[轉] 類比調製、解調電路原理

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一、正弦訊號的幅度調製

　　用低頻調製電壓去控制高頻載波訊號的幅度的過程稱為幅度調製(或調幅)。

　　既然高頻載波的幅度隨低頻調製波而變，所以已調波同樣隨時間而變。即有

式中m是調幅波的調製係數(調幅度)。

，，

　　同時當m＜1時，實現了不失真的調製，而當m＞1時，調製後的波形信封，將與調製波不同，即產生了失真，或稱超調。

利用三角公式將調製波運算式展開，可得：

　　式子表明，載波訊號經單一訊號調製後將出現三個頻率分量，即載波頻率分量fc，上邊頻分量fc+F，下邊頻分量fc-F。其頻譜圖：

　　由頻譜圖可見，幅度調製在頻域上是將調製訊號F搬移到了載頻的兩邊，其實質是一種頻率變換。其頻寬為：

　　在實際應用中，調製訊號不是單一頻率，例如：我們的講話的語音訊號，其訊號頻率為幾百至幾千赫，經調製後，各個頻率產生了各自的上邊頻和下邊頻，疊加後形成了上邊帶和下邊帶，：

圖中上下邊頻幅度相等，對稱出現，這時調幅波的頻寬為：是調製訊號頻率的二倍

調幅波中各頻率分量的功率關係：

將已調波加在負載電阻兩端時，可以得到載波功率PC和每個邊頻分量功率P1、P2。

載波功率，上下邊頻功率。

在調製訊號一周期內的平均功率為：。

　　式子表明：調幅波的輸出功率隨m增大而增大。當m=1時，。

　　這表明，在m=1時，包含資訊的邊頻功率僅為不包含資訊的載波功率的一半。這將能量損失掉了，很不經濟。通常把這種調幅制稱為普通調幅制(AM)。這種調製對接收機可以簡單，所以無線電 廣播仍採用。

　　由於載波只是一運動載資訊的工具，不包含有用資訊。所以在發送時為節約功率，可以只發送邊帶訊號，而不發送載波。這種情況稱為抑制載波的雙邊帶(DSB)訊號發送。

它可以看成是調製訊號和高頻載波訊號相乘得到：

K為乘法係數。

　　由於上下邊帶對稱，為節省頻帶，採用抑制載波的單邊帶(SSB)訊號發送，其運算式為：

或

 

二、調幅波的解調電路(檢波器)

　　調幅波的解調過程(不失真地還原資訊)通常稱為檢波，實現該功能的電路也稱振幅檢波器(簡稱檢波器)，它仍然是一種頻譜搬移過程。從原理上講，要將包含調製波資訊的已調波中還原出調製波資訊，必須要有非線性器件，使之產生新的頻率分量，並把高頻載波的高頻分量濾除，因此，振幅檢波器的組成框圖：

在各種幅度調製中，由于波形差異和頻譜結構的不同，其解調的方法也不同，但基本的解調方法是兩種：信封檢波和同步檢波。 
信封檢波：把反映調製訊號資訊規律的已調波的信封檢測出來。圖示是最常見的二極體信封檢波電路。

　　檢波電路的基本原理：當輸入電壓大於電容上電壓時，電容充電，輸入電壓小於電容器上電壓時，電容放電，充電快，放電慢，達到平衡時，電容上的電壓將會不失真地跟隨已調波的包洛線變化，再經隔直就會輸出調製波訊號。

　　對於DSB—雙邊帶波和SSB—單邊帶波，它們的信封不反映調製訊號的變化規律，也就不能用信封檢波器。而是用同步檢波器來實現。

 

三、調頻與鑒頻

　1. 調頻(FM)原理

　　高頻載波的頻率隨調製訊號幅度的增大而變化(增加)，其載波訊號的幅度不變。

　　由高頻載波和調製訊號得已調波的角頻率：

調頻波任一時刻的相角：

所以調頻波為：

由已調波的角頻率可知，角頻率的最大位移為：

令，則調頻指數：

所以已調頻波形式有：

　2. 調頻(FM)的基本方法

　　主要有直接調頻和間接調頻兩種

　　⑴ 直接調頻法：通過直接改變振蕩迴路的參數(L and C)來獲得調頻訊號。其優點是：容易調製，但中心頻率不穩定。

　　⑵ 間接調頻法：用調相來實現調頻，中心頻率穩定，但線路複雜。

　3. 變容二極體調頻器—直接調頻法

　　因變容二極體的等效電容隨二端反壓而變，而反向電壓隨調製訊號電壓而變化，從而變容二極體的電容量也隨調製電壓而變化，實現了調頻。

　4. 調頻波的解調—鑒頻器

　　將已調頻波(高頻)還原成低頻訊號，即把頻率的變化變換成電壓變化，這種電路稱頻率檢波器(鑒頻器)。

　　要求鑒頻器的特性曲線如下：

　　輸入是調頻訊號，最大頻偏為：經過鑒頻後，就得到了正弦調製電壓訊號。為了能得到不失真的正弦調製訊號，要求在已調頻波的最大頻偏範圍內，鑒頻器的電壓/頻率特性有良好的線性特性，而且斜率要大。

　　常見的鑒頻器有斜率鑒頻器、參差調諧鑒頻器、相位鑒頻器、比例鑒頻器、RC鑒頻器等。

　　圖示電路是一個斜率鑒頻器，又稱迴路鑒頻器。

　　鑒頻的基本思路是，通過迴路對調頻波的載頻產生適當的失諧而起鑒頻作用。將調頻波送至LC諧振電路，產生失諧後的調頻—調幅波，再用幅度檢波器將中的調製訊號檢出。

 

四、脈衝寬度調製

　　脈寬調製(PWM)：用連續的低頻調製訊號去調製序列脈衝的脈寬。其調製原理：

　　雙運放組成脈寬調製電路，由積分器和類比比較子組成。

　　當方波載波訊號和調製訊號加入後，各點波形：載波訊號經積分後的三角波與低頻調製波比較，決定了輸出的脈寬。

　　調製訊號是低頻正弦時，稱為正弦脈寬調製(SPWM)。

 

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