第五章 振幅调制与解调

化。
uy
1）MC1596构成的调幅电路
X通道两输入端8脚和7脚直流电
C2
750Ω
R6 750Ω
R7 R8 51Ω
RW
位相同，Y通道两输入端1脚和4脚之
50kΩ
8 4
MC1596
9
C2
uo
1
6
R9 51Ω 10 5
R5 6.8kΩ
仿真
返回
休息2
间接有调零电路
-EE= -8V
休息1
Ec
可通过调节电位器RW，使1脚 电位比4脚高Uo，相当于在1、4脚
这种调制是在高频功率放大器中进行的，通常分为： 集电极调幅电路(Collector AM) 基极调幅(Base AM)
发射极调幅(Emitter AM)
1. 集电极调幅电路
+ T1 uc -
ibo
Rb
ic
VT
T2
+
C
L
uo
-
UC(t)
Cb
Cc
T3 + uΩ
-
+EC
电路中Cb为高频旁路电容； Cc 对 高 频 旁 路 ， 而 对 低 频 调 制 信号呈高阻抗；Rb为基极自给 偏压电阻。放大器工作在丙类 状态 ，集电极电路中除直流电 压EC外，还串有调制信号
为了正常解调，必须恢复载波信号，而所恢复的载波必须与 原调制载波同步（即同频同相）。
uDSB uDSB
乘法器
低通滤波器 u'Ω
u'o
解调 载波
加法器 uAM 包络检波器
u'Ω
u'o
休息1 休息1 仿真
3. 检波电路的主要技术指标 (信式 次3K)是号d当中谐非(定1指为非，波检)K线当义电检单线K分Uf波性输为d压Ω波频性量电失、入输传电调失U的U真路U高U出i输mo路制真2有2系2的频直Ω系的的的、效数调输流U数输调大UU值K幅电入3K出幅3小f2Ω。波压d信…电波，uU分号压时一io(与t别为)和，般=输为U高输K用i入输mf频定入非(1高出等义高线+频m电为幅频性a电压c波电失o压s中压，真Ω振调t振系即)c幅制o幅数usUi信ω(之Ktic)m号ft=表比时的U的示。，比im基c。K值o波ds当，定ω和c输即义t时各入， 为的(4)输振高出幅检频低m波滤a频器U波i信m输系的号出数比Ω电F值分压，量中即的的振高幅频U分Ωm量与应输该入尽高可频能调的幅被波滤包除络，变以化免 频产(电2生)高压等高频K的效频d滤振输寄波幅m入U生系aUU电反mo数imω阻馈m的的R，i定d比导义值致为，接，即收输机入工高作频不电稳压定的。振幅Uim与输出高

(5.3―14)
EB U B 相应的 0.5 通角等于 即 2 T
4
4 4 iCE 2u gm ( cos C t cos3C t cos5C t ) 3 5 (5.3―15) 2 gmuk2 (C t )
第5章
振幅调制及解调
与式(5.3―15)相应的频谱如图5.25所示。用中心频
第5章
振幅调制及解调
iC C I0 (t)
A
EB 0
B 0 UB′ U1 m
I00 u BE u1 0

I01
t

t
图5.21 时变静态电流波形
第5章
振幅调制及解调
gm 2 gm g (t ) T1 T1

n 1

n Sa ( ) cos n1t T1
(5.3―9)
1 2 2 2 g (t ) gm ( cos 1t cos31t cos51t ) 2 3 5 (5.3―10)
t
2 5
2
0


图5.23 单向开关函数波形及频谱
第5章
振幅调制及解调
根据上面的分析，可知时
变状态工作的晶体三极管集电极
电流
iC I 0 (t ) g (t )u2
(5.3―11)
其中
I0 (t ) gm (u1 U B EB )k1 (1t ) g (t )(u1 U B EB )
第5章
振幅调制及解调
第5章 振幅调制及解调
5.1 概述 5.2 振幅调制信号分析
5.3 振幅调制方法
5.4 振幅调制电路
5.5 振幅解调方法
5.6 振幅解调电路

uc（t）
1 id K (ct )ud rd RL K (ct ) 为周期性的函数，可用傅立叶级数展开 1 2 2 2 K ct cosct cos3ct cos5ct ....... 2 3 5
K ( c t )
1 uc t 0 开关函数K (ct ) 0 uc t 0 1 2 2 2 K ct cosct cos3ct cos5ct ....... 2 3 5
设计时输出功率和效率不是主要指标。重点是提高调制的 线性度，减小不需要的频率分量和提高滤波性能。
高电平调幅电路： 在所需的功率电平上进行调制，调制与 功放合一，一般用于发射机的末级。 一般只能产生AM。 优点：整机效率高。 设计时必须兼顾输出功率、效率和调制线性的要求。
17
5.3.1 低电平调幅电路
通过相乘实现！
5
二、单频调制
1、表达式
uΩ t U Ωm cos Ωt U Ωm cos 2Ft
u t U cm ka uΩ t cos ct
通常 c Ω
U cm kaU Ωm cosΩt cos ct U cm 1 ma cosΩt cos ct
主要用途：可产生AM、 DSB 、 SSB 单二极管开关状态调幅电路 二极管调幅电路 主要电路： 模拟乘法器调幅电路 二极管平衡调幅电路
二极管环型调幅电路
18
一、单二极管开关状态调幅电路 (1)什么是开关状态 当二极管在两个电压共同作用下，其中一个电压振幅足够 大，另一个电压振幅较小，二极管的导通和截止将完全受大 振幅电压的控制，可以近似认为二极管处于理想开关状态。 (2)调幅原理

v v （1） 设载波信号： c (t ) Vcm cosct 调制信号： (t ) Vm cost 调 幅信号为： v(t ) Vm (t ) cosct
由于调 幅信号的振幅与调制信号成线性关系，则
Vm (t ) Vcm kaVm cost Vcm (1 kaVm cost ) Vcm (1 ma cost ) Vcm
式中ma为调制度，
ma
k aVm Vcm
v(t ) Vcm (1 ma cost ) cosct
若实际传送的调制信号是一个连续频谱的限带信号f(t)，则
v(t ) Vcm (1 ka f (t )) cosct
若将
f (t )
分解为

f ( t ) U n cos( n t n )
解：下图为AM波在m=0.5和m=1的波形和DSB信号的波形
例2 某调幅发射机的调制制式为普通调幅波，已知载波 频率为500KHZ，载波功率为100KW，调制信号频率 为20HZ ～5KHZ，调制系数为 m = 0.5,试求该调幅 波的： 解：1、频带宽度？ 2、在m = 0.5 调制系数下的总功率？ 3、在最大调制系数下的总功率？
n 1

1 1 Vcm cosc t mn cos(c n )t mn cos(c n )t 2 n 2 1 1 Vcm cosc t mn cos(c n )t mn cos(c n )t n 2 n 2
（1）单一频率信号调 幅
v(t ) Vcm (1 ma cost ) cosc t Vcm[cosc t 1 1 ma cos(c )t ma cos(c )t ] 2 2

可见,调幅波并不是一个简单的正弦波，包含有三个频率分量：
载 波 分(量 c ):不 含 传 输 信 息
上边频分量 c :含传输信息 下边频分量 c :含传输信息
调制信号
Ω
载波
调幅波
U
ωc
c
下边频
1 2 m aU c
1 2
m
aU
c
上边频
ωc - Ω ωc +Ω
(2) 限带信号的调幅波
5.3 .2 高电平调幅电路 1. 集电极调幅电路 2. 基极调幅电路
返回
5.3 振幅调制电路
A信 M:u 号 AM U c(1m co ts)co cts 纯调幅 DS 信 B :u 号 DSB k U U cco tsco cts 调,调 幅相 SS 信 B:u 号 SS BU (c otcso ctssi n tsi n ct) 调,调 幅频
n
Uncosc(n)t

5.2.2双边带( double sideband DSB)调幅信号 2. 波形与频谱
休息1 休息2 返回
调制信号

下边频
载波
c 上边频
(1) DSB信号的包络正比于调制信号 Uco s t
仿真
(2) DSB信号载波的相位反映了调制信号的极性，即在调制信号负半周 时，已调波高频与原载波反相。因此严格地说，DSB信号已非单纯的振 幅调制信号，而是既调幅又调相的信号。
返回
（则1那）有么设u 调A ：幅M 载U 信波c号信1（ 号 n 已 ：1m 调un cc 波U ）o c可n cts 表o (达n sc)t为c：调 o u 制cA t信sM 其号中：U u ：m m ( tn )U c cko aoU cs sttn

表示单位调制信号电压所引起的高频振荡幅度的变化
高频电子线路
二、单频调制
1. 表达式
uΩ (t ) U Ωm cos Ωt U Ωm cos 2Ft
uAM (t ) 〔U cm Ku (t )〕 cos(ct ) 〔U cm KU mcost〕 cos(ct ) U cm （ 1 ma cost〕 cos(ct )
高频电子线路
第 5 章 振幅调制、解调电路
振幅调制：用待传输的低频信号去控制高频载波信 号的幅值 解调：从高频已调信号中还原出原调制信号
振幅调制、解调和混频电路都是频谱线性搬移电路
地位: 通信系统的基本电路
高频电子线路
高频电子线路
高频电子线路
第 5 章 振幅调制、解调电路
概述 调幅信号的基本特性 低电平调幅电路 高电平调幅电路 包络检波 同步检波
uDSB (t ) AM u (t )uc (t )
uDSB (t ) AMUcmUm cos(t ) cos( c t ) Um cos(t ) cos( c t )
1 1 U m cos[(c )t ] U m cos[(c )t ] 2 2
高频电子线路
高频电子线路
5.2.1 普通调幅波（AM）
一、普通调幅波表达式
包络函数（瞬时振幅）U（t）可表示为：
U (t ) U cm U (t ) U cm Ku (t )
U (t ) 与调制电压 u (t )
成正比，代表已调波振幅的变化量；
包络函数所对应的曲线是由调幅波各高频周期峰值所连成的 曲线，称为调幅波的包络。因此，包络与调制信号的变化规 律完全一致，其包含有调制信号的有用信息。

SSB
信号
:
uSSB
U (cos t cos ct sint sinct)
调幅,调频
三种信号都有一个调制信号和载波的乘积项，所以振幅调制
电路的实现是以乘法器为核心的频谱线性搬移电路。
具体的说调制可分为
低电平调制：先调制后功放，主要用于DSB、SSB以及FM信号。 高电平调制：功放和调制同时进行，主要用于AM信号。
U cos(c )t
ω ωc-Ωmax
2. 单边带调幅信号的实现
休息1 休息2 返回
有三种基本的电路实现方法：滤波法、相移法和移相滤波法 ：
(1) 滤波法
由DSB信号经过边带滤波器滤除了一个边带而形成，如：
uDSB
(t)
1 2
kUUc cos(c
)t
cos(c
)t
u
乘法 器
uDSB
上边带滤波器
c
c
ωc
2 ωc
3 ωc
休息1 休息2
uL
(24)1二RL电极gd 管路12 平结 2衡构co电：s 路ct
2
3
cos
3 c t
... U m
cos
t
对uL称的上2频其半Z工等谱部作效成分原电份与：理路下分如半(析右2n部：图分1所)电示c 路。
(n 0,1,2,...)
（4）频率调制：调制信号控制载波频率，使已调波的频率随调制 信号线性变化。
（5）相位调制：调制信号控制载波相位，使已调波的相位随调 制信号线变化。
（ 6）解调方式：
振幅检波 振幅调制的逆过程 鉴频 调频的逆过程 鉴相 调相的逆过程 (7)振幅调制分三种方式：
普通调幅( AM ) 抑制载波的双边带调幅(DSB ) 单过带调制(SSB )

已调波uAM时域波形，频谱如图5.7所示。由于调制信
号占有一定的频带，已调波的带宽BAM=2Ωmax。上、下 边带包含的信息是相同的，从信息传送的角度出发，只 传送一个边带信息就可以了。
uULeabharlann ()0t0
uA M
m ax
UAM()

0
t
0
C－m ax
C C＋m ax m ax
振幅调制就是把调制信号寄载在载波振幅上的过程。 1）振幅调制后的结果分析---时域与频域。
2）非线性特性器件使两相加的输入信号变换为输出端的 相乘。
3）用非线性特性器件：二/三极管，模拟乘法器的实现。
4）解调就是反向频谱搬移，逆过程。
关键点：失真、功率与频带利用率
第5章 振幅调制及解调
5.1 概述
PC 4 4 / (2 100) 0.08(W ) PSB 0.8 0.8 / (2 100) 0.0032(W ) P PC PSB 0.0832(W )
振幅调制在时域需要有相乘运算过程；
在频域就是将信号的频谱由低频位置搬移到
载频左右的位置，且要求信号频谱形状和结
乘法器是完成两个信号相乘
的器件。理想的乘法器输出电压 uo(t)与输入电压u1(t)，u2(t)的关 系应是：uo(t)=K·u1(t)·u2(t) K是乘法器的增益。
u1 u2
图5.27 乘法器符号
uo
集成模拟乘法器是一种模拟集成电路，它是以差分放大器 XFC1596和BG314为基础构成的信号相乘电路。模拟乘法器 主要指标有工作频率、运算精度、输入信号动态范围等。
1 1 2 3 f ( E B )ube f ( E B )ube 2! 3!