高频第七章 振幅调制与解调

高频第七章 振幅调制与解调笔记，包括普通调幅波的分析、抑制载波调幅波的分析、调幅波产生原理的理论分析、普通调幅波产生电路等内容。

第七章 振幅调制与解调

• 概述
  • 调幅方法
    • 调幅波是载波振幅随调制信号的大小成线性变化的高频振荡，调幅波信号的频率维持不变
    • 低电平调幅
      • 平方律调幅
        • 利用非线性器件伏安特性曲线的平方律部分进行调幅（类似变频）
      • 斩波调幅
        • 将信号按载波频率斩波，然后通过中心频率等于载波频率的带通滤波器滤波，取出调幅成分
    • 高电平调幅
      • 集电极调幅
      • 基极调幅
  • 检波
    • 器件
      • 二极管检波器
      • 三极管检波器
    • 信号大小
      • 小信号检波器
      • 大信号检波器
    • 工作特点
      • 包络检波器
      • 同步检波器
• 普通调幅波的分析
  • 调幅波的表达式
    • 表达式
    • 注释
      • 调幅指数/调幅度
        • • 表示载波振幅受调制信号控制的强弱程度
          • 与调制电压的振幅成正比，一般小于等于1
          • 过调幅
            • ma大于1，调幅波失真
      • 调制信号
      • 载波信号
      • 调幅的过程就是在频谱上将低频调制信号搬移到高频载波分量两侧的过程
      • 一个单音信号只产生两个边频
      • 多频调制
        • 其调幅波含有一个载频分量及一系列的高低边频分量
  • 调幅波的波形
  • 调幅波的频谱
    • • 总的频带宽度为最高调制频率的两倍
  • 调幅波的功率
    • 载波功率
      • • 有负载
    • 最大状态功率
    • 最小状态功率
    • 一个周期内的平均功率
    • 上、下边频分量的功率之和
      • 当ma=1时,边频功率为最大
• 抑制载波调幅波的分析
  • 抑制载波双边带调幅DSB
    • 只传输两个边带的频率分量，不传输载频分量
    • 可将调制信号和载波信号直接加到乘法器或平衡调幅器电路得到， 不再反映调制信号的变化规律
    • 表达式
    • 占用频带
  • 抑制载波单边带调幅SSB
    • 最简单的方法是在双边带调制后接一个边带滤波器,它可以取出一个边带,抑制掉另一边带
    • 表达式
      • 上边带
      • 下边带
    • 占用频带
• 调幅波产生原理的理论分析
  • 幂级数分析法
    • 将非线性器件的伏安特性用幂级数近似，同时输入两个电压信号时响应电流中存在两个电压信号相乘项（一个产生调幅波的有用项和许多产生干扰信号的无用项）
    • 减小无用项措施
      • 用平方律特性好的非线性器件（场效应管）
      • 用多个非线性器件组成的平衡电路、环形电路
      • 减小输入信号u1和u2的幅值,以便减小高阶相乘项和其组合频率分量的强度
  • 开关函数近似分析法
    • 将晶体管的伏安特性用折线图近似
• 普通调幅波产生电路
  • 低电平调幅电路
    • 在发射机的最后一级直接产生达到输出功率要求的已调波
      • 优点：功率小、电路简单
      • 常用于双边带调制和低电平输出系统
  • 高电平调幅电路
    • 在发射机的前级产生小功率的已调波,再经过线性功率放大器放大,达到所需的发射功率电平
      • 优点：不需要采用效率低的线性放大器
      • 缺点：兼顾输出功率、效率和调制线性的要求
    • 基极调幅电路
      • 定义
        • 用调制信号改变高频功率放大器基极偏压，实现调幅
      • 基本电路
        • 
      • 特点
        • 工作于欠压状态
      • 优缺点
        • 
    • 集电极调幅电路
      • 定义
        • 用调制信号改变高频功率放大器集电极直流电源电压，实现调幅
      • 基本电路
        • 
      • 特点
        • 工作于过压状态
      • 优缺点
        • 
• 普通调幅波的解调电路
  • 小信号平方律检波器
  • 大信号峰值包络检波器
    • 包络检波器的工作原理
      • 二极管的单向导电特性
      • 检波负载RC的充放电过程
    • 包络检波器的质量指标
      • 电压传输系数(检波效率)
        • 
      • 输入电阻
        • 
      • 失真
        • 惰性失真
          • 产生原因
          • 不失真的条件
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          • 克服方法
            • 选择合适的时间常数RC
        • 负峰切割失真
          • 产生原因
          • 不失真的条件
            • 
          • 克服方法
            • 调节负载电阻RL
        • 非线性失真
        • 频率失真
  • 普通调幅波同步解调电路
• 抑制载波调幅波的产生电路
  • 斩波调幅
    • 用对称的开关电路实现
    • 工作原理
      • 将信号vΩ(t)通过一个载波频率ω0控制的开关电路（斩波电路），使输出波形被斩成周期为2π/ω0的脉冲，其中包含ω0+-Ω及各种谐波分量，最后通过中心频率为ω0的带通滤波器，取出所需的调幅波输出
    • 电路
      • 二极管电桥斩波调幅器
        • • va>vb：四个二极管导通，输出v(t)两端电压相等，电位差为0
          • va<vb：四个二极管截至，输出v(t) = vΩ(t)
      • 二极管环形调幅器
        • • va>vb：输入输出相等
          • va<vb：输出反向
  • 模拟乘法器
    • 小信号
    • 大信号
  • 单边带信号产生
    • 调幅波包含在两个边带内，载波不包含信息，因此可将载波抑制，再抑制一个边带，只让一个边带发送出去。
    • 优缺点
      • 优点
        • 提高波段的利用率
        • 节省发送功率
        • 选择性衰落
      • 缺点
        • 接收端必须先恢复原来的载波，才能检出原信号，对收发设备的频率稳定度要求高，因此设备复杂，技术要求高
        • 提高单边带的载波频率决不能用倍频的方法
    • 方法
      • 滤波器法
        • 实例：单边带发射机
      • 相移法
        • 平衡调幅器B的调制信号和载波都和调幅器A的输入相差90°
      • 修正的相移滤波法
        • 定义
          • 对携带信息的调制信号不进行移相操作，仅对固定频率的载波进行移相90°
  • 残留边带调幅
    • 定义
      • 
        • 残留边带调幅（VSB）从频域上来看是介于SSB与DSB之间的一种调制方式
        • 保留一个边带的大部分，而将另一个边带保留一部分残余
    • 优点
      • 带宽接近单边带，并具有良好低频基带特性
• 抑制载波调幅波的解调电路
  • 同步检波器
    • 乘积检波器
      • 
    • 叠加型同步检波器
      • 
    • 注释
      • 应用
        • 对载波被抑止的双边带或单边带信号进行解调
      • 特点
        • 必须外加一个频率和相位都与被抑止的载波相同的信号
  • 滤波器法单边带发射机
    • 接收机的本振频率与发射机的频率严格保持一致。
    • 对接收机的线性要求高。
    • 检波器不能用包络检波器，而应采用同步检波器。