號相干解調(diào)SSBLPF后：結論：相干解調(diào)是一種優(yōu)良的解調(diào)方式。關鍵是保證同步信號與已調(diào)波的載波信號同頻同相，否則會失真。vSSB二、非相干解調(diào)（包絡檢波）適用于：輸出電壓直接反應輸入高頻信號包絡變化的解調(diào)。特點：電路簡單，不需要同步信號。

雙邊帶信號（DSB）和單邊帶信號（SSB）的包絡沒有反映調(diào)制信號的信息，但可以通過恰當?shù)淖儞Q后再利用包絡檢波器解調(diào)。5.4.1調(diào)幅信號的調(diào)制電路

高電平調(diào)制電路，處在發(fā)射機末端低電平調(diào)制電路，處在發(fā)射機的前段雙邊帶調(diào)制單邊帶調(diào)制振幅調(diào)制電路是無線電發(fā)射機的重要組成部分。5.4振幅調(diào)制與解調(diào)電路按功率的高低

在AM調(diào)制過程中，如果將載波分量抑制就形成抑制載波的雙邊帶信號，簡稱雙邊帶信號，它可以用載波和調(diào)制信號直接相乘得到，即：調(diào)制信號為單一頻率信號：

DSB定義電路實現(xiàn)模型（P104）解調(diào)是調(diào)制的逆過程，是從高頻已調(diào)波中恢復出原低頻調(diào)制信號的過程。從頻譜上看，解調(diào)也是一種信號頻譜的線性搬移過程，是將高頻端的信號頻譜搬移到低頻端，解調(diào)過程是和調(diào)制過程相對應的，不同的調(diào)制方式對應于不同的解調(diào)。DSB調(diào)制

振幅調(diào)制過程：

AM調(diào)制

SSB調(diào)制疊加型同步檢波

解調(diào)過程

包絡檢波：

同步檢波：

峰值包絡檢波平均包絡檢波

乘積型同步檢波

5.4.2調(diào)幅信號的解調(diào)電路

相干解調(diào)（同步檢波）同步信號：與已調(diào)波的載波同頻同相。同步信號的提取也稱為載波提取。直接法：從已調(diào)信號中直接提取(AM)載波提取方法

間接法：對已調(diào)信號進行非線性處理后再提取載波(DSB,SB)1、載波的提取

平方環(huán)實現(xiàn)載波提取電路結構(p105)2包絡檢波電路調(diào)幅波頻譜ωc+Ωωc-Ωωcω輸出信號頻譜Ωω

非線形電路低通濾波器t調(diào)幅波包絡檢波輸出t普通調(diào)幅波相干檢波包絡檢波非相干解調(diào)電路組成：非線性器件和低通濾波器(p106)。（1）平方律檢波（輸入為小信號）小信號：幅度小于100mV，二極管的伏安特性用冪級數(shù)逼近平方律檢波電路保證二極管導通，加偏置電壓2、工作原理（2）峰值包絡檢波（輸入為大信號）大信號：幅度大于500mV，二極管的伏安特性用兩段折線檢波電路（2）峰值包絡檢波波形圖輸出電壓是由直流和交流兩部分組成。（3）平均包絡檢波（4）并聯(lián)型二極管包絡檢波3、包絡檢波器性能分析（1）檢波效率（電壓傳輸系數(shù)）指檢波器的輸出信號與輸入信號的幅度之比。靜態(tài)檢波效率檢波效率動態(tài)檢波效率（2）輸入阻抗（3）檢波失真惰性失真負峰切割失真（2）負峰切割失真在接收機中，檢波器后接音頻放大器（p113）。（1）惰性失真（2）負峰切割失真4、同步檢波電路（相干解調(diào)）乘積型疊加型疊加型同步檢波電路合成為AM，通過包絡檢波器實現(xiàn)解調(diào)。課后習題5-15-25-35-6解：調(diào)制必須利用電子的非線性特性，這是因為實現(xiàn)頻譜的搬移主要利用非線性器件的高次方項實現(xiàn)。信號的放大則必須要求器件工作在線性狀態(tài)，輸入、輸出信號的頻率不能變化，否則輸出信號會出現(xiàn)失真。第五章習題一、填空題1.二極管包絡檢波只適用于直接解調(diào)_________信號，對于DSB、SSB信號解調(diào)則需采用_________檢波電路。

2．調(diào)幅就是用

信號去控制

，使載波的

隨

大小變化而變化。普通調(diào)幅AM同步調(diào)制載波信號振幅調(diào)制信號的二.選擇題1．二極管峰值包絡檢波器適用于哪種調(diào)幅波的直接解調(diào)（）。A．單邊帶調(diào)幅波B．抑制載波雙邊帶調(diào)幅波C．普通調(diào)幅波D．殘留邊帶調(diào)幅波2．某單頻調(diào)制的普通調(diào)幅波的最大振幅為10v，最小振幅為6v，則調(diào)幅系數(shù)ma為（）。

A．0.6B．0.4C．0.25D．0.13．同步檢波器要求同步信號與發(fā)送端載波（）。A．頻率相同、幅度相同B．相位相同、幅度相同C．頻率相同、相位相同D．頻率相同、相位相同、幅度相同4．屬于頻譜的線性搬移過程的有（）。A．振幅調(diào)制B．頻率調(diào)制C．相位調(diào)制D．角度解調(diào)5．調(diào)幅波的信息包含在它的（）。

A．頻率變化之中B．幅度變化之中C．相位變化之中6．惰性失真和負峰切割失真是下列哪種檢波器特有的失真（）。

A．小信號平方律檢波器B．大信號包絡檢波器C．同步檢波器7．在波形上它的包絡與調(diào)制信號形狀完全相同的是（）。A．AMB．DSBC．SSBD．VSB8．大信號包絡檢波器只適用于直接解調(diào)以下哪種調(diào)幅波（）。

A．VSBB．SSBC．DSBD．AM9．調(diào)幅的描述（）。A.用載波信號去控制調(diào)制信號的振幅，使調(diào)制信號的振幅按載波信號的規(guī)律發(fā)生變化。B.用調(diào)制信號去控制載波信號的振幅，使調(diào)制信號的振幅按載波信號的規(guī)律發(fā)生變化。C.用調(diào)制信號去控制載波信號的振幅，使載波信號的的振幅隨調(diào)制信號的規(guī)律發(fā)生變化。10．屬于頻譜的非線性搬移過程的有（）。A.振幅調(diào)制B.調(diào)幅波的解調(diào)C.混頻D.頻率調(diào)制11．用雙蹤示波器觀察到下圖所示的波形，此波形是哪種類型的調(diào)幅波（）。

A．VSB