调制和解调

调制和解调在通信、广播、电视和遥控等领域中得到广泛的应用。利用模拟乘法器的功能很容易实现调制和解调的功能。

(a) 振幅调制器 (b) 振幅解调器 图 1

调制

现以无线电调幅广播为例来说明调幅原理。在这种调制过程中，音频信号需用高频信号来运载，这里的高频信号称为载波信号，音频信号称为调制信号。将音频信号“装载”于高频信号的过程称为调制。

在图1（a）中，模拟乘法器的两个输入端加入载波信号v_c=V_ccosw_ct和调制信号v_s=V_scosw_st。模拟乘法器的输出电压为

v_O1=KV_sV_ccosw_st cosw_ct=V cosw_ct（1）

式中V=KV_sV_ccosw_st，是已调信号v_O1的振幅，V是随调制信号v_s而变化的，故称为调幅（AM）而式（1）又可改写为

（2）

由上式可见，乘法器的输出是一标准的调幅波。输出电压的频谱仅由两个边频（w_c+w_s）和（w_c–w_s）组成。实际上，音频信号的w_s不是单一频率，而是一个频带，如20Hz~5kHz。若载波信号的频率为f_c=800kHz时，则下边频（w_c–w_s）和上边频（w_c+w_s）成为下边带和上边带，即以载波的频率800kHz为中心的频带。

若在调制器输出端加一个带通滤波器，滤掉频率为（w_c+w_s）的上边带信号，如图1（a）所示，就变成单边带振幅调制器，它的输出电压为

（3）

解调

调幅波的解调亦称检波，是调幅的逆过程，即从调幅波提取调制（音频）信号的过程称为解调，如图1（b）所示，它也是用一个模拟乘法器和滤波器来实现解调功能的。乘法器的两个输入端分别接入调幅波的下边带信号 和载波信号v_c=V_ccosw_ct，其输出电压为

（4）

通过低通滤波器，滤除不需要的频率（2w_c–w_s）信号，而取出的调制信号为

（5）

相乘检波器的工作频率一般在10MHz以下，当工作频率较高时，可用简单的二极管检波电路，此时不需要将双边带变为单边带信号。

调制/解调用的模拟乘法器，因载波频率较高，一般选用开关乘法器，可选用开关速度较高的MC1596型乘法器。

目前，模拟乘法器的应用极其广泛，随着集成乘法器品种的增多、成本降低、精度提高和应用方便（已去掉调零电路）等多方面的优点，它会像集成运放一样，共同推进电子技术的发展。