《通信電子線路》第五章

5.1概述5.2振幅調(diào)制原理及特性

5.6調(diào)幅信號的解調(diào)電路

第5章振幅調(diào)制及解調(diào)5.4振幅調(diào)制電路5.3振幅調(diào)制的方法

5.5調(diào)幅解調(diào)的方法調(diào)制的必要性：可實現(xiàn)有效地發(fā)射，可實現(xiàn)有選擇地接收。調(diào)制的方式和分類：按載波的不同可分為脈沖調(diào)制、正弦調(diào)制和對光波進行的光強度調(diào)制等。按調(diào)制信號的形式可以分為模擬調(diào)制和數(shù)字調(diào)制。調(diào)制信號為模擬信號的稱為模擬調(diào)制，調(diào)制信號為數(shù)字信號的稱為數(shù)字調(diào)制。正弦波調(diào)制有幅度調(diào)制、頻率調(diào)制和相位調(diào)制三種基本方式，后兩者合稱為角度調(diào)制。調(diào)制是一種非線性過程。載波被調(diào)制后將產(chǎn)生新的頻率分量，通常它們分布在載波頻率的兩邊，并占有一定的頻帶。5.1概述頻譜搬移電路的特性非線性電路具有頻率變換的功能，即通過非線性器件相乘的作用產(chǎn)生與輸入信號波形的頻譜不同的信號。當(dāng)頻率變換前后，信號的頻譜結(jié)構(gòu)不變，只是將信號頻譜無失真在頻率軸上搬移，則稱之為線性頻率變換，具有這種特性的電路稱之為頻譜搬移電路。如下圖所示非線性器件主振帶通f0,2Fmax調(diào)制信號f0ff0fmaxf02f0ff0f2)從頻譜結(jié)構(gòu)看，上述頻率變換電路都只是對輸入信號頻譜實行橫向搬移而不改變原來的譜結(jié)構(gòu)，因而都屬于所謂的線性頻率變換。1)它們的實現(xiàn)框圖幾乎是相同的，都是利用非線性器件對輸入信號頻譜實行變換以產(chǎn)生新的有用頻率成分后，濾除無用頻率分量。3)頻譜的橫向平移從時域角度看相當(dāng)于輸入信號與一個參考正弦信號相乘，而平移的距離由此參考信號的頻率決定，它們可以用乘法電路實現(xiàn)?；祛l原理非線性器件本振帶通fi,2Fmax高放f0f到中放fi=fO-fSfSffif…fif

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

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┱Z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）(2)解調(diào)：調(diào)制的逆過程，即從已調(diào)波中恢復(fù)原調(diào)制信號的過程。(6)振幅調(diào)制分三種方式：（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)制信號線變化。

（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。5.2振幅調(diào)制原理及特性一、振幅調(diào)制信號分析二、雙邊帶信號三、單邊帶信號一、振幅調(diào)制信號分析（1）設(shè)：載波信號：

調(diào)制信號：

那么調(diào)幅信號（已調(diào)波）可表達為：

由于調(diào)幅信號的振幅與調(diào)制信號成線性關(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。一般，實際中傳送的調(diào)制信號并非單一頻率的信號，常為一個連續(xù)頻譜的限帶信號則1調(diào)幅波的分析若將

分解為則有

，其中：

2、調(diào)幅信號波形波形特點：（1）調(diào)幅波的振幅（包絡(luò)）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m值越大調(diào)幅越深：

演示（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Ω調(diào)制信號ωc載波調(diào)幅波ωc+Ω上邊頻ωc-Ω下邊頻同樣含有三部分頻率成份信號帶寬ωc(2)限帶信號的調(diào)幅波Ωmax調(diào)幅波ΩmaxΩmaxΩmaxΩmax調(diào)制信號載波ωc+Ωmax上邊帶ωc-Ωmax下邊帶由于：相加器乘法器直流乘法器相加器4、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。仿真仿真(2)上、下邊帶的平均功率：

(3)在調(diào)制信號一周期內(nèi)，調(diào)幅信號輸出的平均總功率

(4)邊帶功率，載波功率與平均功率之間的關(guān)系：

上消耗的載波功率：

(1)5、調(diào)制波的功率那么調(diào)幅波各分量的功率為：

設(shè)調(diào)幅波傳輸信號至負載電阻上,討論標準調(diào)幅波的性質(zhì)：已調(diào)信號的幅度隨調(diào)制信號而變化。因此，調(diào)幅信號幅度的包絡(luò)線近似為調(diào)制信號的波形。只要能取出這個包絡(luò)信號就可實現(xiàn)解調(diào)。調(diào)幅波的頻譜由兩部分組成。一部分是未調(diào)載波的頻譜，另一部分是分別平移至處的調(diào)制信號的頻譜，幅度減半。標準調(diào)幅信號所占的頻帶寬度為，即它是調(diào)制信號頻帶寬度的兩倍。但從傳遞信息的角度看，標準調(diào)幅信號所占的頻帶寬度中有一半是多余的，因此，這種調(diào)幅方式在頻率資源利用上是有缺點的。幅度調(diào)制是一種非線性過程，因為它將調(diào)制信號的各頻率分量變換為載波頻率與這些頻率的和頻和差頻分量。但都是將信號的頻譜在頻率軸上平移。因此，又稱幅度調(diào)制為線性調(diào)制。在調(diào)幅波中，欲傳送的信息包含在邊帶內(nèi)，載波分量并不包含欲傳送的信息。而它所占有的功率卻為總功率的一半以上。因此，從有效地利用發(fā)射機功率的角度考慮，標準幅度調(diào)制是有缺點的。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：

調(diào)制信號為限帶信號的調(diào)制：

二、雙邊帶信號(doublesidebondDSB)１、

數(shù)學(xué)表達式2.波形與頻譜(1)DSB信號的包絡(luò)正比于調(diào)制信號

(2)

DSB信號載波的相位反映了調(diào)制信號的極性，即在調(diào)制信號負半周時，已調(diào)波高頻與原載波反相。因此嚴格地說，DSB信號已非單純的振幅調(diào)制信號，而是既調(diào)幅又調(diào)相的信號。(3)

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。(4)占用頻帶

調(diào)制信號載波上邊頻下邊頻仿真上邊帶濾波器乘法器下邊帶濾波器單邊帶(SSB)信號是由DSB信號經(jīng)過邊帶濾波器濾除了一個邊帶或在調(diào)制過程中直接將一個邊帶抵消而形成，如：上邊帶信號下邊帶信號三單邊帶信號ωC+Ωmax上邊帶ωC-Ωmax下邊帶ωC+Ωmax上邊帶ωC-Ωmax下邊帶另外由三角公式：

利用上三角公式的實現(xiàn)電路如下圖所示：乘法器乘法器９00相移９00相移加法器減法器????這種方法原則上能把相距很近的兩個邊頻帶分開，而不需要多次重復(fù)調(diào)制和復(fù)雜的濾波器。但這種方法要求調(diào)制信號的移相網(wǎng)絡(luò)和載波的移相網(wǎng)絡(luò)在整個頻帶范圍內(nèi)，都要準確地移相90°。這一點在實際上是很難做到的。仿真修正的移相濾波法這種方法所用的90°移相網(wǎng)絡(luò)工作于固定頻率，因而克服了實際的移頻網(wǎng)絡(luò)在很寬的音頻范圍內(nèi)不能準確地移相90°的缺點。這種方法所需要的移相網(wǎng)絡(luò)工作于固定頻率1與2，因此制造和維護都比較簡單。它特別適用于小型輕便設(shè)備，是一種有發(fā)展前途的方法。BM1u1=uu低通濾波器BM390移相網(wǎng)絡(luò)u=cos1tBM2低通濾波器BM4u2=uΩuu=sin1t音頻振蕩器BM-平衡調(diào)幅器音頻輸入U(t)=sint90移相網(wǎng)絡(luò)uC=cos1tuc=sin2t載波振蕩器合并網(wǎng)絡(luò)u3u4SSB輸出u1=sintsin1tu2=cos(1–)tu3=uu3=sin2tcos(1-)tu2=sintcos1tu4=cos(1–)tu4=uCu3=sin2tsin(1–)t例1已知載波電壓為uC=UCmcosωCt,調(diào)制信號如圖所示，fC>>1/TΩ。分別畫出m=0.5及m=1兩種情況下的AM波形以及DSB波形。

題意分析：AM信號是其振幅隨調(diào)制信號變化的一種振幅調(diào)制信號，確切地講，其振幅與調(diào)制信號uΩ成線性關(guān)系。調(diào)幅信號的表達式為uAM(t)=UCm[1+mf(t)]cosωCt，式中f(t)為歸一化信號，即|f(t)|max=1的調(diào)制信號。由AM信號的表達式可以看出，調(diào)幅信號的振幅，是在原載波振幅的基礎(chǔ)上，將f(t)信號乘以mUCm后，疊加到載波振幅UCm之上，再與cosωCt相乘后，就可得到AM信號的波形。對雙邊帶信號，直接將調(diào)制信號uΩ與載波uC相乘，就可得到DSB信號的波形。應(yīng)注意的是，DSB信號在調(diào)制信號uΩ的過零點處，載波相位有180°的突跳。解：下圖為AM波在m=0.5和m=1的波形和DSB信號的波形

討論：對AM信號，當(dāng)m=0.5時，其振幅可以看成是將調(diào)制信號疊加到載波振幅UCm上，其振幅的最大值(對應(yīng)調(diào)制信號的最大值)為UCm(1+0.5)，最小值(對應(yīng)調(diào)制信號的最小值)為UCm(1-0.5)，包絡(luò)的峰一峰值為UCM。當(dāng)m=1時，其振幅可以看成是將調(diào)制信號疊加到載波振幅UCm上，其最大值與最小值分別為2UCM和0，峰一峰值為2UCM。由此可見，m越大，振幅的起伏變化越大，有用的邊帶功率越大，功率的利用率越高。對DSB信號，是在AM信號的基礎(chǔ)上將載波抑制而得到的，反映在波形上，是將包絡(luò)中的UCm分量去掉，將uΩ與uC直接相乘就可得到DSB信號。應(yīng)注意的是，DSB信號的包絡(luò)與調(diào)制信號的絕對值成正比，在調(diào)制信號的過零點載波要反相。特別要指出的是，DSB信號是在AM信號的基礎(chǔ)上將載波抑制后得到的，但不可用濾波的方法將載波分量濾出，而是采用如平衡電路等方法將載波分量抵消，從而得到DSB信號的。在畫波形時，包絡(luò)不能用實線，只能用虛線，因為它只是反映了包絡(luò)的變化趨勢，而不是信號的瞬時值。波形特點：(1)調(diào)幅波的振幅（包絡(luò)）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：ma≤1

ωc±Ω、ωc占用頻帶

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。占用頻帶

ωc±Ω(1)DSB信號的包絡(luò)正比于調(diào)制信號絕對值(2)

DSB信號載波的相位反映了調(diào)制信號的極性，即在調(diào)制信號負半周時，已調(diào)波高頻與原載波反相。因此嚴格地說，DSB信號已非單純的振幅調(diào)制信號，而是既調(diào)幅又調(diào)相的信號。(3)

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。占用頻帶

ωc+ΩSSB信號非單純的振幅調(diào)制信號，而是既調(diào)幅又調(diào)頻的信號。功率和頻帶利用率都高。設(shè)：ω5.3振幅調(diào)制方法根據(jù)調(diào)制定理若f(t)是調(diào)制信號，cosωCt是載波，在時域內(nèi)兩者的相乘運算，在頻域就是調(diào)制信號頻譜的搬移。所以，振幅調(diào)制在時域?qū)崿F(xiàn)方法就是信號的相乘運算，在頻域是頻率的加減運算。如何實現(xiàn)信號的相乘運算呢?

利用非線性器件和線性時變器件實現(xiàn)信號的相乘運算。5.3.1利用非線性器件實現(xiàn)兩個信號的相乘運算以晶體三極管為例說明利用器件的非線性完成信號相乘的原理。當(dāng)ube比較小時，可以將轉(zhuǎn)移特性在靜態(tài)工作點附近用臺勞級數(shù)展開。+……用一個4階的冪級數(shù)近似表示晶體管的轉(zhuǎn)移特性：結(jié)論：(1)各階項展開就會形成ω1和ω2的組合頻率，n階項產(chǎn)生的組合頻率可以用通式：ω=±pω1±qω2,表示(2)p+q≤n(p,q=0,1,2,3,…)(3)階次越高組合頻率成分越多(4)根據(jù)需要可以通過濾波器取出所需要的頻率成分要從iC中取出AM調(diào)幅信號，即取出ω1和ω1±ω2的頻率成分，必須采用中心頻率為ω1，帶寬等于2ω2的矩形幅頻特性濾波器。但實際的帶通濾波器不可能具有理想的矩形幅頻特性，因此ω1±2ω2、ω1±3ω2等頻率分量就會通過帶通濾波器輸出，從而造成非線性失真。如何減少失真呢?選用特性為平方律的器件，如場效應(yīng)管、結(jié)型場效應(yīng)管的轉(zhuǎn)移特性當(dāng)uGS=EG+uC+uΩ時利用模擬乘法器、或者含有乘積單元的電路5.4振幅調(diào)制電路5.4.2二極管調(diào)制器5.4.3高電平調(diào)制電路5.4.1模擬乘法器實現(xiàn)調(diào)制信號三種信號都有一個調(diào)制信號和載波的乘積項，所以振幅調(diào)制電路的實現(xiàn)是以乘法器為核心的頻譜線性搬移電路。具體的說調(diào)制可分為高電平調(diào)制：功放和調(diào)制同時進行，主要用于AM信號。低電平調(diào)制：先調(diào)制后功放，主要用于DSB、SSB以及FM信號。模擬乘法器調(diào)制器、二極管調(diào)制器5.4.1模擬相乘器及基本單元電路等各種技術(shù)領(lǐng)域

模擬乘法器可應(yīng)用于：1.模擬相乘器的基本概念模擬乘法器具有兩個輸入端（常稱X輸入和Y輸入）和一個輸出端（常稱Z輸出），

是一個三端口網(wǎng)絡(luò)，電路符號如右圖所示：u1u2u0XYZ理想乘法器：

u0(t)=Ku1(t)u2(t)式中：K為增益系數(shù)或標度因子，K的數(shù)值與乘法器的電路參數(shù)有關(guān)?；騔=KX·Y2.單差分對電路ic1ic2io則：差分輸出電流為：當(dāng)ui＜＜2UT時，ic1ic2io①基本電路結(jié)構(gòu)T1，T2，T3，T4為雙平衡的差分對，T5，T6差分對分別作為T1，T2和T3，T4雙差分對的射極恒流源。

2、Gilbert乘法單元電路（三差分放大器）是大多數(shù)集成乘法器的基礎(chǔ)電路。②工作原理分析根據(jù)差分電路的工作原理：又因，輸出電壓：+u1-+u2--uo+iAiBi2i1i3i4i5i6當(dāng)輸入為小信號并滿足：仿真Io

Gilbert乘法器單元電路，只有當(dāng)輸入信號較小時，具有較理想的相乘作用，u1，u2均可取正、負兩極性，但因其線性范圍小，不能滿足實際應(yīng)用的需要。

使用射極負反饋電路Ry，可擴展u2的線性范圍，Ry取值應(yīng)遠大于晶體管T5,T6的發(fā)射極電阻3、具有射極負反饋電阻的Gilbert乘法器i5i6iAiB+u1-+u2--uo+Io/2Io/2iY而+u2-iY仿真如果ux<2UT=52mV時，4、線性化Gilbert乘法器電路具有射極負反饋電阻的雙平衡Gilbert乘法器，盡管擴大了對輸入信號vy的線性動態(tài)范圍，但對輸入信號ux的線性動態(tài)范圍仍較小，在此基礎(chǔ)上需作進一步改進，下圖為改進后的線性雙平衡模擬乘法器的原理電路u1u1'u2uo該電路大大擴展了電路對u1和u2的線性動態(tài)范圍，改變電阻Rx或Iox可很方便地改變相乘器的增益。

能否產(chǎn)生DSB信號？？？演示利用乘法器實現(xiàn)AM、DSB信號1.單差分對電路ic1ic2io載波電壓uC加到線性通道，即u1＝uC，調(diào)制信號uΩ加到非線性通道，即u2=uΩ，則雙端輸出為

2、模擬乘法器電路載波電壓uC加到線性通道，即u1＝uC，調(diào)制信號uΩ加到非線性通道，即u2=uΩ，則雙端輸出為u1u1'u2uL演示演示如圖所示的電路,設(shè):1、單二極管電路且

則回路電流:5.4.2二極管調(diào)制器ud+uL(t)_而

仿真S(t)uC(t)開關(guān)函數(shù)：的付里葉級數(shù)展開式為：演示如果選頻回路工作在

處，且?guī)挒?/p>

而諧振時的負載電阻為RL，則輸出電壓為：

ud+uL(t)_為一個AM信號的頻譜成份：

ΩωC2ωCB=2Ω仿真+uL_

+uo1_

-uo2+

上半部分與下半部分電路對稱，其等效電路如右圖所示。

1）電路結(jié)構(gòu)：2、二極管平衡電路2）工作原理分析：設(shè)：

ud1ud2id1id2式中:

而

uC(t)ωC+ΩΩωC-Ω3ωc+Ω3ωc-Ω如果輸出回路濾波器諧振在

處，且?guī)挒闉椋?/p>

則輸出電壓

輸出調(diào)制電路的乘積項，并抑制了載波項。的頻譜成份：仿真演示D1Tr1Tr2iLD4D321:1uC21:1u

RLuu

+–uC–+u

+D2–

在平衡電路的基礎(chǔ)上，再增加兩個二極管D3,D4使電路中四個二極管首尾相接1）

電路結(jié)構(gòu)構(gòu)成環(huán)形

設(shè)：2

）

工作原理分析當(dāng)時，平衡電路I在負載回路中產(chǎn)生的電壓為：時，平衡電路Ⅱ在負載回路中產(chǎn)生的電壓為：當(dāng)

而其中：3、

二極管環(huán)形電路實現(xiàn)DSB信號D1Tr1Tr2i121:1u021:1RL–+u

+–+D2–ui2iL1Tr1Tr2i321:1u021:1RL–+u

+–+–u

i4iL2D4D3uΩuΩ+uL1-uΩuΩ+uL2-

則有

演示S1(t)S2(t)S(t)uC(t)那么在一個周期內(nèi)平衡電路I，II在負載RL上產(chǎn)生的電壓為：式中稱為雙向開關(guān)函數(shù)的付里葉級數(shù)展開式為：而有

的頻率成份：只有組合頻率性能更接近理想乘法器。3ωC-Ω3ωC+ΩωC-ΩωC+Ω經(jīng)濾波后的輸出電壓：

仿真這種調(diào)制是在高頻功率放大器中進行的，通常分為：5.4.3高電平調(diào)制基極調(diào)幅(BaseAM)集電極調(diào)幅(CollectorAM)在集電極調(diào)幅電路中：Cb,C1為高頻旁路電容，Rb為基極自給偏壓電阻，放大器工作在丙類狀態(tài)，集電極電路中除直流電壓ECC外，還串有調(diào)制信號集電極調(diào)幅的特點：工作在過壓區(qū)，效率較高，但所用調(diào)制信號功率大。

即集電極有效動態(tài)電源為：

ECC+-iCiC1臨界過壓欠壓ECC（t）臨界過壓欠壓EBB(t)icuAM（t）ECC+EBO-+-在基極調(diào)幅電路中：LC高頻扼流圈，LB低頻扼流圈，C1,Ce1,

Ce2,C2,C3，CC高頻旁路電容，Re射極偏置電阻，基極偏壓隨調(diào)制信號而變化，即基極有效動態(tài)偏壓為：基極調(diào)幅的特點：工作在欠壓區(qū)，效率越低，輸出波形較差，但所用調(diào)制信號功率越小。例2在下圖所示的各電路中，調(diào)制信號uΩ=UΩcosΩt，載波電壓uc=Uccosωct，且ωc＞＞Ω，二極管VD1、VD2的伏安特性相同，均為從原點出發(fā)，斜率為gD的直線。⑴試問哪些電路能實現(xiàn)雙邊帶調(diào)制？⑵在能夠?qū)崿F(xiàn)雙邊帶調(diào)制的電路中，試分析其輸出電流的頻率分量。題意分析：從圖中可以看出，這四個電路為二極管電路的交流等效電路，和二極管平衡調(diào)制器的結(jié)構(gòu)相似，與之不同的是信號的輸入位置和二極管的連結(jié)方式。其分析思路可以按照二極管平衡調(diào)制器的分析方法進行分析。分析思路如下：①標定二極管兩端的電壓和流過它的電流的正方向，一般可按實際方向標定(當(dāng)然也可以不按實際方向標，但分析時難度較前者大，易出錯)；②求出加在二極管兩端的電壓uD；③求出流過二極管的電流iD=gDS(t)uD，此時二極管電導(dǎo)有兩種情況,若uc正向加到二極管兩端,二極管在uc的正半周導(dǎo)通，為gDS(ωct)；若uc反向加到二極管兩端，為gDS(ωct-π)；④根據(jù)同名端判斷各二極管電流對總的輸出電流i的貢獻，流入同名端為正，流出同名端為負；⑤分析i中的頻率分量，若有fc±F分量，無fc分量，則可產(chǎn)生DSB信號(濾波后)；若有fc±F和fc分量，不能產(chǎn)生DSB，只能產(chǎn)生AM信號。(a)uD1=uD2=uc+uΩ,uc正向加到兩個二極管上,故因此，(a)所示電路沒有輸出，不能完成雙邊帶調(diào)制。（b）uD=uc+uΩ,uD2=-uc-uΩ=-uD1,uc正向加到VD1，反向加到VD2，故g1(t)=gDS(ωct),g2(t)=gDS(ωct-π),i1與i2流向一致，在輸出變壓器中產(chǎn)生的磁通相加，輸出電流i為將上式展開可見，i中的頻率分量包括直流、2nfc、(2n-1)fc±F,n=1,2,3,……，其頻譜如圖所示。由此可見，圖(b)所示電路經(jīng)濾波后可得到雙邊帶信號。(c)uD1=uc+uΩ，uD2=-uc+uΩ,uc正向加到VD1,反向加到VD2,故g1(t)=gDS(ωct),g2(t)=gDS(ωct-π),i1與i2流動方向相反，有

可以看出，i中的頻率分量有fc,(2n-1)fc±F,n=1,2,3,…,其頻譜如圖所示。由此可見，圖(c)所示電路可以完成AM調(diào)制，不能得到DSB信號。（d）uD1=uc+uΩ，uD2=uc-uΩ，uc正向加到兩個二極管上，故

g1(t)=gDS(ωct)=g2(t),i1與i2流動方向相同，有

由上式可以看出，圖(d)所示電路的輸出電流i中只有fc和2nfc，不存在fc±F分量，故不能完成調(diào)制功能。

討論：二極管平衡調(diào)制器可以產(chǎn)生雙邊帶信號，但產(chǎn)生雙邊帶信號時兩個輸入信號uc與uΩ所加位置是確定的。若將uc與uΩ的位置互換，如圖(c)所示，則將不能得到雙邊帶信號，產(chǎn)生的是AM波。若將兩個二極管中的一個反接，如圖(d)所示，得到的只是輸入信號中的一個(uc或uΩ)的頻率的諧波分量。D1Tr1Tr2iLD4D321:1uC21:1u

RLuu

+–uC–+u

+D2–另外，對二極管環(huán)形調(diào)制器，無論將uc和uΩ加到何位置，均可產(chǎn)生雙邊帶信號，也就是說，二極管環(huán)形調(diào)制器產(chǎn)生雙邊帶信號與信號所加位置無關(guān)。解調(diào)是調(diào)制的逆過程，是從高頻已調(diào)波中恢復(fù)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(yīng)的，不同的調(diào)制方式對應(yīng)于不同的解調(diào)。振幅調(diào)制過程：

解調(diào)過程

AM調(diào)制

DSB調(diào)制

SSB調(diào)制非相干解調(diào)

(包絡(luò)檢波)：

相干解調(diào)(同步檢波)：

峰值包絡(luò)檢波平均包絡(luò)檢波

乘積型同步檢波

疊加型同步檢波

5.6調(diào)幅信號的解調(diào)(檢波)

解調(diào)是調(diào)制的逆過程，是從高頻已調(diào)波中恢復(fù)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(yīng)的，不同的調(diào)制方式對應(yīng)于不同的解調(diào)。振幅調(diào)制過程：

解調(diào)過程

AM調(diào)制

DSB調(diào)制

SSB調(diào)制非相干解調(diào)

(包絡(luò)檢波)：

相干解調(diào)(同步檢波)：

峰值包絡(luò)檢波平均包絡(luò)檢波

乘積型同步檢波

疊加型同步檢波

5.5調(diào)幅解調(diào)的方法

1非相干解調(diào)(包絡(luò)檢波)非線形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（或幅度包含調(diào)制信號信息的復(fù)合信號）

輸入AM信號檢出包絡(luò)信息利用某些元件的非線性特性對調(diào)幅信號進行非線性變換，實現(xiàn)調(diào)幅波的解調(diào)(檢波)。非相干解調(diào)方法有:小信號平方律解調(diào)、平均包絡(luò)解調(diào)和大信號峰值包絡(luò)解調(diào)等由于DSB和SSB信號的包絡(luò)不同于調(diào)制信號，不能用包絡(luò)檢

波器，只能用同步檢波器，但需注意同步檢波過程中，為了正常解調(diào)，必須恢復(fù)載波信號，而所恢復(fù)的載波必須與原調(diào)制載波同步（即同頻同相）。乘法器低通濾波器uDSBuo’uΩ’2相干解調(diào)（同步檢波）包絡(luò)檢波器加法器uDSBuo’uΩ’uAM解調(diào)載波檢波器的技術(shù)要求：檢波效率：檢波效率是指檢波器輸出信號的幅度與輸入調(diào)幅信號中包絡(luò)的幅度之比。輸入阻抗：檢波電路是前級放大器的負載，它的輸入阻抗將影響前級的工作，需合理設(shè)計。檢波失真：要求檢波器的輸出信號波形與輸入調(diào)幅信號的包絡(luò)之間只有時間延遲或幅度比例上的變化，而不出現(xiàn)新的頻率成分或改變原有各頻率分量間的相互關(guān)系，也即不出現(xiàn)非線性失真或線性失真。5.6振幅解調(diào)(檢波)電路

(一)小信號平方律檢波1檢波器電路：二極管有偏置電壓。二極管電流全流通。輸入信號很小。2電路的技術(shù)指標：檢波效率：輸入阻抗：

檢波失真：（非線性失真系數(shù)）平方律檢波：用于功率指示。(二)二極管峰值型包絡(luò)檢波器峰值檢波器的工作條件：檢波器一般工作在大信號狀態(tài)，輸入信號要求大于0.5V，通常在1V左右。1基本電路結(jié)構(gòu)RC網(wǎng)絡(luò)的基本功能：對高頻載波信號短路，即濾除高頻信號，即

即在理想情況下，RC網(wǎng)絡(luò)的阻抗為：

輸入回路：相當(dāng)于末級中放的輸出回路,輸入AM信號二極管D：相當(dāng)于一個非線性元件輸出回路：低通RC濾波網(wǎng)絡(luò)，相當(dāng)于檢波負載，即

對低頻調(diào)制信號

2工作原理分析能保持的峰值而略有下降+uo—

檢波過程：iD即：

（1）在輸入信號的正半周，D受正向電壓作用而導(dǎo)通，電流

對C充電，充電時間常數(shù)

很小，充電迅速，使接近另外

又反向加在D負端，使二極管的端電壓為

故D

的導(dǎo)通與截止決定于

（2）當(dāng)最大值下降到小于時，而電容上的電壓不能突變，

C通過R放電，RC>>T0)故放電較緩慢，(其中時，D又導(dǎo)通，對C迅速充（3）當(dāng)?shù)牡诙€正半周到來，且>能保持在的峰值電壓上。電，使+uD-峰值檢波器檢波過程的波形如圖所示，輸出電壓+ui—++--由于放電時間常數(shù)二極管D截止，仿真而峰值檢波器的應(yīng)用型輸出電路如下圖所示

圖(a)：可輸出恢復(fù)的調(diào)制信號，一般作為檢波電路?？勺鳛樽詣釉鲆娴目刂菩盘枺ˋGC信號）。圖(b)：輸出與已調(diào)波中載波的大小成正比的直流分量UDC(a)RgRSRd(b)仿真若設(shè)輸入信號輸出信號為,則加在二極管兩端的電壓uDiDuoUimθ如果以右圖所示的折線表示二極管的伏安特征曲線（注意在大信號輸入情況），則有：可見當(dāng)時有(1)

傳輸系數(shù)：（也稱為檢波系數(shù)或檢波效率）定義：+ui-+uo-

+ud-3電路性能分析有為電流導(dǎo)通角。其中另外，還可以證明導(dǎo)通角的表達式：而當(dāng)很大時，(如>50)，代入上式可得：而為二極管導(dǎo)通內(nèi)阻。uDiDuoUimθ+ui-+uo-

+ud-可見有兩部分：低頻調(diào)制分量：其中直流分量：討論：①在大信號檢波過程中，當(dāng)D和確定后，為恒定值，與輸入信號大小無關(guān)，亦即檢波效率恒定，與輸入信號的值無關(guān)，則輸出信號為：②

當(dāng)?shù)硐胫狄话惝?dāng)，輸入與輸出之間為線性關(guān)系，故稱為線性檢波。一般計算方法為：當(dāng)輸入信號為：設(shè)RLC具有理想的濾波能力，若輸入是等幅波，二極管上的電流為脈沖，電容上的電壓為直流電壓。二極管工作在大信號，如圖所示，折線的線率為gd。采用折線近似分析法分析。vd（2）

檢波的等效輸入電阻峰值檢波器常作為超外差接收機中放末級的負載，故其輸入阻抗對前級的有載Q值及回路阻抗有直接影響，如下圖所示，這也是峰值檢波器的主要缺點。檢波器的輸入電阻Ri是為研究檢波器對其輸入諧振回路影響的大小而定義的，因而，Ri是對載波頻率信號呈現(xiàn)的參量。若設(shè)輸入信號為等幅載波信號中放末級+u

i_R

iUo，應(yīng)全部轉(zhuǎn)換為輸出端負載電阻上消耗的功率如果忽略二極管導(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(注意為直流)即有而(3)非線性失真(4)頻率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。這種失真是由于耦合電容Cc和濾波電容C所引起的。Cg的存在主要影響檢波的下限頻率min。為使頻率為min時，Cg上的電壓降不大，不產(chǎn)生頻率失真，必須滿足下列條件：或電容C的容抗應(yīng)在上限頻率max時，不產(chǎn)生旁路作用，即它應(yīng)滿足下列條件：或一般Cg約為幾F，C約為0.01F。1)

惰性失真會造成輸出波形不隨輸入信號包絡(luò)而變化，從而產(chǎn)生失真，這種失真是由于電容放電惰性引起的，故稱為惰性失真。在二極管峰值型檢波器中，存在著兩種特有失真：

惰性失真底部切割失真

檢波器的失真一般為了提高檢波效率和濾波效果，（C越大，高頻波紋越?。?，總希望選取較大的R，C值，但如果R，C取值過大，使R，C的放電時間常數(shù)所對應(yīng)的放電速度小于輸入信號(AM)包絡(luò)下降速度時，(1)產(chǎn)生惰性失真的原因：輸入AM信號包絡(luò)的變化率>RC放電的速率(2)避免產(chǎn)生惰性失真的條件：在任何時刻，電容C上電壓的變化率應(yīng)大于或等于包絡(luò)信號的變化率，即仿真演示可見，越大信號包絡(luò)變化越快RC值調(diào)制系數(shù)m也不相同，所以在設(shè)計檢波器時，應(yīng)用最大調(diào)制度檢驗有無惰性失真，其檢驗公式為：一般由于調(diào)制信號總占有一定的頻帶調(diào)制頻率并且各頻率分量所對應(yīng)的和最高不產(chǎn)生惰性失真的條件為：仿真演示而對二極管來說相當(dāng)于一個反向偏壓。當(dāng)輸入調(diào)幅波的m值較小時，不會影響檢波作用，而當(dāng)m值較大時，在調(diào)制信號的負半周，輸入信號低于時，Uim(1-m)(2)底部切割失真如圖所示，為能有效地傳輸檢波后的低頻調(diào)制信號，要求：a)原因：一般為了取出低頻調(diào)制信號，檢波器與后級低頻放大器的連接后級+UCg-+UR—或因而Cg一般取值較大（一般為），所以在檢波過程中兩端建立起直流電壓，其值大小近似等于載波電壓振幅，即Uim且在低頻一周內(nèi)基本維持不變，經(jīng)與分壓后在上得到的電壓：UR二極管截止，使檢波輸出信號不跟隨輸入調(diào)幅波包絡(luò)的變化而產(chǎn)生失真。UR>

Uim(1-m）+ui-+um-URURURUR(2)避免底部切割失真的方法：要求調(diào)幅信號的最小幅度要大于R上的直流電壓即：其中：為檢波器輸出端的交流電阻，而R為直流電阻。

UR演示仿真一般：

(1)

回路有載要大：這應(yīng)該從選擇性及通頻帶的要求來考慮。為高頻載波周期(2)

為發(fā)保證輸出的高頻紋波小，要求：即５＊檢波器設(shè)計及元件參數(shù)選擇的原則(3)

為了減少低頻輸出信號的頻率失真（一般低頻信號為一個限帶信號）要求：

ΩminΩmax(4)

為了避免惰性失真：要求：(5)

為了避免底部切割失真：或+u

i_Ri例：已知回路RS=12kΩRL=6kΩ+uo-

rD=50ΩC=0.01uF求：u0的表達式，并檢查是否會產(chǎn)生惰性失真。解：檢波器輸入電阻諧振電路有載等效電阻不會惰性失真的條件：不會產(chǎn)生惰性失真+u01—+ui－+u0－例：如圖所示電路中，二極管為理想二極管，Rg遠大于R，若輸入ui為下式，試分別求u01和u0表達式：解：+u01—+ui－+u0－例：如圖所示電路中，二極管為理想二極管，Rg遠大于R，若輸入ui為下式，試分別求u01和u0：解：疊加型乘積型同步檢波器可分為：三﹑同步檢波(SynchronousDetection)注意：兩種檢波器都需要接收端恢復(fù)載波1.

乘積型乘法器低通濾波器uDSBur本地載波uΩ(t)設(shè)輸入已調(diào)波：

而恢復(fù)的本地載波為：則相乘器輸出為：則經(jīng)低通濾波器后的輸出信號為：

令作用:主要解調(diào)DSB,SSB波,也可調(diào)解AM波.討論：(1)當(dāng)恢復(fù)的本地載波與發(fā)射端的調(diào)制載波同步,（同頻，同相）。則有，即無失真將調(diào)制信號恢復(fù)出來本地載波DSB信號(2)若本地載波與調(diào)制載波有一定的頻差，即：即引起振幅失真。(3)若本地載波與調(diào)制載波有一定的相位差，即：則相當(dāng)于引入一個振幅的衰減因子，如果隨時間變化，也會引起振幅失真。乘法器低通濾波器uDSBur本地載波uΩ(t)仿真注意點：(1)同步解調(diào)的關(guān)鍵是乘積項，即以前介紹的具有乘積項