調幅與檢波的基本原理介紹

　　什麼是調幅

　　調幅（AmplitudeModulation，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，適合省際電臺的廣播。早期VHF頻段的移動通信電臺大都採用調幅方式，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。

　　調幅分類

　　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。

　　廣播和無線電通信是利用調製技術把低頻聲音信號加到高頻信號上發射出去的。在接收機中還原的過程叫解調。其中低頻信號叫做調製信號，高頻信號則叫載波。常見的連續波調製方法有調幅和調頻兩種，對應的解調方法就叫檢波和鑑頻。　下面我們先介紹調幅和檢波電路。

　　調幅電路

　　調幅是使載波信號的幅度隨著調製信號的幅度變化，載波的頻率和相應不變。能夠完成調幅功能的電路就叫調幅電路或調幅器。

　　調幅是一個非線性頻率變換過程，所以它的關鍵是必須使用二極體、三極體等非線性器件。根據調製過程在哪個迴路裡進行可以把三極體調幅電路分成集電極調幅、基極調幅和發射極調幅3種。下面舉集電極調幅電路為例。

　　圖6是集電極調幅電路，由高頻載波振蕩器產生的等幅載波經T1加到電晶體基極。低頻調製信號則通過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並聯迴路諧振在載波頻率上。如果把三極體的靜態工作點選在特性曲線的彎曲部分，三極體就是一個非線性器件。因為電晶體的集電極電流是隨著調製電壓變化的，所以集電極中的2個信號就因非線性作用而實現了調幅。由於LC諧振迴路是調諧在載波的基頻上，因此在T2的次級就可得到調幅波輸出。

　　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。

　　什麼是檢波

　　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。幅度調製的解調簡稱檢波，其作用是從幅度調製波中不失真的檢出調製信號來。根據是否需要同步信號，檢波可分為同步檢波和包絡檢波。

　　檢波方法分類

　　調幅波的解調即是從調幅信號中取出調製信號的過程，通常稱為檢波。調幅波解調方法有二極體包絡檢波器、同步檢波器。不論哪種振幅調製信號，都可採用相乘器和低通濾波器組成的同步檢波電路進行解調。但是，普通調幅信號來說，它的載波分量被抑制掉，可以直接利用非線性器件實現相乘作用，得到所需的解調電壓，而不必另加同步信號，通常將這種振幅檢波器稱為包絡檢波器。目前應用最廣的是二極體包絡檢波器，而在集成電路中，主要採用三極體射極包絡檢波器。同步檢波，又稱相干檢波，主要用來解調雙邊帶和單邊帶調製信號，它有兩種實現電路。一種由相乘器和低通濾波器組成，另一種直接採用二極體包絡檢波。

　　工程實際中，有一類信號叫做調幅波信號（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。使用二極體可以組成最簡單的調幅波檢波電路。

　　檢波二極體具有結電容低，工作頻率高和反向電流小等特點，傳統上用於調幅信號檢波。

　　檢波原理

　　二極體檢波原理如下：調幅信號是一個高頻信號承載一個低頻信號，調幅信號的波包（envelope）即為基帶低頻信號。如在每個信號周期取平均值，其恆為零。若將調幅信號通過檢波二極體，由於檢波二極體的單向導電特性，調幅信號的負向部分被截去，僅留下其正向部分，如在每個信號周期取平均值（低通濾波），所得為調幅信號的波包（envelope）即為基帶低頻信號，實現了解調（檢波）功能。調幅波信號是二極體檢波電路的輸入，因為二極體只允許單向導電，所以，如果使用的是矽管，則只有電壓高於0.7V的部分可以通過二極體。同時，由於二極體的輸出端連接了一個電容，這個電容與電阻配合對二極體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線。電容和電阻構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幅波中取出低頻信號。它的工作過程正好和調幅相反。檢波過程也是一個頻率變換過程，也要使用非線性元器件。常用的有二極體和三極體。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。下面舉二極體檢波器為例說明它的工作。

　　圖7是一個二極體檢波電路。VD是檢波元件，C和R是低通濾波器。當輸入的已調波信號較大時，二極體VD是斷續工作的。正半周時，二極體導通，對C充電；負半周和輸入電壓較小時，二極體截止，C對R放電。在R兩端得到的電壓包含的頻率成分很多，經過電容C濾除了高頻部分，再經過隔直流電容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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