调幅(高频)要点课件.ppt

1、9.1 频谱搬移电路的特性频谱搬移电路的特性 非线性电路具有频率变换的功能，即通过非线性器件非线性电路具有频率变换的功能，即通过非线性器件相乘的作用产生与输入信号波形的频谱不同的信号。相乘的作用产生与输入信号波形的频谱不同的信号。当频率变换前后，信号的频谱结构不变，只是将信号当频率变换前后，信号的频谱结构不变，只是将信号频谱无失真在频率轴上搬移，则称之为线性频率变换，具频谱无失真在频率轴上搬移，则称之为线性频率变换，具有这种特性的电路称之为频谱搬移电路。如下图所示有这种特性的电路称之为频谱搬移电路。如下图所示非线性器 件主振带通f0,2Fmax调制信号f0ff0fmaxf02f0ff0f(a)

2、调幅原理调幅原理中放来非线性器 件低通Fmax到功放0Fmaxf0fFmaxf12f1f1f(b)检波原理检波原理2)2)从频谱结构看，上述频率从频谱结构看，上述频率变换电路都只是对输入信号变换电路都只是对输入信号频谱实行横向搬移而不改变频谱实行横向搬移而不改变原来的谱结构，因而都属于原来的谱结构，因而都属于所谓的线性频率变换。所谓的线性频率变换。1)1)它们的实现框图几乎它们的实现框图几乎是相同的，都是利用非线是相同的，都是利用非线性器件对输入信号频谱实性器件对输入信号频谱实行变换以产生新的有用频行变换以产生新的有用频率成分后，滤除无用频率率成分后，滤除无用频率分量。分量。3)3)频谱的横向

3、平移从时域频谱的横向平移从时域角度看相当于输入信号与一角度看相当于输入信号与一个参考正弦信号相乘，而平个参考正弦信号相乘，而平移的距离由此参考信号的频移的距离由此参考信号的频率决定，它们可以用乘法电率决定，它们可以用乘法电路实现。路实现。非线性器 件本振带通fi,2Fmax高放f0f到中放fi=fO-fSfSffiffif(c)混频原理混频原理9.2 振幅调制原理振幅调制原理一、概述一、概述 调制是将要传送的信息装载到某一高频振荡调制是将要传送的信息装载到某一高频振荡(载频载频)信号信号上去的过程。上去的过程。按照所采用的载波波形区分，调制可分为连续波按照所采用的载波波形区分，调制可分为连续波

4、(正弦正弦波波)调制和脉冲调制。调制和脉冲调制。连续波调制以单频正弦波为载波，可用数学式表示，连续波调制以单频正弦波为载波，可用数学式表示，受控参数可以是载波的幅度受控参数可以是载波的幅度A，频率频率 或相位或相位。因而有调幅。因而有调幅(AM)、调频、调频(FM)和调相和调相(PM)三种方式。三种方式。脉冲调制以矩形脉冲为载波，受控参数可以是脉冲高脉冲调制以矩形脉冲为载波，受控参数可以是脉冲高度、脉冲重复频率、脉冲宽度或脉冲位置。相应地，就有度、脉冲重复频率、脉冲宽度或脉冲位置。相应地，就有脉冲调幅脉冲调幅(PAM，包括脉冲编码调制包括脉冲编码调制PCM)，脉冲调频脉冲调频(PFM)，脉冲调

5、宽脉冲调宽(PWM)和脉冲调位和脉冲调位(PPM)。本课程只研究各种正弦调制方法性能和电路。本课程只研究各种正弦调制方法性能和电路。调制的作用n调制的作用主要有2个作用1：在无线通信中，为了便于信号发射（天线不能太长，而只有当天线长度与波长相当时才能将电磁波辐射出去），将低频短的原始信息（如语音）调制到高频段；作用2：提高信道的利用率n通过频域复用（如一个空间可传多个电台）n通过先进的调制技术（如日益提高的上网速率）同学们将在同学们将在通信原理通信原理课程中详细学课程中详细学习习调制解调在无线通信系统中的位置音频放大器调制器激励放大输出功率放大载波振荡器天线开关高频放大混频器中频放大与滤波解调

6、器音频放大器话筒本地振荡器扬声器变频器调幅、调频、调相的波形示意原始信息原始信息tttt调幅信号调幅信号调频信号调频信号调相信号调相信号二、调幅波的性质二、调幅波的性质设设 简谐调制信号简谐调制信号 载波信号载波信号 tcosV)t(vtcosV)t(o00v1.调幅波的数学表达式调幅波的数学表达式则则 调幅信号为调幅信号为tcosVKV)t(Vdo)tcosVVK1(Vodo)tcosm1(Vao 称为调幅指数即调幅度，是调幅波的主要参数之称为调幅指数即调幅度，是调幅波的主要参数之一，它表示载波电压振幅受调制信号控制后改变的程度。一一，它表示载波电压振幅受调制信号控制后改变的程度。一般般0m

7、a1。odaVVKm 通常调制要传送的信号波形是比较复杂的，但无论多么通常调制要传送的信号波形是比较复杂的，但无论多么复杂的信号都可用傅氏级数分解为若干正弦信号之和。为了复杂的信号都可用傅氏级数分解为若干正弦信号之和。为了分析方便起见，我们一般把调制信号看成一简谐信号。分析方便起见，我们一般把调制信号看成一简谐信号。2.普通调幅波的波形图普通调幅波的波形图 当载波频率当载波频率 调制信号频率调制信号频率，0ma1，则可画出则可画出和已调幅波形分别如下图所示。从图中可看出调幅波是一个和已调幅波形分别如下图所示。从图中可看出调幅波是一个载波振幅按照调制信号的大小线性变化的高频振荡，其振荡载波振幅按

8、照调制信号的大小线性变化的高频振荡，其振荡频率保持载波频率不变。频率保持载波频率不变。oominooomaxominmaxaVVVVVVV)VV(21m 当时当时ma 1时，调幅达到最大值，称为百分之百调幅。时，调幅达到最大值，称为百分之百调幅。若若ma 1，AM信号波形某一段时间振幅为将为零，称为过调信号波形某一段时间振幅为将为零，称为过调制。制。tov(a)调制信号调制信号v oVmaxt(b)已已调调波波形形由非正弦波调制所得到的调幅波形由非正弦波调制所得到的调幅波形v(t)ot过调制波形图过调制波形图调幅度变化时，已调波的变化越大称调幅度越深所以说am0am当ttmVa00cos)co

9、s1(已调波表达式为tV00cos已调波表达式变为t0V0V实际上属于未调幅10am当t正常调幅%)100(1即当am1ma 最大调幅1am当称为“过调幅”3.调幅信号的频谱及带宽调幅信号的频谱及带宽将调幅波的数学表达式展开，可得到将调幅波的数学表达式展开，可得到tcos)tcosm1(V)t(oaovt)cos(Vm21t)cos(Vm21tcosVooaooaoomax00max0+max非正弦波调幅信号的频谱图非正弦波调幅信号的频谱图由图看出调幅过程实际上是由图看出调幅过程实际上是一种频谱搬移过程，即将调一种频谱搬移过程，即将调制信号的频谱搬移到载波附制信号的频谱搬移到载波附近，成为对称

10、排列在载波频近，成为对称排列在载波频率两侧的上、下边频，幅度率两侧的上、下边频，幅度均等于均等于oaVm21 对于单音信号调制已调幅波，从频谱图上可知其占据对于单音信号调制已调幅波，从频谱图上可知其占据的频带宽度的频带宽度B=2 或或B=2F(=2 F)，对于多音频的调制信对于多音频的调制信号，若其频率范围是，则已调信号的频带宽度等于调制信号，若其频率范围是，则已调信号的频带宽度等于调制信号最高频率的两倍。号最高频率的两倍。4.普通调幅波的功率关系普通调幅波的功率关系将将 作用在负载电阻作用在负载电阻R R上上tcos)tcosm1(Voao)t(v载波功率载波功率RV21P2ooT每个边频功

11、率每个边频功率(上边频或下边频上边频或下边频)oT2a2oa2SB1SBPm41RVm2121PP在调幅信号一周期内，在调幅信号一周期内，AM信号的平均输出功率是信号的平均输出功率是oT2aDSBoTAMP)m211(PPP因为因为ma1，所以边频功率之和最多占总输出功率的所以边频功率之和最多占总输出功率的1/3。调幅波中至少有调幅波中至少有2/3的功率不含信息，从有效地利用发射的功率不含信息，从有效地利用发射机功率来看，普通调幅波是很不经济的。机功率来看，普通调幅波是很不经济的。三、抑制载波的双边带调幅波与单边带调幅波三、抑制载波的双边带调幅波与单边带调幅波1.1.抑制载波的双边带调幅波抑制

12、载波的双边带调幅波 为了克服普通调幅波效率低的缺点，提高设备的功率利用为了克服普通调幅波效率低的缺点，提高设备的功率利用率，可以不发送载波，而只发送边带信号。率，可以不发送载波，而只发送边带信号。这就是抑制载波的双边带调幅波这就是抑制载波的双边带调幅波(DSB AM)其数学表达式为其数学表达式为t)cos(Vm21t)cos(Vm21)t(VooaooaDSBtcostcosV)t(VooDSB 其所占据的频带宽度仍为调制信号频谱中最高频率的两其所占据的频带宽度仍为调制信号频谱中最高频率的两倍，即倍，即maxDSBF2B2.单边带调幅波单边带调幅波 上边频与下边频的频谱分量对称含有相同的信息。

13、也上边频与下边频的频谱分量对称含有相同的信息。也可以只发送单个边带信号，称之为单边带通信可以只发送单个边带信号，称之为单边带通信(SSB)。t)cos(Vm21)t(Vooat)cos(Vm21)t(Vooa其表达式为：其表达式为：或或maxSSBFB其频带宽度为：其频带宽度为：电压电压表达式表达式普通调幅波普通调幅波tcos)tcosm1(V0a0载波被抑制双边带调幅波载波被抑制双边带调幅波tcostcosVm00a单边带信号单边带信号t)cos(V2m00a)t)cos(V2m(00a或波形图波形图频谱图频谱图0-0+m0aVm210-0+m0aVm21信号信号带宽带宽)2(2)2(2)2

14、(20-0+表表9-1 三种振幅调制信号三种振幅调制信号3.残留边带调幅残留边带调幅0.75MHz6MHz1.25MHz6.25MHzfcf0.75MHz中频6.25MHzf0.75MHz50%(a)广播电视台系统发端滤波器特性广播电视台系统发端滤波器特性 (b)电视接收系统中频滤波器特性电视接收系统中频滤波器特性 残留边带调幅残留边带调幅(记为记为VSB AM)它在发射端发送一个完整的它在发射端发送一个完整的边带信号、载波信号和另一个部分被抑制的边带信号。边带信号、载波信号和另一个部分被抑制的边带信号。这样它既保留了单边带调幅节省频带的优点，且具有滤这样它既保留了单边带调幅节省频带的优点，且

15、具有滤波器易于实现、解调电路简单的特点。波器易于实现、解调电路简单的特点。在广播电视系统中图象信号就是采用残留边带调幅。在广播电视系统中图象信号就是采用残留边带调幅。例题伏特5maxV伏特1minVt_,am所示标准调幅的已调波如图)(32:minmax0VVVV解法一323130min0VVVma32:minmaxminmaxVVVVma解法二例题tttv21cos3cos4)(调制信号ttv00cos10)(载波1,ak且进行标准调幅求（1）已调波的表达式；（2）各个频率分量的调制系数ma1,ma2（3）边频功率（上下边频功率之和）与载波功率之比例题(解)ttVktVkVtvaa02211

16、0cos)coscos()(已调波ttt021cos)cos3cos410(ttt021cos)cos3.0cos4.01(103.04.02211aamm的调制指数频率分量；的调制指数频率分量TaPmPP021114100TaPmPP022224100125.02121212122210022021aaTTaTammPPmPm载波功率总边频功率9.3 振幅调制方法与电路振幅调制方法与电路 调幅波的共同之处都是在调幅前后产生了新的频率分调幅波的共同之处都是在调幅前后产生了新的频率分量，也就是说都需要用非线性器件来完成频率变换。量，也就是说都需要用非线性器件来完成频率变换。带通v AM(t)ov

17、(t)V0(t)(a)普通调幅波实现框图普通调幅波实现框图 v(t)vDSB(t)vo(t)(b)抑制载波的双边带调幅波抑制载波的双边带调幅波v(t)v DSB(t)带通v SSB(t)v o(t)0+或0(c)单边带调幅波实现框图单边带调幅波实现框图原理框图如下：原理框图如下：一、概述一、概述 高电平调幅电路高电平调幅电路 一般置于发射机的最后一级，是在功率电平较高的一般置于发射机的最后一级，是在功率电平较高的情况下进行调制。情况下进行调制。低电平调幅电路低电平调幅电路 一般置于发射机的前级，再由线性功率放大器放大一般置于发射机的前级，再由线性功率放大器放大已调幅信号，得到所要求功率的调幅波

18、。已调幅信号，得到所要求功率的调幅波。按调制电路输出功率的高低可分为：按调制电路输出功率的高低可分为：二、低电平调幅电路二、低电平调幅电路1.简单的二极管调幅电路简单的二极管调幅电路+CLR+vov+vo+vDi二极管调幅电路二极管调幅电路 调制信号和载波信号相加后，调制信号和载波信号相加后，通过二极管非线性特性的变换，在通过二极管非线性特性的变换，在电流电流i中产生了各种组合频率分量，中产生了各种组合频率分量，将谐振回路调谐于，便能取出和的成分，这便是普通调幅波。将谐振回路调谐于，便能取出和的成分，这便是普通调幅波。(1)平方律调幅平方律调幅二极管信号较小时的工作状态二极管信号较小时的工作状

19、态3D32D2D10vavavaaitcosVtcosVc000Dvvv当当vD很小时，级数可只取前四项很小时，级数可只取前四项 经分类整理可知：经分类整理可知：是我们所需要的上、是我们所需要的上、下边频。这对边频是由平方项产生的，故称为平下边频。这对边频是由平方项产生的，故称为平方律调幅。其中最为有害的分量是方律调幅。其中最为有害的分量是 项。项。020 由于二极管不容易得到较理想的平方特性，由于二极管不容易得到较理想的平方特性，因而调制效率低因而调制效率低,无用成分多，目前较少采用平方无用成分多，目前较少采用平方律调幅器。律调幅器。(2)开关式调幅开关式调幅 在大信号情况应运时，依靠二极管

20、的导通和截止来实在大信号情况应运时，依靠二极管的导通和截止来实现频率变换，这时二极管就相当于一个开关。现频率变换，这时二极管就相当于一个开关。满足满足 的条件时，的条件时，二极管的通、断由载波电二极管的通、断由载波电压决定。压决定。VV0输出调幅波有用电流分量输出调幅波有用电流分量v2+i2D2D1+viiL1.2R+v2v 1+D4D3+i3viiL3.4RLi1v1v1v1(b)(a)v2+v2i1+v 2v 2+由两个二极管组成的平衡开关调幅器由两个二极管组成的平衡开关调幅器tvo平衡调制器输出的电压波形平衡调制器输出的电压波形ttVgiD)cos()cos(4000 普通调幅波的高频振

21、荡是连续的，可是双普通调幅波的高频振荡是连续的，可是双边带调幅波在调制信号极性变化时，它的高频边带调幅波在调制信号极性变化时，它的高频振荡的相位要发生振荡的相位要发生180 的突变，这是因为双边的突变，这是因为双边带波是由带波是由v0和和v 相乘而产生的。相乘而产生的。平衡调幅电路vv0v平方律二极管平方律二极管平方律二极管平方律二极管RRi12020101)()(vvbvvbbii22020101)()(vvbvvbbi+vout_RiRivout2142021vvbvbRtVtvcos)(设调制信号tVtv000cos)(载波)cos)(cos(2cos20021tVtVbtVbRvout

22、积化积化和差和差)cos()cos(cos20020021tVVbtVVbtVbRvout 00B=2从频谱可见平衡调幅产生的是抑制载从频谱可见平衡调幅产生的是抑制载波的双边带的调幅波（波的双边带的调幅波（DSB-SC）2.环形调制器环形调制器 在平衡调制器的基础上，再增加两个二极管，使电路中在平衡调制器的基础上，再增加两个二极管，使电路中4个二极管首尾相接构成环形，这就是环形调制器。个二极管首尾相接构成环形，这就是环形调制器。D1Tr1Tr2iLD4D321:1v021:1v RLvv+v0+v+D2环行调制器原理图环行调制器原理图=gDVcos(0)t+cos(0)t0i4 振幅比平衡调制

23、器提高了一倍，并振幅比平衡调制器提高了一倍，并抑制了低频抑制了低频 分量，因而获得了广泛应分量，因而获得了广泛应用。用。从其正负半周期的原理图从其正负半周期的原理图可知环形调制器输出电流的有可知环形调制器输出电流的有用分量用分量D1Tr1Tr2i121:1v021:1RL+v+D2v i2iL1Tr1Tr2i321:1v021:1RL+v+v i4iL1iLKD4D3(b)(a)环型调制器等效电路环型调制器等效电路模拟乘法器调幅v0v0vvk)cos)(cos(00tVtVk)cos()cos(2000ttVVk0-+从频谱可见模拟乘法器调幅产生的也是从频谱可见模拟乘法器调幅产生的也是抑制载波

24、的双边带的调幅波（抑制载波的双边带的调幅波（DSB-SC），甚至不用滤波器），甚至不用滤波器4.产生单边带信号的方法产生单边带信号的方法(1)滤波法滤波法vv0v DSBo带通滤波器vSSBo+(或)0单边带输 出00max0+max0+max00max 滤波器法实现单边带调制滤波器法实现单边带调制FBM1音频1BM22BM33强放f2+f1+Ff1Ff1+Ff2(f1+F)f2(f2+f1+F)OSC1OSC2OSC3f1f0+Ff1+f2+f3+F=f0+Ff2f3实际滤波器法单边带发射机方框图实际滤波器法单边带发射机方框图DSB信号经过带通信号经过带通滤波器后，滤除了滤波器后，滤除了下边

25、带，就得到了下边带，就得到了SSB信号。由于信号。由于 0 max，上、下，上、下边带之间的距离很边带之间的距离很近，要想通过一近，要想通过一个边带而滤除另一个边带而滤除另一个边带，就对滤波个边带，就对滤波器提出了严格的要器提出了严格的要求。求。为什么实际中使用的单边带滤波器不是在高为什么实际中使用的单边带滤波器不是在高频段直接进行滤波，而是先在低频进行滤波，然频段直接进行滤波，而是先在低频进行滤波，然后进行频率搬移？后进行频率搬移？问题问题(2)相移法相移法相移法是利用移相的方法，消去不需要的边带。如图所示相移法是利用移相的方法，消去不需要的边带。如图所示调制信号V0sint调制信号 90移

26、相网络载波 90移相网络平 衡调幅器 A平 衡调幅器 BV0cos0tv 2=Vcostsin0tV0sin0tV1=Vsintsin0t合 并网 络v3单边带输 出载 波振荡器相移法单边带调制器方框图相移法单边带调制器方框图 图中两个平衡调幅图中两个平衡调幅器的调制信号电压和载器的调制信号电压和载波电压都是互相移相波电压都是互相移相90。)tcos()tVcos(0021 sinsin01ttVv)cos()cos(21 coscos0002ttVttVv因此，输出电压为因此，输出电压为t)cos(KV)(K0213vvv 这种方法原则上能把相距很近的两个边频这种方法原则上能把相距很近的两个

27、边频带分开，而不需要多次重复调制和复杂的滤波带分开，而不需要多次重复调制和复杂的滤波器。器。但这种方法要求调制信号的移相网络和载但这种方法要求调制信号的移相网络和载波的移相网络在整个频带范围内，都要准确地波的移相网络在整个频带范围内，都要准确地移相移相9090。这一点在实际上是很难做到的。这一点在实际上是很难做到的。(3)修正的移相滤波法修正的移相滤波法BM1v1=vv低通滤波器BM390移相网络v=cos1tBM2低通滤波器BM4v2=vv v=sin1t音频振荡器BM-平衡调幅器音频输入V(t)=sint90移相网络v0=cos1tv0=sin2t载波振荡器合并网络v3v4SSB输出v1=

28、sint sin1tv2=cos(1)tv3=v v3=sin2tcos(1-)tv2=sint cos1tv4=cos(1)tv4=v0v3=sin2t sin(1)t修正的移相滤波法修正的移相滤波法 这种方法所用这种方法所用的的90移相网络工移相网络工作于固定频率，因作于固定频率，因而克服了实际的移而克服了实际的移频网络在很宽的音频网络在很宽的音频范围内不能准确频范围内不能准确地移相地移相90的缺点。的缺点。这种方法所需要的移相网络工作于固定频率这种方法所需要的移相网络工作于固定频率 1与与 2，因此制造和维护都比较简单。它特别适用于小型轻便设备，因此制造和维护都比较简单。它特别适用于小型

29、轻便设备，是一种有发展前途的方法。是一种有发展前途的方法。三、高电平调幅电路三、高电平调幅电路 高电平调幅电路需要兼顾输出功率、效率和调制线性高电平调幅电路需要兼顾输出功率、效率和调制线性的要求。的要求。最常用的方法是对功放的供电电压进行调制。最常用的方法是对功放的供电电压进行调制。根据调制信号控制方式的不同，对晶体管而言，高电根据调制信号控制方式的不同，对晶体管而言，高电平调幅又可分为基极调幅和集电极调幅。平调幅又可分为基极调幅和集电极调幅。1.集电极调幅电路集电极调幅电路vb(t)+VcT+VBB+Vc(t)+vCEvBE+LCvcv+集电极调幅电路集电极调幅电路调制信号调制信号 经低频变

30、经低频变压器加在集电极上，并与直流压器加在集电极上，并与直流电源电压电源电压VcT相串馈。相串馈。高频载波高频载波v0(t)=v0cos经高频变压器经高频变压器加在基极回路中。加在基极回路中。tcosvv集电极调幅在调制信号一周期内的各平均功率为：集电极调幅在调制信号一周期内的各平均功率为：1)集电极有效电源电压集电极有效电源电压Vc(t)供给被调放大器的总平均功率供给被调放大器的总平均功率)m211(PP2aTav2)集电极直流电源集电极直流电源VcT所供给的平均功率则为所供给的平均功率则为COTCTTIVPP3)调制信号源调制信号源Vc 供给的平均功率供给的平均功率COTCT2aavcIV

31、2mPPP4)平均输出功率平均输出功率)m211(PP2aT0oav5)集电极平均耗散功率集电极平均耗散功率)m211(PP2aCToav6)集电极效率集电极效率T2aT2aoTavoavav)2m1(P)2m1(PPP故：故：2)总输入功率分别由总输入功率分别由VCT与与VC 所供给，所供给，VCT供给用以产供给用以产 生载波功率的直流功率生载波功率的直流功率P=T，VC 则供给用以产生边则供给用以产生边 带功率的平均功率带功率的平均功率PDSB。1)平均功率均为载波点各功率的平均功率均为载波点各功率的()()倍倍2am2113)集电极平均耗散功率等于载波点耗散功率的集电极平均耗散功率等于载

32、波点耗散功率的()倍，倍，应根据这一平均耗散功率来选择晶体管，以使应根据这一平均耗散功率来选择晶体管，以使PCMPcav。2am2114)输出的边频功率由调制器供给的功率转换得到，大功输出的边频功率由调制器供给的功率转换得到，大功 率集电极调幅就需要大功率的调制信号电源。率集电极调幅就需要大功率的调制信号电源。2.基极调幅电路基极调幅电路Cvb(t)Vcc+L+VBTvb+VB(t)Vccvc(t)基极调幅电路基极调幅电路 与集电极调幅电路与集电极调幅电路同样的分析，可以认同样的分析，可以认为为VB(t)=VBT+v(t)是是放大器的基极等效低放大器的基极等效低频供电电源。频供电电源。因为因为

33、VB(t)随调制信号随调制信号v(t)变化，如果要求放大器的输变化，如果要求放大器的输出电压也随调制信号变化，则应使输出电压随出电压也随调制信号变化，则应使输出电压随VB(t)变化。变化。放大器应工作在欠压区，保证输出回路中的基波电流放大器应工作在欠压区，保证输出回路中的基波电流Ic1m、输出电压输出电压Vc(t)按基极供电电压按基极供电电压VBT(t)变化，从而实现输出电变化，从而实现输出电压随调制电压变化的调幅。压随调制电压变化的调幅。9.4 振幅解调振幅解调(检波检波)原理与电路原理与电路一、概述一、概述 振幅解调振幅解调(又称检波又称检波)是振幅调制的逆过程。它的作用是是振幅调制的逆过

34、程。它的作用是从已调制的高频振荡中恢复出原来的调制信号。从已调制的高频振荡中恢复出原来的调制信号。从频谱上看，检波就是将幅度调制波中的边带信号不从频谱上看，检波就是将幅度调制波中的边带信号不失真地从载波频率附近搬移到零频率附近失真地从载波频率附近搬移到零频率附近,因此，检波器也因此，检波器也属于频谱搬移电路。属于频谱搬移电路。检波器的组成应包括三部分，高频已调信号源，非检波器的组成应包括三部分，高频已调信号源，非线性器件，线性器件，RC低通滤波器。其组成原理框图如下图所示，低通滤波器。其组成原理框图如下图所示，它适于解调普通调幅波。它适于解调普通调幅波。包络检波包络检波同步检波同步检波检波器分

35、类检波器分类:平方率检波平方率检波峰值包络检波峰值包络检波平均包络检波平均包络检波解调输出载波信号v0(t)=cos0tv(t)调幅信号vs(t)低 通滤波器载波被抑制的已调波解调原理载波被抑制的已调波解调原理二、二极管二、二极管(大信号大信号)峰值包络检波器峰值包络检波器 二极管二极管(大信号大信号)包络检波器包络检波器串联型二极管包络检波电路串联型二极管包络检波电路并联型二极管包络检波电路并联型二极管包络检波电路C+vRL+充电放电iDvi串联型二极管包络检波器串联型二极管包络检波器如图所示串联型二极管包络检波器如图所示串联型二极管包络检波器 RL、C为二极管检波器的负载，同时也起低通为二

36、极管检波器的负载，同时也起低通滤波器作用。滤波器作用。一般要求的输入信号大于一般要求的输入信号大于0.5V0.5V，所以称为大信所以称为大信号检波器。号检波器。RLC电路：电路：二是作为检波器的负载，在其两二是作为检波器的负载，在其两 端输出已恢复的调制信号。端输出已恢复的调制信号。一是起高频滤波作用。一是起高频滤波作用。故必须满足故必须满足LoRc1LmaxRC1ovitvct1t2二极管检波器的波形图二极管检波器的波形图其检波图如右图其检波图如右图及及从时域来理解+uD -+-uoiduD=ui-uoRi充充+-uoi放放+-ui+-uiVDRCui+-Crd 当输入信号当输入信号ui(t

37、)为调幅波时，那么载波为调幅波时，那么载波正半周时二极管正向导通，输入高频电压正半周时二极管正向导通，输入高频电压通过二极管对电容通过二极管对电容C充电，充电时间常数充电，充电时间常数为为rdC。因为因为rdC较小，充电很快，电容上较小，充电很快，电容上电压建立的很快电压建立的很快,输出电压输出电压uo(t)很快增长很快增长。当当uD=ui-uo0，二极管导通；二极管导通；当当uD=ui-uoRd时，时，0，cos1。即检波效率即检波效率Kd接近于接近于1，这是包络检波的主要优点。这是包络检波的主要优点。2)等效输入电阻等效输入电阻RidimimidIVRVim-输入高频电压的振幅输入高频电压

38、的振幅Iim-输入高频电流的的基波振幅输入高频电流的的基波振幅 由于二极管输入电阻的影响，使输入谐振回路的由于二极管输入电阻的影响，使输入谐振回路的Q值降低，消耗一些高频功率。这是二极管检波器的值降低，消耗一些高频功率。这是二极管检波器的主要缺点。主要缺点。,(),Ov我们取一段时间使得变化很小 接近直流而已调波仍是交流信号根据能量守恒定律2212iOidVVRR22211122iidOdVRRRVK12didRKR 通常3)失真失真 惰性失真惰性失真ovitvct1t2惰性失真惰性失真 由于负载电阻由于负载电阻R与负载电容与负载电容C的的时间常数时间常数RC太大所引起的。这时太大所引起的。这

39、时电容电容 C上的电荷不能很快地随调上的电荷不能很快地随调幅波包络变化幅波包络变化,从而产生失真。从而产生失真。为了防止惰性失真，只要适当选择为了防止惰性失真，只要适当选择RC的数值，使检波器能的数值，使检波器能跟上高频信号电压包络的变化就行了。跟上高频信号电压包络的变化就行了。也就是要求也就是要求dtdcvdtVdm 或写成或写成 a2amaxmm1RC在工程上可按在工程上可按 maxRC1.5 计算。计算。负峰切割失真负峰切割失真(底部切割失真底部切割失真)检波器输出常用隔直流电检波器输出常用隔直流电容容Cc与下级耦合，如图所示。与下级耦合，如图所示。Rg代表下级电路的输入电阻。代表下级电

40、路的输入电阻。+vC+RRgVCCcviD考虑了耦合电容考虑了耦合电容Cc和低放和低放输入电阻输入电阻Rg后的检波电路后的检波电路为了有效地传送低频信号，要求为了有效地传送低频信号，要求gcRC1则检波过程中，则检波过程中，Cc两端建立了直流电压经电阻两端建立了直流电压经电阻R和和Rg分压，在分压，在R上得到的直流电压为：上得到的直流电压为：imgRVRRRV 对于二极管来说，对于二极管来说，VR是是反偏压，它有可能阻止二极反偏压，它有可能阻止二极管导通，从而产生失真。管导通，从而产生失真。VimOvVRmaVim负峰切割失真波形负峰切割失真波形 为了避免底部切割失真，为了避免底部切割失真，调

41、幅波的最小幅度调幅波的最小幅度Vim(1ma)必须大于必须大于VRimgaimVRRR)m1(VRRRR/RRRRmggga即：即：非线性失真非线性失真 频率失真频率失真这种失真是由检波二极管伏安特性曲线的非线性所引起的。这种失真是由检波二极管伏安特性曲线的非线性所引起的。这种失真是由于耦合电容这种失真是由于耦合电容C Cc c和滤波电容和滤波电容C C所引起的。所引起的。Cc的存在主要影响检波的下限频率的存在主要影响检波的下限频率 min。为使频率为为使频率为 min时，时，Cc上的电压降不大，不产生频率失真，上的电压降不大，不产生频率失真，必须满足下列条件：必须满足下列条件：gcminRC

42、1gmincR1C或或电容电容C的容抗应在上限频率的容抗应在上限频率 max时，不产生旁路作用，即它时，不产生旁路作用，即它应满足下列条件：应满足下列条件：RC1max或或RCmax1一般一般Cc约为几约为几 F，C约为约为0.01 F。例题二极管检波电路如下图所示，已知输入信号二极管检波电路如下图所示，已知输入信号)(102cos()102cos(6.01 263伏特ttViR=5k，二极管导通电阻，二极管导通电阻rd=80,截止电压截止电压U UBZBZ=0=0。求：。求：1.电压传输系数电压传输系数Kd；2.输出电压输出电压Vo的表达式；的表达式；3.保证波形不产生惰性失真的电容保证波形

43、不产生惰性失真的电容C的最大取值。的最大取值。例题(解)3cos(3RRKdd86.0)5000803cos(3)(2.126.00VVma已调波包络的振幅为又)(121.68.00VVmKad包络检波后的振幅为伏特式为包络检波后的信号表达)102cos()(3ttvOa2amax1mmRC是不产生惰性失真的条件)(042.0102500016.06.011132maxa2auFRmmC低 通滤波器vsvtvi乘积检波电路乘积检波电路三、同步检波器三、同步检波器乘积检波乘积检波平衡同步检波平衡同步检波1.1.乘积检波器乘积检波器(1)工作原理工作原理包 络检波器vsvtvv平衡同步检波电路平衡

44、同步检波电路tcostcosV11sv)tcos(V00tv)tcos()tcost(cosVV11012tsvvvtcoscosVV21010v经过低通滤波后经过低通滤波后t)2cos(VV41tcoscosVV2110101t)2cos(VV41101低通低通滤波器滤波器 VsV0iVt乘积检波器乘积检波器2.三极管同步检波电路三极管同步检波电路采用包络检波器构成同步检波采用包络检波器构成同步检波电路，它的实现模型如图所示。电路，它的实现模型如图所示。非线性器件低通滤波器包络检波器vsv1v0同步检波实现模型同步检波实现模型其原理电路见右其原理电路见右+v rDCRL+v0+vs同步检波原

45、理电路同步检波原理电路设输入信号为抑制载波的双边带设输入信号为抑制载波的双边带tcostcosV0smsv本地振荡信号本地振荡信号tcosV0rmrv则它们的合成信号则它们的合成信号tcostcosVV1V0rmsrmrsvvv故当故当smrmVV1VVmrmsma时时因此，通过包络检波器便可检出所需的调制信号。因此，通过包络检波器便可检出所需的调制信号。实际应用电路常采用平衡调制器实际应用电路常采用平衡调制器构成同步检波电路。构成同步检波电路。D1D2CCRLRLv01(t)vsv02(t)vr(t)Vs(t)Vs(t)+V0 平衡滤波检波器平衡滤波检波器如图如图3.单边带信号的接收单边带信

46、号的接收(SSB)单边带信号的接收过程正好和发送过程相反。单边带信号的接收过程正好和发送过程相反。f0+F第一混频高放第一中放第二混频第二中放带通滤波乘积检波器低通滤波第一本振第二本振第三本振低放f0+Ffi1+Ffi1+Ffi2+Ffi2+Ff1=fi1+f0f2=fi2+fi1fi2F单边带接收机方框图单边带接收机方框图它是二次变频电路。它是二次变频电路。fi1较高，用调谐回路即可选出所需的边带。较高，用调谐回路即可选出所需的边带。fi2较低，一般采用带通滤波器取出单边带信号。较低，一般采用带通滤波器取出单边带信号。单边带信号与第三本振载波信号在乘积检波器中进行解调，单边带信号与第三本振载

47、波信号在乘积检波器中进行解调，经过低通滤波器后，即可获得原调制信号。经过低通滤波器后，即可获得原调制信号。补充例题1 已知载波电压uc=UCsinCt，调制信号如图所示，fC1/T。分别画出m=0.5及m=1两种情况下所对应的AM波波形以及DSB波波形。补充例题1解，各波形图如下补充例题2 某发射机输出级在负载RL=100上的输出信号为u u0 0(t)=4(1-0.5cost)cos(t)=4(1-0.5cost)cosc ct t V。求总的输出功率Pav、载波功率Pc和边频功率P边频。解显然，该信号是个AM调幅信号，且m=0.5,因此22LCC22avCavCR U4P0.08W22 1

48、00m0.5PP10.08 10.09W22PPP0.090.080.01W 边频补充例题3 试用相乘器、相加器、滤波器组成产生下列信号的框图（1）AM波；（2）DSB信号；（3）SSB信号。解X+X滤波器u CuAMuu Xu CuXu CuDSBuSSBuAMuCu常数（直流）补充例题4 调制电路如图所示。载波电压控制二极管的通断。试分析其工作原理并画出输出电压波形；说明R的作用(设T=13TC,TC、T分别为载波及调制信号的周期)。解当在uc的正半周，二极管都导通，导通电阻RD和R1、R2构成一个电桥，二极管中间连点电压为零，初级线圈中有电流流过，且初级电压为u。当在uc的负半半周，二极

49、管都截止，变压器初级下端断开，初级线圈中电流为零。000()cococuuuuuKt u 或写成 通过次级谐振回路，选出所需要的频率。输出电压的只包含C频率分量()1222coscos3cos5.cos2352coscos,occccocuKuUttttUuttDSB 因此，该电路是一个调制电路。其输出波形如下：在图中R的作用是用来调整两个二极管的一致性，以保证在二极管导通时电桥平衡，使变压器下端为地电位。补充例题5 检波电路如图所示，其中us=0.8(1+0.5cost)cosCtV,F=5kHz,fC=465kHz,rD=125.试计算输入电阻Ri、传输系数Kd，并检验有无惰性失真及底部切

50、削失真。解333104.73.24.7101.6233125364.710ioDRkRRkrR 根据已知条件，得因此，输入阻抗为电流通角：=3662263cos360.813.2 100.01 1032 10110.50.7548 1025 100.515700100.680.5104.7odKR CSmR Cmm 检波效率：因为，故不产生惰性失真。又因为，所以也不产生底边切割失真。)(10555.05000225.0116max2Smmaa补充例题6 图(a)为调制与解调方框图。调制信号及载波信号如图(b)所示。试写出u1、u2、u3、u4的表示式，并分别画出它们的波形与频谱图（设C）。VV