第11章 调幅与检波 11.1 调幅波的基本性质 11.2 调幅电路 11.3 检波器

11.1 调幅波的基本性质 11.1.1 调幅波的波形 调幅就是使载波的振幅随调制信号的变化而变化。 设调制信号是一个单频率的低频余弦电压 11.1 调幅波的基本性质 11.1.1 调幅波的波形 调幅就是使载波的振幅随调制信号的变化而变化。 设调制信号是一个单频率的低频余弦电压 u(t)=Umcost=Umcos2ft 载波信号为 uc(t)=Ucmcosct=Ucmcos2fct 则调幅波的振幅为 Ucm(t)=Ucm+kau(t)

调幅波的数学表达式为 uAM(t) = (Ucm+kau(t))cosct =Ucm(1+macost)cosct 式中 ，称为调幅系数或调幅度 调幅波波形

11.1.2 调幅波的频谱与带宽 已调幅波不再是一个单一频率的余弦波，展开得到单频调制调幅波的频谱。 11.1.2 调幅波的频谱与带宽 已调幅波不再是一个单一频率的余弦波，展开得到单频调制调幅波的频谱。 uAM(t)=Ucm(1+macost)cosct =Ucmcosct+Ucmmacostcosct =Ucmcosct+maUcmcos(c)t+maUcmcos(c+)t 由单频余弦信号调制的已调波包含有三个频率成分。一个是载波频率c，其振幅为Ucm；另外两个是和频c+与差频c，其振幅均为maUcm。也可称c+为上边频（高旁频），c为下边频（低旁频）

调幅波的频谱（单频）

如果调制信号不是单频，而是一个从Fmin到Fmax的频带，则经过调幅后，得到的频谱是对称于载波分量的上、下两个频带。其中频率范围（fcFmax）～（fcFmin）称为下边带，（fc+Fmin）～（fc+Fmax）称为上边带，如图所示。每一边带的频带宽度为FmaxFmin，所以调幅波占有的总的频带宽度为最高调制频率Fmax的两倍，即2Fmax。 调幅波的频谱（多频）

11.1.3 调幅波的功率关系 若设调制信号为单频正弦波，负载电阻为RL，则载波、旁频分量的幅度关系，在负载RL上所消耗的功率应包括三部分： 11.1.3 调幅波的功率关系 若设调制信号为单频正弦波，负载电阻为RL，则载波、旁频分量的幅度关系，在负载RL上所消耗的功率应包括三部分： 载波功率为 上、下边频的总功率为 在调制信号的一个周期内，已调波的平均输出总功率Pav为 Pav=Pc+Psb=Pc+

由于调幅波的最大振幅为Ucm(1+ma)，因此，调幅波的最大瞬时功率为 Pmax=[(1+ma)Ucm]2/RL =(1+ma)2Pc 如果调制信号为多频信号，则调幅波平均功率等于载波和各边频功率之和。

11.2 调幅电路 按照产生调幅波的方式的不同，调幅电路可分为普通调幅电路、双边带调幅电路和单边带调幅电路；按照输出功率的高低，可分为低电平调幅和高电平调幅电路。 按照产生调幅波的方式的不同，调幅电路可分为普通调幅电路、双边带调幅电路和单边带调幅电路； 按照输出功率的高低，可分为低电平调幅和高电平调幅电路。 低电平调幅的调制过程是在低电平级进行的，所需要的调制功率小，输出调幅波的功率也小。属于这种调制的调幅方法有：平方律调幅、模拟相乘调幅、平衡调幅或环形调幅、斩波调幅等。 高电平调幅的调制过程是在高电平级进行的，因此，所需的调制功率大，输出调幅波的功率也大。属于这种调制的调幅方法有：集电极调幅和基极调幅。

11.2.1 调幅波产生的原理 为了产生调幅波，图中调制信号u(t)和载波信号uc(t)一起加在非线性元件晶体二极管上，由非线性元件频率变换作用可知，在二极管中电流i(t)产生许多新的频率组合分量，可以利用谐振于c的并联谐振回路选出c和c±分量，则输出电压就是普通调幅波。 调幅原理电路

11.2.2 二极管平衡调幅电路 二极管平衡调幅器 简化电路

若设u=Umcost, uc=Ucmcosct，则上式 u1＝Ucmcosct+Umcost, u2＝UcmcosctUmcost 则 uo＝(i1i2)RL≈[a1(u1u2)+a2()]RL =2RL(a1u+2a2ucu) =2RL(a1Umcost+2a2UcmUmcosctcost) =2RL[a1Umcost+a2UcmUmcos(t+)t+a2UcmUmcos(c)] 上式是忽略高次谐波后得到的。显然，由上式可以看出，输出电压中没有载波分量，只有上下边带（c±）与调制信号频率，用滤波器滤除后，即可得到抑制载波和调制信号的双边带信号，可见二极管平衡调幅是一种抑制载波信号的低电平调幅电路。

11.2.3 二极管环形调幅电路 二极管环形调幅器电路图

11.3 检波器 11.3.1 概述 从高频已调信号中检出调制信号的过程称为检波，又称解调。检波是调制的逆过程。对于普通调幅波检波，由于其包络反映了调制信号变化的规律，因此，检波器的输出电压uO(t)的波形应当与输入调幅波uI(t)包络相同，如图11.8所示 检波器输入中信号与输出信号的波形（普通检波器）

检波器由三个基本部分组成： （1）输入电路——选取高频调幅信号； （2）非线性元件——进行频率变换，产生许多新的频率成分，其中包括原调制信号； （3）低通滤波器——滤除无用的频率成分，取出原调制信 检波器组成方框图

11.3.2 同步检波器 同步检波器常由模拟乘法器和低通滤波器组成，因此这种检波器也称为模拟相乘检波器。 同步检波器原理电路

则乘法器输出为uZ(t) = KMuI(t)ur(t)则 uZ(t)=Uim(1+macost)cosct·KMUrmcosct =KMUimUrm(1+macost)cos2ct =KMUimUrm(1+macost) (+cos2ct) =KMUimUrm+KMUimUrmmacost+KMUimUrm(1+macost)cos2ct 上式经过低通滤波及隔直流后，即可将第1，3两项除掉，获得调制信号。可以有两种方法：一个是用窄带滤波器从接收的信号中提取载频作为本振信号，另一个是发射机的载频和接收机的本振都用频率稳定度很高的晶体振荡器产生，以保证收发载频之间的差值较小。

11.3.3 大信号包络检波器 当输入的高频信号的电压较大时（>500mV），足以使二极管工作在线性区中，这时，利用二极管两端加正向电压导通，加反向电压截止这一特性进行检波。 二极管包络检波器

输入信号为高频等幅波时的电压波形 输入信号为单频调幅波时的电压波形

本章小结 （1）普通调幅波的包络反映了调制信号的变化规律，其频谱包含载波和上、下边带。由于载波分量不传送有用信号，而且还占有很大的功率，而传输的信息存在于上、下边带中，因此可以抑制载波，得到双边带信号，或抑制某边带，得到单边带信号（本章中未涉及）。 （2）实现调幅的方法有：模拟相乘调幅、小信号平方律调幅、平衡调幅或环形调幅、集电极调幅、基极调幅，它们各自具有不同的特点，适用于不同的场合。 （3）检波器分为同步检波器和包络检波器两类。同步检波器可用于各种调幅信号的检波，不足之处是需要与输入载波同频同相的同步信号，故电路复杂。而大信号包络检波器电路简单、性能好，故在普通调幅波的检波中应用广泛，但必须正确选择电路元件以避免失真的产生。