振幅调制与解调

1、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 调制调制：就是在传输信号的一方（发送端）将所就是在传输信号的一方（发送端）将所 要传送的信号（它的频率一般较低）要传送的信号（它的频率一般较低）“附加附加”在在 高频振荡上，再由天线发射出去。高频振荡上，再由天线发射出去。 解调解调：把载波所携带的信号取出来，得到原有：把载波所携带的信号取出来，得到原有 的信号。反调制的过程也叫的信号。反调制的过程也叫检波检波。 1、基本概念、基本概念 2、调制的原因、调制的原因

2、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，天线的几何尺寸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 3750km 2. 调制的原因调制的原因 4便于不同电台相同频段基带信号的同时接收 便于不同电台相同频段基带信号的同时接收 频谱搬移频谱搬移 1c 2c 2. 调制的原因调制的原因 4可实现的回路带宽 可实现的回路带宽 基带信号特点：

3、频率变化范围很大。基带信号特点：频率变化范围很大。 高频窄带信号高频窄带信号 频谱搬移频谱搬移 低频（音频）低频（音频）: 20Hz20kHz 1000 min max f f 高频（射频）高频（射频）: 3 min max f f AM广播信号广播信号: 535 1605kHz，BW=20kHz 50 1 k1000 k20 0 f BW 2 k10 k20 0 f BW lowhigh2020k 10k 1000k 100k 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

4、 调频调频 脉位调制脉位调制 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 从振幅受调制的高频信号中从振幅受调制的高频信号中 还原出原调制的信号。还原出原调制的信号。 1.定义定义 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 2. 组成组成 End 3. 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

5、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中的功率关系 调幅波是载波振幅按照调制信号的大调幅波是载波振幅按照调制信号的大 小成线性变化的高频振荡。它的载波小成线性变化的高频振荡。它的载波 频率维持不变，也就是说，每一个高频率维持不变，也就是说，每一个高 频波的周期是相等的，因而波形的疏频波的周期是相等的，因而波形的疏 密程度均匀一致，与未调时的载波波密程度均匀一致，与未调时的载波波 形疏密程度相同。形疏密程度相同。 通常所要传送的信号的

6、波形是很复杂的，包含了通常所要传送的信号的波形是很复杂的，包含了 许多频率成分。但为了简化分析，在以后分析调制时，许多频率成分。但为了简化分析，在以后分析调制时， 可以认为信号是正弦波。因为复杂的信号可以分解为可以认为信号是正弦波。因为复杂的信号可以分解为 许多正弦波分量，因此，只要已调波能够同时包含许许多正弦波分量，因此，只要已调波能够同时包含许 多不同的调制频率的正弦调制信号，那么复杂的调制多不同的调制频率的正弦调制信号，那么复杂的调制 信号也就如实地被传送出去了。由下图可见，在无失信号也就如实地被传送出去了。由下图可见，在无失 真调幅时，已调波的包络线波形应当与调制信号的波真调幅时，已调

7、波的包络线波形应当与调制信号的波 形完全相似。形完全相似。 调制波 振幅调制波 v 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： tV 000 cosv 调制信号：调制信号： tV cosv 调幅信号（已调波）：调幅信号（已调波）： ttV 0mAM cos)(v 由于调由于调 幅信号的振幅与调制信号成线性关系，即有：幅信号的振幅与调制信号成线性关系，即有： tVkVtV cos)( a0m ，式中，式中 a k为比例常数为比例常数 即：即： )cos1()cos1()( a0 0 a 0m tmVt V Vk

8、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 波形特点：波形特点： (1) 调调幅波的振幅（包络）变化规律与调制信号波形一致幅波的振幅（包络）变化规律与调制信号波形一致 (2) 调幅度调幅度ma反映了调幅的强弱度反映了调幅的强弱度 )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

9、m 10 a m 1 a m 0 0max V 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 tmtmtV ttmVt )cos( 2 1 )cos( 2 1 cos cos)cos1 ()( 0a0a00 0a0 AM v 调制信号 0 载波 调幅波 0+ 上边频 0- 下边频 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

10、v 信号带宽信号带宽 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 0 0 0 0 2 V ma 0 2 V ma 0 0 V ttmVt ooa cos)cos1 ()(v 对于正弦波，若负载为对于正弦波，若负载为R， 则功率为，则功率为， P=I0V0= I0和和V0为有效值。为有效值。 22 Im和和Vm为幅值。为幅值。 1 ImVm 2 = Vm 1 2 Vm R = 1 2 Vm R 2 如果将普通调幅波输送功率至如果将普通调幅波输送功率至 电阻电阻R上，则载波与两个边

11、频将上，则载波与两个边频将 分别得出如下的功率：分别得出如下的功率：0 0 0 0 2 V ma 0 2 V ma 0 0 V ttmVt 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: : oT 2 a 2 0a SB2SB1 4 12 1 2 1 Pm R Vm PP 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号的平均输出功率是 oTaDSBoTAM PmPPP) 2 1 1 ( 2 当当ma1时，时，PoT(2/3)Po ； 当当ma0.5时，时，PoT(8/9)Po ； 载波本身并不包

12、含信号，但它的功率却占整个调幅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。波功率的绝大部分。 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，不反映调制信号的变化规律。到频谱搬移的作用，不反映调制信号的变化规律。 oT 2 aDSBoTAM PmPPP) 2 1 1 ( 0 0 0 0 2 V ma 0 2 V ma 0 0 V 电压电压 表达式表达式 普通调幅波普通调幅波 ttmV 0a0 cos)cos1 ( 载波

13、被抑制载波被抑制 双边带调幅波双边带调幅波 ttVm 00a coscos 单边带信号单边带信号 tV m )cos( 2 00 a )cos( 2 ( 00 tV m a 或 波形图波形图 频谱图频谱图 0- 0+ 0a 2 1 Vm 0- 0+ 0a 2 1 Vm 信号信号 带宽带宽 ) 2 ( 2 ) 2 ( 2 2 0- 0+ 三种振幅调制信号三种振幅调制信号 7.3.1 工作原理工作原理 7.3.2 平衡调幅器平衡调幅器 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

14、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 的调幅波成分。的调幅波成分。 假设非线性器件为二极管，它的特性可假设非线性器件为二极管，它的特性可 表示为：表示为： 23 00123 + iii vaa va va v 式中，输入电压为：式中，输入电压为： 00 ()+() =V coscos i vvv tVt 载波调制信号 代入上式，并滤波得代入上式，并滤波得 产生调幅作用，故称产生

15、调幅作用，故称 为平方律调幅为平方律调幅 0 2 02002 2 002001 2 002001 )cos(coscos2)cos(cos )coscos(cos tVattVVatVatV tVtVtV a aav(t) 0 01V a 0 0 VVa 02 VVa 02 ttV a Va a 0 1 2 01 cos)cos1 ( 2 调幅度为：调幅度为： V a a ma 1 2 2 End 如果静态工作点和输入信号变换范围选择合适，非如果静态工作点和输入信号变换范围选择合适，非 线性器件工作在满足线性器件工作在满足平方律平方律的区段。的区段。 为了使电子器件工作于平方律部分，电子管或晶

16、体为了使电子器件工作于平方律部分，电子管或晶体 管应工作于甲类非线性状态，因此效率不高。所以，管应工作于甲类非线性状态，因此效率不高。所以， 这种调幅方法主要用于低电平调制。这种调幅方法主要用于低电平调制。 0 )( 2 22 0 2 0 VV a a 0 2 2 0 2 2 V a 0 2 VVa 2 03 4 3 0 2 VVa 2 03 4 3 0 3 3 0 3 4 V a 0 2 03 3 0301 2 3 4 3 VVaVaVa 0 0 VVa 02 VVa 02 2 0 2 03 4 3 VVa 2 0 2 03 4 3 VVa 2 2 2 2 V a 3 3 3 4 1 Va

17、Va1 平衡调幅电路平衡调幅电路 如果要获得抑制载波的双边带信号，观察输出电流表示式如果要获得抑制载波的双边带信号，观察输出电流表示式 2 00200101 )coscos()coscos(tVtVtVtVaaai 2 0020010 )coscos()coscos(tVtVtVtVaaai2 总的输出电流总的输出电流 总的输出电压总的输出电压 21 iii R o21 iiv见课本见课本319页页 7.4.1 工作原理工作原理 7.4.2 实现斩波调幅的两种电路实现斩波调幅的两种电路 所谓斩波调幅就是将所要传送的信号（低所谓斩波调幅就是将所要传送的信号（低 频成分）频成分）v(t)通过一个受

18、载波频率通过一个受载波频率0控制控制 的开关电路（斩波电路），使它的输出波的开关电路（斩波电路），使它的输出波 形被形被“斩斩”为脉冲状，脉冲状波的频率与为脉冲状，脉冲状波的频率与 载波频率载波频率0相同，因而包含相同，因而包含0 及各种谐及各种谐 波分量等。再通过中心频率为波分量等。再通过中心频率为0的带通滤的带通滤 波器，取出所需的调幅波输出，即实现了波器，取出所需的调幅波输出，即实现了 调幅。调幅。 01 00 )( 1 t t tS 0 0 cos cos 一、一、斩波调幅原理斩波调幅原理 1、不对称开关信号斩波调幅、不对称开关信号斩波调幅 一、斩波调幅原理一、斩波调幅原理 斩波调幅斩

19、波调幅 斩波调幅器方框图斩波调幅器方框图 S1(t)=1 时时 开关断开。开关断开。 - +带通滤波器带通滤波器 (中心频率中心频率0) v(t) v(t) - + - + vo(t) 开关信号开关信号S1(t) v(t)送至带通滤波送至带通滤波 器。器。v(t)=v(t) 。 开关信号开关信号S1(t)控控 制制开关的通断。开关的通断。 1、不对称开关信号斩波调幅、不对称开关信号斩波调幅 工作过程图解工作过程图解 一、斩波调幅原理一、斩波调幅原理 斩波调幅斩波调幅 S1(t)=0 时开关闭合，时开关闭合，v(t) 旁路至地，旁路至地， v(t)=0。 - +带通滤波器带通滤波器 (中心频率中

20、心频率0) v(t) v(t) - + - + vo(t) 开关信号开关信号S1(t) 斩波调幅器方框图斩波调幅器方框图 v(t) t O t O S1(t) 1 v(t) t O 通过频率为通过频率为0的开关信号的开关信号 S1(t)，把频率为，把频率为的调制信号的调制信号 分割为频率分割为频率0的脉冲信号的脉冲信号 v(t) 。 v(t)=Vcost S1(t)= +1 cos0t0 0 cos0t0 v(t)=v(t)S1(t)=S1(t)Vcost 此时输至带通滤波器输入端此时输至带通滤波器输入端 的信号为一系列脉冲，频率为的信号为一系列脉冲，频率为 0 。显然输出波形可以看成。显然输

21、出波形可以看成 是是v(t) 与与S1(t)的乘积。的乘积。 不对称开关脉冲的频率为不对称开关脉冲的频率为0 。 1、不对称开关信号斩波调幅、不对称开关信号斩波调幅 分析开关分析开关S(t)信号频谱信号频谱 分析分析v(t)频谱频谱 一、斩波调幅原理一、斩波调幅原理 斩波调幅斩波调幅 v(t) t O t O S1(t) 1 v(t) t O v(t)=Vcost S1(t)= +1 cos0t0 0 cos0t0 v(t)=v(t)S1(t)=S1(t)Vcost v(t)=Vcost S1(t)= +1 cos0t0 0 cos0t0 v(t)=v(t)S1(t)=S1(t)Vcost 对

22、对S1(t)用傅立叶级数展开为用傅立叶级数展开为 S1(t)=(1/2)+(2/)cos0t -(2/3)cos30t +(2/5)cos50t+ v(t)=(1/2)Vcost +(2/)Vcostcos0t -(2/3)Vcostcos30t +(2/5)Vcostcos50t+ 1、不对称开关信号斩波调幅、不对称开关信号斩波调幅 一、斩波调幅原理一、斩波调幅原理 斩波调幅斩波调幅 v(t) t O t O S1(t) 1 v(t)=Vcost S1(t)= +1 cos0t0 0 cos0t0 v(t)=(1/2)Vcost +(2/)Vcostcos0t -(2/3)Vcostcos3

23、0t +(2/5)Vcostcos50t+ 1、不对称开关信号斩波调幅、不对称开关信号斩波调幅 分析输出信号分析输出信号vo的获得和波形的获得和波形 一、斩波调幅原理一、斩波调幅原理 斩波调幅斩波调幅 v(t) t O t O S1(t) 1 v(t)=Vcost S1(t)= +1 cos0t0 0 cos0t0 v(t)=(1/2)Vcost +(2/)Vcostcos0t -(2/3)Vcostcos30t +(2/5)Vcostcos50t+ 利用三角函数的积化和差公利用三角函数的积化和差公 式变换上式可得式变换上式可得v(t)中的频谱有中的频谱有 、(0+)和和(0-)，但不，但不

24、存在存在0 ，相当于平衡调幅。，相当于平衡调幅。 斩波调幅波的输出波形斩波调幅波的输出波形 vo(t) t O 把把v(t)送至以送至以0为中心频率，为中心频率， 带宽的上限频为带宽的上限频为(0+)、下限、下限 频为频为(0-)的带通滤波器，可的带通滤波器，可 取出取出(0 )双边带信号，输出双边带信号，输出 调幅信号。调幅信号。 1、不对称开关信号斩波调幅、不对称开关信号斩波调幅 vo=Acostcos0t 0cos 1 0cos 12 0 0 )( t t tS 一、斩波调幅原理一、斩波调幅原理 斩波调幅斩波调幅 v(t) t O v(t)=(4/)Vcostcos0t -(4/3)Vc

25、ostcos30t +(4/5)Vcostcos50t+ 2、对称开关信号斩波调幅、对称开关信号斩波调幅 O S1(t) 1 t S1(t)= +1 cos0t0 -1 cos0t0 v(t)=v(t)S1(t)=S1(t)Vcost v(t) t O v(t)=Vcost 分析输出信号分析输出信号vo 一、斩波调幅原理一、斩波调幅原理 斩波调幅斩波调幅 继续继续本页完本页完 v(t) t O v(t)=(4/)Vcostcos0t -(4/3)Vcostcos30t +(4/5)Vcostcos50t+ 2、对称开关信号斩波调幅、对称开关信号斩波调幅 O S1(t) 1 t S1(t)= +

26、1 cos0t0 -1 cos0t0 v(t)=v(t)S1(t)=S1(t)Vcost v(t) t O v(t)=Vcost 利用三角函数的积化和差公利用三角函数的积化和差公 式变换上式可得式变换上式可得v(t)中的频谱中的频谱 有有 (0+)和和(0-)，但不，但不 存在存在、 0 。 同理：把同理：把v(t)送至中心频率送至中心频率 为为0，带宽的上限频为，带宽的上限频为(0+)、 下限频为下限频为(0-)的带通滤波器，的带通滤波器， 可取出可取出(0 )双边带信号，输双边带信号，输 出调幅信号。出调幅信号。 vo的波形的波形 一、斩波调幅原理一、斩波调幅原理 斩波调幅斩波调幅 v(t

27、) t O v(t)=(4/)Vcostcos0t -(4/3)Vcostcos30t +(4/5)Vcostcos50t+ 2、对称开关信号斩波调幅、对称开关信号斩波调幅 O S1(t) 1 t S1(t)= +1 cos0t0 -1 cos0t0 v(t)=Vcost 利用三角函数的积化和差公利用三角函数的积化和差公 式变换上式可得式变换上式可得v(t)中的频谱中的频谱 有有 (0+)和和(0-)，但不，但不 存在存在、 0 。 同理：把同理：把v(t)送至中心频率送至中心频率 为为0，带宽的上限频为，带宽的上限频为(0+)、 下限频为下限频为(0-)的带通滤波器，的带通滤波器， 可取出可

28、取出(0 )双边带信号，输双边带信号，输 出调幅信号。出调幅信号。 斩波调幅波的输出波形斩波调幅波的输出波形 vo(t) t O 对称开关信号斩波调幅的优点对称开关信号斩波调幅的优点 一、斩波调幅原理一、斩波调幅原理 斩波调幅斩波调幅 v(t) t O v(t)=(4/)Vcostcos0t -(4/3)Vcostcos30t +(4/5)Vcostcos50t+ 2、对称开关信号斩波调幅、对称开关信号斩波调幅 O S1(t) 1 t S1(t)= +1 cos0t0 -1 cos0t0 v(t)=Vcost 对称开关信号斩波调幅优点：对称开关信号斩波调幅优点： (1)经对称开关信号后，信经对

29、称开关信号后，信 号号v(t)已不包含已不包含0和和信号；信号； 斩波调幅波的输出波形斩波调幅波的输出波形 vo(t) t O (2)对比不对称开关信号的对比不对称开关信号的 v(t)表达式可知，对称开关信表达式可知，对称开关信 号的频谱中各分量的振幅均提号的频谱中各分量的振幅均提 高了高了1倍，那么倍，那么(0 )双边带双边带 信号的振幅也会提高信号的振幅也会提高1倍。倍。 v(t)=(1/2)Vcost +(2/)Vcostcos0t -(2/3)Vcostcos30t +(2/5)Vcostcos50t+ 不对称开关信号的不对称开关信号的v(t) 二、二、实现斩波调幅的电路实现斩波调幅的

30、电路 1、二极管电桥斩波调幅（不对称开关）、二极管电桥斩波调幅（不对称开关） (1)电路组成电路组成 二、实现斩波调幅的电路二、实现斩波调幅的电路 斩波调幅斩波调幅 1、二极管电桥斩波调幅、二极管电桥斩波调幅(不不 对称开关信号斩波调幅对称开关信号斩波调幅) D1 D2 D3 D4 v1(t) ab B 1、利用二极管、利用二极管 的单向导电性，四的单向导电性，四 个二极管起到开关个二极管起到开关 作用。作用。 (1)电路的组成电路的组成 2、v1(t)是频率为是频率为 0的开关信号，其的开关信号，其 振幅电压值比振幅电压值比v的的 幅值幅值V大大10倍以上。倍以上。 (2)开关工作过程分析开

31、关工作过程分析 A - + v(t) R1 v(t) + - (2)开关工作过程分析开关工作过程分析 四个管均导通，四个管均导通，v(t)=0 二、实现斩波调幅的电路二、实现斩波调幅的电路 斩波调幅斩波调幅 1、二极管电桥斩波调幅、二极管电桥斩波调幅(不不 对称开关信号斩波调幅对称开关信号斩波调幅) D1 D2 D3 D4 v1(t) ab B (1)电路的组成电路的组成 +- +- + + - - - - + + 当当a“+”b“-”时四只二极管导通，时四只二极管导通， 相当于开关接通，相当于开关接通，v(t) =0。 A - + v(t) R1 v(t) + - 1、当、当v1(t)a“+

32、”b“-” 时，四只二极管均导时，四只二极管均导 通，相当于开关接通，通，相当于开关接通， 把把v(t)短接。短接。 (2)开关工作过程分析开关工作过程分析 四个管均截止，四个管均截止，v(t)=v(t) 结论结论 二、实现斩波调幅的电路二、实现斩波调幅的电路 斩波调幅斩波调幅 1、二极管电桥斩波调幅、二极管电桥斩波调幅(不不 对称开关信号斩波调幅对称开关信号斩波调幅) D1 D2 D3 D4 v1(t) ab B (1)电路的组成电路的组成 2、当、当v1(t)左左- 右右+ 时，四只二极管均时，四只二极管均 截止，相当于开关截止，相当于开关 断开，断开，v (t)=v(t)。 -+ A -

33、 + v(t) R1 v(t) + - -+ - - + + + + - - 当当a“-”b“+”时四只二极管截止，时四只二极管截止， 相当于开关断开，相当于开关断开，v(t)=v(t)。 v(t) t O 这样就实现了不对这样就实现了不对 称开关信号斩波调幅。称开关信号斩波调幅。 (2)开关工作过程分析开关工作过程分析 2、二极管环形斩波调幅（对称开关）二极管环形斩波调幅（对称开关） (1)电路的组成电路的组成 二、实现斩波调幅的电路二、实现斩波调幅的电路 斩波调幅斩波调幅 2、二极管环形斩波调幅、二极管环形斩波调幅(对对 称开关信号斩波调幅称开关信号斩波调幅) (1)电路的组成电路的组成

34、(2)开关工作过程分析开关工作过程分析 v(t) + - - + a D1 D3 D4 D2 b v (t) v1(t) 同理，利用二极同理，利用二极 管的单向导电性，管的单向导电性， 四个二极管起到开四个二极管起到开 关作用。关作用。 2、二极管环形斩波调幅、二极管环形斩波调幅(对对 称开关信号斩波调幅称开关信号斩波调幅) (1)电路的组成电路的组成 当当v1(t)a“+”b“-” 时，时， D1、D3导通，导通，D2、D4截截 止，止，v (t)=+v(t)。 v(t) + - - + a D1 D3 D4 D2 b v (t) v1(t) (2)开关工作过程分析开关工作过程分析 D1、D

35、3导通导通D2、D4截止截止 二、实现斩波调幅的电路二、实现斩波调幅的电路 斩波调幅斩波调幅 (2)开关工作过程分析开关工作过程分析 +- - + - + + + + + + + + - - - - - - + +- - 2、二极管环形斩波调幅、二极管环形斩波调幅(对对 称开关信号斩波调幅称开关信号斩波调幅) (1)电路的组成电路的组成 当当v1(t)a“-”b“+” 时，时， D1、D3截止，截止，D2、D4导导 通，通，v (t)=-v(t)。 v(t) + - - + a D1 D3 D4 D2 b v (t) v1(t) D1、D3截止截止D2、D4导通导通 二、实现斩波调幅的电路二、

36、实现斩波调幅的电路 斩波调幅斩波调幅 (2)开关工作过程分析开关工作过程分析 -+ + - + - - - - - - - - + + + + + + - -+ + 2、二极管环形斩波调幅、二极管环形斩波调幅(对对 称开关信号斩波调幅称开关信号斩波调幅) (1)电路的组成电路的组成 当当v1(t)a“-”b“+” 时，时， D1、D3截止，截止，D2、D4导导 通，通，v (t)=-v(t)。 v(t) + - - + a D1 D3 D4 D2 b v (t) v1(t) v(t)=-v(t) 二、实现斩波调幅的电路二、实现斩波调幅的电路 斩波调幅斩波调幅 (2)开关工作过程分析开关工作过程

37、分析 -+ - - - + + + v(t)=-v(t) 当当a“-”b“+”时，时， D1、D3截止，截止， D2、D4导通，导通，v (t)= -v(t)。 2、二极管环形斩波调幅、二极管环形斩波调幅(对对 称开关信号斩波调幅称开关信号斩波调幅) (1)电路的组成电路的组成 当当v1(t)a“-”b“+” 时，时， D1、D3截止，截止，D2、D4导导 通，通，v (t)=-v(t)。 v(t) + - - + a D1 D3 D4 D2 b v (t) v1(t) 结论结论 二、实现斩波调幅的电路二、实现斩波调幅的电路 斩波调幅斩波调幅 (2)开关工作过程分析开关工作过程分析 -+ -

38、- - + + + v(t)=-v(t) 当当a“-”b“+”时，时， D1、D3截止，截止， D2、D4导通，导通，v (t)= -v(t)。 v(t) t O 完成对称开关信号完成对称开关信号 斩波调幅。斩波调幅。 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 u使所容纳的频道数目增加一倍，大大提高短波波段利使所容纳的频道数目增加一倍，大大提高短波波段利 用率。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

39、，设备复杂，技术要要求收、发设备的频率稳定度高，设备复杂，技术要 求高。求高。 调幅波 0+ 上边频 0- 下边频 1. 滤波器法滤波器法 必须强调指出，必须强调指出，提高单边带的载波频率决不能用倍频的提高单边带的载波频率决不能用倍频的 方法。方法。因为倍频后，音频频率因为倍频后，音频频率也跟着成倍增加，使原来的也跟着成倍增加，使原来的 调制信号变了样，产生严重的失真。这是绝对不允许的。调制信号变了样，产生严重的失真。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上、下边带之间的频率间距等于调制信号最低频率 F Fmin min的 的2 2倍，故滤波时相对带宽倍，故滤波时相对

40、带宽2 Fmin2 Fmin / f / fc c要很小，要很小， 这样的滤波器制作很困难。这样的滤波器制作很困难。 2. 相移法相移法 )cos()cos( 2 1 coscos sin 2 cos )cos(sinsincoscos )cos(sinsincoscos )cos()cos( 2 1 sinsin 如何得到如何得到 单一频率分量单一频率分量 2. 相移法相移法 )cos(sinsincoscos )cos(sinsincoscos )cos()cos( 2 1 coscos )cos()cos( 2 1 sinsin tt 00 sin 2 cos tt 11 sin 2 c

41、os tt nn sin 2 cos 电压 f/Hz t n sin t 1 sin t 1 cos t n )cos( 1 t n )sin( 1 t 2 sin t 2 cos t n )cos( 1 t n )sin( 1 n ., 321 t n )sin( 12 t n )sin( 12 3. 第三种方法第三种方法修正的移相滤波法修正的移相滤波法 End 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，即用调制 信号信号v去控制谐振功率放大器的输出信号的幅度去控制谐振功率放大器的输

42、出信号的幅度Vcm来实现调来实现调 幅的。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) 集电极调幅集电极调幅基极调幅基极调幅 vb(t) + + VCC + VBB + VC(t) + vC E vB E + L C vc v + 集电极调幅电路 iC iC1 )(t v CC V 临临 界界 过压过压 欠压欠压 VCC（t） 基极调幅电路 End )(t v )(tVCC iC vAM（t） 临界临界 过压过压 欠压欠压 V BB(t) 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

43、指标 引言引言 检波，就是把调幅波中的调制信号取出，即检波，就是把调幅波中的调制信号取出，即 将调幅波中变化振幅的包络线取出，是调制的相将调幅波中变化振幅的包络线取出，是调制的相 反过程。反过程。 本节研究连续波串联式二极管大信号包络检本节研究连续波串联式二极管大信号包络检 波。二极管大信号包络检波电路比较简单，但不波。二极管大信号包络检波电路比较简单，但不 适用于平衡调幅波的检波。适用于平衡调幅波的检波。 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从已调波中检出包络信息，只适用于，只适用于AMAM信号信号 输入输入 AM信号信号检出包络信息检出包络信息 一、包络

44、检波器工作原理的数学分析一、包络检波器工作原理的数学分析 1、电路形式、电路形式 2、各点波形、各点波形 输入电压波形输入电压波形 二极管电流波形二极管电流波形 一、包络检波器工作原理的一、包络检波器工作原理的 数学分析数学分析 包络检波包络检波 低通滤波器低通滤波器 D + - vC L CR iD + - v(t) 经二极管检波后经二极管检波后 的电流的电流 iD O t 1、包络检波器的电路形式、包络检波器的电路形式 2、包络检波器各点波形、包络检波器各点波形 输入调幅波输入调幅波 v(t) O t 二、包络检波器工作的物理过程二、包络检波器工作的物理过程 二、包络检波器工作的物理过程二

45、、包络检波器工作的物理过程 包络检波器工作的物理过程概述包络检波器工作的物理过程概述包络检波包络检波 D + - vC L CR iD + - v(t) t v(t) O 虽然输入的是调幅虽然输入的是调幅 波，有正、负半周，波，有正、负半周， 但因为二极管的单向但因为二极管的单向 导电性，所以流经二导电性，所以流经二 极管的电流极管的电流iD只在正只在正 半周内出现，并利用半周内出现，并利用 电容的充放电检出包电容的充放电检出包 络线。络线。 t v(t) O 二、包络检波器工作的物理过程二、包络检波器工作的物理过程 高频信号电压上升时高频信号电压上升时 包络检波包络检波 D + - vC L

46、 CR iD + - v(t) 1、当高频信号上升时，、当高频信号上升时， iD 对电容对电容C充电。充电。 vC令上升。令上升。 1、当高频信号上升时，、当高频信号上升时， iD 对电容对电容C充电。充电。 vC令上升。令上升。 vC 虽然输入的是调幅虽然输入的是调幅 波，有正、负半周，波，有正、负半周， 但因为二极管的单向但因为二极管的单向 导电性，所以流经二导电性，所以流经二 极管的电流极管的电流iD只在正只在正 半周内出现，并利用半周内出现，并利用 电容的充放电检出包电容的充放电检出包 络线。络线。 t v(t) O 二、包络检波器工作的物理过程二、包络检波器工作的物理过程 高频信号电

47、压再次上升时高频信号电压再次上升时 包络检波包络检波 D + - vC L CR iD + - v(t) vC 虽然输入的是调幅虽然输入的是调幅 波，有正、负半周，波，有正、负半周， 但因为二极管的单向但因为二极管的单向 导电性，所以流经二导电性，所以流经二 极管的电流极管的电流iD只在正只在正 半周内出现，并利用半周内出现，并利用 电容的充放电检出包电容的充放电检出包 络线。络线。 3、直至高频信号正半周并、直至高频信号正半周并 上升至略大于电容上升至略大于电容C上电压时，上电压时， 二极管重新导通，再次向电容二极管重新导通，再次向电容 C充电，充电，vC再次上升。再次上升。 二、包络检波器

48、工作的物理过程二、包络检波器工作的物理过程 低通滤波器元件选择原则低通滤波器元件选择原则 包络检波包络检波 D + - vC L CR iD + - v(t) vC t v(t) O 低通滤波器元件选择低通滤波器元件选择 R为负载电阻，应为负载电阻，应 选取数值较大。选取数值较大。 C为负载电容，亦为负载电容，亦 称为滤波电容，它的称为滤波电容，它的 值应选取得在高频时，值应选取得在高频时， 其阻抗远小于其阻抗远小于R，可，可 视为短路，而在低频视为短路，而在低频 时，其阻抗远大于时，其阻抗远大于R， 可视为开路。可视为开路。 下面讨论这种检波器的几个主要质量指标：电压传输系数下面讨论这种检波

49、器的几个主要质量指标：电压传输系数 （检波效率）、输入电阻和失真。（检波效率）、输入电阻和失真。 1) 电压传输系数电压传输系数(检波效率检波效率) 0 d mV V K 输输入入已已调调波波包包络络振振幅幅 输输出出低低频频交交流流电电压压振振幅幅 定义：定义： im V imaV m V 1) 电压传输系数电压传输系数(检波效率检波效率) vD i D -vC Vim 用分析高频功放的用分析高频功放的 折线近似分析法可以证折线近似分析法可以证 明明 cos d K 其中，其中，是二极管电流是二极管电流 通角，通角，为检波器负为检波器负 载电阻，载电阻，d为检波器为检波器 内阻。内阻。 d

50、3 3 R R 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，考虑到包络检波电路一般作为谐振回路的负载， 它势必影响回路选频特性（它势必影响回路选频特性（Q），下面分析其等效电），下面分析其等效电 阻阻 im im id I V R 其中，其中，Vim是输入高频电压振幅，是输入高频电压振幅， Iim是输入高是输入高 频电流振幅。频电流振幅。 2) 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

51、阻上消耗的功率（注意为直流）换为输出端负载电阻上消耗的功率（注意为直流） Li im R V R V 2 0 2 2 0 VV imLi RR 2 1 即有即有，而，而 im im id I V R 3) 失真失真 产生的失真主要有：惰性失真；负峰切割失产生的失真主要有：惰性失真；负峰切割失 真；非线性失真；频率失真。真；非线性失真；频率失真。 如果检波电路的时间如果检波电路的时间 常数常数RC太大太大，当调幅波，当调幅波 包络朝较低值变化时，包络朝较低值变化时， 电容上的电荷来不及释电容上的电荷来不及释 放以跟踪其变化，所造放以跟踪其变化，所造 成的失真称作成的失真称作惰性失真惰性失真。 惰

52、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) ) ttmVt 0aomo coscos1)(v tmVtVcos1)( aom 调幅波包络调幅波包络 如图所示，在某一点，如图所示，在某一点，如果如果 电容两端电压的放电速度小于电容两端电压的放电速度小于 包络的下降速度包络的下降速度，就可能发生，就可能发生 惰性失真。惰性失真。 tmV t tV sin )( aom d d 包络变化率包络变化率 t t Ci d d C C )(v 电容放电电容放电 Rit CC )(v 惰性失真惰性失真( (对角线切割失真对角线切割失真) )

53、放电速率放电速率 RC t C i t t)()( CCC d dvv 假定此时假定此时tmVtcos1)( aomC v 调幅波包络调幅波包络 tmVtVcos1)( aom tmV t tV sin )( aom d d 包络变化率包络变化率 t t Ci d d C C )(v 电容放电电容放电 Rit CC )(v 为避免失真为避免失真1 )( )( dt tdv dt tdV A C 惰性失真惰性失真( (对角线切割失真对角线切割失真) ) 实际上，调制波往往是由多个频率成分组成，即实际上，调制波往往是由多个频率成分组成，即 =minmax。为了保证不产生失真，必须满足。为了保证不产

54、生失真，必须满足 1 1 2 a a max m m RC 5 . 1 max RC 8 . 0 a m + + 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， 可认为它对调制频率可认为它对调制频率交流交流 短路，电路达到稳态时，其短路，电路达到稳态时，其 两端电压两端电压VCVim。 im L R V RR R V 失真最可能在包络的负半周发生。失真最可能在包络的负半周发生。假定二极管截

55、止假定二极管截止， Cc将通过将通过R和和RL缓慢放电，相对于高频载波一个周期缓慢放电，相对于高频载波一个周期 内，其电压内，其电压VCVim将在将在R和和RL上分压。直流负载电阻上分压。直流负载电阻R 上的电压为上的电压为 + + 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 m ttmV oimi cos)cos1 (v V R )cos1 (tmVimttmV oimi cos)cos1 (vttmV oimi cos)cos1 ( v)cos1

56、(tmVim)cos1 (tmV im V R V R V R V R V R im L R V RR R V + + 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) ) 要避免二极管截止发生，包络幅度瞬时值必须满足要避免二极管截止发生，包络幅度瞬时值必须满足 Rim VtmV a cos1 Raim VmV1 R R R RR RR R m L L L a / 交、直流负载电阻越悬殊，交、直流负载电阻越悬殊，ma越大，越容易发生该失真。越大，越容易发生该失真。 im L R V RR R

57、 V + + 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 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。 如果负载电阻如果负载电阻R选得足够大，则检波管非线性特性影响选得足够大，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。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 如左图所示，检波器中存如左图所示，检波器中存 在检波电容在检波电容

58、C和隔直电容和隔直电容Cc两两 个电容。个电容。检波电容检波电容C用于跟踪用于跟踪 调幅波包络变化，隔直电容调幅波包络变化，隔直电容 Cc用于去除载波分量对应的用于去除载波分量对应的 直流输出。直流输出。 对调制频率对调制频率=minmax，要求检波电容，要求检波电容C对高频对高频 载波短路但不能对低频调制波旁路，隔直电容载波短路但不能对低频调制波旁路，隔直电容Cc对低对低 频调制波短路。频调制波短路。 R C max 1 L Cmin R 1 C End 同步检波器用于对载波被抑止的双边带或单边带信号进行同步检波器用于对载波被抑止的双边带或单边带信号进行 解调。解调。它的特点是必须外加一个它

59、的特点是必须外加一个频率和相位频率和相位都与被抑止的载波都与被抑止的载波 相同的电压。同步检波的名称即由此而来。相同的电压。同步检波的名称即由此而来。 载波信号相位对检波结果的影响载波信号相位对检波结果的影响 ttVt 11m1 coscos)(v )cos()( 00m tVt 0 v )cos()coscos()()( 00m11m1 tVttVtt 0 vv )cos(coscos 010m1m tttVV cos)2cos( 2 1 cos 10m1 ttVV m tVVtcoscos 2 1 )( 0m1m v 1.1. 乘积检波器乘积检波器 乘积检波电路 低通 滤波器 v1V0 i v0 乘积检波器 )( )( tv tv SSB DSB 或 )( )( tv tv SSB DSB 或 2.2. 叠加型同步检波器叠加型同步检波器 包 络 检波器 v1 v0 v v tVt)cos()( 01m1 v tVt 00m0 cos)(v tVtVtt 00m01m01 cos)cos()()(vv tVttVttV 00m01m01m cossinsincoscos )cos( 0 tVm ) cos sin arc