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要點(diǎn)： 1、AM廣播的上下邊帶有相同的音聲信號(hào)，只要取出單邊帶音聲信號(hào)就可以聽(tīng)廣播了。 2、大多數(shù)的干擾都是單邊帶干擾(混信) 3、同步檢波的實(shí)質(zhì)是通過(guò)產(chǎn)生與原載波同頻同相的信號(hào)和將此信號(hào)移相90度的信號(hào)分別與原載波信號(hào)混頻,檢波出USB+LSB和USB-LSB的音聲信號(hào)，其中后者可視為混信成分，再經(jīng)90度移相后與前者和差合成后分別得到USB音聲信號(hào)和LSB音聲信號(hào)。選擇無(wú)混信的一側(cè)就可達(dá)到目的. <BR>補(bǔ)充一點(diǎn)，同步出來(lái)的信號(hào)和原調(diào)幅信號(hào)混頻后會(huì)得到含有直流成分和高頻成分和USB與LSB的音聲成分的新信號(hào),通過(guò)電容和低周濾波器消除直流和高頻成分后就得到雙側(cè)邊帶的音聲成分，這大概就是同步檢波這個(gè)詞的由來(lái)了。 最后整理一下:同步檢波首先是產(chǎn)生同步信號(hào)并利用這個(gè)同步信號(hào)與要接收信號(hào)混頻分別得到上下邊帶音頻信號(hào)的和差，此時(shí)的和差信號(hào)已是檢波后的音頻信號(hào)，這個(gè)過(guò)程用到低通濾波器，與二極管檢波完全不同,至此同步檢波實(shí)際上已經(jīng)完成,再將此和差加減處理后得到分離的上下邊帶音頻信號(hào)，選擇無(wú)鄰頻干擾的一側(cè)即可達(dá)到消除鄰頻干擾的目的.整個(gè)過(guò)程大家可以自己比較一下和通常所說(shuō)的單邊帶接收有無(wú)不同。 使用有同步檢波的收音機(jī)很久了，一直知其然不知其所以然,最多也是根據(jù)一些機(jī)器的宣傳資料望文生義的猜測(cè)一下，沒(méi)有系統(tǒng)完整的理解,這次有幸看到日本出口憲先生作于2002年1月25日的一篇文章<理解同步檢波的原理>,原想翻譯給大家看看，因?yàn)榇蜃值仍?，覺(jué)得還是以自己的理解簡(jiǎn)單寫(xiě)一篇短文比較合適，本文中的式號(hào)和圖號(hào)分別與原文對(duì)應(yīng),文字則大多用我自己的語(yǔ)言，架構(gòu)基本與原文保持一致便于大家閱讀.這里有二點(diǎn)需要先向大家解釋:一，本人只在20多年前看過(guò)幾本粗淺的無(wú)線電書(shū)籍,文中謬誤還請(qǐng)指正.二，原文描述的同步檢波原理有可能只是同步檢波的一種,實(shí)際上目前常見(jiàn)的表示除了AM SYNC還有ECSS(邊帶抑制同步檢波),似乎高級(jí)一點(diǎn)的都用ECSS,如AR7030,NRD545等，而傳統(tǒng)模擬調(diào)諧的機(jī)器同樣有同步檢波，如SONY的高靈敏度中波/調(diào)頻收音機(jī)ICF-EX5,價(jià)格還很便宜,不管他們是否都一樣，性能的差別非常巨大是肯定的，這就是為什么有的網(wǎng)友會(huì)否認(rèn)同步檢波效果的原因。 1、無(wú)線電波的基本，我們知道變化的電場(chǎng)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)又產(chǎn)生變化的電場(chǎng)，無(wú)線電波就是這樣產(chǎn)生的，它是波的一種,可以用波長(zhǎng)，頻率和振幅來(lái)表示(圖1),波長(zhǎng)和頻率的關(guān)系如式1,我們可以算出1134KHZ廣播頻率的波長(zhǎng)為264.6M式2，可知中波使用頻率的波長(zhǎng)是很長(zhǎng)的(200-600M)。 2、聲音如何通過(guò)電波傳送?要通過(guò)電波傳送聲音，首先要把音頻信號(hào)合成到電波中去，這個(gè)過(guò)程叫調(diào)制，我們熟知的調(diào)制方式有調(diào)幅和調(diào)頻,簡(jiǎn)稱AM,FM,我們既然討論AM的同步檢波，本文中就只描述AM.所謂AM就是用音頻信號(hào)去改變電波的振幅，AM波中用于搬送音頻信號(hào)的電波成分叫載波，它是等幅波，頻率遠(yuǎn)大于音頻信號(hào)，中波的場(chǎng)合約為100-1000倍,短波也是AM波，此外電視的圖象信號(hào)，航空通信也是AM波，我們常說(shuō)的SSB是單邊帶調(diào)制，實(shí)際上將AM波中的載波成分和一側(cè)邊帶濾除后所得.在后文中還會(huì)詳細(xì)描述，AM波含有三個(gè)成分，一個(gè)載波和二個(gè)邊帶波，相同的音頻信號(hào)包含在二個(gè)邊帶波之中,所以我們可以用SSB方式解調(diào)出其中一個(gè)邊帶波所包含的音頻信號(hào)，也就是說(shuō)可以用SSB接收機(jī)收聽(tīng)AM廣播，但這不是同步檢波，同步檢波可以收聽(tīng)AM廣播卻不能解調(diào)出SSB信號(hào)就是這個(gè)道理，至于SSB所用解調(diào)方式和同步檢波中用的解調(diào)方式在某一過(guò)程中所用原理上是否一樣則是另一回事,不在本文討論之例。 3、AM波是怎樣的波?剛才已經(jīng)簡(jiǎn)單提到，用希望信號(hào)去調(diào)制一個(gè)等幅信號(hào)的振幅的過(guò)程叫調(diào)幅,調(diào)制后的波就叫調(diào)幅波(AM波)，這個(gè)被調(diào)制的信號(hào)叫載波，可用式3表示，式中A為振幅，F(xiàn)是頻率,t是時(shí)間,還有一個(gè)是圓周率(我的筆記本打不出來(lái),抱歉),式3可以用圖2表示，我們希望送出的音頻信號(hào)可用式4表示，其中f是音頻信號(hào)的頻率,因?yàn)橐纛l信號(hào)也是波，所以他們可以用同一個(gè)函數(shù)式表示，這里要注意F必須遠(yuǎn)大于f,不這樣信號(hào)不能很好發(fā)射,因?yàn)檎{(diào)幅就是改變載波的振幅A,可以表示為式5,式中的m為調(diào)制度,決定了將多少信號(hào)調(diào)制到載波中去，通常m小于1,如果大于1則會(huì)發(fā)生過(guò)調(diào)制而產(chǎn)生失真,式5可用圖形3表示,從圖中可以看出，AM波的振幅變化與音頻信號(hào)一致,其波形是上下對(duì)稱的。將式5變化可得式6,從中可以看出包含了3個(gè)部分，第1部分是原來(lái)的載波，頻率是F,振幅還是A,第2部分為比載波高一個(gè)音頻頻率的波(F+f)，第3部分為比載波低一個(gè)音頻頻率的波(F-f)，這二個(gè)部分分別被稱為上側(cè)邊帶和下側(cè)邊帶(USB,LSB)，從式中可以知道這二個(gè)邊帶波各含有一個(gè)音頻信號(hào)f,AM波中的這3個(gè)成分除了一個(gè)原載波是等幅波外，另二個(gè)波成分的波形是什么樣的出口先生文中沒(méi)有提到，在網(wǎng)上一時(shí)也找不到相關(guān)圖形，從式6中推斷,上下邊帶這二個(gè)波成分其實(shí)也是等幅波(假定音頻f此時(shí)為一固定頻率比如1KHZ的正弦波),在調(diào)制度m為1時(shí)振幅分別為載波振幅的一半(A/2),頻率分別為F+f和F-f,也就是說(shuō)音頻信號(hào)f分別包含在這二個(gè)等幅波中，很奇妙吧?這一點(diǎn)說(shuō)實(shí)在的本人并未看過(guò)相關(guān)描述，只是從出口氏文中所給數(shù)式加以理解推斷,或有謬誤也未可知.在實(shí)際情況下音頻頻率f是個(gè)變量,所以上下邊帶是一個(gè)頻率范圍，這個(gè)頻率范圍叫帶寬,AM廣播中這個(gè)范圍是正負(fù)7.5KHZ(載波為中心點(diǎn)),帶寬越窄高頻損失越多，F(xiàn)M的帶寬有15KHZ,FM廣播的音質(zhì)遠(yuǎn)好于AM廣播，就是因?yàn)镕M帶寬大于AM,而不是因?yàn)锳M這種調(diào)制方式本身不如FM.SSB信號(hào)是將AM波三個(gè)成分中的載波和一側(cè)邊帶成分濾除后所余的一側(cè)邊帶成分，記憶中它的帶寬是3KHZ.從這里也可以看出用普通的SSB接收方式接收AM廣播音質(zhì)不好的原因，帶寬太窄,一側(cè)邊帶的音頻信號(hào)雖然解調(diào)出來(lái)卻損失了很多音頻成分。 4，有干擾的場(chǎng)合，在干擾存在的情況下，AM信號(hào)和鄰局信號(hào)的側(cè)帶波相重疊，此時(shí)的AM信號(hào)可用式7表示，可以將式7分為二部分，其一為原來(lái)的AM信號(hào)，另一部分為鄰局干擾信號(hào)，實(shí)際上也就是鄰局邊帶波，大多數(shù)情況下鄰頻干擾只是單側(cè)邊帶相重疊，所以干擾信號(hào)的頻率或?yàn)镕~+f~（USB）或?yàn)镕~-f~（LSB），式7過(guò)于復(fù)雜，可以將其簡(jiǎn)化為式8，表示在受到鄰頻干擾時(shí)AM信號(hào)的成分仍為原載波+USB+LSB。只不過(guò)此時(shí)的USB不再等于LSB，而原來(lái)的AM信號(hào)中二者是相等的，情況發(fā)生了變化。中波AM信號(hào)的邊帶寬是7.5KHZ，而中波電臺(tái)使用頻率的間隔是9KHZ，因此相鄰二臺(tái)有可能發(fā)生邊帶重疊，這就是為什么當(dāng)我們收聽(tīng)廣播時(shí)，在選擇性不好時(shí)鄰局強(qiáng)臺(tái)的音樂(lè)聲會(huì)混入耳中的原因，通常我們對(duì)付這種干擾除了提高調(diào)諧回路的Q值以提高選擇性以外，還使用通帶濾波器減小信號(hào)通過(guò)帶閾，以求能將重疊部分濾除，這也是為什么通帶濾波器的性能與選擇性和音質(zhì)有很大關(guān)系的原因，這里需要補(bǔ)充一點(diǎn)的是，本文討論的干擾皆指鄰頻干擾，很顯然同頻干擾的情況下原信號(hào)和干擾信號(hào)重疊的范圍包括了載波和二側(cè)邊帶，文中函數(shù)式將發(fā)生變化。 <BR>鄰頻干擾時(shí)AM信號(hào)的波形如圖5，頻率分布如圖6。 5.一般的檢波方式（包絡(luò)檢波） 前面已經(jīng)提到，將音頻信號(hào)調(diào)制到載波上去就可以達(dá)到發(fā)送聲音的目的，可是我們的最終目的是實(shí)現(xiàn)聲音的遠(yuǎn)距離傳送，所以還必須在接收一側(cè)將已調(diào)制的信號(hào)解讀出來(lái)，這個(gè)解調(diào)的過(guò)程就叫檢波，過(guò)去的書(shū)里有個(gè)很形象的比喻：將書(shū)信綁在箭上射出去的過(guò)程叫調(diào)制和發(fā)射，找到箭后取下書(shū)信就叫接收和檢波。 為了便于說(shuō)明問(wèn)題我們已經(jīng)分析了AM信號(hào)的頻譜，實(shí)際的AM波形卻如圖3或圖5所示，是一個(gè)以載波為其頻率，振幅與音頻信號(hào)同步變化的上下對(duì)稱的波，也即其振幅變化的包絡(luò)就是我們需要的音頻信號(hào)，包絡(luò)檢波也得名于此，因?yàn)檫@個(gè)包絡(luò)是上下對(duì)稱互相抵消，為了得到它就必須將AM信號(hào)削去一半，這個(gè)目的可以通過(guò)使用具有單向?qū)щ娞匦缘陌雽?dǎo)體二極管等整流元件來(lái)得到，只許AM信號(hào)的正半周或負(fù)半周通過(guò)，即可得到圖7那樣的半個(gè)AM信號(hào)，再用電容等將細(xì)密振動(dòng)的載波成分旁路吸收，最終得到圖8所示音頻信號(hào)，完成整個(gè)檢波過(guò)程，因只使用簡(jiǎn)單的二極管就能達(dá)到目的，所以一般收音機(jī)都采用這種檢波方式，不過(guò)這種檢波方式和下面即將介紹的同步檢波相比信號(hào)的再現(xiàn)性要低，因?yàn)闄z出的是AM信號(hào)振幅變化的包絡(luò)，在圖5那樣因受到干擾振幅變化的波形發(fā)生改變時(shí)，檢波得到的音頻信號(hào)也是受到干擾而改變的信號(hào)。 值得一提的是，包絡(luò)檢波雖將AM信號(hào)削去一半，AM信號(hào)的頻譜卻沒(méi)有發(fā)生改變，仍由一個(gè)載波和二個(gè)邊帶波而成，這也從另一個(gè)角度說(shuō)明為什么普通使用二極管的包絡(luò)檢波不能消除鄰頻干擾也不能解調(diào)出SSB信號(hào)，因?yàn)榍懊嬲f(shuō)過(guò)SSB信號(hào)是將AM信號(hào)頻譜中的載波成分和一側(cè)邊帶濾除后得到的，既然使用二極管檢波后信號(hào)的頻譜沒(méi)有改變，邊帶還是原來(lái)的邊帶，當(dāng)然就不可以解調(diào)SSB信號(hào)了。 6、同步檢波 同步檢波是利用和載波同步的信號(hào)進(jìn)行檢波的方式。這里所說(shuō)的同步信號(hào)是由AM信號(hào)接收端產(chǎn)生。同步檢波的流程整理后如圖9。圖中最后可以看到USB和LSB所含的音頻信號(hào)被分別提取出來(lái)，嚴(yán)格的說(shuō)本文所討論的AM同步檢波過(guò)程中檢出的是上下邊帶音頻信號(hào)之和（和頻）與音頻信號(hào)之差（差頻）。這個(gè)音頻信號(hào)之差沒(méi)有干擾時(shí)為零（兩側(cè)邊帶所含音頻信號(hào)原本是相同的），在其后的處理過(guò)程中分別將這個(gè)和差信號(hào)相加減后就能得到我們需要的一側(cè)邊帶音頻信號(hào)。達(dá)到削除鄰頻干擾的目的。 在圖9所示同步檢波流程中有3個(gè)信號(hào)是關(guān)鍵的，第一當(dāng)然就是我們需要接收的AM信號(hào)，即圖中的入力信號(hào)。第二是與所要接收AM信號(hào)的載波同步的同步信號(hào)，這里的同步指的是同頻同相。第三是將剛才的同步信號(hào)移相后得到的移相信號(hào)。其實(shí)同步檢波就是一種“乘法檢波”，用同步信號(hào)和移相信號(hào)分別與入力AM信號(hào)相乘就能得到AM信號(hào)中包含的二個(gè)音頻信號(hào)之和與差。 6.1、USB+LSB的音頻信號(hào)的檢波（注：這里的USB+LSB指的是將USB中所含的音頻信號(hào)與LSB中所含的音頻信號(hào)相加。下同，后面提到的USB-LSB也表示同樣的意思） 這里說(shuō)明一下圖9中虛線圍起來(lái)的USB+LSB部分，首先用同步信號(hào)和要接收的AM信號(hào)混合（其實(shí)就是一個(gè)混頻過(guò)程，和超外差收音機(jī)的混頻是一個(gè)意思），這個(gè)混合在數(shù)學(xué)中用乘法表示。前文中提到式8的AM信號(hào)是受到干擾的AM號(hào)。將這個(gè)AM信號(hào)與同步信號(hào)相乘。利用三角函數(shù)的加法定理可以得到式9（將式9的波形表示出來(lái)就是圖10的樣子。從中可以看到高頻波形變的濃密。是因?yàn)轭l率變?yōu)?倍的緣故）。在式9的最后部分，我們可以看到二個(gè)音頻成份之和。它們是原AM信號(hào)中上下邊帶各自包含的音頻信號(hào)，不難理解，通過(guò)使用與載波同步的同步信號(hào)，我們得到了上下邊帶音頻信號(hào)之和。所謂同步檢波的同步，意義即在于此。再看看式9的前面部分，它們分別是2倍于載波頻率（2F）的高頻部分和定數(shù)1/2。分別表示高頻成分和直頻成分。高頻成分可用低通濾波器濾除。直流成分可以用電容除去，至此檢波完成。得到USB+LSB的音頻成分（式10）。這個(gè)音頻信號(hào)的波形如圖11。圖10的包絡(luò)線被圓滑致密的連在了一起，因此這種檢波方法能夠做到比通常使用整流元件的檢波有更小的失真。 6.2、USB+LSB還不能除去領(lǐng)頻干擾 我們得到了USB+LSB的音頻信號(hào)，還是不能除去鄰頻干擾。從圖6中可知，只要取出USB或LSB其中未受干擾的一側(cè)，就可以消除鄰頻干擾，而在實(shí)際的廣播接收中，大部分的干擾都只限于接收信號(hào)傘雙側(cè)邊帶的其中一側(cè)。 6.3、USB—LSB的音頻信號(hào)的檢波 回過(guò)頭再看圖9下側(cè)用虛線圍住的USB—LSB部分。為了除去鄰頻干擾，人們想到了USB—LSB的方法。我們可以把這個(gè)USB—LSB考慮為干擾成份。為什么這么說(shuō)呢？我們已知相同的音頻信號(hào)包含在AM信號(hào)的USB和LSB中，受到干擾后，USB和LSB中所含音頻信號(hào)不再相同。它們的差信號(hào)就是干擾成份。只要使用前文中提到的移相信號(hào)，很容易就能得到這個(gè)音頻差頻信號(hào)了。還是用與接收AM信號(hào)混頻的辦法。因?yàn)橐葡嘈盘?hào)與同步信號(hào)相比相位差了90度，它們的計(jì)算式發(fā)生了一些變化。不過(guò)適用的仍是三角函數(shù)的加法定理，如式11。式11表示的波形如圖12，圖12有些怪異，那是因?yàn)橄辔话l(fā)生了變化，將圖13反轉(zhuǎn)后與之重疊會(huì)有助與理解一些。從圖12也可以理解我們?yōu)楹慰梢詫SB—LSB視為干擾成份。 再比較式11和式9，相似的是式11的最后部份也是USB和LSB的音頻信號(hào)，前面部分同樣是高頻成分，可以用低通濾波器濾除，得到式12。因?yàn)橄辔徊煌?，還不能直接將其與前面式10的和頻進(jìn)行加減運(yùn)算。必需再次移相90得式13。式13的波形如圖13，為USB—LSB的音頻信號(hào)（頻差）。 6.4、取出USB和LSB 經(jīng)過(guò)前面對(duì)信號(hào)的處理，我們得到了二個(gè)音頻信號(hào)，或者說(shuō)檢波出二個(gè)音頻信號(hào)，它們分別為上下邊帶所含音頻信號(hào)之和（USB+LSB）與差（USB-LSB）。這二個(gè)信號(hào)通過(guò)簡(jiǎn)單的加減運(yùn)算就能得到獨(dú)立的USB和LSB信號(hào)了。式14=式10+式13。式15=式10-式13。選擇其中未受干擾的一側(cè)就達(dá)到了我們消除鄰頻干擾的目的。圖14表示受到干擾的USB波形，圖15表示不受干擾的LSB波形。 |
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