調(diào)幅波的性質(zhì)

9振幅調(diào)制與解調(diào)9振幅調(diào)制與解調(diào)9.1概述9.2調(diào)幅波的性質(zhì)9.3平方律調(diào)幅9.4斬波調(diào)幅9.5模擬乘法器調(diào)幅9.6單邊帶信號(hào)的產(chǎn)生9.7殘留邊帶調(diào)幅9.8高電平調(diào)幅9.9包絡(luò)檢波9.10同步檢波9.11單邊帶信號(hào)的接收學(xué)習(xí)目的１掌握調(diào)幅波的基本性質(zhì)與功率關(guān)系２理解平方律調(diào)幅與平衡調(diào)幅器原理３掌握斬波調(diào)幅的原理與電路４熟悉模擬乘法器調(diào)幅原理５掌握單邊帶調(diào)幅與高電平調(diào)幅原理６了解殘留邊帶調(diào)幅７掌握包絡(luò)檢波原理８掌握同步檢波原理９了解單邊帶信號(hào)的接收方法重點(diǎn)１調(diào)幅波的基本性質(zhì)與功率關(guān)系２斬波調(diào)幅原理與電路３單邊帶信號(hào)的產(chǎn)生方法４包絡(luò)檢波原理與質(zhì)量指標(biāo)５同步檢波原理難點(diǎn)１斬波調(diào)幅２單邊帶信號(hào)產(chǎn)生方法３同步檢波9.1概述振幅調(diào)制簡(jiǎn)述檢波簡(jiǎn)述振幅調(diào)制簡(jiǎn)述將要傳送的信息裝載到某一高頻載頻信號(hào)上去的過程。高頻振蕩高頻放大話筒聲音緩沖發(fā)射天線倍頻調(diào)制音頻放大1.定義2.調(diào)制的原因從切實(shí)可行的天線出發(fā)

為使天線能有效地發(fā)送和接收電磁波，天線的幾何尺寸必須和信號(hào)波長(zhǎng)相比擬，一般不宜短于1/4波長(zhǎng)。音頻信號(hào):20Hz～20kHz波長(zhǎng)：15～15000km天線長(zhǎng)度:3.75～3750km便于不同電臺(tái)相同頻段基帶信號(hào)的同時(shí)接收頻譜搬移可實(shí)現(xiàn)的回路帶寬基帶信號(hào)特點(diǎn)：頻率變化范圍很大。高頻窄帶信號(hào)頻譜搬移低頻（音頻）:20Hz～20kHz高頻（射頻）:AM廣播信號(hào):535～1605kHz，BW=20kHzlowhigh2020k10k1000k100k3.調(diào)制的方式和分類調(diào)幅調(diào)相調(diào)制連續(xù)波調(diào)制脈沖波調(diào)制脈寬調(diào)制振幅調(diào)制編碼調(diào)制調(diào)頻脈位調(diào)制4.調(diào)幅的方法平方律調(diào)幅斬波調(diào)幅調(diào)幅方法低電平調(diào)幅高電平調(diào)幅集電極調(diào)幅基極調(diào)幅檢波簡(jiǎn)述從振幅受調(diào)制的高頻信號(hào)中還原出原調(diào)制的信號(hào)。1.定義圖檢波器的輸入輸出波形圖檢波器檢波前后的頻譜圖檢波器的組成部分2.組成3.檢波的分類二極管檢波器三極管檢波器檢波器件信號(hào)大小小信號(hào)檢波器大信號(hào)檢波器工作特點(diǎn)包絡(luò)檢波器同步檢波器9.2調(diào)幅波的性質(zhì)調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表示式與頻譜調(diào)幅波中的功率關(guān)系調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表示式與頻譜1.普通調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表示式首先討論單音調(diào)制的調(diào)幅波。載波信號(hào)：

調(diào)制信號(hào)：

調(diào)幅信號(hào)（已調(diào)波）：

由于調(diào)幅信號(hào)的振幅與調(diào)制信號(hào)成線性關(guān)系，即有：

，式中為比例常數(shù)即：

式中ma為調(diào)制度，

常用百分比數(shù)表示。

調(diào)調(diào)幅波的特點(diǎn)：調(diào)(1調(diào)幅波的振幅（包絡(luò)）變化規(guī)律與調(diào)制信號(hào)波形一致

(2)調(diào)幅度ma反映了調(diào)幅的強(qiáng)弱度

圖由非正弦波調(diào)制所得到的調(diào)幅波2.普通調(diào)幅波的頻譜（1）由單一頻率信號(hào)調(diào)幅

Ω調(diào)制信號(hào)ω0載波調(diào)幅波ω0+Ω上邊頻ω0-Ω下邊頻信號(hào)帶寬ω0(2)限帶信號(hào)的調(diào)幅波Ωmax調(diào)幅波ΩmaxΩmaxΩmaxΩmax調(diào)制信號(hào)載波ω0+Ωmax上邊帶ω0-Ωmax下邊帶調(diào)幅波中的功率關(guān)系

如果將普通調(diào)幅波輸送功率至電阻R上，則載波與兩個(gè)邊頻將分別得出如下的功率：ω0載波功率:上邊頻或下邊頻:在調(diào)幅信號(hào)一周期內(nèi)，AM信號(hào)的平均輸出功率是

載波本身并不包含信號(hào)，但它的功率卻占整個(gè)調(diào)幅波功率的絕大部分。當(dāng)ma＝1時(shí)，PoT＝(2/3)Po；當(dāng)ma＝0.5時(shí)，PoT＝(8/9)Po；

從調(diào)幅波的頻譜圖可知，唯有它的上、下邊帶分量才實(shí)際地反映調(diào)制信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)，而載波分量?jī)H是起到頻譜搬移的作用，不反映調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律。ω0電壓表達(dá)式普通調(diào)幅波載波被抑制雙邊帶調(diào)幅波單邊帶信號(hào)波形圖頻譜圖信號(hào)帶寬

三種振幅調(diào)制信號(hào)9.3平方律調(diào)幅工作原理平衡調(diào)幅器工作原理

調(diào)幅波的共同之處都是在調(diào)幅前后產(chǎn)生了新的頻率分量，也就是說都需要用非線性器件來完成頻率變換。

這里將調(diào)制信號(hào)vΩ與載波信號(hào)vω0相加后，同時(shí)加入非線性器件，然后通過中心頻率為ω0的帶通濾波器取出輸出電壓vo中的調(diào)幅波成分。圖非線性調(diào)幅方框圖ω0ω0

如果靜態(tài)工作點(diǎn)和輸入信號(hào)變換范圍選擇合適，非線性器件工作在滿足平方律的區(qū)段。ω0平衡調(diào)幅電路平衡調(diào)幅器

如果要獲得抑制載波的雙邊帶信號(hào)，觀察輸出電流表示式

總的輸出電流

總的輸出電壓圖串聯(lián)雙二極管平衡調(diào)幅器簡(jiǎn)化電路9.4斬波調(diào)幅工作原理實(shí)現(xiàn)斬波調(diào)幅的兩種電路工作原理圖斬波調(diào)幅器方框圖圖斬波調(diào)幅器工作圖解圖平衡斬波調(diào)幅及其圖解實(shí)現(xiàn)斬波調(diào)幅的兩種電路圖二極管電橋斬波調(diào)幅電路圖環(huán)形調(diào)幅器電路9.5模擬乘法器調(diào)幅調(diào)制信號(hào)（音頻）被調(diào)信號(hào)（射頻）已調(diào)信號(hào)幅度ω0ω0頻譜搬運(yùn)ω0已調(diào)信號(hào)圖模擬乘法器電路圖限幅特性圖的內(nèi)部電路（虛線框內(nèi)）及由它構(gòu)成的雙邊帶調(diào)制電路9.6單邊帶信號(hào)的產(chǎn)生單邊帶通信的優(yōu)缺點(diǎn)產(chǎn)生單邊帶信號(hào)的方法單邊帶通信的優(yōu)缺點(diǎn)使所容納的頻道數(shù)目增加倍，大大提高波段利用率。單邊帶制能獲得更好的通信效果。單邊帶制的選擇性衰落現(xiàn)象要輕得多。要求收、發(fā)設(shè)備的頻率穩(wěn)定度高，設(shè)備復(fù)雜，技術(shù)要求高。調(diào)幅波ω0+Ω上邊頻ω0-Ω下邊頻產(chǎn)生單邊帶信號(hào)的方法1.濾波器法圖濾波器法原理方框圖圖濾波器法單邊帶發(fā)射機(jī)方框圖

必須強(qiáng)調(diào)指出，提高單邊帶的載波頻率決不能用倍頻的方法。因?yàn)楸额l后，音頻頻率Ｆ也跟著成倍增加，使原來的調(diào)制信號(hào)變了樣，產(chǎn)生嚴(yán)重的失真。這是絕對(duì)不允許的。產(chǎn)生單邊帶信號(hào)的方法圖單邊帶發(fā)射機(jī)方框圖舉例2.相移法圖相移法單邊帶調(diào)制器方框圖3.第三種方法——修正的移相濾波法圖產(chǎn)生單邊帶信號(hào)的第三種方法9.7殘留邊帶調(diào)幅

在單邊帶調(diào)幅與雙邊帶調(diào)幅之間，有一種折衷方式，即殘留邊帶調(diào)幅。它傳送被抑制邊帶的一部分，同時(shí)又將被傳送邊帶也抑制掉一部分。為了保證信號(hào)無失真地傳輸，傳送邊帶中被抑制部分和抑制邊帶中的被傳送部分應(yīng)滿足互補(bǔ)對(duì)稱關(guān)系。

特點(diǎn): 所占頻帶比單邊帶略寬一些;它在ω０附近的一定范圍內(nèi)具有兩個(gè)邊帶，因此在調(diào)制信號(hào)（例如電視信號(hào)）含有直流分量時(shí)，這種調(diào)制方式可以適用;殘留邊帶濾波器比單邊帶濾波器易于實(shí)現(xiàn)。圖各種調(diào)幅制式的頻譜示意圖9.8高電平調(diào)幅集電極調(diào)幅基極調(diào)幅

高電平調(diào)幅電路能同時(shí)實(shí)現(xiàn)調(diào)制和功率放大，即用調(diào)制信號(hào)vΩ去控制諧振功率放大器的輸出信號(hào)的幅度Vcm來實(shí)現(xiàn)調(diào)幅的。臨界過壓欠壓VCC（t）集電極調(diào)幅電路集電極調(diào)幅iCiC1基極調(diào)幅基極調(diào)幅電路iCvAM（t）9.9包絡(luò)檢波包絡(luò)檢波器的工作原理包絡(luò)檢波器的質(zhì)量指標(biāo)包絡(luò)檢波器的工作原理非線性電路低通濾波器從已調(diào)波中檢出包絡(luò)信息，只適用于AM信號(hào)

輸入AM信號(hào)檢出包絡(luò)信息VDCC++vWRL++充電放電iDvi–––串聯(lián)型二極管包絡(luò)檢波器

下面討論這種檢波器的幾個(gè)主要質(zhì)量指標(biāo)：電壓傳輸系數(shù)（檢波效率）、輸入電阻和失真。1)電壓傳輸系數(shù)(檢波效率)定義：1)電壓傳輸系數(shù)(檢波效率)vDiD-vCVimθ

用分析高頻功放的折線近似分析法可以證明其中，θ是二極管電流通角，Ｒ為檢波器負(fù)載電阻，Ｒd為檢波器內(nèi)阻。2)等效輸入電阻

考慮到包絡(luò)檢波電路一般作為諧振回路的負(fù)載，它勢(shì)必影響回路選頻特性（Q），下面分析其等效電阻

其中，Vim是輸入高頻電壓振幅，Iim是輸入高頻電流振幅。

如果忽略二極管導(dǎo)通電阻上的損耗功率，則由能量守恒的原則，輸入到檢波器的高頻功率，應(yīng)全部轉(zhuǎn)換為輸出端負(fù)載電阻上消耗的功率（注意為直流）即有，而Vo3)失真

產(chǎn)生的失真主要有：①惰性失真；②負(fù)峰切割失真；③非線性失真；④頻率失真。

如果檢波電路的時(shí)間常數(shù)RC太大，當(dāng)調(diào)幅波包絡(luò)朝較低值變化時(shí)，電容上的電荷來不及釋放以跟蹤其變化，所造成的失真稱作惰性失真。

①惰性失真(對(duì)角線切割失真)

①惰性失真(對(duì)角線切割失真)調(diào)幅波包絡(luò)

如圖所示，在某一點(diǎn)，如果電容兩端電壓的放電速度小于包絡(luò)的下降速度，就可能發(fā)生惰性失真。包絡(luò)變化率電容放電包絡(luò)檢波器的質(zhì)量指標(biāo)放電速率假定此時(shí)為避免失真包絡(luò)變化率

實(shí)際上，調(diào)制波往往是由多個(gè)頻率成分組成，即Ω=Ωmin～Ωmax。為了保證不產(chǎn)生失真，必須滿足

或考慮了耦合電容Cc和低放輸入電阻RL后的檢波電路②負(fù)峰切割失真(底邊切割失真)

隔直電容Cc數(shù)值很大，可認(rèn)為它對(duì)調(diào)制頻率Ω交流短路，電路達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)，其兩端電壓VC≈Vim。

失真最可能在包絡(luò)的負(fù)半周發(fā)生。假定二極管截止，Cc將通過R和RL緩慢放電，相對(duì)于高頻載波一個(gè)周期內(nèi)，其電壓VC≈Vim將在R和RL上分壓。直流負(fù)載電阻R上的電壓為考慮了耦合電容Cc和低放輸入電阻RL后的檢波電路Vim（1-m）V

imV

RVRVRV

RV

RV

R考慮了耦合電容Cc和低放輸入電阻RL后的檢波電路

要避免二極管截止發(fā)生，包絡(luò)幅度瞬時(shí)值必須滿足

交、直流負(fù)載電阻越懸殊，ma越大，越容易發(fā)生該失真?？紤]了耦合電容Cc和低放輸入電阻RL后的檢波電路③非線性失真這種失真是由檢波二極管伏安特性曲線的非線性所引起的。非線性

實(shí)現(xiàn)原理：

iD

vΩ，

vi不變vD

如果負(fù)載電阻R選得足夠大，則檢波管非線性特性影響越小，它所引起的非線性失真即可以忽略。iD

←考慮了耦合電容Cc和低放輸入電阻RL后的檢波電路④頻率失真

所謂頻率失真（線性失真）是指由阻抗隨頻率變化的線性電抗元件電容、電感引起的失真。

如左圖所示，檢波器中存在檢波電容C和隔直電容Cc兩個(gè)電容。檢波電容C用于跟蹤調(diào)幅波包絡(luò)變化，隔直電容Cc用于去除載波分量對(duì)應(yīng)的直流輸出。對(duì)調(diào)制頻率Ω=Ωmin～Ωmax，要求檢波電容C對(duì)高頻載波短路但不能對(duì)低頻調(diào)制波旁路，隔直電容Cc對(duì)低頻調(diào)制波短路。9.10同步檢波

同步檢波器用于對(duì)載波被抑止的雙邊帶或單邊帶信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。它的特點(diǎn)是必須外加一個(gè)頻率和相位都與被抑止的載波相同的電壓。同步檢波的名稱即由此而來。圖同