调幅波调制与解调图示

hhyy99

   调幅波调制原理与过程有过许多介绍，本文用示波器进行图解，容易看清楚和理解其过程，供参考娱乐。

  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。

调制信号：1000Hz





载波：540KHz   幅度2V





调制后：调制度30%




调幅过程只是改变载波的振幅。





    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波的两旁。因此调幅积为线性调制。
  调幅波平均功率中真正有用的是边频功率，载波功率无用，所以调幅波效率较低。

  下图是调幅波图型，由于二极管单向导电特性，整个波型负向电压被截去，仅留下其正向部分，而有用的只是音频（黄色部分）。

  

hhyy99

当调制度为50%时




调制度99%时




超过100%时




可以看到当调制度增加时，载频信号幅度也增加。


当调制信号幅度增加，载频信号幅也增加。

调制电压1V时





调制电压3V时





调制电压5V时






以上说明载频信号幅度变化是受调制信号强度影响的。

我国调制度标准是30%。

hhyy99

调制频率50Hz时




调制频率500Hz时




调制频率5000Hz时




可以看到调制频率变化不影响调幅波幅度。

hhyy99

调幅波（中波）的解调（检波）

在矿石机中最早用矿石检波，后来使用二极管检波，都属于包络检波，前几年国外使用场效应管ALD110800检波，由麦老师介绍到国内，但由于价格高而且易损坏使用的人不多。在梁老师等一批爱好者努力下，找到比ALD110800价格低许多而且更耐用的3DQ和3DP等双栅场效应管，很快得到普及，用场效应管检波是同步检波。

对于矿石机来讲。用两种检波方法各有优缺点，目前广泛使用的2AP9及1N34A或1N60等优点是耐压效高，可在强台地区使用，缺点是Rd较低，接收弱台较果差一些。而接收弱台较好的是肖特基二极管其Rd在1200以上，型号为5082-2835和HSMS2820，但这两种型号耐压很低，笔者曾经用万用表X10K（电压15V）档测量就烧了一只2835，另外在发射塔附近接收烧了一只2820。

矿石机用场效应管检波是近几年才普及的，由于是电压控制器件，其控制端（栅极）所需电流极小，所以对矿机谐振回路的影响也小，其结果是灵敏度和选择性大大提高，很适合收弱台，常用型号是3DQ 3DP 3DB 3EQ等。
场效应管的输出阻抗在1K至2.5K左右，可直接使用低阻的高灵敏度舌簧耳机。
但场效应管不适合在较强信号时使用，会造成信号过载消顶。
两种检波方法不同，用场效应管检出的音频信号失真大一些，音质不如用二极管检波好。

用二极管检波得到的音频波型（包络检波）




用场效应管检波得到的音频波型（同步检波）





说明：上图只是说明同步检波在矿石机应用中情况。


测试示意图     二极管检波





场效应管检波




本次测试选用示波器观察，并且可以清楚看到信号失真情况。

测试前准备工作

音频信号发生器
高频亳伏表
双踪示波器
高频信号发生器
环型发射天线
矿石机

矿石机天线在环型天线上绕8圈，地线接在暖气管道上。




试验一：最简单矿石收音机





最简单的矿石收音机，二极管与耳机并连，即并联型二极管包络检波器，用图示则能很好理解。
下图是调幅波图谱，通过串联在回路中的二极管检波，去掉下半部黑斜线部分，得到红色部分，而我们需要的只是白色音频信号。





那么最简单矿石机图形是什么样呢？




它利用了二极管单向导通原理，得到一半调幅信号，但有一大半是无用的（蓝色部分），有用的是白色部分。




由于是最简单矿石机，所以效率很低，现在介绍一种简单方法可使声音成倍提高，电路图




在耳机回路中串连一只电感，该电感作用是高频扼流圈，阻止高频信号通过，使二级管检波效率得到很大提高。






检波二极管的选用：尽量选用Rd低的管子如1SS86（3.2K）， 1SS99（3.6K），1N5158（7.0K），2AP5 （7.6K）以上几种都比2AP9（约20K）声大，当用SD101（约5000K）时则基本无声了。

在这个电路里，二极管Rd越低则负半周音频信号电压越低（下左图红线），则声音越大，理想情况Rd=0负半周没有电压，当正、负两个音频电压相同时两两相加后无声（下图中）。




电路分析



当调幅信号在正半周时，由于二极管单向导电特性，红色电流不能通过二极管只能走耳机，并在耳机上产生一个正向电压。在信号负半周时蓝色电流大部分通过二极管，小部分走耳机。当二极管交流阻抗Rd滅小后则流过耳机的电流也減少，产生的负向电压也越小，与正向电压相加后得到的正向电压越高。声音则大。
当二极管Rd相当高时，电流大部分通过耳机，产生的电压与正半周电压相抵，耳机声小或无声。


笔者用10K高阻动铁耳机，舌簧喇叭和0.7K（二只SSH-1串连）舌簧耳机都获得好的结果。


试验二：2AP9  1N34A  3DQ三种典型检波管在强 / 中 /弱 信号时表现  

其中  2AP9正向压降=0.231V       Rd=40K
        1N34A正向压降=0.263V     Rd=425K   

  高频信号信号发生器分别输出97dBu  118dBu   130dBu  

     弱信号测试       V1=检波管前端的高频电压   




    弱信号测试             V2=变压器次级1K负载上的音频电压   





    中等强度信号     V1




   中等强度信号      V2




   强信号           V1




    强信号          V2




                                                             测量结果汇总
              
                                             直流电流（uA）    V1电压（V ）      V2电压（mV）
  弱信号       2AP9                 1.8                                 0.28                          8.5   

                   1N34A                1.1                                 0.46                          10.7

                    3DQ                  3.0                                 0.62                           13

中等强度    2AP9                    34                               1.53                             75                                                                    

                  1N34A                36                                    1.6                             78

                  3DQ                    47                                   6.16                            89  

强信号       2AP9                1000                                3.86                           150      信号失真

                 1N34A               1200                                 3.88                           160      信号失真

                 3DQ                 4800                                 10.8                            180   信号严重失真  

小结；在信号较弱情况下，3DQ最优，1N34A比2AP9好许多。
       在中等信号情况下，3DQ最好，1N34A略好于2AP9 。
       在信号较强时，三个检波电路输出都有失真，二极管有失真是因为超过了线性检波范围好理解，2AP9和1N34相差不多。也不知3DQ的失真为什么这么严重，虽然谐振电压达10V以上，但负载上的音频电压并不高且严重失真。
      请注意，在三种信号强度时3DQ的V1都高于二极管，所以选择性好也就不奇怪了。
                     3DQ最适合弱信号使用，较强信号请用二极管。

说明；由于2AP9一致性较差，1N34A也有多家产品，故本次试验只对本机负责，其结果仅供参考。

   

继续请看12楼

et23v

很直观，那载波信号电压在检波时都滤掉。很浪费。

lq19512003

调幅后信号的频谱发生变化，用频谱仪能观测到。

园丁

很好，图片显示出包络检波和同步检波的不同，是初学者迫切需要学习的新知识！

yzxugx

又学了一遍。

luckyangman

嗯，好帖。科普帖一点要顶！

tnlby

直观，易懂，学习了。

kevin130

hhyy99

    试验三；一只2AP9最佳负载图示

2AP9是经典的检波管，广泛用在矿石机和收音机中，






说明；每幅图的上部分是谐振回路峰-峰电压值（V1），下部分是变压器次级负载峰-峰电压值（V2），图中**K是指变压器初级阻抗，使用仿T725变压器。

在六幅图中看到随着变压器输入阻抗从5K到200K逐步提高，V1电压也增加，这个电压越高则选择性越好。
但是我们看到在200K时，虽然V1最高，V2的电压并不是最高，而V2代表着耳机声音大小。我们看它的最大幅度在40K左右，高于40K低于20K电压幅度都下降，在40K时灵敏度和选择性得到兼顾。

需要交待一下，变压器输入阻抗在5K--200K之间变化时，直流电流基本不变。

结论；在这台矿石机上，这只2AP9的最佳匹配阻抗在40K左右。

说明：每只二极管Rd不同则最佳匹配阻抗也有变化，一般2AP9 Rd在20K左右，也有低至10K或高至60K的。

本机测试品为40K





试验四；强信号时用整流二极管检波

我们曾经去过三个中波发射塔附近作试验，用整流二极管做检波效果也很好，那到底如何好呢？




我们选用了两种二极管 1，1N4007普通整流管                 工作 电流1A     
                                     2，1N5818肖特基低压降管         工作 电流1A   
用2AP9做对比

            V1是LC谐振的高频信号电压，




                     V2是耳机上的音频信号电压




总结；我们先看V1，由于1N4007Rd高达12M以上，所以电压也最高。
      再看V2。1N5818电压最高，这应该归功于只有0.14V左右的低压降。
说明；本次测试频率是540KHz，如果频率升高用整流管就不好用了。
      通报。491台发射频率720KHz，542台是639KHz，804台是603KHz。

试验五，多只二极管并连检波

有看到国外矿机用多只二极管并连做检波，那么目地是什么呢？降低Rd还是降低压降？效果如何？
用5只BAT85做个试验板





                                 数量               正向压降（V）           Rd（K）      

测量压降和Rd             1                      0.223                      173
                                   2                      0.207                      85
                                   3                      0.197                      59                              
                                   4                      0.190                      44
                                   5                      0.184                      35

弱信号时  电流约1uA




中等强度     电流约30uA




强信号时     电流约1mA    V1是LC谐振回路波型和峰-峰电压




                                       V2是耳机音频峰-峰电压




在弱信号时，一只比多只略好一点。
在中等和较强信号时，多只并连比一只好，这是BAT85检波的情况，我们再看1S188AN。
         数量             正向压降（V ）             Rd（K）
          1                     0.320                           29
          2                     0.248                           15
          3                     0.226                           11
          4                     0.201                           10         
          5                     0.187                           6.7
变压器输入阻抗在20K时




变压器输入阻抗在200K时




从上图我们看到输入阻抗在20K戓200K时，1只都比5只並连好一些。


总结：当检波管Rd较高时，适合多只二极管并连检波。
当检波管Rd较低时，不适合多只二极管并连检波。
在弱信号时用单只效果较好。               

试验六：二极管串连检波                         

未完待续

leu1

虽然大学也学过AM调制与解调，但是像楼主这样直观的实验还是第一次看到，膜拜了！

lanniao

学习 记号了

L.D.XIONG

非常好！非常辛苦！