什么是調(diào)幅
調(diào)幅(AmplitudeModulation,AM)。調(diào)幅也就是通常說的中波,范圍在530---1600KHz。調(diào)幅是用聲音的高低變?yōu)榉鹊淖兓碾娦盘枴鬏斁嚯x較遠(yuǎn),但受天氣因素影響較大,適合省際電臺的廣播。早期VHF頻段的移動通信電臺大都采用調(diào)幅方式,由于信道衰落會使模擬調(diào)幅產(chǎn)生附加調(diào)幅,造成失真,在傳輸?shù)倪^程中也很容易被竊聽,目前已很少采用。目前在簡單通信設(shè)備中還有采用,如收音機(jī)中的AM波段就是調(diào)幅波,音質(zhì)和FM波段調(diào)頻波相比較差。
調(diào)幅分類
振幅調(diào)制可分為普通調(diào)幅(AM),雙邊帶調(diào)幅(DSB-AM),單邊帶調(diào)幅(SSB-AM)與殘留邊帶調(diào)幅(VSB-AM)幾種不同方式。
雙邊帶調(diào)幅
雙邊帶調(diào)幅信號中僅包含兩個邊頻,無載波分量,其頻帶寬度仍為調(diào)制信號頻率的2倍。
單邊帶調(diào)幅
單邊帶調(diào)幅信號中僅包含一個邊頻。
殘留邊帶調(diào)幅
殘留邊帶調(diào)幅是指信號發(fā)送信號中包括一個完整邊帶、載波及另一個邊帶的小部分的調(diào)幅方法。
廣播和無線電通信是利用調(diào)制技術(shù)把低頻聲音信號加到高頻信號上發(fā)射出去的。在接收機(jī)中還原的過程叫解調(diào)。其中低頻信號叫做調(diào)制信號,高頻信號則叫載波。常見的連續(xù)波調(diào)制方法有調(diào)幅和調(diào)頻兩種,對應(yīng)的解調(diào)方法就叫檢波和鑒頻。 下面我們先介紹調(diào)幅和檢波電路。
調(diào)幅電路
調(diào)幅是使載波信號的幅度隨著調(diào)制信號的幅度變化,載波的頻率和相應(yīng)不變。能夠完成調(diào)幅功能的電路就叫調(diào)幅電路或調(diào)幅器。
調(diào)幅是一個非線性頻率變換過程,所以它的關(guān)鍵是必須使用二極管、三極管等非線性器件。根據(jù)調(diào)制過程在哪個回路里進(jìn)行可以把三極管調(diào)幅電路分成集電極調(diào)幅、基極調(diào)幅和發(fā)射極調(diào)幅3種。下面舉集電極調(diào)幅電路為例。
圖6是集電極調(diào)幅電路,由高頻載波振蕩器產(chǎn)生的等幅載波經(jīng)T1加到晶體管基極。低頻調(diào)制信號則通過T3耦合到集電極中。C1、C2、C3是高頻旁路電容,R1、R2是偏置電阻。集電極的LC并聯(lián)回路諧振在載波頻率上。如果把三極管的靜態(tài)工作點(diǎn)選在特性曲線的彎曲部分,三極管就是一個非線性器件。因?yàn)榫w管的集電極電流是隨著調(diào)制電壓變化的,所以集電極中的2個信號就因非線性作用而實(shí)現(xiàn)了調(diào)幅。由于LC諧振回路是調(diào)諧在載波的基頻上,因此在T2的次級就可得到調(diào)幅波輸出。
基極調(diào)幅電路的特點(diǎn)是調(diào)制信號加在基極回路。圖中C1、C3為高頻旁路電容;C2為低頻旁路電容;B1為高頻變壓器;B2為低頻變壓器;LC回路為帶通濾波器。應(yīng)保證回路調(diào)諧于ωC,通帶為2Ω。
基極調(diào)幅的原理是利用丙類功率放大器在電源電壓Vcc、輸入信號振幅Ubm、諧振電阻Rp不變的條件下,在欠壓區(qū)改變Vbb,其輸出電流隨Vbb接近線性變化這一特性來實(shí)現(xiàn)調(diào)幅的。
基極調(diào)幅的優(yōu)點(diǎn)是:由于調(diào)制信號接在基極回路,對于調(diào)制信號只需很小的功率。
缺點(diǎn)是:效率較低,調(diào)制線性不如集電極調(diào)幅。
什么是檢波
檢波即將音頻信號或視頻信號從高頻信號(無線電波)中分離出來叫解調(diào)。幅度調(diào)制的解調(diào)簡稱檢波,其作用是從幅度調(diào)制波中不失真的檢出調(diào)制信號來。根據(jù)是否需要同步信號,檢波可分為同步檢波和包絡(luò)檢波。
檢波方法分類
調(diào)幅波的解調(diào)即是從調(diào)幅信號中取出調(diào)制信號的過程,通常稱為檢波。調(diào)幅波解調(diào)方法有二極管包絡(luò)檢波器、同步檢波器。不論哪種振幅調(diào)制信號,都可采用相乘器和低通濾波器組成的同步檢波電路進(jìn)行解調(diào)。但是,普通調(diào)幅信號來說,它的載波分量被抑制掉,可以直接利用非線性器件實(shí)現(xiàn)相乘作用,得到所需的解調(diào)電壓,而不必另加同步信號,通常將這種振幅檢波器稱為包絡(luò)檢波器。目前應(yīng)用最廣的是二極管包絡(luò)檢波器,而在集成電路中,主要采用三極管射極包絡(luò)檢波器。同步檢波,又稱相干檢波,主要用來解調(diào)雙邊帶和單邊帶調(diào)制信號,它有兩種實(shí)現(xiàn)電路。一種由相乘器和低通濾波器組成,另一種直接采用二極管包絡(luò)檢波。
工程實(shí)際中,有一類信號叫做調(diào)幅波信號(AM信號),這是一種用低頻信號控制高頻信號幅度的特殊信號。為了把低頻信號取出來,需要專門的電路,叫做檢波電路。使用二極管可以組成最簡單的調(diào)幅波檢波電路。
檢波二極管具有結(jié)電容低,工作頻率高和反向電流小等特點(diǎn),傳統(tǒng)上用于調(diào)幅信號檢波。
檢波原理
二極管檢波原理如下:調(diào)幅信號是一個高頻信號承載一個低頻信號,調(diào)幅信號的波包(envelope)即為基帶低頻信號。如在每個信號周期取平均值,其恒為零。若將調(diào)幅信號通過檢波二極管,由于檢波二極管的單向?qū)щ娞匦?,調(diào)幅信號的負(fù)向部分被截去,僅留下其正向部分,如在每個信號周期取平均值(低通濾波),所得為調(diào)幅信號的波包(envelope)即為基帶低頻信號,實(shí)現(xiàn)了解調(diào)(檢波)功能。調(diào)幅波信號是二極管檢波電路的輸入,因?yàn)槎O管只允許單向?qū)щ?,所以,如果使用的是硅管,則只有電壓高于0.7V的部分可以通過二極管。同時,由于二極管的輸出端連接了一個電容,這個電容與電阻配合對二極管輸出中的高頻信號對地短路,使得輸出信號基本上就是信號包絡(luò)線。電容和電阻構(gòu)成的這種電路功能叫做濾波。
檢波電路
檢波電路或檢波器的作用是從調(diào)幅波中取出低頻信號。它的工作過程正好和調(diào)幅相反。檢波過程也是一個頻率變換過程,也要使用非線性元器件。常用的有二極管和三極管。另外為了取出低頻有用信號,還必須使用濾波器濾除高頻分量,所以檢波電路通常包含非線性元器件和濾波器兩部分。下面舉二極管檢波器為例說明它的工作。
圖7是一個二極管檢波電路。VD是檢波元件,C和R是低通濾波器。當(dāng)輸入的已調(diào)波信號較大時,二極管VD是斷續(xù)工作的。正半周時,二極管導(dǎo)通,對C充電;負(fù)半周和輸入電壓較小時,二極管截止,C對R放電。在R兩端得到的電壓包含的頻率成分很多,經(jīng)過電容C濾除了高頻部分,再經(jīng)過隔直流電容C0的隔直流作用,在輸出端就可得到還原的低頻信號。
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