第 11章 调幅与检波
11.1 调幅波的基本性质
11.2 调幅电路
11.3 检波器
11.1 调幅波的基本性质
11.1.1 调幅波的波形
调幅就是使载波的振幅随调制信号的变化而变化。
设调制信号是一个单频率的低频余弦电压
u?(t)=U?mcos?t=U?mcos2?ft
载波信号为
uc(t)=Ucmcos?ct=Ucmcos2?fct
则调幅波的振幅为
Ucm(t)=Ucm+kau?(t)
调幅波的数学表达式为
uAM(t) = (Ucm+kau?(t))cos?ct
=Ucm(1+macos?t)cos?ct
式中,称为调幅系数或调幅度
cm
m
U
Ukm Ωa
a ?
调幅波波形
11.1.2 调幅波的频谱与带宽
已调幅波不再是一个单一频率的余弦波，展开得到单频调制
调幅波的频谱。
uAM(t)=Ucm(1+macos?t)cos?ct
=Ucmcos?ct+Ucmmacos?tcos?ct
=Ucmcos?ct+maUcmcos(?c??)t+maUcmcos(?c+?)t
由单频余弦信号调制的已调波包含有三个频率成分。
一个是载波频率 ?c，其振幅为 Ucm；另外两个是和频
?c+?与差频 ?c??，其振幅均为 maUcm。也可称 ?c+?
为上边频（高旁频）,?c??为下边频（低旁频）
调幅波的频谱（单频）
如果调制信号不是单频，
而是一个从 Fmin到 Fmax的
频带，则经过调幅后，
得到的频谱是对称于载
波分量的上、下两个频
带。其中频率范围
（ fc?Fmax）～（ fc?Fmin）
称为下边带，
（ fc+Fmin）～（ fc+Fmax）
称为上边带，如图所示。
每一边带的频带宽度为
Fmax?Fmin，所以调幅波
占有的总的频带宽度为
最高调制频率 Fmax的两
倍，即 2Fmax。 调幅波的频谱（多频）
11.1.3 调幅波的功率关系
若设调制信号为单频正弦波，负载电阻为 RL，则载波、旁频
分量的幅度关系，在负载 RL上所消耗的功率应包括三部分：
载波功率为
L
2
cm
c 2
1
R
UP ?
上、下边频的总功率为
c
2
L
2
cm
2
L
2
cm
sb 2
12
1
2
1
Pm
R
U
m
R
Um
P aa
a
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
在调制信号的一个周期内，已调波的 平均输出总功率 Pav为
Pav=Pc+Psb=Pc+
Ca Pm
2
2
1
由于调幅波的最大振幅为 Ucm(1+ma)，因此，调幅波的最大
瞬时功率为
Pmax=[(1+ma)Ucm]2/RL
=(1+ma)2Pc
如果调制信号为多频信号，则调幅波平均功率等于载波和
各边频功率之和。
11.2 调幅电路
按照产生调幅波的方式的不同，调幅电路可分为 普通调幅电
路, 双边带调幅电路 和 单边带调幅电路 ；按照输出功率的高
低，可分为低电平调幅和高电平调幅电路。
按照产生调幅波的方式的不同，调幅电路可分为 普通调幅 电路,
双边带调幅 电路和 单边带调幅 电路；
按照输出功率的高低，可分为 低电平调幅 和 高电平调幅 电路。
低电平调幅的调制过程是在低电平级进行的，所需要的调制功率
小，输出调幅波的功率也小。属于这种调制的调幅方法有：平方
律调幅、模拟相乘调幅、平衡调幅或环形调幅、斩波调幅等。
高电平调幅的调制过程是在高电平级进行的，因此，所需的调制
功率大，输出调幅波的功率也大。属于这种调制的调幅方法有：
集电极调幅和基极调幅。
11.2.1 调幅波产生的原理
为了产生调幅波，图中调制信号
u?(t)和载波信号 uc(t)一起加在非
线性元件晶体二极管上，由非线
性元件频率变换作用可知，在二
极管中电流 i(t)产生许多新的频
率组合分量，可以利用谐振于
?c的并联谐振回路选出 ?c和
?c± ?分量，则输出电压就是普
通调幅波。
调幅原理电路
11.2.2 二极管平衡调幅电路
二极管平衡调幅器 简化电路
若设 u?=U?mcos?t,uc=Ucmcos?ct，则上式
u1＝ Ucmcos?ct+U?mcos?t,u2＝ Ucmcos?ct?U?mcos?t
则 uo＝ (i1?i2)RL≈[a1(u1?u2)+a2(?)]RL
=2RL(a1u?+2a2ucu?)
=2RL(a1U?mcos?t+2a2UcmU?mcos?ctcos?t)
=2RL[a1U?mcos?t+a2UcmU?mcos(?t+?)t+a2UcmUm?cos(?c??)]
上式是忽略高次谐波后得到的。显然，由上式可以看出，输出
电压中没有载波分量，只有上下边带（ ?c± ?）与调制信号频
率 ?，用滤波器滤除 ?后，即可得到抑制载波和调制信号的双
边带信号，可见二极管平衡调幅是一种抑制载波信号的低电平
调幅电路。
11.2.3 二极管环形调幅电路
二极管环形调幅器电路图
11.3 检波器
11.3.1 概述
从高频已调信号中检出调制信号的过程称为 检波,又称 解调 。
检波是调制的逆过程。对于普通调幅波检波，由于其包络反
映了调制信号变化的规律，因此，检波器的输出电压 uO(t)的
波形应当与输入调幅波 uI(t)包络相同，如图 11.8所示
检波器输入中信号与输出信号的波形（普通检波器 ）
检波器由三个基本部分组成：
（ 1）输入电路 —— 选取高频调幅信号；
（ 2）非线性元件 —— 进行频率变换，产生许多新的频率成分，
其中包括原调制信号；
（ 3）低通滤波器 —— 滤除无用的频率成分，取出原调制信
检波器组成方框图
11.3.2 同步检波器
同步检波器常由模拟乘法器和低通滤波器组成，因此这种
检波器也称为模拟相乘检波器。
同步检波器原理电路
?
?
?
?
??
tUtu
ttmUtu a
crmr
cimI
c o s)(
c o s)c o s1()(
?
??
则乘法器输出为 uZ(t) = KMuI(t)ur(t)则
uZ(t)=Uim(1+macos?t)cos?ct·KMUrmcos?ct
=KMUimUrm(1+macos?t)cos2?ct
=KMUimUrm(1+macos?t) (+cos2?ct)
=KMUimUrm+KMUimUrmmacos?t+KMUimUrm(1+macos?t)cos2?ct
上式经过低通滤波及隔直流后，即可将第 1,3两项除掉，获
得调制信号。可以有两种方法：一个是用窄带滤波器从接收
的信号中提取载频作为本振信号，另一个是发射机的载频和
接收机的本振都用频率稳定度很高的晶体振荡器产生，以保
证收发载频之间的差值较小。
11.3.3 大信号包络检波器
当输入的高频信号的电压较大时（ >500mV），足以使二
极管工作在线性区中，这时，利用二极管两端加正向电
压导通，加反向电压截止这一特性进行检波。
二极管包络检波器
输入信号为高频等幅波时的电压波形 输入信号为单频调幅波时的电压波形
本章小结
（ 1）普通调幅波的包络反映了调制信号的变化规律，其频谱
包含载波和上、下边带。由于载波分量不传送有用信号，而且
还占有很大的功率，而传输的信息存在于上、下边带中，因此
可以抑制载波，得到双边带信号，或抑制某边带，得到单边带
信号（本章中未涉及）。
（ 2）实现调幅的方法有：模拟相乘调幅、小信号平方律调幅、
平衡调幅或环形调幅、集电极调幅、基极调幅，它们各自具有
不同的特点，适用于不同的场合。
（ 3）检波器分为同步检波器和包络检波器两类。同步检波器
可用于各种调幅信号的检波，不足之处是需要与输入载波同频
同相的同步信号，故电路复杂。而大信号包络检波器电路简单、
性能好，故在普通调幅波的检波中应用广泛，但必须正确选择
电路元件以避免失真的产生。
11.1 调幅波的基本性质
11.2 调幅电路
11.3 检波器
11.1 调幅波的基本性质
11.1.1 调幅波的波形
调幅就是使载波的振幅随调制信号的变化而变化。
设调制信号是一个单频率的低频余弦电压
u?(t)=U?mcos?t=U?mcos2?ft
载波信号为
uc(t)=Ucmcos?ct=Ucmcos2?fct
则调幅波的振幅为
Ucm(t)=Ucm+kau?(t)
调幅波的数学表达式为
uAM(t) = (Ucm+kau?(t))cos?ct
=Ucm(1+macos?t)cos?ct
式中,称为调幅系数或调幅度
cm
m
U
Ukm Ωa
a ?
调幅波波形
11.1.2 调幅波的频谱与带宽
已调幅波不再是一个单一频率的余弦波，展开得到单频调制
调幅波的频谱。
uAM(t)=Ucm(1+macos?t)cos?ct
=Ucmcos?ct+Ucmmacos?tcos?ct
=Ucmcos?ct+maUcmcos(?c??)t+maUcmcos(?c+?)t
由单频余弦信号调制的已调波包含有三个频率成分。
一个是载波频率 ?c，其振幅为 Ucm；另外两个是和频
?c+?与差频 ?c??，其振幅均为 maUcm。也可称 ?c+?
为上边频（高旁频）,?c??为下边频（低旁频）
调幅波的频谱（单频）
如果调制信号不是单频，
而是一个从 Fmin到 Fmax的
频带，则经过调幅后，
得到的频谱是对称于载
波分量的上、下两个频
带。其中频率范围
（ fc?Fmax）～（ fc?Fmin）
称为下边带，
（ fc+Fmin）～（ fc+Fmax）
称为上边带，如图所示。
每一边带的频带宽度为
Fmax?Fmin，所以调幅波
占有的总的频带宽度为
最高调制频率 Fmax的两
倍，即 2Fmax。 调幅波的频谱（多频）
11.1.3 调幅波的功率关系
若设调制信号为单频正弦波，负载电阻为 RL，则载波、旁频
分量的幅度关系，在负载 RL上所消耗的功率应包括三部分：
载波功率为
L
2
cm
c 2
1
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上、下边频的总功率为
c
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在调制信号的一个周期内，已调波的 平均输出总功率 Pav为
Pav=Pc+Psb=Pc+
Ca Pm
2
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1
由于调幅波的最大振幅为 Ucm(1+ma)，因此，调幅波的最大
瞬时功率为
Pmax=[(1+ma)Ucm]2/RL
=(1+ma)2Pc
如果调制信号为多频信号，则调幅波平均功率等于载波和
各边频功率之和。
11.2 调幅电路
按照产生调幅波的方式的不同，调幅电路可分为 普通调幅电
路, 双边带调幅电路 和 单边带调幅电路 ；按照输出功率的高
低，可分为低电平调幅和高电平调幅电路。
按照产生调幅波的方式的不同，调幅电路可分为 普通调幅 电路,
双边带调幅 电路和 单边带调幅 电路；
按照输出功率的高低，可分为 低电平调幅 和 高电平调幅 电路。
低电平调幅的调制过程是在低电平级进行的，所需要的调制功率
小，输出调幅波的功率也小。属于这种调制的调幅方法有：平方
律调幅、模拟相乘调幅、平衡调幅或环形调幅、斩波调幅等。
高电平调幅的调制过程是在高电平级进行的，因此，所需的调制
功率大，输出调幅波的功率也大。属于这种调制的调幅方法有：
集电极调幅和基极调幅。
11.2.1 调幅波产生的原理
为了产生调幅波，图中调制信号
u?(t)和载波信号 uc(t)一起加在非
线性元件晶体二极管上，由非线
性元件频率变换作用可知，在二
极管中电流 i(t)产生许多新的频
率组合分量，可以利用谐振于
?c的并联谐振回路选出 ?c和
?c± ?分量，则输出电压就是普
通调幅波。
调幅原理电路
11.2.2 二极管平衡调幅电路
二极管平衡调幅器 简化电路
若设 u?=U?mcos?t,uc=Ucmcos?ct，则上式
u1＝ Ucmcos?ct+U?mcos?t,u2＝ Ucmcos?ct?U?mcos?t
则 uo＝ (i1?i2)RL≈[a1(u1?u2)+a2(?)]RL
=2RL(a1u?+2a2ucu?)
=2RL(a1U?mcos?t+2a2UcmU?mcos?ctcos?t)
=2RL[a1U?mcos?t+a2UcmU?mcos(?t+?)t+a2UcmUm?cos(?c??)]
上式是忽略高次谐波后得到的。显然，由上式可以看出，输出
电压中没有载波分量，只有上下边带（ ?c± ?）与调制信号频
率 ?，用滤波器滤除 ?后，即可得到抑制载波和调制信号的双
边带信号，可见二极管平衡调幅是一种抑制载波信号的低电平
调幅电路。
11.2.3 二极管环形调幅电路
二极管环形调幅器电路图
11.3 检波器
11.3.1 概述
从高频已调信号中检出调制信号的过程称为 检波,又称 解调 。
检波是调制的逆过程。对于普通调幅波检波，由于其包络反
映了调制信号变化的规律，因此，检波器的输出电压 uO(t)的
波形应当与输入调幅波 uI(t)包络相同，如图 11.8所示
检波器输入中信号与输出信号的波形（普通检波器 ）
检波器由三个基本部分组成：
（ 1）输入电路 —— 选取高频调幅信号；
（ 2）非线性元件 —— 进行频率变换，产生许多新的频率成分，
其中包括原调制信号；
（ 3）低通滤波器 —— 滤除无用的频率成分，取出原调制信
检波器组成方框图
11.3.2 同步检波器
同步检波器常由模拟乘法器和低通滤波器组成，因此这种
检波器也称为模拟相乘检波器。
同步检波器原理电路
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c o s)c o s1()(
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则乘法器输出为 uZ(t) = KMuI(t)ur(t)则
uZ(t)=Uim(1+macos?t)cos?ct·KMUrmcos?ct
=KMUimUrm(1+macos?t)cos2?ct
=KMUimUrm(1+macos?t) (+cos2?ct)
=KMUimUrm+KMUimUrmmacos?t+KMUimUrm(1+macos?t)cos2?ct
上式经过低通滤波及隔直流后，即可将第 1,3两项除掉，获
得调制信号。可以有两种方法：一个是用窄带滤波器从接收
的信号中提取载频作为本振信号，另一个是发射机的载频和
接收机的本振都用频率稳定度很高的晶体振荡器产生，以保
证收发载频之间的差值较小。
11.3.3 大信号包络检波器
当输入的高频信号的电压较大时（ >500mV），足以使二
极管工作在线性区中，这时，利用二极管两端加正向电
压导通，加反向电压截止这一特性进行检波。
二极管包络检波器
输入信号为高频等幅波时的电压波形 输入信号为单频调幅波时的电压波形
本章小结
（ 1）普通调幅波的包络反映了调制信号的变化规律，其频谱
包含载波和上、下边带。由于载波分量不传送有用信号，而且
还占有很大的功率，而传输的信息存在于上、下边带中，因此
可以抑制载波，得到双边带信号，或抑制某边带，得到单边带
信号（本章中未涉及）。
（ 2）实现调幅的方法有：模拟相乘调幅、小信号平方律调幅、
平衡调幅或环形调幅、集电极调幅、基极调幅，它们各自具有
不同的特点，适用于不同的场合。
（ 3）检波器分为同步检波器和包络检波器两类。同步检波器
可用于各种调幅信号的检波，不足之处是需要与输入载波同频
同相的同步信号，故电路复杂。而大信号包络检波器电路简单、
性能好，故在普通调幅波的检波中应用广泛，但必须正确选择
电路元件以避免失真的产生。
