调幅与解调大全
幅值调制的解调方法
幅值调制的解调方法
幅值调制，也被称为振幅调制或AM，是常见的调制方法之一。
在幅值调制中，载波信号的振幅根据输入信号的大小而变化。
解调则是将已调信号还原为原始信号的过程。
以下是一些常用的幅值调制的解调方法：
1、同步解调：
在同步解调中，一个与发送端同步的本地载波信号用于解调。
通过乘法器将已调信号与本地载波相乘，得到一个脉动的包络信号。
包络信号经过滤波器滤除高频成分后，得到原始的调制信号。
2、包络检波法：
包络检波法是一种非相干解调方法。
它利用二极管或类似器件的导通特性，将已调信号的包络检测出来。
这种方法简单，但当信号受到噪声干扰时，可能会受到影响。
3、相干解调：
相干解调需要一个与发送端同步的本地载波信号。
已调信号与本地载波相乘后，再通过低通滤波器滤除高频成分，得到原始的调制信号。
4、频域解调：
频域解调是将已调信号进行快速傅里叶变换（FFT），在频域直接获取调制信号。
这需要较为复杂的计算，但可以避免在时域解调中可能遇到的困难。
5、希尔伯特变换法：
希尔伯特变换法能够从已调信号中准确地恢复出原始信号。
它首先对已调信号进行希尔伯特变换，得到解析信号。
解析信号与原始已调信号只相差一个常数因子。
6、相角解调：
相角解调是利用接收到的信号相位信息来恢复原始调制信号。
它需要一个本地载波信号，并测量已调信号与本地载波之间的相位差。
通过这个相位差信息，可以恢复原始的调制信号。
在实际应用中，选择哪种解调方法取决于具体的应用场景、系统复杂度、性能要求和可用资源等因素。
高频第6章 调幅信号的解调
当uD= ui- uo>0，二极管导通；
当uD= ui- uo<0 ，二极管截止。
工作原理分析
ui(t)达到峰值开始下降以后，随着ui(t)的下降，当 ui(t)= uo(t)，即uD= ui-uo=0时，二极管D截止。C把导 通期间储存的电荷通过R放电。因放电时常数RC较大， 放电较缓慢。
u i(t)与uo(t) u (t) i uo(t)
id=I0+I1mcosωit+I2mcos2ωit+…+Inmcosnωit
经推倒可得电流通角。
电流导通角
3
3πrd 3 3 gd R R
和R有关，而与输入高频信号的振幅Uim无关。也就是说，在检波 器电路确定之后，无论输入高频等幅波还是调幅波，其通角θ均 保持不变。
π 在Ubz=0，θ＜ 6 rad的条件下，通角θ仅与检波器的电路参数rd
一、大信号包络检波的工作原理 电路组成 它是由输入回路、二极管、RC低通滤波器组成。
+
ui
-
R C
二极管检波原理电路
二极管大信号包络检波器
当输入信号ui(t)为高频等幅波时，电路接通后，由于低 通滤波器的电容C上初始电压为0，载波正半周时二极管处于 正向导通，输入高频电压通过二极管对电容C充电，充电时 间常数为rdC。因为rdC较小，充电很快。随着C被充电，输 出电压uo(t)增长，作用在二极管上的电压为ui(t)与uo(t)之差。 当t=t1时刻，ui(t)与uo(t)相等，二极管截止，电流为0。随 着t的增加，uo(t)大于ui(t)，二极管处于截止状态，电容器C 经电阻R放电，放电时间常数为RC。由于放电时间常数RC 远大于充电时间常数rdC，所以放电较慢。当到达t=t2时刻， ui(t)与uo(t)又相等，然后随着t的增加，ui(t)大于uo(t)。
调制电路与解调电路详解
调制电路与解调电路详解一、调幅电路调幅电路是把调制信号和载波信号同时加在一个非线性元件上(例如晶体二极管或三极管)经非线性变换成新的频率分量,再利用谐振回路选出所需的频率成分。
调幅电路分为二极管调幅电路和晶体管基极调幅、发射极调幅及集电极调幅电路等。
通常,多采用三极管调幅电路,被调放大器如果使用小功率小信号调谐放大器,称为低电平调幅;反之,如果使用大功率大信号调谐放大器,称为高电平调幅。
在实际中,多采用高电平调幅,对它的要求是:(1)要求调制特性(调制电压与输出幅度的关系特性)的线性良好;(2)集电极效率高;(3)要求低放级电路简单。
1、基极调幅电路图1是晶体管基极调幅电路,载波信号经过高频变压器T1加到BG的基极上,低频调制信号通过一个电感线圈L与高频载波串联,C2为高频旁路电容器,C1为低频旁路电容器,R1与R2为偏置的分压器,由于晶体管的ic=f(ube)关系曲线的非线性作用,集电极电流ic含有各种谐波分量,通过集电极调谐回路把其中调幅波选取出来,基极调幅电路的优点是要求低频调制信号功率小,因而低频放大器比较简单。
其缺点是工作于欠压状态,集电极效率较低,不能充分利用直流电源的能量。
2、发射极调幅电路图2是发射极调幅电路,其原理与基极调幅类似,因为加到基极和发射极之间的电压为1伏左右,而集电极电源电压有十几伏至几十伏,调制电压对集电极电路的影响可忽略不计,因此射极调幅与基极调幅的工作原理和特性相似。
3、集电极调幅电路图3是集电极调幅电路,低频调制信号从集电极引入,由于它工作于过压状态下,故效率较高但调制特性的非线性失真较严重,为了改善调制特性,可在电路中引入非线性补尝措施,使输入端激励电压随集电极电源电压而变化,例如当集电极电源电压降低时,激励电压幅度随之减小,不会进入强压状态;反之,当集电极电源电压提高时,它又随之增加,不会进入欠压区,因此,调幅器始终工作在弱过压或临界状态,既可以改善调制特性,又可以有较高的效率,实现这一措施的电路称为双重集电极调幅电路。
信号的调幅与解调-PPT
14
三.调幅信号的频谱
u AM (t) U cm (1 M a cos t) cosct
Ucm cosct UcmM a cos t cosct
U cm
cosct
1 2
M aU cm
cos(c
)t
1 2
M aU cm
cos(c
)t
载频 上边频 下边频
载频 上边频
复杂调制信号调幅的频谱
调幅波的频带宽度为： BW=2Fn
下边带 上边带
调制过程为频谱的线性搬移过程，即将调制信号的频谱 不失真地搬移到载频的两旁。因此，调幅称为线性调制。 调幅电路则属于频谱的线性搬移电路。
18
复杂调制信号调幅的频谱
1.调幅的实质是频谱的线性搬移 2.调幅必须采用非线性电路实现
19
有新的频率产生
频率变换作用
线性电路
没有新的频率产生
非线性电路
有新的频率产生
27
1.非线性元件的频率变换作用 一个信号通过线性元件和非线性元件
产生频率：
ω，2ω，3ω等谐波
28
两个信号通过线性元件和非线性元件
产生组合频率： ω =|±pω1 ±qω2| (p、q =0，2，3 ……)
29
结论
1.一个正弦信号通过非线性元件产生基波和多 次谐波。
11
调幅系数
Ucm (1 M a cos t) cosct
Umax表示调幅波包络的最大值，Umin表示调幅波包络的 最小值。
Ma 表 明 载 波 振 幅 受 调 制 控 制 的 程 度 ， 一 般 要 求 0≤Ma≤1，以便调幅波的包络能正确地表现出调制信 号的变化。Ma>1的情况称为过调制,
第4章幅度调制与解调电路
4. 3幅度解调电路
4.负峰切割失真 为把检波器的输出电压藕合到下一级电路.需要有一个容量较大
的电容C与下级电路相连。下级电路的输入电阻作为检波器的负载.电 路如图4-23(a)所示。负峰切割失真指藕合电容公通过电阻R放电.对二 极管引入一个附加偏置电压.导致二极管截止而引入的失真。失真波 形如图4-23(b)、图4-23(c)所示。
可得实现普通调幅的电路模型如图4-4所示.关键在于用模拟乘法 器实现调制信号与载波的相乘。
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4.1概述
2.双边带调幅(DSB) 1)双边带调幅信号数学表达式
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4.1概述
2)双边带调幅信号波形与频谱 图4-5所示为双边带调幅信号的波形与频谱图。双边带信号的包
络仍然是随调制信号变化的.但它的包络已不能完全准确地反映低频 调制信号的变化规律。双边带信号在调制信号的负半周.已调波高频 与原载频反相;调制信号的正半周.已调波高频与原载频同相。也就是 双边带信号的高频相位在调制电压零交点处要突变180°
混频后.产生近似中频的组合频率.进入中放通带内形成干扰。 减小互调干扰的方法与抑制交叉调制干扰的措施相同。
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4. 5幅度调制和解调电路的制作、 调试及检测
4. 5. 1低电平振幅调制器(利用乘法器)
幅度调制就是载波的振幅受调制信号的控制作周期性的变化。 变化的周期与调制信号周期相同.即振幅变化与调制信号的振幅成正 比。通常称高频信号为载波信号.低频信号为调制信号.调幅器即为产 生调幅信号的装置。
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4.1概述
3)调幅信号的功率分配 由式(4-3)知.普通调幅信号uAM(t)<C)在负载电阻RL上产生的功率
第5章调制与解调共51讲160页课件
残留边带调制是介于单边带调制与双边带调制之间的一种 调制方式，它既克服了DSB信号占用频带宽的问题，又解决 了单边带滤波器不易实现的难题。
在残留边带调制中，除了传送一个边带外，还保留了另外 一个边带的一部分。对于具有低频及直流分量的调制信号， 用滤波法实现单边带调制时所需要的过渡带无限陡的理想 滤波器，在残留边带调制中已不再需要，这就避免了实现上 的困难。
接将载频与调 制信号相乘
1 2
AUmUcm cos(c
)t
cos(c
)t
15
[优点] 发送功率利用率提高
uDSB Auuc AUm cos t Ucm cosct
1 2
AUmUcm cos(c
)t
cos(c
)t
[不足]
1) 存在180deg相位突变点; 2) 包络变化不反映调制信号 的变化；
41
失真原理 放电时常数过大，导致放电过慢形成。 解决办法
降低放电时常数， 使放电速率快于 包络下降速率 不失真条件
RC 1 ma2 ma
42
1）大信号包络检波 实用电路
Ri：为后级电路输入电阻，
此处作为检波负载。
CC：隔离Uo中的直流分量，
只让交流成份送至后级处理，
CC的容抗要求远小于Ri阻抗
u (t) Um cos t Um cos 2Ft 2F
又令载波信号
uC (t) Ucm cosct Ucm cos 2fc t c 2fc 调幅波振幅(包络) （与调制信号成比例）
U AM (t) Ucm kaUm cost
Ucm(1
ka
U m Ucm
c ost )
6
普通调幅波的表达式、功率与效率计算 三种调幅波的波形图、频谱图
常规双边带调幅的调制与解调方法
常规双边带调幅的调制与解调方法我折腾了好久常规双边带调幅的调制与解调方法，总算找到点门道。
咱先说调制方法。
最开始我就是完全摸不着头脑，只知道大概是用一个信号去控制另一个信号。
我就试着把载波信号（就好比是一个基础的运输工具，要载着咱们的有用信息跑）和调制信号（这个就是要传递的消息啦）按一定规则组合在一起。
我试过直接相加，哎呀，那结果可完全不对。
后来我才发现得按照一定的数学关系，是把调制信号乘以一个常数，再跟载波信号相加。
就好像是给货物按照比例打包，然后放在运输工具上。
具体来说，如果载波信号是\(A_c \cos(\omega_c t)\)，调制信号是\(m(t)\)，那调制后的信号就是\(s_{AM}(t)=A_c \cos(\omega_c t)+k m(t)\cos(\omega_c t)\) 这里的\(k\) 就是那个调整比例的常数。
再说说解调方法，这个更麻烦。
我一开始用那种最简单的探测器直接探测信号，那得到的结果就是乱七八糟的。
后来才知道，最常用的解调方法是包络检波。
这个包络检波怎么理解呢？就像是把这个混合信号的轮廓给提取出来，因为调制后的信号包含了一个类似包络的形状，这个包络就跟咱们原来的调制信号有对应的关系。
但是做这个包络检波的时候，我也犯过错误。
我没太注意二极管的性能对结果的影响。
有一次我用了个比较差的二极管，结果检波出来的信号失真特别大，就像本来好好的一个货物被卸货的时候砸得歪七扭八。
后来我换了个合适的二极管，并且还仔细调整了后面的电路电阻电容那些，才得到比较好的结果。
还有一次，电路里有噪声干扰，就像是运输路上有小石子捣乱，我加了滤波器才把那些干扰去掉。
所以在做解调的时候，一定要选好元件，还要考虑抗干扰的措施。
常规双边带调幅的调制和解调，真的就得反复试验，从各种失败的经历里总结经验。
每一个小细节，像参数的选取啦，元件的质量啦，都特别影响最后的结果。
振幅调制与解调原理详解
f f0
f f1
0 Fmax f1
f 2f1
0 Fmax
f
本振
f f0 非线性
器件
高放
带通 到中放
fi, 2Fmax
fi=fO-fS
(c) 检波原理
…
f fS
fi
f
fi
f
(b) 混频原理
频谱搬移电路的特性
1) 它们的实现框图几乎是相同的，都是利用非线性器件 对输入信号频谱实行变换以产生新的有用频率成分后， 滤除无用频率分量。
由非正弦波调制所得到的调幅波形
v
o t
v o Vmax t
(a) 调制信号
(b)已调波形
若调制信号为非对称信号，如图所示， 则此时调幅度分与上调幅度ma上和下调幅度ma下
m a上
Vmax Vo
Vo
m a下
V0
Vmin Vo
3. 调幅信号的频谱及带宽
将调幅波的数学表达式展开，可得到
v(t)
Vo(1 ma Vo cos ot
PAM
PoT
PDSB
(1
1 2
ma2
)PoT
当ma＝1时，PoT＝(2/3)PAM ；
当ma＝0.5时，PoT＝(8/9)PAM ；
V0
ma 2
V0
ma 2
V0
0
0 00 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。
由于调 幅信号的振幅与调制信号成线性关系，即有：
Vm (t ) V0 k aV cos t ，式中 ka 为比例常数
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§9.1.3 调幅与混频本质的一致性（续）
反之，如果我们想让一个较低频率(通常小于4kHz) 的原始语音信息调制到高频(如1000kHz),以便天 线发射，那么我们只要将频率为4kHz的语音信息 与996kHz的信号混频，输出端取和频 （996+4=1000kHz），即达到了调制目的 可见调制与混频使用的电路可以是完全一样的， 只是输入信号不同，以及输出滤波器的选择频率 不同罢了。
设调制信号 v (t ) V cost
2
平方律二极管
v v
+ i1
R
2
vout
v0
i2
R _
平方律二极管
载波v0 (t ) V0 cos0t
积化 和差
vout 2R[b1V cost 2b2 (V cost )(V0 cos0t )]
vout 2R[b1V cost b2V0V cos(0 )t b2V0V cos(0 )t ]
v
由载波 控制的 开关电路
以载频 为中心的 滤波器
上下边频
由于开关电路的时断时续，此处波形呈“被斩断”的波形，故称斩波电 路
开关函数的实现电路
二极管电桥斩波调幅电路 二极管环形调幅电路
Tr1 D1 + v D4 D3 D2 – Tr2 iL
v
v0
– + v v – 21:1
v
RL 21:1
低电平调幅电路
平方律调幅器 斩波调幅器 模拟乘法器调幅
高电平调幅（利用功放的在过压或欠压时 的特性曲线）
集电极调幅（过压状态下Vcm随VCC线形变化） 基极调幅（欠压状态下Vcm随VBB线形变化）
§9.2 标准调幅波的原理和特点
标准调幅波的产生过程
原始信息(又称调制信号，如语音)
调幅与混频的比较
输入信号 输出信号 信号频谱 搬移效果
从高频中频
混频
①天线接收的高频信号 ②高频本振信号
差频 和频 或差频 或二者
振幅 调制
①麦克风产生的低频信号 ②高频载波信号
从低频高频
§9.1.4 调幅波的分类
标准调幅波 抑制载波的双边带调幅波(DSB-SC) 单边带调幅波（SSB） 残留边带调幅波（VSB）
第九章 振幅调制(调幅)与解调
基础知识： 非线性及混频电路
本章主要内容
§9.1 概述 §9.2 标准调幅波的原理和特点 §9.3 低电平调幅电路 §9.4 高电平调幅电路 §9.5 单边带信号的特点和产生方法 §9.6 包络检波(非相干解调)电路 §9.7 同步检波(相干解调)原理 §9.8 残留边带调制解调简介
ω0-Ω ω+Ω
从频谱可见模拟乘法器调幅产生的也是 抑制载波的双边带的调幅波（DSB-SC），甚至不用滤波器
V0
1 maV0 上边频 2
ωc - Ω
ωc +Ω
1 1 已调波 v(t ) V0 cos 0t maV0 cos( 0 )t maV0 cos( 0 )t 2 2 设它输出到一个电阻R上，则输出功率由三部分组成：
载波功 率
§9.2.3 标准调幅波的功率关系
1 ( maV0 ) 2 1 2 1 2 ma P0T 上边频功率 P 0 4 2 R 1 ( maV0 ) 2 1 2 1 2 ma P0T 下边频功率 P 0 4 2 R 1 2 总功率 PO (1 ma ) P0T 2
1 Vo P0T 2 R
2
例题9.2(2007年计算题)
调制信号v (t ) 4 cos1t 3 cos2t
载波v0 (t ) 10cos0t
进行标准调幅 , 且ka 1
求 （1）已调波的表达式； （2）各个频率分量的调制系数ma1,ma2 （3）边频功率（上下边频功率之和）与载波功率之比
调幅度变化时，已调波的变化
已调波表达式为 V0 (1 ma cost ) cos0t
当ma 0 已调波表达式变为 V0 cos0t
实际上属于未调幅
V0
V0
t
当0 ma 1
正常调幅
ma 1
t
当ma 1(即 100%)
最大调幅 称为“过调幅” 所以说ma 越大称调幅度越深
已调波v(t ) (V0 kaV1 cos1t kaV2 cos2t ) cos0t (10 4 cos1t 3 cos2t ) cos0t 10 (1 0.4 cos1t 0.3 cos2t ) cos0t
频率分量1的调制指数ma1 0.4； 频率分量 2的调制指数ma 2 0.3 1 2 1 2 P0 1 P0 1 ma1 P0T P0 2 P0 2 ma 2 P0T 4 4 1 2 1 2 ma1 P0T ma 2 P0T 总边频功率 2 1 2 1 2 2 ma1 ma 2 0.125 载波功率 P0T 2 2
Vmax 5伏特
Vmin 1伏特 t
标准调幅的已调波如图 所示, ma _______
Vmax Vmin V0 Vmin 3 1 2 解法一 : V0 3(V ) ma 2 V0 3 3 V V 2 解法二: ma max min Vmax Vmin 3
已调 信号 t
其表达式为 (V0 kaV cost ) cos0t
§9.2.1 调幅指数（又称调幅度）的概念
maV0
Vmax V0 (1 ma )
从图上可以看出
1 (Vmax Vmin ) ma 2 V0 V V V V max 0 0 min V0 V0
V0
通过频域复用（如一个空间可传多个电台） 通过先进的调制技术（如日益提高的上网速率） 同学们将在《通信原理》课程中详细学 习
调制解调在无线通信系统中的位置
话 筒 音频 放大器 调制器 变频器 激励放大 输出功 率放大
载波 振荡器 天线开关 扬 声 器
音频 放大器
解调器
中频放大 与滤波
混频器
高频放大
ω0-Ω ω0+Ω
3ω0-Ω 3ω+Ω
从频谱可见斩波调幅产生的也是 抑制载波的双边带的调幅波（DSB-SC）
作业
教材398页 习题9.5 习题9.6
是有调幅作用的，请回答“为什么？”
§9.3.3 模拟乘法器调幅
v
v0
k v v0
k (V cost )(V0 cos0t ) k VV0 [cos( 0 )t ) cos( 0 )t )] 2
单边带调幅波（SSB）频谱
滤波器特征曲线 SSB 信号频谱 DSB-SC
c
下边频 上边频
所占频带比较宽,而且上下边频完全对称,所含信息完全一样 如果只留一个边频，则可节省一半频率资源 剩下的上（或下）边频信号称为单边带调制信号 需要注意的是单边带的滤波器的中心频率不再是载波频率ωc
§9.1.5 调幅电路的分类
统称为“角度调制”将在第10章介
调幅、调频、调相的波形示意
原始信息
t
调幅信号
t
调频信号
t
调相信号
t
§9.1.3 调幅与混频本质的一致性
前面讲过，混频的作用在频域上看，是对 信号的频谱的搬移。
例如从天线上收到1000kHz的信号，用“超外
差”接收机接收，会使用1000+465=1465kHz 的本振与之混频，将信号从1000kHz的高频段， 搬移至465kHz(差频)的中频段，以便于放大处 理 在这里，由于差频肯定小于原高频信号，所以 起到了“向低处搬移频谱”的作用
当ma 1
ma 1
§9.2.2 标准调幅波的频谱
已调波v(t ) V0 (1 ma cost ) cos0t
1 1 V0 cos 0t maV0 cos( 0 )t maV0 cos( 0 )t 2 2
调制信号 Ω 载波 ω0 调幅波 下边频
1 maV0 2
maV0
Vmin V0 (1 ma )
已调波表达式为 (V0 kaV cost ) cos0t kV V0 (1 a cost ) cos0t V0 称为调幅度 , 记为ma
ma体现了包络的振幅 maV0 对载波的振幅V0 这个电压空间的利用程 度, 故称调幅度
例题9.1(2006年试题)
§9.1 概述
§9.1.1 调制的作用 §9.1.2 调制的分类 §9.1.3 调幅与混频本质的一致性 §9.1.4 调幅波的分类 §9.1.5 调幅电路的分类
§9.1.1 调制的作用
调制的作用主要有2个
作用1：在无线通信中，为了便于信号发射
（天线不能太长，而只有当天线长度与波长相 当时才能将电磁波辐射出去），将低频短的原 始信息（如语音）调制到高频段； 作用2：提高信道的利用率
+ v0
载波v0正半周期,四个二极管全部导通 , 导通的二极管近似短路 , 输出为0
载波v0正半周期,四个二极管全部截止 , 截止的二极管近似开路 , 输出为v
v0
其原理见第5章，只不 过输入信号不同、最后 选择的频率不同而已
斩波调幅输出的调幅波类型
在第5章我们学过 s(t )的频谱中含有 0、 30、 50 ... v (t ) s(t )的频谱中含有 0 、 30 、 50 ...
表达式v (t ) V cost
t 为了规范调制器输入信号振幅，通常会
调制 信号
V0
载波
乘以系数ka变为kaV cost