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1、1. 熟悉调幅波的数学表示式和波形； 2. 了解调幅波的频谱、带宽和功率关系； 3. 掌握普通调幅、双边带、单边带调制电路的组 成、工作原理和性能特点； 4. 了解单边带通信的优缺点； 5. 了解检波器的质量指标； 6. 掌握二极管包络检波器和同步检波器的电路组 成、工作原理和性能特点； 7.了解不产生对角线失真和负峰切割失真的条件。 1.定义 将要传传送的信息装载载到某一高频载频频载频 信号上去的过过程。 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 2. 调制的原因 4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 尺寸必须和信号波长相比拟，一般不
2、宜短于1/4波长。 音频信号: 20Hz20kHz 波长：15 15000 km 天线长度: 3.75 3750km 4便于不同电台相同频段基带信号的同时接收 频谱搬移 4可实现的回路带宽 基带信号特点：频率变化范围很大。 高频窄带信号 频谱搬移 低频（音频）: 20Hz20kHz 高频（射频）: AM广播信号: 535 1605kHz，BW=20kHz lowhigh 2020k 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 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
3、 集电极调幅 基极调幅 图图 9.1.1 9.1.1 检波器的输入输出波形检波器的输入输出波形 1. 定义： 从振幅受调制的高频信号中还原出原调制 的信号。 图图 9.1.2 9.1.2 检波器检波前后的频谱检波器检波前后的频谱 图图 9.1.3 9.1.3 检波器的组成部分检波器的组成部分 2. 组成 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 1. 普通调幅波的数学表示式 首先讨论单音调制的调幅波。 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 ：
4、，式中为比例常数 即： 式中ma为调幅度， 常用百分比数表示。 特点： (1)调幅波的振幅（包络）变化规律与调制信号 波形一致; (2) 调幅度ma反映了调幅的强弱度. 图图 9.2.2 9.2.2 由非正弦波调制所得到的调幅波由非正弦波调制所得到的调幅波 电压 表达式 普通调幅波 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 2. 普通调幅波的频谱 （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 maxmaxmaxmax 调制信号 载波 0+max 上边带 0-max 下边带
5、 如果将普通调幅波输送功率至 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 在调幅波中，只有旁频（或边带）才是有用的信息量。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。 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。 当ma1时，PoT(2/3)PAM ； 当ma0.5时，PoT(8/9)PAM ； 0 ，因而整机效率低。这是调幅制的缺点。一般 调幅波的共同之处都是在调幅前后产生了新的频率 分量，也就是说都需要用非线性器件来完成频率变换。 图图 9.3.1 9.3.1 非线
6、性调幅方框图非线性调幅方框图 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平方律的区段。 其中产生调幅作用的项是称为平方律调幅 滤波后，输出电压为： 调幅度： 结论： （1）调幅度的大小由调制信号电压振幅及调制器的特性曲 线所决定 （2）通常，a2a1因此用这种方法所得到的调幅度不大。 在平方律调幅中,管子工作于甲类非线性状态,效率低,只适用 于低电平调幅. 图图 9.3.2 9.3.2 串联双二极管平衡调幅器简化电路串联双二极管平衡调幅器简化电路 总的输出电压: 输出: 滤掉 输出电压没有载波分量 优点:有效地抑制载波. 1 AM: DSB: 2 波形: AM:当调制信号
7、等于0时,调幅波的振幅等于载波振幅. DSB:当调制信号等于0时,调幅波的振幅等于0. 解释: 1 在平衡调幅电路中,当调制信号等于零 时,载波恰恰互相抵消,输出为零. 2 每经过一次零点,即意味着两管电流的 大小关系要互换一次,因此在输出电路 中高频电压的相位相反. DSB于AM的区别 图图 9.4.1 9.4.1 斩波调幅器方框图斩波调幅器方框图 图图 9.4.2 9.4.2 斩波调幅器工作图解斩波调幅器工作图解 图图 9.4.3 9.4.3 平衡斩波调幅及其图解平衡斩波调幅及其图解 图图 9.4.4 9.4.4 二极管电桥斩波调幅电路二极管电桥斩波调幅电路 图图 9.4.5 9.4.5
8、环形调幅器电路环形调幅器电路 使所容纳的频道数目加倍，大大提高波段利用率。 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，设备复杂，技术要 求高。 单边带制能大大节省发送功率。 调幅波 0+ 上边频 0- 下边频 1. 滤波器法 图图 9.6.1 9.6.1 滤波器法原理方框图滤波器法原理方框图 图图 9.6.2 9.6.2 滤波器法单边带发射机方框图滤波器法单边带发射机方框图 注意：提高单边带的载波频率决不能用倍频的方法 。 图图 9.6.3 9.6.3 单边带发射机方框图举例单边带发射机方框图举例 2. 相移法 图图 9.6.4 9.6.
9、4 相移法单边带调制器方框图相移法单边带调制器方框图 3. 修正的移相滤波法 在单边带调幅与双边带调幅之间，有一种折衷方 式，即残留边带调幅。它传送被抑制边带的一部分，同 时又将被传送边带也抑制掉一部分。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。 特点: 所占频带比单边带略宽一些; 它在附近 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。 图图 9.7.1 9.7.1 各种调幅制式的频谱示意图各种调幅制式的频谱示意图 高电平调幅电路能同时实现调制和功率
10、放大，即用调制 信号v去控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 VCC（t） 临界 过压 欠压 V BB(t) 1 工作原理 集电极有效电源: 受到调制 过压状态: 振幅 集电极调幅应工作于过压状态。 集电极调幅电路 2 能量关系 集电极有效电源: 其中 供给的集电极电流直流分量,基波分量 集电极有效电源,提供的总功率: 集电极直流电源提供的功率: 调制信号提供的平均功率: 平均输出功率: 载波输出功率 (:一周期内平均集电极 耗散功率) 集电极效率: 可见:效率与 无关。故可获得较高的 功率,使晶体管充分利用。 注意: 当时, 如时, 结论: (1)在一
11、个音频周期内,各个平均功率都是相应的载波 状态时的功率的 倍, (2)选管时应按 选取,且耐压要按 来选。 (3)因为 ,所以只要载波状态的 高,则 也高。 (4)由于集电极引入 调变 ,要求调制器给出较大的功率。 改善线性的措施:采用双重调制。 (5)非线性失真比较大。当 较小时,工作在严重过压区, 下凹显著急剧下降;当 较大时, 对 的 控制较弱。 iC iC1 临 界 过压 欠压 VCC（t） 1 工作原理 在基极电路里,高频振荡、低频调制信号和 激励电源串连起来构成基极 发射级电 压 , 受 的控制,集电极谐振回路 取出调幅波。 输出 +- 基极调幅电路 2 工作状态的选择: 在欠压区
12、: 工作状态:基极调幅电路应工作于欠压状态。 当时,工作状态不能超过临界状态。 临界 过压 欠压 iC vAM（t） 临界 过压 欠压 V BB(t) 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 VDC C + + v WR L + + 充电 放电 iD v i 串联型二极管包络检波器 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： vD i D -vC Vim 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
13、路一般作为谐振回路的负载， 它势必影响回路选频特性（Q），分析其等效电阻: 其中，Vim是输入高频电压振幅， Iim是输入高频 电流基波振幅。 由于二级管输入电阻的影响，使输入谐振回路的Q值降低，消耗一 些高频功率。 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。 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， 电容上的电荷来不及释 放以跟踪其变化，所造 成的失真称作惰性失真 。 惰性失真(对角线切割失真) 调幅波包络 如图所示，在某一点，如 果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。 包络变化率 电容放电 放电速率
14、假定此时 为避免失真 包络变化率 实际上，调制波往往是由多个频率成分组成，即=min max。为了保证不产生失真，必须满足 或 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(底边切割失真) 隔直电容Cc数值很大，可认为 它对调制频率交流短路，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，Cc将 通过R和RL缓慢放电，相对于高频载波一个周期内，其电压 VCVim将在R和RL上分压。直流负载电阻R上的电压为: 检波器的直流负载电阻R与 交流负载电阻不相等，而且调幅 度ma又相当大时引起的。 考虑了耦合电容Cc和低放 输入电阻RL后的检波
15、电路 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Cc和低放 输入电阻RL后的检波电路 要避免二极管截止发生，包络幅度瞬时值必须满足: 交、直流负载电阻越悬殊，ma越大，越容易发生该失真 。 不产生负峰切割失真的条件 ： 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 由检波二极管伏安特性曲线的非线性所引起的。 如果负载电阻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。 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（线性失真）（线性失真） 由阻抗随频率变化的线性电抗元件电容、电感
16、引起的失真。 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 变化，隔直电容Cc用于去除 载波分量对应的直流输出。 对调制频率=minmax，要求检波电容C对高频载 波短路但不能对低频调制波旁路，隔直电容Cc对低频 调制波短路。 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。它的特点是必须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。 图图 9.10.1 9.10.1 同步检波器方框图同步检波器方框图 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 vsV0 i vr 乘积检波器 图图 9.10.2 9.10
