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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,7,振幅调制与解调,7.1,概述,7.2,调幅波的性质,7.3,平方律调幅,7.4,斩波调幅,7.5,模拟乘法器调幅,7.6,单边带信号的产生,7.7,残留边带调幅,7.8,高电平调幅,7.7,包络检波,7.10,同步检波,7.11,单边带信号的接收,7.1,概述,7.1.1,振幅调制简述,7.1.2,检波简述,7.1.1,振幅调制简述,将要传送的信息装载到某一高频,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,2. 调制的缘由,从切实可行的天线动身,为使天线能有效地发送和接收电磁波，天线的几何尺寸必需和信号波长相比拟，一般不宜短于1/4波长。,音频信号,: 20Hz,20kHz,波长：,15,15000 km,天线长度,: 3.75,3750km,便于不同电台同时接收相同频段的基带信号,频谱搬移,可实现的回路带宽,基带信号特点：频率变更范围很大。,高频窄带信号,频谱搬移,低频（音频）,: 20Hz,20kHz,高频（射频）,:,AM,广播信号,:,535,1605kHz,，,BW,=20kHz,low,high,20,20k,10k,1000k,100k,3.,调制的方式和分类,调幅,调相,调制,连续波调制,脉冲波调制,脉宽调制,振幅调制,编码调制,调频,脉位调制,7.1.1,振幅调制简述,End,4.,调幅的方法,平方律调幅,斩波调幅,调幅方法,低电平调幅,高电平调幅,集电极调幅,基极调幅,7.1.1,振幅调制简述,7.1.2,检波简述,从振幅受调制的高频信号中,还原出原调制的信号。,1.,定义,图,7.1.1,检波器的输入输出波形,7.1.2,检波简述,图,7.1.2,检波器检波前后的频谱,7.1.2,检波简述,图,7.1.3,检波器的组成部分,7.1.2,检波简述,2.,组成,End,3.,检波的分类,二极管检波器,三极管检波器,检波,器件,信号大小,小信号检波器,大信号检波器,工作特点,包络检波器,同步检波器,7.1.2,检波简述,7.2,调幅波的性质,7.2.1,调幅波的数学表示式与频谱,7.2.2,调幅波中的功率关系,7.2.1,调幅波的数学表示式与频谱,1. 一般调幅波的数学表示式,首先探讨单音调制的调幅波。,载波信号：,调制信号：,调幅信号（已调波）：,由于调 幅信号的振幅与调制信号成,线性关系,，即有：,，式中,为比例常数,即：,式中,m,a,为调制度,，,常用百分比数表示。,波形特点：,(1) 调幅波的振幅（包络）变更规律与调制信号波形一样,(2) 调幅度ma反映了调幅的强弱度,图,7.2.2,由非正弦波调制所得到的调幅波,2. 一般调幅波的频谱,（,1,）由单一频率信号调 幅,调制信号,0,载波,调幅波,0,+,上边频,0,-,下边频,信号带宽,0,(2),限带信号的调幅波,max,调幅波,max,max,max,max,调制信号,载波,0,+,max,上边带,0,-,max,下边带,End,7.2.2,调幅波中的功率关系,假如将一般调幅波输送功率至电阻R上，则载波与两个边频将分别得出如下的功率：,0,载波功率,:,上边频或下边频,:,在调幅信号一周期内，,AM,信号的平均输出功率是,当,m,a,1,时，,P,oT,(2/3)P,o,；,当,m,a,0.5,时，,P,oT,(8/7)P,o,；,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。,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，不反映调制信号的变化规律。,End,0,电压,表达式,普通调幅波,载波被抑制双边带调幅波,单边带信号,波形图,频谱图,信号,带宽,三种振幅调制信号,7.8,高电平调幅,7.8.1,集电极调幅,7.8.2,基极调幅,7.8,高电平调幅,高电平调幅电路能同时实现调制和功率放大，即用调制信号v去限制谐振功率放大器的输出信号的幅度Vcm来实现调幅的。,临界,过压,欠压,V,CC,（,t,）,临界,过压,欠压,V,BB,(,t,),集电极调幅电路,7.8.1,集电极调幅,i,C,i,C1,临界,过压,欠压,V,CC,（,t,）,7.8.2,基极调幅,基极调幅电路,End,i,C,v,AM,（,t,）,临界,过压,欠压,V,BB,(t),7.3,平方律调幅,7.3.1,工作原理,7.3.2,平衡调幅器,7.3.1,工作原理,调幅波的共同之处都是在调幅前后产生了新的频率重量，也就是说都须要用非线性器件来完成频率变换。,这里将调制信号,v,与载波信号,v,0,相加后，同时加入非线性器件，然后通过中心频率为,0,的带通滤波器取出输出电压,v,o,中的调幅波成分。,图,7.3.1,非线性调幅方框图,0,0,End,假如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平方律的区段。,4.3,非线性电路分析方法,幂级数分析法,-,解析法,相乘作用,变频,0,平衡调幅电路,7.3.2,平衡调幅器,假如要获得抑制载波的双边带信号，视察输出电流表示式,总的输出电流,总的输出电压,End,图,7.3.2,串联双二极管平衡调幅器简化电路,图,7.3.2,串联双二极管平衡调幅器简化电路,二极管平衡混频器,幂级数分析法,开关函数分析法,相乘作用,7.4,斩波调幅,7.4.1,工作原理,7.4.2,实现斩波调幅的两种电路,7.4.1,工作原理,图,7.4.1,斩波调幅器方框图,图,7.4.2,斩波调幅器工作图解,7.4.2,实现斩波调幅的两种电路,图,7.4.4,二极管电桥斩波调幅电路,图,7.4.3,平衡斩波调幅及其图解,7.4.1,工作原理,End,图,7.4.5,环形调幅器电路,7.4.2,实现斩波调幅的两种电路,图,7.4.5,环形调幅器电路,二极管环形混频器,开关函数分析法,电压,表达式,普通调幅波,载波被抑制双边带调幅波,单边带信号,波形图,频谱图,信号,带宽,三种振幅调制信号,7.6,单边带信号的产生,7.6.1,单边带通信的优缺点,7.6.2,产生单边带信号的方法,7.6.1,单边带通信的优缺点,使所容纳的频道数目增加一倍，大大提高短波波段利用率。,单边带制能获得更好的通信效果。,单边带制的选择性衰落现象要轻得多。,要求收、发设备的频率稳定度高，设备困难，技术要求高。,调幅波,0,+,上边频,0,-,下边频,7.6.2,产生单边带信号的方法,1.,滤波器法,图,7.6.1,滤波器法原理方框图,图 7.6.2 滤波器法单边带放射机方框图,上、下边带之间的频率间距等于调制信号最低频率,F,min,的,2,倍，故滤波时,相对带宽,2 Fmin / f,c,要很小，这样的滤波器制作很困难。,为什么要逐级滤波？,必需强调指出，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，产生严峻的失真。这是确定不允许的。,图 7.6.3 单边带放射机方框图举例,2.,相移法,7.6.2,产生单边带信号的方法,如何得到单一频率重量,2.,相移法,图,7.6.4,相移法单边带调制器方框图,电压,f/Hz,移相法的主要缺点,移相法的改进,3.,第三种方法,修正的移相滤波法,图,7.6.5,产生单边带信号的第三种方法,End,图,7.7.1,各种调幅制式的频谱示意图,7.7,残留边带调幅,7.7,包络检波,7.7.1,包络检波器的工作原理,7.7.2,包络检波器的质量指标,7.7.1,包络检波器的工作原理,非线性 电路,低通,滤 波器,从已调波中检出包络信息,，只适用于,AM,信号,输入,AM,信号,检出包络信息,End,V,DC,C,+,+,v,W,R,L,+,+,充电,放电,i,D,v,i,串联型二极管包络检波器,7.7.2,包络检波器的质量指标,下面探讨这种检波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。,1),电压传输系数,(,检波效率,),定义：,1),电压传输系数,(,检波效率,),v,D,i,D,-,v,C,V,im,用分析高频功放的折线近似分析法可以证明,其中，,是二极管电流通角，,为检波器负载电阻，,d,为检波器内阻。,2),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，它势必影响回路选频特性（,Q,），下面分析其等效电阻,其中，,V,im,是输入高频电压振幅，,I,im,是输入高频电流基波振幅。,1.2.3,无线电信号的接收,图,1.2.11,超外差式接收机方框图,2),等效输入电阻,假如忽视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阻上消耗的功率（留意为直流）,即有,，而,3),失真,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。,假如检波电路的时间常数RC太大，当调幅波包络朝较低值变更时，电容上的电荷来不及释放以跟踪其变更，所造成的失真称作惰性失真。,惰性失真,(,对角线切割失真,),惰性失真,(,对角线切割失真,),调幅波包络,如图所示，在某一点，假如电容两端电压的放电速度小于包络的下降速度，就可能发生惰性失真。,包络变更率,电容放电,惰性失真,(,对角线切割失真,),放电速率,调幅波包络,包络变化率,电容放电,为避免失真,假定此时,惰性失真,(,对角线切割失真,),事实上，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，必需满足,放电时间常数不能太大,考虑了耦合电容,C,c,和低放,输入电阻,R,L,后的检波电路,负峰切割失真,(,底边切割失真,),隔直电容Cc数值很大，可认为它对调制频率沟通短路，电路达到稳态时，其两端电压VCVim。,失真最可能在包络的负半周发生。,假定二极管截止,，,C,c,将通过,R,和,R,L,缓慢放电，相对于高频载波一个周期内，其电压,V,C,V,im,将在,R,和,R,L,上分压。,直流负载电阻,R,上的电压为,考虑了耦合电容,C,c,和低放,输入电阻,R,L,后的检波电路,负峰切割失真,(,底边切割失真,),V,i m,（,1-m,）,V,i m,V,R,V,R,V,R,V,R,V,R,V,R,考虑了耦合电容,C,c,和低放,输入电阻,R,L,后的检波电路,负峰切割失真,(,底边切割失真,),要避开二极管截止发生，包络幅度瞬时值必需满足,交、直流负载电阻越悬殊，ma越大，越简洁发生该失真。,考虑了耦合电容,C,c,和低放,输入电阻,R,L,后的检波电路,非线性失真,这种失真是由检波二极管伏安特性曲线的,非线性,所引起的。,假如负载电阻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视。,考虑了耦合电容,C,c,和低放,输入电阻,R,L,后的检波电路,频率失真,如左图所示，检波器中存在检波电容C和隔直电容Cc两个电容。检波电容C用于跟踪调幅波包络变更，隔直电容Cc用于去除载波重量对应的直流输出。,对调制频率,=,min,max,，要求检波电容,C,对高频载波短路，但不能对低频调制波短路，隔直电容,C,c,对低频调制波短路。,End,7.10,同步检波,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。它的特点是必需外加一个频率和相位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。,图,7.10.1,同步检波器方框图,载波信号相位对检波结果的影响,1.,乘积检波器,乘积检波电路,低通,滤波器,v,1,V,0,i,v,0,乘积检波器,本地载波与输入信号载波,相位相同而频率不同,对检波结,果的影响,本地载波与输入信号载波,频率相同而相位不同,对检波结,果的影响,图,7.10.2,输入双边带信号时乘积检波器,的有关波形和频谱,同步检波电路,振幅调制电路,开关函数分析法,环形调幅器电路,二极管环形混频器,开关函数分析法,同步检波电路,2.,叠加型同步检波器,包,络,检波器,v,1,v,0,v,W,v,本地载波与输入信号载波,相位相同而频率不同,对检波结,果的影响,本地载波与输入信号载波,频率相同而相位不同,对检波结,果的影响,7.11,单边带信号的接收,图,7.11.1,单边带接收机方框图,单边带接收有如下的特点,7.11,单边带信号的接收,接收机的本振频率与放射机的频率严格保持一样。,对接收机的线性要求高。,检波器不能用包络检波器，而应接受同步检波器。,本章小结,调幅波的性质,表达式、频谱、功率关系,平方律调幅、,斩波调幅,及其相应电路,由二极管组成的调幅电路（幂级数分析法、,开关函数分析法）,单边带信号的产生,包络检波与同步检波 ,区分与联系、失真,
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