調(diào)制和解調(diào)在通信、廣播、電視和遙控等領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。利用模擬乘法器的功能很容易實現(xiàn)調(diào)制和解調(diào)的功能。
(a) 振幅調(diào)制器 (b) 振幅解調(diào)器
圖 1
調(diào)制
現(xiàn)以無線電調(diào)幅廣播為例來說明調(diào)幅原理。在這種調(diào)制過程中,音頻信號需用高頻信號來運載,這里的高頻信號稱為載波信號,音頻信號稱為調(diào)制信號。將音頻信號“裝載”于高頻信號的過程稱為調(diào)制。
在圖1(a)中,模擬乘法器的兩個輸入端加入載波信號vc=vccoswct和調(diào)制信號vs=vscoswst。模擬乘法器的輸出電壓為
vo1=kvsvccoswst coswct=v coswct(1)
式中v=kvsvccoswst,是已調(diào)信號vo1的振幅,v是隨調(diào)制信號vs而變化的,故稱為調(diào)幅(am)而式(1)又可改寫為
(2)
由上式可見,乘法器的輸出是一標準的調(diào)幅波。輸出電壓的頻譜僅由兩個邊頻(wc+ws)和(wc–ws)組成。實際上,音頻信號的ws不是單一頻率,而是一個頻帶,如20hz~5khz。若載波信號的頻率為fc=800khz時,則下邊頻(wc–ws)和上邊頻(wc+ws)成為下邊帶和上邊帶,即以載波的頻率800khz為中心的頻帶。
若在調(diào)制器輸出端加一個帶通濾波器,濾掉頻率為(wc+ws)的上邊帶信號,如圖1(a)所示,就變成單邊帶振幅調(diào)制器,它的輸出電壓為
(3)
解調(diào)
調(diào)幅波的解調(diào)亦稱檢波,是調(diào)幅的逆過程,即從調(diào)幅波提取調(diào)制(音頻)信號的過程稱為解調(diào),如圖1(b)所示,它也是用一個模擬乘法器和濾波器來實現(xiàn)解調(diào)功能的。乘法器的兩個輸入端分別接入調(diào)幅波的下邊帶信號 和載波信號vc=vccoswct,其輸出電壓為
(4)
通過低通濾波器,濾除不需要的頻率(2wc–ws)信號,而取出的調(diào)制信號為
(5)
相乘檢波器的工作頻率一般在10mhz以下,當(dāng)工作頻率較高時,可用簡單的二極管檢波電路,此時不需要將雙邊帶變?yōu)閱芜厧盘枴?
調(diào)制/解調(diào)用的模擬乘法器,因載波頻率較高,一般選用開關(guān)乘法器,可選用開關(guān)速度較高的mc1596型乘法器。
目前,模擬乘法器的應(yīng)用極其廣泛,隨著集成乘法器品種的增多、成本降低、精度提高和應(yīng)用方便(已去掉調(diào)零電路)等多方面的優(yōu)點,它會像集成運放一樣,共同推進電子技術(shù)的發(fā)展。