第5章振幅调制解调与混频电路4课件.ppt

1、Agendap 调幅波的基本性质调幅波的基本性质p 调幅电路调幅电路p 检波器检波器p 混频器混频器u高频电子线路研究的对象高频电子线路研究的对象n 调幅波的数学表达式和波形调幅波的数学表达式和波形(1) (1) 数学表达式数学表达式u uAM(t t)=Um(t t)cosct t=Ucm+kau(t t)cosct t1 1 调幅波的基本性质调幅波的基本性质Um(t t)=Ucm+kau(t t)：调幅波的振幅调幅波的振幅uc(t)=Ucmcos(ct)=Ucmcos(2ct)：载波信号：载波信号u u(t) ：调制信号调制信号ka ：调制灵敏度，是由调制电路决定的比例常数。调制灵敏度，是

2、由调制电路决定的比例常数。当调制信号为一单频信号时，即当调制信号为一单频信号时，即u(t t)=Umcost t=Umcos2Ft t式中，式中，为调制信号角频率，为调制信号角频率，F为调制信号频率，且有为调制信号频率，且有2 F，通常，通常F 1，将会导致调幅波在一段时间内振幅为零，此时调幅波将产将会导致调幅波在一段时间内振幅为零，此时调幅波将产生严重失真。为了避免失真，要求生严重失真。为了避免失真，要求ma小于等于小于等于1，即，即ma1将单频调幅波的数学表达式按三角函数展开，可得将单频调幅波的数学表达式按三角函数展开，可得由上式可见，由上式可见，单频调制的调幅波由三个高频分量组成单频调制

3、的调幅波由三个高频分量组成，除角频除角频率为率为c c的载波，的载波，还有还有c c+ +和和c c两个新频率分量。载波两个新频率分量。载波分量的振幅为分量的振幅为c c, , 而两个边频分量的振幅而两个边频分量的振幅为为m ma aU Ucmcm/2/2。因。因m ma a的的最大值只能等于最大值只能等于 1 ,1 ,所以边频振幅的最大值不会超过所以边频振幅的最大值不会超过U Ucmcm/2/2。1 1 调幅波的基本性质调幅波的基本性质n 调幅波的频谱与带宽调幅波的频谱与带宽uAM(t)=Ucmcosct+UcmmaUcmcos(c+)t+ UcmmaUcmcos(c)t1 1 调幅波的基本

4、性质调幅波的基本性质n 调幅波的频谱与带宽调幅波的频谱与带宽1 1 调幅波的基本性质调幅波的基本性质从频谱图可见，从频谱图可见，在调幅波中在调幅波中，载波并不含有任何有用信息载波并不含有任何有用信息，要传送的信息只包含在边频之中。边频的振幅反映了调制要传送的信息只包含在边频之中。边频的振幅反映了调制信号幅度的大小信号幅度的大小，边频的频率虽然属于高频范畴边频的频率虽然属于高频范畴，但反映但反映了调制信号的高低。单频调制的调幅波的频带宽度为调制了调制信号的高低。单频调制的调幅波的频带宽度为调制信号频率的两倍信号频率的两倍，即即BW=BW=2 2F F。复杂信号调制的调幅波的最高复杂信号调制的调幅

5、波的最高频率为频率为c c+ +F Fmaxmax，而最低频率为而最低频率为 c c- -F Fmaxmax，因此频带宽度等于因此频带宽度等于调制信号最高频率的两倍调制信号最高频率的两倍，即即BW=BW=2 2F Fmaxmax。n 调幅波的频谱与带宽调幅波的频谱与带宽cPSSBPDSBPavP(2) (2) 上上( (下下) )边频功率边频功率: :(1) (1) 载波功率载波功率: :(4) (4) 调幅信号总功率调幅信号总功率: :(3) (3) 上下边频总功率上下边频总功率: :L2cm21RUc2a4PmL2cma21)21(RUmc2a21PmSSB2Pc2a)211 (PmDSB

6、cPP 1 1 调幅波的基本性质调幅波的基本性质n 调幅波的功率关系调幅波的功率关系tUmtUmu)cos(21)cos(21ccmaccmaDSBtUmu)cos(21ccmaSSB(1) (1) 双边带双边带-抑制载波只传送上下边带抑制载波只传送上下边带(2) (2) 单边带单边带-抑制载波和其中一个边带抑制载波和其中一个边带1 1 调幅波的基本性质调幅波的基本性质n 双边带调制与单边带调制双边带调制与单边带调制2 2 调幅电路调幅电路n 调幅电路的类别调幅电路的类别n 基极调幅电路（欠压状态）基极调幅电路（欠压状态）)()(BB0BBtuVtV(2) (2) 电路及波形电路及波形2 2

7、调幅电路调幅电路(1) (1) 基本原理：基本原理：用调制信号控制丙类谐振功放的基用调制信号控制丙类谐振功放的基极偏压，从而实现调幅。极偏压，从而实现调幅。)()(CC0CCtuVtVn 集电极调幅电路（过压状态）集电极调幅电路（过压状态）(2) (2) 电路及波形电路及波形2 2 调幅电路调幅电路(1) (1) 基本原理：基本原理：用调制信号控制丙类谐振功放的集电极电用调制信号控制丙类谐振功放的集电极电压，从而实现调幅压，从而实现调幅。作用：实现两个模拟信号相乘。作用：实现两个模拟信号相乘。YXMOuuKu n 模拟乘法器调幅电路模拟乘法器调幅电路(1) (1) 模拟乘法器简介模拟乘法器简介

8、(2) (2) 调幅电路调幅电路符号：符号：2 2 调幅电路调幅电路u 模拟乘法器调幅电路实例模拟乘法器调幅电路实例2 2 调幅电路调幅电路n 二极管平衡调幅电路二极管平衡调幅电路(1) (1) 电路组成原理电路组成原理2 2 调幅电路调幅电路tUtucos)(m2121101ububbi设设有：有：tUtuccmccos)(c1uuu2222102ububbittUUbtUbR)cos()cos(cos2ccmcm2m1c2uuuRiiu)(21o)2(2c21uububRn 二极管平衡调幅电路二极管平衡调幅电路( (2) 2) 工作原理工作原理2 2 调幅电路调幅电路其中其中则则n 二极管

9、平衡调幅电路二极管平衡调幅电路( (2) 2) 工作原理工作原理2 2 调幅电路调幅电路上式是在忽略高次方项后得出的，可见含有频率分上式是在忽略高次方项后得出的，可见含有频率分量量F F、f fc cF F ，只要在输出端用一中心频率为只要在输出端用一中心频率为f fc c 、带带宽为宽为2 2F F的带通滤波器，就可以取出分量的带通滤波器，就可以取出分量 f fc cF F ，实，实现双边带调制。现双边带调制。n 检波器概述检波器概述(1) (1) 作用：作用：(2) (2) 实质：实质：从高频调幅波中解调出原调制信号从高频调幅波中解调出原调制信号检波器实际上是一种频谱搬移电路检波器实际上是

10、一种频谱搬移电路3 3 检波器检波器(3) (3) 分类：分类：n 大信号包络检波器大信号包络检波器(1) (1) 电路组成电路组成(2) (2) 工作原理工作原理3 3 检波器检波器amax2aLL21mFmCRu 大信号包络检波器的大信号包络检波器的惰性失真惰性失真R RL L C CL L过大使二极管在截止期间过大使二极管在截止期间C CL L的放电速度太慢，以致跟的放电速度太慢，以致跟不上调幅波包络的下降速度不上调幅波包络的下降速度 ，出现如图所示的失真现象。，出现如图所示的失真现象。(1) (1) 形成原因形成原因(2) (2) 波形现象波形现象(3) (3) 避免条件避免条件3 3

11、 检波器检波器im2iLLRLURRRUu 大信号包络检波器的大信号包络检波器的负峰切割失真负峰切割失真波形：波形：3 3 检波器检波器相当于给相当于给V V加了一额外的反加了一额外的反偏电压，当偏电压，当R RL L比比R Ri2i2大得多大得多的情况下，的情况下，U URLRL就很大使得就很大使得输入调幅波包络的大小在输入调幅波包络的大小在某个时段小于某个时段小于U URLRL，导致导致V V在在这段时间截止，产生非线这段时间截止，产生非线性失真。其底部被切去，性失真。其底部被切去，形成形成“负峰切割失真负峰切割失真”。)1 (aimmU)(L（直流负载交流负载）RRLRu 克服负峰切割失

12、真的方法克服负峰切割失真的方法为了避免负峰切割失真，必须为了避免负峰切割失真，必须因而：因而：im2iLLRLURRRU2iL2iaRRRmLL2i/RRRR2L1LRR2i2L1L/ RRR3 3 检波器检波器 也就是说，负峰切割失真本质上是由于检波器交、直也就是说，负峰切割失真本质上是由于检波器交、直流负载不等而引起，为此可采用如图的措施来减小交直流流负载不等而引起，为此可采用如图的措施来减小交直流负载的差别。负载的差别。n 同步检波器同步检波器(1) (1) 电路特点电路特点 对对AMAM、DSBDSB、SSBSSB等调幅波均适用。等调幅波均适用。 工作时需要有一同步参考信号工作时需要有

13、一同步参考信号( (与载波同频同相与载波同频同相) )。(2) (2) 同步检波原理同步检波原理3 3 检波器检波器分析可知其中含有频率分量分析可知其中含有频率分量0 0、F F、2 2f fc c、(2(2f fc cF) F) 用一低通滤用一低通滤波器后再隔直便得到低频调制信号。波器后再隔直便得到低频调制信号。tUtucrmrcos)()()()(riMztutuKtun 同步检波器同步检波器(2) (2) 同步检波原理同步检波原理设：设：则：则：ttmUcaimcos)cos1 ()(ituttmUUKc2acmimMcos)cos1 (3 3 检波器检波器ttmUtuIaImIcos)

14、cos1 ()(n 混频器的作用混频器的作用(1) (1) 文字描述文字描述(2) (2) 框图描述框图描述(3) (3) 表达式描述表达式描述ttmUtucacmAMcos)cos1 ()(4 4 混频器混频器 变频是指将高频已调波经过频率变换，变为固定中频变频是指将高频已调波经过频率变换，变为固定中频已调波。已调波。(5) (5) 频谱描述频谱描述(4) (4) 波形描述波形描述4 4 混频器混频器n 混频器的作用混频器的作用p 混频器在接收机中的位置混频器在接收机中的位置4 4 混频器混频器u示例：示例： 经过混频器变频后，输出频率为经过混频器变频后，输出频率为soifffMHz)67

15、. 1 (MHz)465. 6165. 2(MHz465. 0 混频的结果：较高的不同的载波频率变为固定的混频的结果：较高的不同的载波频率变为固定的较低的载波频率，而振幅包络形状不变。较低的载波频率，而振幅包络形状不变。4 4 混频器混频器频谱搬移频谱搬移 4 4 混频器混频器经带通后取出差频分量，即得到中频信号，其中频电流为：经带通后取出差频分量，即得到中频信号，其中频电流为：tUtuttmUtuLLmLcasmscos)(cos)cos1 ()(2Ls2Ls10)()(uubuubbi), 2 , 1 , 0,(cLKqpsFqfpffttmUUbtiIaLmsm2Icos)cos1 ()

16、(n 混频的基本原理混频的基本原理设：设：根据非线性器件的幂级数展开式：根据非线性器件的幂级数展开式：代入两信号分析可得其中含有频率分量：代入两信号分析可得其中含有频率分量：4 4 混频器混频器失真：失真：输出中频信号的频谱结构与输入信号的不同输出中频信号的频谱结构与输入信号的不同干扰：干扰：混频器产生的大量不需要的组合频率分量混频器产生的大量不需要的组合频率分量)dB(lg20smImucUUAn 主要性能指标主要性能指标(1) (1) 混频增益混频增益(2) (2) 选择性选择性要求选频网络的选择性好要求选频网络的选择性好, ,矩形系数接近于矩形系数接近于1 1。(3) (3) 失真与干扰

17、失真与干扰4 4 混频器混频器n 模拟乘法器混频器模拟乘法器混频器)(ztu)(Itu经中心频率为经中心频率为fI ，带宽为带宽为2F的带通滤波器滤波后，得：的带通滤波器滤波后，得：)()(LsMtutuKttmUUK)cos()cos1 (21cLaLmsmMttmUUK)cos()cos1 (21cLaLmsmMttmUIaImcos)cos1 (ttmUUK)cos()cos1 (21cLaLmsmM4 4 混频器混频器n 二极管平衡混频电路二极管平衡混频电路Riiu)(21OtUURbu)cos(2cLLmsm2I带通后得：带通后得：ttUUbtUbR)cos()cos(cos2cLc

18、LLmsm2csm1)2(2Ls2s1uububR4 4 混频器混频器4 4 混频器混频器(1) (1) 基本原理基本原理利用三极管利用三极管i ic c和和u uBEBE的非线性来进行频率变换的非线性来进行频率变换(2) (2) 几种基本形式几种基本形式n 三极管混频三极管混频器器4 4 混频器混频器(1) (1) 组合频率干扰组合频率干扰混频器本身的组合频率中无用频率分量所引起的干扰混频器本身的组合频率中无用频率分量所引起的干扰(2) (2) 副波道干扰副波道干扰由于接收机前端选择性不好由于接收机前端选择性不好, ,外界干扰信号窜入而引起外界干扰信号窜入而引起的干扰的干扰( (最强两个最强

19、两个: :中频干扰和镜像干扰中频干扰和镜像干扰) )(3) (3) 交叉调制干扰交叉调制干扰在有用中频信号的包络上叠加了干扰信号的包络而引起在有用中频信号的包络上叠加了干扰信号的包络而引起(4) (4) 互调干扰互调干扰干扰信号之间彼此混频而产生接近中频的信号而引起干扰信号之间彼此混频而产生接近中频的信号而引起n 混频干扰混频干扰本章小结本章小结u 调幅有普通调幅和抑制载波调幅，普通调幅波的包调幅有普通调幅和抑制载波调幅，普通调幅波的包络反映了调制信号变化的规律。络反映了调制信号变化的规律。u 调幅电路可分为高电平调幅和低电平调幅，它们各调幅电路可分为高电平调幅和低电平调幅，它们各自具有不同的特点，因此分别适用于不同的场合。自具有不同的特点，因此分别适用于不同的场合。u 检波器有包络检波和同步检波两大类。包络检波器检波器有包络检波和同步检波两大类。包络检波器只可解调普通调幅波，同步检波器可解调各种调幅只可解调普通调幅波，同步检波器可解调各种调幅波。包络检波器存在惰性失真和负峰切割失真。波。包络检波器存在惰性失真和负峰切割失真。u 常用混频器有模拟乘法器混频器、二极管混频器、常用混频器有模拟乘法器混频器、二极管混频器、三极管混频器。混频器输出中存在混频干扰。三极管混频器。混频器输出中存在混频干扰。THE ENDTHE END高频电子线路高频电子线路第第5章章