调幅
| 调幅 |
 |
|
中文名;调幅 外文名;Amplitude Modulation 范 围;在530---1600KHz 解 释;通常说的中波 |
使载波的振幅按照所需传送信号的变化规律而变化，但频率保持不变的调制方法。调幅在有线电或无线电通信和广播中应用甚广。
调幅使高频载波的振幅随信号改变的调制（AM）。其中，载波信号的振幅随着调制信号的某种特征的变换而变化。例如，0或1分别对应于无载波或有载波输出，电视的图像信号使用调幅。调频的抗干扰能力强，失真小，但服务半径小。[1]
目录
简介
调幅（Amplitude Modulation，AM）。调幅也就是通常说的中波，范围在530---1600KHz。调幅是用声音的高低变为幅度的变化的电信号。传输距离较远，但受天气因素影响较大，适合省际电台的广播。早期VHF频段的移动通信电台大都采用调幅方式，由于信道衰落会使模拟调幅产生附加调幅，造成失真，在传输的过程中也很容易被窃听，目前已很少采用。目前在简单通信设备中还有采用，如收音机中的AM波段就是调幅波，音质和FM波段调频波相比较差。
分类
振幅调制可分为普通调幅（AM），双边带调幅（DSB-AM），单边带调幅（SSB-AM）与残留边带调幅（VSB-AM）几种不同方式。
双边带调幅
双边带调幅信号中仅包含两个边频，无载波分量，其频带宽度仍为调制信号频率的2倍。
单边带调幅
单边带调幅信号中仅包含一个边频。
残留边带调幅
残留边带调幅是指信号发送信号中包括一个完整边带、载波及另一个边带的小部分的调幅方法。
普通调幅信号的波形及表达式
设载波uc(t)的表达式和调制信号uΩ(t)的表达式分别为：
根据调幅的定义，当载波的振幅值随调制信号的大小作线性变化时，即为调幅信号，则已调波的波形如上图（c）所示，图（a）、（b）则分别为调制信号和载波的波形。由图可见，已调幅波振幅变化的包络形状与调制信号的变化规律相同，而其包络内的高频振荡频率仍与载波频率相同，表明已调幅波实际上是一个高频信号。可见，调幅过程只是改变载波的振幅，使载波振幅与调制信号成线性关系，即使Ucm变为Ucm+KaUΩmcosΩt，据此，可以写出已调幅波表达式为：
Ma称为调幅系数，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, 下图所示为不同Ma时的已调波波形。
为了分析调幅信号所包含的频率成分，可将式（4-3）按三角函数公式展开，得
可见，在已调波中包含三个频率成分：ωc、ωc+Ω和ωc-Ω。ωc+Ω称为上边频，ωc-Ω称为下边频。由此而得到调幅波的频谱如下图所示。
由调幅波的频谱可得，调幅波的频带宽度为 BW=2F，式中，F为调制频率。
（1）若调制信号为复杂的多频信号，则其频谱如下图所示。
例如语音信号的频率范围为300~3400Hz，则语音信号的调幅波带宽为2× 3400=6800Hz。观察调幅波的频谱发现，无论是单音频调制信号还是复杂的调制信号，其调制过程均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。
（2）若调制信号为单频余弦信号，负载电阻为RL，则已调波的功率主要有以下几种。
1.载波功率
2.上、下边频功率
3.总平均功率
4.最大瞬时功率
普通调幅信号的产生可将调制信号与直流相加，再与载波信号相乘，即可实现普通调幅。可采用低电平调幅方法和高电平调幅方法。
解调方法
（1）包络检波
利用普通调幅信号的包络反映调制信号波形变化这一特点，如能包络提取出来，就可以恢复原来的调制信号。
（2）同步检波
同步检波必须采用一个与发射端载波同频率同相的信号，这个信号称为同步信号。
注意：双边带调幅、单边带调幅和残留边带调幅只能采用同步检波。
调幅电路
调幅电路原理主要分为两类：高电平调幅电路和低电平调幅电路，具体如下：
高电平调幅
高电平调幅要求电路的输出功率足够大。电路在调幅的同时，还进行功率放大。调制过程通常是在丙类放大级进行的。根据调制信号控制的电极不同，调制方法主要有集电极调幅、基极调幅、发射极调幅。
1、集电极调幅
（1）集电极调幅电路的特点是:
低频调制信号加到集电极回路，B1、B2为高频变压器；B3为低频变压器。低频调制信号uΩ(t)与丙类放大器的直流电源相串联，因此放大器的有效集电极电源电压Vcc（t）等于两个电压之和，它随调制信号变化而变化。图中的电容Cb、C`是高频旁路电容，C`的作用是避免高频电流通过调制变压器B3的次级线圈以及直流电源，因此它对高频相当于短路，而对调制信号频率应相当于开路．
对于丙类高频功率故大器，当基极偏置Vbb、高频激励信号电压振幅Ubm和集电极回路阻抗Rp不变，只改变集电极有效电源电压时，集电极电流脉冲在欠压区可认为不变。而在过压区，集电极电流脉冲幅度将随集电极有效电源电压的变化而变。因此，集电极调幅必须工作于过压区。
（2）集电极调幅只能产生普通调幅波。
优点是：调幅线性比基极调幅好。此外，由于集电极调幅 始终工作在临界和弱过压区，故效率比较高。
缺点是:调制信号接在集电极回路中供给的功率比较大。
2、基极调幅
基极调幅电路的特点是调制信号加在基极回路。图中C1、C3为高频旁路电容；C2为低频旁路电容；B1为高频变压器；B2为低频变压器；LC回路为带通滤波器。应保证回路调谐于ωC，通带为2Ω。
基极调幅的原理是利用丙类功率放大器在电源电压Vcc、输入信号振幅Ubm、谐振电阻Rp不变的条件下，在欠压区改变Vbb，其输出电流随Vbb接近线性变化这一特性来实现调幅的。
基极调幅的优点是：由于调制信号接在基极回路，对于调制信号只需很小的功率。
缺点是:效率较低，调制线性不如集电极调幅。
低电平调幅电路
(1) 模拟乘法器调幅电路
作用：实现两个模拟信号相乘
符号：
电路图：
（2）二极管调制电路
二极管调制电路包括单二极管调制电路、二极管平衡电路、二极管双平衡调制电路等。
1）单二极管电路
单二极管电路如下图所示。
当二极管两端的电压UD大于二极管的导通电压时，二极管导通，流过二极管的电流与加在两端的电压成正比；当二极管两端的电压UD小于二极管的导通电压时，二极管截止，电流为0；二极管等效为一个受控开关。控制电压为二极管两端电压UD。
当Ucm>>UΩm且Ucm为大信号（>0.5V）时，可进一步认为二极管的通断主要由Uc控制。一般情况下二极管的开启电压UP较小，有Ucm>>UP，可令UP近似为0或在电路中加一固定偏置电压来抵消UP。忽略输出电压的反作用，用开关函数分析法则可得到
可得到相应的频谱图如下：
将它通过以ωc为中心、通频带2Ω为的带通滤波器后，可得到调幅波。
这里的分析忽略了输出电压的反作用。是因为输出电压的相对于Uc而言很小。若考虑反作用，输出电压对二极管两端的电压影响不大，频率分量不会变化，可能使输出信号幅度降低（rDàrD+RL）。
另外，如果不满足大信号条件，不能用开关函数分析法或线性时变分析法，但可用幂级数分析法，可以知道该电路仍然可以完成频谱的线性搬移功能。
2）二极管平衡调制器
在单二极管电路中，由于工作在线性时变工作状态，因而二极管产生的频率分量大大减少了，但在产生的频率分量中，仍然有不少不必要的频率分量，因此有必要进一步减少一些频率分量。
二极管平衡电路可以满足这一要求。其原理电路如下图。
该电路由两个性能一致的二极管及中心抽头变压器Tr1、Tr2接成平衡电路。电路上下两部分完全一样。控制信号（载波信号）加在两个变压器的中心抽头处，输入信号（调制信号）接在输入变压器，即载波信号同相加到D1、D2上；调制信号u2反相加到D1、D2上输出变压器接滤波器，用以滤除无用的频率分量。从Tr2次向右看的负载电阻为RL。则该电路可等效成如下的原理电路形式。
参考来源