調幅
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中文名;調幅 外文名;Amplitude Modulation 范 圍;在530---1600KHz 解 釋;通常說的中波 |
使載波的振幅按照所需傳送信號的變化規律而變化，但頻率保持不變的調製方法。調幅在有線電或無線電通信和廣播中應用甚廣。
調幅使高頻載波的振幅隨信號改變的調製（AM）。其中，載波信號的振幅隨着調製信號的某種特徵的變換而變化。例如，0或1分別對應於無載波或有載波輸出，電視的圖像信號使用調幅。調頻的抗干擾能力強，失真小，但服務半徑小。[1]
目錄
簡介
調幅（Amplitude Modulation，AM）。調幅也就是通常說的中波，範圍在530---1600KHz。調幅是用聲音的高低變為幅度的變化的電信號。傳輸距離較遠，但受天氣因素影響較大，適合省際電台的廣播。早期VHF頻段的移動通信電台大都採用調幅方式，由於信道衰落會使模擬調幅產生附加調幅，造成失真，在傳輸的過程中也很容易被竊聽，目前已很少採用。目前在簡單通信設備中還有採用，如收音機中的AM波段就是調幅波，音質和FM波段調頻波相比較差。
分類
振幅調製可分為普通調幅（AM），雙邊帶調幅（DSB-AM），單邊帶調幅（SSB-AM）與殘留邊帶調幅（VSB-AM）幾種不同方式。
雙邊帶調幅
雙邊帶調幅信號中僅包含兩個邊頻，無載波分量，其頻帶寬度仍為調製信號頻率的2倍。
單邊帶調幅
單邊帶調幅信號中僅包含一個邊頻。
殘留邊帶調幅
殘留邊帶調幅是指信號發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幅方法。
普通調幅信號的波形及表達式
設載波uc(t)的表達式和調製信號uΩ(t)的表達式分別為：
根據調幅的定義，當載波的振幅值隨調製信號的大小作線性變化時，即為調幅信號，則已調波的波形如上圖（c）所示，圖（a）、（b）則分別為調製信號和載波的波形。由圖可見，已調幅波振幅變化的包絡形狀與調製信號的變化規律相同，而其包絡內的高頻振盪頻率仍與載波頻率相同，表明已調幅波實際上是一個高頻信號。可見，調幅過程只是改變載波的振幅，使載波振幅與調製信號成線性關係，即使Ucm變為Ucm+KaUΩmcosΩt，據此，可以寫出已調幅波表達式為：
Ma稱為調幅係數，Umax表示調幅波包絡的最大值，Umin表示調幅波包絡的最小值。Ma表明載波振幅受調製控制的程度，一般要求0≤Ma≤1，以便調幅波的包絡能正確地表現出調製信號的變化。Ma>1的情況稱為過調製, 下圖所示為不同Ma時的已調波波形。
為了分析調幅信號所包含的頻率成分，可將式（4-3）按三角函數公式展開，得
可見，在已調波中包含三個頻率成分：ωc、ωc+Ω和ωc-Ω。ωc+Ω稱為上邊頻，ωc-Ω稱為下邊頻。由此而得到調幅波的頻譜如下圖所示。
由調幅波的頻譜可得，調幅波的頻帶寬度為 BW=2F，式中，F為調製頻率。
（1）若調製信號為複雜的多頻信號，則其頻譜如下圖所示。
例如語音信號的頻率範圍為300~3400Hz，則語音信號的調幅波帶寬為2× 3400=6800Hz。觀察調幅波的頻譜發現，無論是單音頻調製信號還是複雜的調製信號，其調製過程均為頻譜的線性搬移過程，即將調製信號的頻譜不失真地搬移到載頻的兩旁。因此，調幅稱為線性調製。調幅電路則屬於頻譜的線性搬移電路。
（2）若調製信號為單頻餘弦信號，負載電阻為RL，則已調波的功率主要有以下幾種。
1.載波功率
2.上、下邊頻功率
3.總平均功率
4.最大瞬時功率
普通調幅信號的產生可將調製信號與直流相加，再與載波信號相乘，即可實現普通調幅。可採用低電平調幅方法和高電平調幅方法。
解調方法
（1）包絡檢波
利用普通調幅信號的包絡反映調製信號波形變化這一特點，如能包絡提取出來，就可以恢復原來的調製信號。
（2）同步檢波
同步檢波必須採用一個與發射端載波同頻率同相的信號，這個信號稱為同步信號。
注意：雙邊帶調幅、單邊帶調幅和殘留邊帶調幅只能採用同步檢波。
調幅電路
調幅電路原理主要分為兩類：高電平調幅電路和低電平調幅電路，具體如下：
高電平調幅
高電平調幅要求電路的輸出功率足夠大。電路在調幅的同時，還進行功率放大。調製過程通常是在丙類放大級進行的。根據調製信號控制的電極不同，調製方法主要有集電極調幅、基極調幅、發射極調幅。
1、集電極調幅
（1）集電極調幅電路的特點是:
低頻調製信號加到集電極迴路，B1、B2為高頻變壓器；B3為低頻變壓器。低頻調製信號uΩ(t)與丙類放大器的直流電源相串聯，因此放大器的有效集電極電源電壓Vcc（t）等於兩個電壓之和，它隨調製信號變化而變化。圖中的電容Cb、C`是高頻旁路電容，C`的作用是避免高頻電流通過調製變壓器B3的次級線圈以及直流電源，因此它對高頻相當於短路，而對調製信號頻率應相當於開路．
對於丙類高頻功率故大器，當基極偏置Vbb、高頻激勵信號電壓振幅Ubm和集電極迴路阻抗Rp不變，只改變集電極有效電源電壓時，集電極電流脈衝在欠壓區可認為不變。而在過壓區，集電極電流脈衝幅度將隨集電極有效電源電壓的變化而變。因此，集電極調幅必須工作於過壓區。
（2）集電極調幅只能產生普通調幅波。
優點是：調幅線性比基極調幅好。此外，由於集電極調幅 始終工作在臨界和弱過壓區，故效率比較高。
缺點是:調製信號接在集電極迴路中供給的功率比較大。
2、基極調幅
基極調幅電路的特點是調製信號加在基極迴路。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迴路為帶通濾波器。應保證迴路調諧於ωC，通帶為2Ω。
基極調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，在欠壓區改變Vbb，其輸出電流隨Vbb接近線性變化這一特性來實現調幅的。
基極調幅的優點是：由於調製信號接在基極迴路，對於調製信號只需很小的功率。
缺點是:效率較低，調製線性不如集電極調幅。
低電平調幅電路
(1) 模擬乘法器調幅電路
作用：實現兩個模擬信號相乘
符號：
電路圖：
（2）二極管調製電路
二極管調製電路包括單二極管調製電路、二極管平衡電路、二極管雙平衡調製電路等。
1）單二極管電路
單二極管電路如下圖所示。
當二極管兩端的電壓UD大於二極管的導通電壓時，二極管導通，流過二極管的電流與加在兩端的電壓成正比；當二極管兩端的電壓UD小於二極管的導通電壓時，二極管截止，電流為0；二極管等效為一個受控開關。控制電壓為二極管兩端電壓UD。
當Ucm>>UΩm且Ucm為大信號（>0.5V）時，可進一步認為二極管的通斷主要由Uc控制。一般情況下二極管的開啟電壓UP較小，有Ucm>>UP，可令UP近似為0或在電路中加一固定偏置電壓來抵消UP。忽略輸出電壓的反作用，用開關函數分析法則可得到
可得到相應的頻譜圖如下：
將它通過以ωc為中心、通頻帶2Ω為的帶通濾波器後，可得到調幅波。
這裡的分析忽略了輸出電壓的反作用。是因為輸出電壓的相對於Uc而言很小。若考慮反作用，輸出電壓對二極管兩端的電壓影響不大，頻率分量不會變化，可能使輸出信號幅度降低（rDàrD+RL）。
另外，如果不滿足大信號條件，不能用開關函數分析法或線性時變分析法，但可用冪級數分析法，可以知道該電路仍然可以完成頻譜的線性搬移功能。
2）二極管平衡調製器
在單二極管電路中，由於工作在線性時變工作狀態，因而二極管產生的頻率分量大大減少了，但在產生的頻率分量中，仍然有不少不必要的頻率分量，因此有必要進一步減少一些頻率分量。
二極管平衡電路可以滿足這一要求。其原理電路如下圖。
該電路由兩個性能一致的二極管及中心抽頭變壓器Tr1、Tr2接成平衡電路。電路上下兩部分完全一樣。控制信號（載波信號）加在兩個變壓器的中心抽頭處，輸入信號（調製信號）接在輸入變壓器，即載波信號同相加到D1、D2上；調製信號u2反相加到D1、D2上輸出變壓器接濾波器，用以濾除無用的頻率分量。從Tr2次向右看的負載電阻為RL。則該電路可等效成如下的原理電路形式。
參考來源