9-振幅调制与解调

9-振幅调制与解调

9 振幅调制与解调

9.1.1 概述

为什么要调制？◆信号不调制进行发射天线太长，无法架设。

◆信号不调制进行传播会相互干扰，无法

接收。

调制的必要性：可实现有效地发射，可实现有选择地接收。

调制按载波的不同可分为脉冲调制、正弦调制和对光波进行的光强度调制等。

按调制信号的形式可以分为模拟调制和数字调制。调制信号为模拟信号的称为模拟调制，调

制信号为数字信号的称为数字调制。

正弦波调制有幅度调制AM、频率调制FM和相位调制PM三种基本方式，后两者合称为角度调制。

调制是一种非线性过程。载波被调制后将产生新的频率分量，通常它们分布在载波频率的两边，并占有一定的频带。

几个基本概念：⒈载波：高频振荡波；⒉载频：载波的频率

⒊调制：将低频信号“装载”在载波

上的过程。即用低频信号去控制高

频振荡波的某个参数，使高频信号

具有低频信号的特征的过程；

⒋已调波：经调制后的高频振荡波；

⒌解调：从已调信号中取出原来的信息；⒍调制信号：低频信号（需传送的信息）。♦模拟调制有以正弦波为载波的幅度调制和角度

调制。

♦幅度调制，调制后的信号频谱和基带信号频谱之间保持线性平移关系，称为线性幅度调制。（振幅调制、解调、混频）

♦角度调制中，频谱搬移时没有线性对应关系，称为非线性角度调制。（频率调制与解调电路）

⒈什么是调幅？定义：载波的振幅值随调制信号的

大小作线性变化，称为振幅调制，简称调幅

（AM）实现调幅的方法有：低电平调幅和高

电平调幅。

◆低电平调幅：调制过程是在低电平进行，因而需要的调制功率比较小。有以下两种：

1.平方律调幅：利用电子器件的伏

安特性曲线平方律部分的非线性

作用进行调幅。

2.斩波调幅：将所要传输的音频信号按照载波频率来斩波，然后通过中心频率等于载波频率的带通滤波器，取出调幅成分。

◆高电平调幅：调制过程是在低电平进行，

通常在丙内放大器中进行。

1.低集电极（阳极）调幅；

2.基极（控制栅极）调

幅： 图0普通调幅电路模型

♦ 普通调幅（AM ）：含载频、上、下边带

♦ 双边带调幅（DSB ）：不含载频

♦ 单边带调幅（SSB ）：只含一个边带

♦ 残留单边带调幅（VSB ）：含载频、一个边带

9.1.2 检波简述

检波过程是一个解调过程，它与调制过程正相

反。检波器的作用是从振幅受调制的高频信号中还原

出原调制的信号。还原所得的信号与高频调幅信号的

包络变化规律一致，故又称为包络检波器。

由频谱来看，检波就是将调幅信号频谱由高频搬

移到低频，如图9.1.2所示(此图为单音频 调制的

情况)。检波过程也是要应用非线性器件进行频率变

换，首先产生许多新频率，然后通过滤波器，滤除无振幅调制过程：

AM 调制 DSB 调制

SSB 调制 解调过程 包络检波 (非相干）： 同步检波 （相干）：

峰值包络检波 平均包络检波 乘积型同步检波 叠加型同步检波

用频率分量，取出所需要的原调制信号。

图9.1.1 检波器的输入输出波形

图9.1.2检波前后的频谱

图9.1.3检波器的组成部分

综上，一个检波器需由三个重要部分组成1)高

频信号输入电路。2)非线性器件。通常用二极管或晶

体管工作于非线性状态。3)低通滤波器。通常用RC

电路，取出原调制频率分量，滤除高频分量。

9.2 调幅波的性质

9.2.1 调幅波的数学表达式与频谱

调制信号为：t V v

Ω=ΩΩcos ；载波为：t V v 00cos ω=，那么在理想情况下，已调波的振幅为：t V k V t V a Ω+=Ωcos )(0，a k 是比例系数。

因此，已调波可以用以下式子表示：

t V v 00cos ω=()t t V k V a 00cos cos ωΩ+=Ω()t t m V a 00cos cos 1ωΩ+=，（式9.2.3） 其中0V V k m a a Ω

=，叫做调幅指数或者调幅度，通常用百分

比表示。m a 的数值在0到1之间，其绝对值应该不

超过1，如果m a >1，那么，已调波的包络会产生严

重失真。这样的已调波检波以后，不能够恢复到原来

的信号。因此，过量调幅应尽量避免。

图9.2.1 （a ）调制信号 （b ） 载波信号 （c ）

调幅波形 ---调幅波的形成(正弦调制)

将式9.2.3展开为：

()()()t V m t V m t V t t m V v a a a Ω-+Ω++=Ω+=00000000cos 5.0cos 5.0cos cos cos 1ωωωω， 式(9.2.5)说明，由正弦波调制

的调幅波是由三个不同频率的

正弦波组成的：第一项为未调幅

的载波；第二项的额率等于载波

频率与调制频率之和，叫做上边频(高旁频)：第三项

的频率等于载波频率与调制频率之差，叫做下边频

(低旁额)。后两个频率显然是由于调制产生的新频

率。把这三组正弦波的相对振幅与频率的关系画出

来，就得到如图9.2.4所示的频谱图。由于m a 的最

大值只能等于l ，因此边频振幅的最大值不能超过载

波振幅的二分之一

。 图9.2.4 正弦调制的调幅波频谱

以上讨论的是一个单音信号对载波进行调幅的最

简单情形，这时只产生两个边频。实际上，通常的调

制信号是比较复杂的，含有许多频率，因此由它历产

生的调幅彼中的上边频和下边频都不再只是一个，而

是许多个，组成了所谓上边频带与下边频带。

调幅波的两个边带的频谱分布对载波是对称的，

可分别用(0.5g(w 0+Ω)与(0.5g(w 0-Ω)来表示。由图显

然可知，调幅过程实际上是一种频率搬移过程。经过

调制后，调制信号的频谱被搬移到载频附近，成为上

边带与下边带。

9.2.2 调幅波中的功率关系

如果将式(9.2.5)所代表的调幅波电源输送功率

至电阻R 上，则载波与两个边频将分别给出如下的功

率：◆载波功率

R V P T 20021= ◆下边频功率

()T a a P m R V m P 022*******=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=Ω-ω◆下边频功率()T a a P m R V m P 022*******=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=Ω+ω

◆调幅波的平均输出总功率（一周期内）为：