通信原理知识-调制与解调
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首先讨论单音调制的调幅波。
载波信号： v0V0cos0t 调制信号： vVco st
调幅信号（已调波）： vAM Vm(t)co0st
由于调 幅信号的振幅与调制信号成线性关系，即有：
V m (t) V 0kaV co ts，式中 k a 为比例常数
即：
V m (t) V 0 ( 1 k V a V 0 co t)s V 0 ( 1 m aco t)s
BW 20k 2 f0 10k
高频（射频）: 高频窄带信号
AM广播信号: 535 ～1605kHz，BW=20kHz
f max 3 f min
BW 20k 1 f0 100k0 50
BW f 0 Q
low
20 10k 20k
频谱10A搬0k 移
1000k
high
3. 调制的方式和分类
调制
调幅 连续波调制 调频
如果将普通调幅波输送功率至 电阻R上，则载波与两个边频将分别
V0
ma 2
V0
ma 2
V0
得出如下的功率：
载波功率: PoT 上边频或下边频:
1 2
V0 2
0
0
0
0
ω
RPSB 1 PSB 2 1212mRaV0214ma2PoT
在调幅信号一周期内，AM信号的平均输出功率是
P AM P oT P DSB (11 2m a 2)P oT A
E– VCC
+–
– –
+ v +
VBB
集电极调幅电路
–+ – VC(t) +
A
iC iC1
V CC
vΩ (t)
A
过压
欠压
临
VCC（t）
界
+
vb(t)
VBB –+
–
vb
+–
–
+
VB(t)
L
VCC
–+ VCC
基极调幅电路
A
C vc(t)
iC vAM（t）
v (t)
VCC (t)
欠压
过压
临界 V BB(t)
(1) 调幅波的振幅（包络）变化规律与调制信号波形一致
(2) 调幅度ma反映了调幅的强弱A 度
vVcoΩ s t
v0V0cos0t
ma 0 0ma 1
maa 1
A
图 9.2.2
由非正弦波调制所得到的调幅波
m上
Vmax V0 V0
m下
V0 Vmin AV0
2. 普通调幅波的频谱 （1）由单一频率信号调 幅
图 9.1.2 检波器检波前后的频谱
A
2. 组成
图 9.1.3 检波器的组成部分
A
3. 检波的分类
二极管检波器 器件
三极管检波器
检波
小信号检波器 信号大小
大信号检波器
包络检波器 工作特点
同步检波器
A
End
9.2.1 调幅波的数学表示式与频谱 9.2.2 调幅波中的功率关系
A
1. 普通调幅波的数学表示式
0-
1 2 m aV 0
0+
Ω 2π
9.8.1 集电极调幅 9.8.2 基极调幅
A
高电平调幅电路能同时实现调制和功率放大，即用调制
信号vΩ去控制谐振功率放大器的输出信号的幅度Vcm来实现调
幅的。
过压
欠压
临
VCC（t）
界
欠压
过压
临界 V BB(t)
A
+
–
vC
vb(t)
+ vB E
vc L C
P AM P oT P DSB (11 2m a 2)P oT
当ma＝1时，PoT＝(2/3)Po ； 当ma＝0.5时，PoT＝(8/9)Po ；
V0
ma 2
V0
ma 2
V
0
0
0
0
0
ω
载波本身并不包含信号，但它的功率却占整个调幅波功率的 绝大部分。
从调幅波的频谱图可知，唯有它的上、下边带分量才实际地 反映调制信号的频谱结构，而载波分量仅是起到频谱搬移的作用， 不反映调制信号的变化规律。
调相
振幅调制 脉冲波调制 脉宽调制
脉位调制 编码调制
A
4. 调幅的方法
调幅方法
平方律调幅 低电平调幅
斩波调幅
集电极调幅 高电平调幅
基极调幅
A
End
1.定义
fo–fs =fi
高频放大 混频
fs
fs
中频放大 检波 低频放大
fi
F
F
fo 本地振荡
从振幅受调制的高频信号中 还原出原调A 制的信号。
图 9.1.1 检波器的A 输入输出波形
9.1.1 振幅调制简述 9.1.2 检波简述
A
1.定义
高频振荡 缓冲 声音
倍频 话筒
高频放大
音频放大
发
调制 射
天
线
将要传送的信息装载到某一高频 载频信号上A 去的过程。
2. 调制的原因 从切实可行的天线出发
为使天线能有效地发送和接收电磁波，天线的几何 尺寸必须和信号波长相比拟，一般不宜短于1/4波长。
式中ma为调制度，
ma
k aV V0
常用百分比数表示。
v A M V 0 ( 1 m ac o t)c so 0 ts
A
V m (t) V 0(1 m aco t) s
VmaxVo(1ma)
Vo
VminVo(1ma)
波形特点：
ma 1 2(VmVa0xVmi)nVmV a0 xV0 V0 VV 0min
n
12mncos(0 Ωn)t 12mncos(0 n)t
V0co s 0t n 12mncos(0 n)t n 12mncos(0 n)t
信号带宽 B2Ω来自百度文库ax
调制信号
载波
Ωmaaxx
调幅波
ω0
下边带
A
ω0-Ωmax
o
上边带
ω0+Ωmax End
v (t) V o (1 m acΩ o)c sto o ts
vA( M t) V 0(1m aco Ω )scto0 ts V 0co0 ts 1 2m aco0s Ω ()t1 2m aco0s Ω ()t
调制信号
Ω
载波
调幅波
下边频
ω0
上边频
A ω0-Ω ω0+Ω
(2) 限带信号的调幅波
v A
(t)
M
V01
n
mncosΩntco s 0t
V0co s 0t
A
End
三种振幅调制信号
电压 表达式
普通调幅波
载波被抑制双边带调幅波
V 0(1m aco Ω)scto 0ts
maV0coΩscto0st
波形图
频谱图
信号 带宽
0-
0+
2( Ω ) 2π
0-
1 2 m aV 0
0+
2( Ω ) 2π
A
单边带信号
m2a V0cos(0 Ω)t (或m2aV0cos0(Ω)t
音频信号: 20Hz～20kHz 波长：15 ～15000 km 天线长度: 3.75 ～3750km
A
2. 调制的原因 便于不同电台相同频段基带信号的同时接收
c1
c2
频谱搬移
A
2. 调制的原因 可实现的回路带宽
基带信号特点：频率变化范围很大。
低频（音频）: 20Hz～20kHz
fmax 1000 f m in
A
End
9.3.1 工作原理 9.3.2 平衡调幅器
A
调幅波的共同之处都是在调幅前后产生了新的频率分量，也 就是说都需要用非线性器件来完成频率变换。
载波信号： v0V0cos0t 调制信号： vVco st
调幅信号（已调波）： vAM Vm(t)co0st
由于调 幅信号的振幅与调制信号成线性关系，即有：
V m (t) V 0kaV co ts，式中 k a 为比例常数
即：
V m (t) V 0 ( 1 k V a V 0 co t)s V 0 ( 1 m aco t)s
BW 20k 2 f0 10k
高频（射频）: 高频窄带信号
AM广播信号: 535 ～1605kHz，BW=20kHz
f max 3 f min
BW 20k 1 f0 100k0 50
BW f 0 Q
low
20 10k 20k
频谱10A搬0k 移
1000k
high
3. 调制的方式和分类
调制
调幅 连续波调制 调频
如果将普通调幅波输送功率至 电阻R上，则载波与两个边频将分别
V0
ma 2
V0
ma 2
V0
得出如下的功率：
载波功率: PoT 上边频或下边频:
1 2
V0 2
0
0
0
0
ω
RPSB 1 PSB 2 1212mRaV0214ma2PoT
在调幅信号一周期内，AM信号的平均输出功率是
P AM P oT P DSB (11 2m a 2)P oT A
E– VCC
+–
– –
+ v +
VBB
集电极调幅电路
–+ – VC(t) +
A
iC iC1
V CC
vΩ (t)
A
过压
欠压
临
VCC（t）
界
+
vb(t)
VBB –+
–
vb
+–
–
+
VB(t)
L
VCC
–+ VCC
基极调幅电路
A
C vc(t)
iC vAM（t）
v (t)
VCC (t)
欠压
过压
临界 V BB(t)
(1) 调幅波的振幅（包络）变化规律与调制信号波形一致
(2) 调幅度ma反映了调幅的强弱A 度
vVcoΩ s t
v0V0cos0t
ma 0 0ma 1
maa 1
A
图 9.2.2
由非正弦波调制所得到的调幅波
m上
Vmax V0 V0
m下
V0 Vmin AV0
2. 普通调幅波的频谱 （1）由单一频率信号调 幅
图 9.1.2 检波器检波前后的频谱
A
2. 组成
图 9.1.3 检波器的组成部分
A
3. 检波的分类
二极管检波器 器件
三极管检波器
检波
小信号检波器 信号大小
大信号检波器
包络检波器 工作特点
同步检波器
A
End
9.2.1 调幅波的数学表示式与频谱 9.2.2 调幅波中的功率关系
A
1. 普通调幅波的数学表示式
0-
1 2 m aV 0
0+
Ω 2π
9.8.1 集电极调幅 9.8.2 基极调幅
A
高电平调幅电路能同时实现调制和功率放大，即用调制
信号vΩ去控制谐振功率放大器的输出信号的幅度Vcm来实现调
幅的。
过压
欠压
临
VCC（t）
界
欠压
过压
临界 V BB(t)
A
+
–
vC
vb(t)
+ vB E
vc L C
P AM P oT P DSB (11 2m a 2)P oT
当ma＝1时，PoT＝(2/3)Po ； 当ma＝0.5时，PoT＝(8/9)Po ；
V0
ma 2
V0
ma 2
V
0
0
0
0
0
ω
载波本身并不包含信号，但它的功率却占整个调幅波功率的 绝大部分。
从调幅波的频谱图可知，唯有它的上、下边带分量才实际地 反映调制信号的频谱结构，而载波分量仅是起到频谱搬移的作用， 不反映调制信号的变化规律。
调相
振幅调制 脉冲波调制 脉宽调制
脉位调制 编码调制
A
4. 调幅的方法
调幅方法
平方律调幅 低电平调幅
斩波调幅
集电极调幅 高电平调幅
基极调幅
A
End
1.定义
fo–fs =fi
高频放大 混频
fs
fs
中频放大 检波 低频放大
fi
F
F
fo 本地振荡
从振幅受调制的高频信号中 还原出原调A 制的信号。
图 9.1.1 检波器的A 输入输出波形
9.1.1 振幅调制简述 9.1.2 检波简述
A
1.定义
高频振荡 缓冲 声音
倍频 话筒
高频放大
音频放大
发
调制 射
天
线
将要传送的信息装载到某一高频 载频信号上A 去的过程。
2. 调制的原因 从切实可行的天线出发
为使天线能有效地发送和接收电磁波，天线的几何 尺寸必须和信号波长相比拟，一般不宜短于1/4波长。
式中ma为调制度，
ma
k aV V0
常用百分比数表示。
v A M V 0 ( 1 m ac o t)c so 0 ts
A
V m (t) V 0(1 m aco t) s
VmaxVo(1ma)
Vo
VminVo(1ma)
波形特点：
ma 1 2(VmVa0xVmi)nVmV a0 xV0 V0 VV 0min
n
12mncos(0 Ωn)t 12mncos(0 n)t
V0co s 0t n 12mncos(0 n)t n 12mncos(0 n)t
信号带宽 B2Ω来自百度文库ax
调制信号
载波
Ωmaaxx
调幅波
ω0
下边带
A
ω0-Ωmax
o
上边带
ω0+Ωmax End
v (t) V o (1 m acΩ o)c sto o ts
vA( M t) V 0(1m aco Ω )scto0 ts V 0co0 ts 1 2m aco0s Ω ()t1 2m aco0s Ω ()t
调制信号
Ω
载波
调幅波
下边频
ω0
上边频
A ω0-Ω ω0+Ω
(2) 限带信号的调幅波
v A
(t)
M
V01
n
mncosΩntco s 0t
V0co s 0t
A
End
三种振幅调制信号
电压 表达式
普通调幅波
载波被抑制双边带调幅波
V 0(1m aco Ω)scto 0ts
maV0coΩscto0st
波形图
频谱图
信号 带宽
0-
0+
2( Ω ) 2π
0-
1 2 m aV 0
0+
2( Ω ) 2π
A
单边带信号
m2a V0cos(0 Ω)t (或m2aV0cos0(Ω)t
音频信号: 20Hz～20kHz 波长：15 ～15000 km 天线长度: 3.75 ～3750km
A
2. 调制的原因 便于不同电台相同频段基带信号的同时接收
c1
c2
频谱搬移
A
2. 调制的原因 可实现的回路带宽
基带信号特点：频率变化范围很大。
低频（音频）: 20Hz～20kHz
fmax 1000 f m in
A
End
9.3.1 工作原理 9.3.2 平衡调幅器
A
调幅波的共同之处都是在调幅前后产生了新的频率分量，也 就是说都需要用非线性器件来完成频率变换。