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1、第6章幅度調制及解調本章知識架構：本章教學目標與要求：※熟悉調制的原因※掌握普通調幅、雙邊帶調幅、單邊帶調幅和殘※留邊帶調幅的原理及定量分析※熟悉常用的調制電路※掌握包絡檢波和同步解調原理※熟悉常用的檢波電路※掌握混頻的原理※掌握調幅與檢波電路的仿真方法小故事：1906年12月24日圣誕節(jié)前夕，在美國新英格蘭海岸附近穿梭往來的船只上，一些聽慣了“嘀嘀嗒嗒”莫爾斯電碼聲的報務員們，忽然聽到耳機中傳來了人的說話聲和樂曲聲----朗讀《圣經》故事、演奏小提琴和播放亨德爾的《舒緩曲》唱片，最后還聽到了親切的祝福聲。報務員們聽到的就是人類歷史上第一次試驗性的無線電廣播，它是由加拿大出生的物理學家
2、費森登主持和組織，并從他的實驗室里播出的。費森登是最早研究無線電廣播的先驅者之一。1900年，他為美國國家氣象局進行無線電實驗時，初次萌生了用無線電傳達人聲的設想。兩年以后，在兩位金融家的贊助下，他在馬薩諸塞州布蘭特巖城建立了一個實驗室，在電線、真空管、電池和天線中尋找途徑，試圖把人的聲音加入在無線電波里放送出去。他想要播出的，不是莫爾斯電碼的"嘀嗒"聲，而是現實世界中的各種聲音。他整整花了4年時間，終于完成了一套廣播裝置，做成了特殊的高頻交流發(fā)射機，并設計出了一種系統(tǒng)，用來調制電波的振幅，使它能攜帶各種聲音信號，這樣，這種"調幅波"就能載著聲音開始展翅飛翔了。1906年，人類歷史上第
3、一次無線電廣播就這樣實現了。雖然前后不過幾分鐘，但卻預示著人類傳播信息的一次革命。正規(guī)的定時廣播是從1920年開始的。馬可尼公司取得英國政府的許可證，在英國的切姆斯福以2800米的波長、15千瓦的功率定時播送新聞節(jié)目。（來源：http://www.ty3388.com.cn/choice_en/knowledge.php?id=16）6.1概述什么是“調制”？為什么要進行調制呢？人耳能聽到的聲音的頻率范圍大約在300Hz-3000Hz間，通常把這一頻率范圍叫作音頻。聲波在空氣中傳播很慢，約為340m/s,且衰減很快，傳播距離近。交變的電磁場可以利用天線向天空輻射。但要做到有效的輻射，天
4、線的尺寸應和電磁波的波長相比擬。音頻的波長在106～105m，要制造尺寸相當的天線顯然是不可能的。因此不能直接將音頻信號輻射到空中。將音頻信號“裝載”到更高的頻率上，然后由天線輻射出去，是一個可以實現的設想。因為高頻的波長在10m到100m間，天線尺寸可以做得比較小。同時，不同的電臺可以使用不同的頻率，這樣就可以容納很多電臺工作。信號除了音頻信號外，還有電傳、數字等各種信號。這些信號必須要裝載到高頻上去才便于傳送。這些要借助于高頻傳輸出去的原始信號，稱為控制信號或者調制信號。把調制信號控制高頻信號的過程叫做調制。被調制的高頻信號稱為載波。經過調制后的高頻信號稱為已調信號。而在接收端從已
5、調信號中檢取出原始信號的過程稱為解調或者檢波。調制的方法是多種多樣的，例如對連續(xù)波的調制方法有：調幅、調頻、調相、邊帶調制等；對于數字信號的調制有移頻鍵控等。本章只對調幅信號進行分析和仿真。圖6.1和圖6.2所示為能接收調幅信號的收音機圖6.1能接收調幅信號圖6.2只有調幅功能的收音機的裝飾收音機圖6.3調幅雙連可變電容圖6.4調幅遙控器6.2幅度調制原理普通調幅是用低頻調制信號去控制高頻載波的振幅，使調制后已調波德振幅按照調制信號的變化規(guī)律而線性變化。按照調制信號的種類，幅度調制可以分為模擬調制和數字調制；按照調制原理的不同，幅度調制又可以分為普通調幅、雙邊帶調幅、單邊帶調幅和殘留邊
6、帶調幅等。6.2.1普通調幅為簡化分析，假定調制信號為簡諧信號，即單頻正弦波，表達式為，載波即高頻振蕩信號為，。假設所有信號的初始相位都為零。載波的表達式中，是其幅度峰值，是頻率。則調制后，調幅波的幅度峰值的瞬時表達式為（6-1）式6-1中的參數k稱為調幅指數，一般由調制電路確定，稱為調制靈敏度，能反映調制信號對載波的控制程度。將式6-1代入載波的表達式即可得到調幅波或稱已調波的表達式：(6-2)從公式上看，調幅波與載波的區(qū)別在于：調幅波的幅度峰值是一個隨時間變化的函數，而載波的峰值是常數。對式6-2進行變形，可得到調幅波的另一表達式：（6-3）上式中，稱為調幅度或調幅系數。當調制信號
7、和載波不變時，選擇不同的k值時，調幅度也將發(fā)生變化。6.2.2雙邊帶調幅由于普通調幅的功率利用率太低，為了提高效率，降低成本，必須想辦法不發(fā)送載波，只發(fā)送兩個邊頻，稱為雙邊帶調幅。雙邊帶調幅波只包含上下邊頻，則其數學表達式如下：(6-6)雙邊帶調幅波不包含載頻，其功率利用率較高。但是，載頻一定時，得知上下兩個邊頻中的任何一個，即可恢復出另外一個的頻率。例如：載頻為200kHz，其中一個邊頻為198kHz，則另一個邊頻必然為202kHz，調制信號
