第5章振幅調(diào)制與解調(diào)

1、振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào) 第5章振幅調(diào)制與解調(diào) 第五章第五章 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào) 5.1 調(diào)幅信號(hào)分析調(diào)幅信號(hào)分析 5.2 低電平調(diào)幅電路低電平調(diào)幅電路 5.3 高電平調(diào)幅電路高電平調(diào)幅電路 5.4 5.5 同步檢波同步檢波 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào) 第5章振幅調(diào)制與解調(diào) 調(diào)制的用途：調(diào)制的用途： 提高信號(hào)的頻率，以便更有效地將信號(hào)從天線輻射出去；提高信號(hào)的頻率，以便更有效地將信號(hào)從天線輻射出去； 實(shí)現(xiàn)信道復(fù)用。實(shí)現(xiàn)信道復(fù)用。 調(diào)制、解調(diào)的概念：調(diào)制、解調(diào)的概念： 調(diào)制是將要傳送的信息裝載到某一高頻振蕩調(diào)制是將要傳送的信息裝載到某一高頻振蕩(載頻載頻)信號(hào)上去的信號(hào)上去的 過

2、程；過程； 所要傳輸?shù)牡皖l信號(hào)是指原始電信號(hào)，稱為調(diào)制信號(hào)調(diào)制信號(hào)，用u(t) 表示；高頻振蕩信號(hào)是用來攜帶低頻信號(hào)的, 稱為載波載波，用uc(t) 表示；受調(diào)后的信號(hào)稱為已調(diào)波已調(diào)波； 解調(diào)是把低頻信號(hào)從高頻載波信號(hào)上搬移下來的過程。解調(diào)是把低頻信號(hào)從高頻載波信號(hào)上搬移下來的過程。 5.1 調(diào)幅信號(hào)分析調(diào)幅信號(hào)分析 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào) 第5章振幅調(diào)制與解調(diào) 調(diào)制方法：調(diào)制方法： () () () () PFM PWM PPM PCM PAM AM DSB AM AM SSB AM VSB AM PM FM 數(shù)字調(diào)制 脈沖調(diào)頻（） 脈沖調(diào)寬（） 模擬脈沖調(diào)制 脈沖調(diào)位（） 脈沖編碼調(diào)

3、制（） 脈沖調(diào)幅（） 調(diào)制 標(biāo)準(zhǔn)振幅調(diào)制模擬調(diào)制 雙邊帶振幅調(diào)制 調(diào)幅（）單邊帶振幅調(diào)制 模擬連續(xù)波調(diào)制 殘留邊帶振幅調(diào)制 調(diào)相（） 調(diào)頻（） 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào) 第5章振幅調(diào)制與解調(diào) 本節(jié)的主要內(nèi)容包括： 5.1.1 標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅信號(hào)的特點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅信號(hào)的特點(diǎn) 5.1.2 抑制載波的雙邊帶與單邊帶調(diào)幅信號(hào)抑制載波的雙邊帶與單邊帶調(diào)幅信號(hào) 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào) 第5章振幅調(diào)制與解調(diào) 定義：振幅調(diào)制就是用低頻調(diào)制信號(hào)去控制高頻載波信號(hào)的 振幅，使載波的振幅隨調(diào)制信號(hào)成正比的變化；經(jīng)過振幅調(diào) 制的高頻載波稱為振幅調(diào)制波，簡(jiǎn)稱調(diào)幅波調(diào)幅波（AM）。 一、普通調(diào)幅波的表達(dá)式一、普通調(diào)幅波的

4、表達(dá)式 設(shè)載波uc(t)的表達(dá)式和調(diào)制信號(hào)u(t)的表達(dá)式分別為： 5.1.1 標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅信號(hào)的特點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅信號(hào)的特點(diǎn) ( )cos ( )cos ccmc m u tUt utUt 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào) 第5章振幅調(diào)制與解調(diào) 圖圖5.1.1 調(diào)幅波的波形調(diào)幅波的波形 Umax表示調(diào)幅波包絡(luò)的最大值，表示調(diào)幅波包絡(luò)的最大值，Umin表示調(diào)幅波包絡(luò)的最小值。表示調(diào)幅波包絡(luò)的最小值。 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào) 第5章振幅調(diào)制與解調(diào) 已調(diào)幅波表達(dá)式為： 其中： K為比例系數(shù)，是由調(diào)制電路決定的比例常數(shù)； m a為調(diào)幅系數(shù)或調(diào)幅度，它表示了載波振幅受調(diào)制信號(hào)控制的程 度。 ( )(cos)c

5、os(1cos)cos (1cos)cos(5.1) m AMcmccmcm cm cmac KU utUKUttUtt U Umtt 式 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào) 第5章振幅調(diào)制與解調(diào) 圖圖5.1.1 調(diào)幅波的波形調(diào)幅波的波形 Umax表示調(diào)幅波包絡(luò)的最大值，表示調(diào)幅波包絡(luò)的最大值，Umin表示調(diào)幅波包絡(luò)的最小值。表示調(diào)幅波包絡(luò)的最小值。 maxminmin m 2 cmm a cmcm cm cmc KUU m UU UUUU UU ( )(cos)cos (1cos)cos AMcmcm cmac utUKUtt Umtt 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào) 第5章振幅調(diào)制與解調(diào) 上式中，

6、Umax表示調(diào)幅波包絡(luò)的最大值，Umin表示調(diào)幅波包絡(luò)的最小 值。 顯然，ma表示了載波電壓振幅受調(diào)制信號(hào)控制后改變的程度表示了載波電壓振幅受調(diào)制信號(hào)控制后改變的程度，一般 要求01，AM 信號(hào)波形某一段時(shí)間振幅為將為零，稱為過調(diào)制。 圖5.1.2所示為不同ma時(shí)的已調(diào)波波形。 maxminmin m 2 cmmcm a cmcmcmc KUUUUUU m UUUU 圖圖5.1.2 不同不同ma時(shí)的已調(diào)波波形時(shí)的已調(diào)波波形 ( )(cos)cos (1cos)cos AMcmcm cmac utUKUtt Umtt 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào) 第5章振幅調(diào)制與解調(diào) 二、普通調(diào)幅波的頻譜及信號(hào)

7、帶寬二、普通調(diào)幅波的頻譜及信號(hào)帶寬 為了分析調(diào)幅信號(hào)所包含的頻率成分，可將式（5.1）按 三角函數(shù)公式展開，得： ( )(1cos)coscoscoscos 11 coscos()cos() 22 cmaccmccmac AM cmcacmcacmc utUmttUt Umtt Utm Utm Ut 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào) 第5章振幅調(diào)制與解調(diào) 圖圖5.1.3 調(diào)幅波的頻譜調(diào)幅波的頻譜 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào) 第5章振幅調(diào)制與解調(diào) 1122 112 112 2 2 12 1coscoscos coscoscoscos 222 coscoscos 222 ,:, AMcmaac aa

8、a cmcccc aanan ccncn ccccn utUmtmtt mmm Utttt mmm ttt 可見 其頻譜為等。 對(duì)于單音信號(hào)調(diào)制的已調(diào)幅波，從頻譜圖上可知其占據(jù) 的頻帶寬度BW=2或BW=2F (=2F)（F為調(diào)制頻率）， 若調(diào)制信號(hào)為復(fù)雜的多頻信號(hào)，如有若干個(gè)不同頻 率 、 、 的信號(hào)所調(diào)制，如下式： 1 2 n 其頻譜如圖5.1.4所示。對(duì)于多音頻的調(diào)制信號(hào)，若其頻率范圍 是 ，則已調(diào)信號(hào)的頻帶寬度等于調(diào)制信號(hào)最高頻率 的兩倍。此時(shí)，調(diào)幅波的頻帶寬度為：BW=2Fn。 minmax FF 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào) 第5章振幅調(diào)制與解調(diào) 例如，語音信號(hào)的頻率范圍為3003

9、400Hz，則語音信號(hào) 的調(diào)幅波帶寬為23400=6800Hz。 小結(jié)： 調(diào)幅波調(diào)制過程為頻譜的線性搬移過程，即將調(diào)制信號(hào)的 頻譜不失真地搬移到載頻的兩旁。因此，調(diào)幅稱為線性調(diào)制。調(diào)幅稱為線性調(diào)制。 調(diào)幅電路則屬于頻譜的線性搬移電路。調(diào)幅電路則屬于頻譜的線性搬移電路。 圖圖5.1.4 復(fù)雜調(diào)制信號(hào)調(diào)幅的頻譜復(fù)雜調(diào)制信號(hào)調(diào)幅的頻譜 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào) 第5章振幅調(diào)制與解調(diào) 三、普通調(diào)幅波的功率關(guān)系三、普通調(diào)幅波的功率關(guān)系 若調(diào)制信號(hào)為單頻余弦信號(hào)，負(fù)載電阻為RL， 則已調(diào)波的功率主要有以下幾種： 1、載波功率、載波功率 2、上、下邊頻功率、上、下邊頻功率 2 1 2 cm o L U

10、P R 2 2 2 111 () 224 1 2 acm SSBSSBao L DSBSSBSSBao m U PPm P R PPPm P 上下 上下 ( )(1cos)coscoscoscos 11 coscos()cos() 22 cmaccmccmac AM cmcacmcacmc utUmttUt Umtt Utm Utm Ut 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào) 第5章振幅調(diào)制與解調(diào) 3、總平均功率、總平均功率 在調(diào)幅信號(hào)一周期內(nèi)，AM信號(hào)的平均輸出功率是： 4、最大瞬時(shí)功率、最大瞬時(shí)功率 通過功率分析可見，普通調(diào)幅波中至少有通過功率分析可見，普通調(diào)幅波中至少有2/3的功率不的功率不 含

11、信息，從有效地利用發(fā)射機(jī)功率來看，普通調(diào)幅波是很含信息，從有效地利用發(fā)射機(jī)功率來看，普通調(diào)幅波是很 不經(jīng)濟(jì)的。不經(jīng)濟(jì)的。 22 11 (1) 22 oDSBoaoao PPPPm PmP 因?yàn)閙a1，所以邊頻功率之和最多占總輸出功率的1/3。 2 2 max (1) 2 cm a L U Pm R 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào) 第5章振幅調(diào)制與解調(diào) 5.1.2 抑制載波的雙邊帶與單邊帶調(diào)幅信號(hào)抑制載波的雙邊帶與單邊帶調(diào)幅信號(hào) 一、抑制載波的雙邊帶信號(hào)一、抑制載波的雙邊帶信號(hào) 由于載波不包含有用信息，在傳輸時(shí)，可以僅傳輸上、 下邊帶，而將載波抑制掉，這種方法稱為抑制載波的雙邊帶抑制載波的雙邊帶

12、調(diào)制（調(diào)制（DSB AM），其數(shù)學(xué)表達(dá)式為： 11 ( )cos()cos() 22 ( )coscoscoscos DSBacmcacmc DSBacmcmc utm Utm Ut utm UttUtt 或 二、雙邊帶調(diào)幅信號(hào)的波形及頻譜二、雙邊帶調(diào)幅信號(hào)的波形及頻譜 由雙邊帶調(diào)幅信號(hào)表達(dá)式可知其頻譜特性，如圖5.1.5示： 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào) 第5章振幅調(diào)制與解調(diào) 圖圖5.1.5 雙邊帶調(diào)幅信號(hào)的波形及頻譜雙邊帶調(diào)幅信號(hào)的波形及頻譜 可見其所占據(jù)的頻帶寬度仍為調(diào)制信號(hào)頻譜中最高頻率的兩倍， 即 max 2 DSB BWF 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào) 第5章振幅調(diào)制與解調(diào) 三、三

13、、 單邊帶調(diào)幅波單邊帶調(diào)幅波 既抑制載波又只傳送一個(gè)便帶的調(diào)制方式稱之為單邊帶既抑制載波又只傳送一個(gè)便帶的調(diào)制方式稱之為單邊帶 調(diào)幅調(diào)幅(SSB)。 其表達(dá)式為： 11 ( )cos()( )cos() 22 SSBacmcSSBacmc utm Ututm Ut或 max SSB SSB BWF BWF 單音頻調(diào)制時(shí)： 多音頻調(diào)制時(shí)： 其頻帶寬度為： 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào) 第5章振幅調(diào)制與解調(diào) 電壓電壓 表達(dá)式表達(dá)式 普通調(diào)幅波普通調(diào)幅波 (1cos)cos cmac Umtt 載波被抑制雙邊帶調(diào)幅波載波被抑制雙邊帶調(diào)幅波 coscos acmc mUtt 單邊帶信號(hào)單邊帶信號(hào) co

14、s() 2 a cmc m Ut (cos() ) 2 a cmc m Ut或 波形圖波形圖 頻譜圖頻譜圖 c- c+ 1 2 acm mU c- c+ 1 2 acm mU 信號(hào)信號(hào) 帶寬帶寬 ) 2 ( 2 ) 2 ( 2 2 c- c+ 1 2 acm mU cm U 表表5.1.1 三種振幅調(diào)制信號(hào)三種振幅調(diào)制信號(hào) 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào) 第5章振幅調(diào)制與解調(diào) 例1：已知信號(hào)電壓的頻譜如下圖示，試寫出該信號(hào)電壓的數(shù) 學(xué)表達(dá)式，并指出已調(diào)波性質(zhì)，并計(jì)算在單位電阻上消耗的 邊帶功率和總功率以及已調(diào)波的頻帶寬度。 6 22 222 11 ( )cos()cos() 22 ( )0.3c

15、os1000.10.3cos999.90.6cos200cos(210 ) 1111 20.60.09() 2441 DSBacmcacmc DSB cm DSBSSBaoa L utm Utm Ut uttttt U PPm PmW R 解：根據(jù)頻譜圖可見，該信號(hào)頻譜符合雙邊帶信號(hào)特點(diǎn)， 故有： 即 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào) 第5章振幅調(diào)制與解調(diào) 四、殘留邊帶調(diào)幅四、殘留邊帶調(diào)幅 0.75MHz 6MHz 1.25MHz 6.25MHz fc f 0.75MHz 中頻 6.25MHz f 0.75MHz 50% (a) 廣播電視臺(tái)系統(tǒng)發(fā)端濾波器特性廣播電視臺(tái)系統(tǒng)發(fā)端濾波器特性 (b) 電

16、視接收系統(tǒng)中頻濾波器特性電視接收系統(tǒng)中頻濾波器特性 殘留邊帶調(diào)幅(記為VSB AM)，它在發(fā)射端發(fā)送一個(gè)完整 的邊帶信號(hào)、載波信號(hào)和另一個(gè)部分被抑制的邊帶信號(hào)。 在 廣播電視系統(tǒng)中圖象信號(hào)就是采用殘留邊帶調(diào)幅。 圖圖5.1.6 殘留邊帶調(diào)幅信號(hào)的濾波特性殘留邊帶調(diào)幅信號(hào)的濾波特性 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào) 第5章振幅調(diào)制與解調(diào) 2 2 2 100010.7 11 1000()2 2 250() 4 21500() 20.7 122.5() 4 21245() aa a a oDSBSSBo a SSBo oSSB a a SSBo oSSB Wmm m m PWPPP m PPW PPPW

17、 m m PPW PPPW 例：載波功率為，試求和時(shí)的總功率和兩 個(gè)邊頻功率。 解： 時(shí) 并且 上、下邊頻功率為： 總功率為： 時(shí) 總功率為： 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào) 第5章振幅調(diào)制與解調(diào) 1 212 1 1 2cos20000.3cos18000.3cos2200; 0.3cos18000.3cos22001, 2 12cos20000.3cos18000.3cos2200 2(1 0.3cos200 uttt uttu u uttt u 例：已知某兩個(gè)信號(hào)電壓如下： ，試求解： 是已調(diào)波嗎？ 如果是已調(diào)波則計(jì)算在單位電阻上消耗的邊頻功率、總功率 及已調(diào)波帶寬。 解： 可以得到： 1

18、2 2 )cos2000 ( )(1cos)cos 0.3cos18000.3cos22000.6cos200cos2000 ( )coscos 2 AMcmac DSBacmc tt utUmtt u utttt utm Utt u 普通調(diào)幅波表達(dá)式為： 知 是普通調(diào)幅波。 雙邊帶調(diào)幅波表達(dá)式為： 知是抑制載波雙邊帶調(diào)幅波。 計(jì)算在單位電阻上消耗的邊頻功率、總功率及已調(diào)波帶寬。 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào) 第5章振幅調(diào)制與解調(diào) 1 22 222 22 2 2cos20000.3cos18000.3cos2200 1111 222() 2422 11 20.320.09() 22 2.09(

19、) 200 22220 22 cmcm DSBSSBaoao LL DSBSSBao DSBo uttt UU PPm PmPW RR PPm PW PPPW BWF 計(jì)算在單位電阻上消耗的邊頻功率、總功率及已調(diào)波帶寬。 ，又 2 2 22 0() 0.6cos200cos2000 ( )coscos 11 0.620.09() 24 200 0.09()222200() 22 DSBacmc cm acmDSBSSBaoa L DSB Hz utt utm Utt U m UPPm PmW R PPWBWFHz 雙邊帶調(diào)幅波表達(dá)式為： 故 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào) 第5章振幅調(diào)制與解調(diào)

20、5.2 低電平調(diào)幅電路低電平調(diào)幅電路 在無線電發(fā)射機(jī)中，振幅調(diào)制的方法按照功率電平的高低振幅調(diào)制的方法按照功率電平的高低 可以分為低電平調(diào)制電路和高電平調(diào)制電路可以分為低電平調(diào)制電路和高電平調(diào)制電路，在實(shí)際應(yīng)用中兩 種調(diào)制電路的應(yīng)用場(chǎng)合也有所不同： 高電平調(diào)制：高電平調(diào)制：置于發(fā)射機(jī)的末端，產(chǎn)生大功率的已調(diào)信號(hào)。 低電平調(diào)制：低電平調(diào)制：置于發(fā)射機(jī)的前端，產(chǎn)生小功率的已調(diào)信號(hào)，再 通過多級(jí)線性功率放大器放大。 本節(jié)將對(duì)低電平電路進(jìn)行詳細(xì)討論，具體內(nèi)容如下： 5.2.1 概述概述 5.2.2 二極管調(diào)幅電路二極管調(diào)幅電路 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào) 第5章振幅調(diào)制與解調(diào) 一、低電平調(diào)幅電路一、

21、低電平調(diào)幅電路 1用途用途 主要用來實(shí)現(xiàn)雙邊帶和單邊帶調(diào)制。 2要求要求 調(diào)制線性好，載波抑制能力強(qiáng)，功率和效率的要求是次要 的。 5.2.1 概述概述 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào) 第5章振幅調(diào)制與解調(diào) 二、二、 實(shí)現(xiàn)調(diào)幅的方法實(shí)現(xiàn)調(diào)幅的方法 1、普通振幅調(diào)制、普通振幅調(diào)制 帶通 u AM(t) u(t) uc(t) 非線性器件 圖圖5.2.1 (a) 普通調(diào)幅波實(shí)現(xiàn)框圖普通調(diào)幅波實(shí)現(xiàn)框圖 u(t) uDSB(t) uc(t) 圖圖5.2.1 (b) 雙邊帶調(diào)幅波實(shí)現(xiàn)框圖雙邊帶調(diào)幅波實(shí)現(xiàn)框圖 2、雙邊帶振幅調(diào)制、雙邊帶振幅調(diào)制 ( )(1cos)cos coscoscos 1 coscos(

22、) 2 1 cos() 2 cmac AM cmccmac cmcacmc acmc utUmtt Ut Umtt Utm Ut m Ut 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào) 第5章振幅調(diào)制與解調(diào) u(t) u DSB(t) 帶通 u SSB(t) u c(t) c+ 或c 圖圖5.2.1 (c) 單邊帶調(diào)幅波實(shí)現(xiàn)框圖單邊帶調(diào)幅波實(shí)現(xiàn)框圖 3、單邊帶調(diào)制、單邊帶調(diào)制 1濾波法 在得到DSB信號(hào)后，采用濾除一個(gè)頻帶的方法得到單邊帶 信號(hào)。 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào) 第5章振幅調(diào)制與解調(diào) 2移相法 1 ( )cos()(coscossinsin) 22 acm SSBacmccc m U utm U

23、ttttt 圖圖5.2.1 (d) 單邊帶調(diào)幅波實(shí)現(xiàn)框圖單邊帶調(diào)幅波實(shí)現(xiàn)框圖 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào) 第5章振幅調(diào)制與解調(diào) 單邊帶調(diào)制的優(yōu)、缺點(diǎn)單邊帶調(diào)制的優(yōu)、缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 1節(jié)約頻帶：在一個(gè)波段內(nèi)，能容納的頻道數(shù)增大，可 以提高波段利用率； 2節(jié)省發(fā)送功率：只傳送帶有信息的一個(gè)邊帶的功率； 3能獲得更好的通信效果； 4單邊帶的選擇性衰落現(xiàn)象輕。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 設(shè)備復(fù)雜，價(jià)格昂貴。 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào) 第5章振幅調(diào)制與解調(diào) 一、簡(jiǎn)單的二極管調(diào)幅電路一、簡(jiǎn)單的二極管調(diào)幅電路 普通調(diào)幅波產(chǎn)生機(jī)理普通調(diào)幅波產(chǎn)生機(jī)理：調(diào)制信號(hào)和載波信號(hào)相加后，通過非線 性器件，在電流i中產(chǎn)生了各

24、種組合頻率分量，最后將諧振回路 調(diào)諧于，便能取出和的成分。 圖圖5.2.2 非線性調(diào)幅框圖非線性調(diào)幅框圖 5.2.2 二極管調(diào)幅電路二極管調(diào)幅電路 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào) 第5章振幅調(diào)制與解調(diào) + C L R + uo u + uc + uD i 圖圖5.2.3 二極管調(diào)幅電路二極管調(diào)幅電路 1、 平方律調(diào)幅二極管信號(hào)較小時(shí)的工作狀態(tài) 平方率調(diào)幅又稱小信號(hào)調(diào)幅，它的工作原理可以用冪級(jí)數(shù)法 進(jìn)行分析。 設(shè)非線性器件的伏安特性為： 若非線性器件的伏安特性可用冪級(jí)數(shù)近似，則在靜態(tài)工作點(diǎn) 處展開的泰勒級(jí)數(shù)為： if u ; QcQ uUuuU 式中，其中是靜態(tài)工作點(diǎn)電壓 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與

25、解調(diào) 第5章振幅調(diào)制與解調(diào) 2 012 01 0 00 1 ! ! ! ! ! Q Qc n ccnc n n n Q n n u U n n n mm cc m n n mm nc nm Qc if Uuu aa uuauuauu aaa fU d f u a ndun n uuuu mnm n ia uu mnm Uuu 式中， 、 、 、是各項(xiàng)系數(shù)，可用下式求得： 由二項(xiàng)式定理知道： 所以有： 又因?yàn)槭切⌒盘?hào)調(diào)幅，故很小，級(jí)數(shù)可以只取前四項(xiàng)。 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào) 第5章振幅調(diào)制與解調(diào) 采用這種方法時(shí)， 是我們所需要的上、下邊頻，這 對(duì)邊頻是由平方項(xiàng)產(chǎn)生的，故稱為平方律調(diào)幅平方律

26、調(diào)幅，其中最為有害 的分量是 項(xiàng)。 c 2 c 工程上常采用的降低干擾措施：工程上常采用的降低干擾措施： 1）選用平方律好的非線性器件；選擇器件的合適工作點(diǎn)使它 工作在特性接近平方律的區(qū)域。 2）采用多個(gè)器件組成的平衡電路、環(huán)形電路，抵消一部分無 用組合頻率分量。 3）減小輸入調(diào)制信號(hào)和載波信號(hào)的幅值，以便減小高階相乘 項(xiàng)極其產(chǎn)生的組合頻率分量的強(qiáng)度。 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào) 第5章振幅調(diào)制與解調(diào) 圖圖5.2.4 二極管開關(guān)電路二極管開關(guān)電路 2、 開關(guān)式調(diào)幅 在大信號(hào)情況時(shí)，依靠二極管的導(dǎo)通和截止來實(shí)現(xiàn)頻 率變換，二極管相當(dāng)一個(gè)開關(guān)。 滿足 的條件時(shí)，二極管的通、斷由載波電壓決定。 如

27、圖所示的電路， 是一個(gè)小信號(hào)， uc是一個(gè)振幅足夠大的信號(hào)， 二極管D受大信號(hào)uc的控制，工作于開關(guān)狀態(tài)，設(shè)uc和 分別是 頻率為fc和f 的正弦電壓。 cmm UU u u 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào) 第5章振幅調(diào)制與解調(diào) 在uc的正半周，二極管導(dǎo)通，通過負(fù)載RL的電流為（設(shè) 二極管的正向電阻為rd）： 在uc的負(fù)半周，二極管截止，電流用下式表示： 若二極管的開關(guān)作用用開關(guān)函數(shù)描述： 則電流可表示成： 1 c dL iuu rR 1 0 00 cc dL c uuu rRi u 10 00 c c u S t u 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào) 第5章振幅調(diào)制與解調(diào) 1 c dL iS tu

28、u rR 由于是周期為 的周期性函數(shù)，故可將其展開為傅氏級(jí)數(shù)： 2 c 1 1 122 coscos3 23 14 11cos 21 221 1 ( ) 2 ( )cos cc n c n c dL c S ttt nt n S tiS tuu rR S ttu 將帶入電流，可得電流的表達(dá)式。 其中的基波與的相乘項(xiàng)是有用項(xiàng)，可實(shí)現(xiàn)頻譜 搬移的功能，其余項(xiàng)為無用項(xiàng)。 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào) 第5章振幅調(diào)制與解調(diào) 二、平衡調(diào)制器（產(chǎn)生二、平衡調(diào)制器（產(chǎn)生DSB、SSB波）波） 平衡調(diào)制器是兩個(gè)開關(guān)調(diào)制器對(duì)稱連接的電路，載波成分 由于對(duì)稱而被消除。 1、電路結(jié)構(gòu)、電路結(jié)構(gòu) 圖圖5.2.5 平衡

29、調(diào)制其原理圖及等效電路平衡調(diào)制其原理圖及等效電路 (a) (b) 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào) 第5章振幅調(diào)制與解調(diào) (a)圖中上半部分與下半部分電路對(duì)稱其等效電路如(b)圖所示。 2、工作原理分析、工作原理分析 1111 2222 cos cos ( )( )( ) ( )( )( ) m cmm ccmc dcddd dcddd uUt UU uUt uututigS t u uututigS t u 設(shè)：且 (a) (b) 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào) 第5章振幅調(diào)制與解調(diào) 1 1 1 111 222 12 1212 121212 14 11cos 21 221 ( ) ( ) 1 2

30、10 ( ) 00 22(0) 2()2( )() 4( )( ) n n ddd ddd dd dL c c L cLLLLdd LLLLLddddd Ld nt n igS t u igS t u gg rR u S t u S t u ui RuiRu uuuRiiR g S tuu R g S t ut ， 式中：， 而 ； 122 4coscos3.cos(0) 23 Ldccmc LL R gttUtu uu 與有相同的頻率成分。 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào) 第5章振幅調(diào)制與解調(diào) (21)(0,1,2,.) L c u nn 的頻譜成分為： c+ c- 3c+3c- 如果上半部分

31、與下半部分諧振回路諧振在頻率c處，且?guī)?B=2 ，諧振時(shí)的負(fù)載阻抗ZL=2RL，則實(shí)際輸出電壓uL為： 4 coscos LdLmc ug R Utt T2的初、次級(jí)匝比為2:1，T2的次級(jí)輸出電壓為： 12 coscoscoscos 2 LLdLmcmc uug R UttUtt 能實(shí)現(xiàn)DSB調(diào)幅信號(hào)的調(diào)幅。 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào) 第5章振幅調(diào)制與解調(diào) 3、平衡調(diào)制器特點(diǎn)、平衡調(diào)制器特點(diǎn) 1要保證電路平衡，即要求二極管特性完全相同，電子器件 完全相同，這樣能有效地抑制載波； 2如果電路稍不平衡，會(huì)產(chǎn)生載波電壓泄露到輸出端； 因此電路中往往要添加平衡裝置，以將載漏降至最小。 振幅調(diào)制

32、與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào) 第5章振幅調(diào)制與解調(diào) 三、三、 環(huán)形調(diào)制器環(huán)形調(diào)制器 從其正負(fù)半周期的原理圖可知環(huán)形調(diào)制器輸出電流的有用 分量： D1 Tr1 Tr2 iL D4 D3 21:1 21:1 u RL u u + uc + u + D2 圖圖5.2.6 環(huán)行調(diào)制器原理圖環(huán)行調(diào)制器原理圖 振幅比平衡調(diào)制器提高了一 倍，并抑制了低頻分量，因而 獲得了廣泛應(yīng)用。 4 cos()cos() c Dcc ig Ut 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào) 第5章振幅調(diào)制與解調(diào) D1 Tr1 Tr2 i1 21:1 uc 21:1 RL + u + + D2 u i2 iL1 Tr1 Tr2 i3 21:1 u

33、c 21:1 RL + u + + u i4 iL1 iLK D4 D3 (b) (a) 圖圖5.2.7 環(huán)型調(diào)制器等效電路環(huán)型調(diào)制器等效電路 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào) 第5章振幅調(diào)制與解調(diào) 四、四、 產(chǎn)生單邊帶信號(hào)的方法產(chǎn)生單邊帶信號(hào)的方法 (1) 濾波法濾波法 u uc u DSB c 帶帶通通濾濾波波器器 uSSB c+ (或)c 單單邊邊帶帶 輸輸 出出 c cmax c+max c+max c cmax 濾波器法實(shí)現(xiàn)單邊帶調(diào)制濾波器法實(shí)現(xiàn)單邊帶調(diào)制 DSB信號(hào)經(jīng)過帶通濾波器后，濾除了下邊帶，就得到了 SSB信號(hào)。由于0max，上、下邊帶之間的距離很近，要 想通過一個(gè)邊帶而濾除另一

34、個(gè)邊帶，就對(duì)濾波器提出了嚴(yán) 格的要求。 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào) 第5章振幅調(diào)制與解調(diào) F BM1 音頻 1 BM2 2 BM3 3 強(qiáng)放 f2+f1+F f1F f1+F f2(f1+F) f2(f2+f1+F) OSC1 OSC2 OSC3 f1 f0+F f1+f2+f3+F=f0+F f2 f3 實(shí)際濾波器法單邊帶發(fā)射機(jī)方框圖實(shí)際濾波器法單邊帶發(fā)射機(jī)方框圖 為什么實(shí)際中使用的單邊帶濾波器不是在高頻段直接進(jìn) 行濾波，而是先在低頻進(jìn)行濾波，然后進(jìn)行頻率搬移？ 問題問題 為濾波器，為濾波器，BM為平衡調(diào)幅器，為平衡調(diào)幅器，OSC為本地振蕩器。為本地振蕩器。 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào)

35、第5章振幅調(diào)制與解調(diào) (2) 相移法相移法 相移法是利用移相的方法，消去不需要的邊帶。如圖所示 調(diào)制信號(hào) Umsint 調(diào)制信號(hào) 90 移相網(wǎng)絡(luò) 載波 90 移相網(wǎng)絡(luò) 平 衡 調(diào)幅器 A 平 衡 調(diào)幅器 B Ucmcosct u 2=Ucostsinct Ucmsinct u1=Usintsinct 合 并 網(wǎng) 絡(luò) u3 單邊帶 輸 出 載 波 振蕩器 相移法單邊帶調(diào)制器方框圖相移法單邊帶調(diào)制器方框圖 圖中兩個(gè)平 衡調(diào)幅器的調(diào)制 信號(hào)電壓和載波 電壓都是互相移 相90。 1 2 312 1 sinsincos()cos() 2 1 coscoscos()cos() 2 ()cos() ccc

36、ccc c uUttUtt uUttUtt uK uuKUt 因此，輸出電壓為： 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào) 第5章振幅調(diào)制與解調(diào) (3) 修正的移相濾波法修正的移相濾波法 BM1 u1= uu 低通 濾波器 BM3 90移相 網(wǎng)絡(luò) u=cos1t BM2 低通 濾波器 BM4 u2= uu u=sin1t 音頻 振蕩器 BM-平衡調(diào)幅器 音頻輸入 u(t)=sint 90移相 網(wǎng)絡(luò) u0=cos1t u0=sin2t 載波 振蕩器 合并 網(wǎng)絡(luò) u3u4 SSB輸出 u1=sint sin1t u2=cos(1)t u3=uu3=sin2t cos(1-)t u2=sint cos1t u4

37、=cos(1)t u4=u0u3=sin2t sin(1)t 修正的移相濾波法修正的移相濾波法 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào) 第5章振幅調(diào)制與解調(diào) Q1:為什么調(diào)制必須利用電子器件的非線性特性才能實(shí)現(xiàn)？它 和放大在本質(zhì)上有何不同？ 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào) 第5章振幅調(diào)制與解調(diào) 5.3 高電平調(diào)幅電路高電平調(diào)幅電路 一、基極調(diào)幅一、基極調(diào)幅 cos B BB Bm UUUt 圖圖5.3.1 基極調(diào)幅原理電路基極調(diào)幅原理電路 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào) 第5章振幅調(diào)制與解調(diào) 當(dāng)基極偏置電壓UBB變化，引起集電極余弦脈沖電流的 最大值ICmax變化，將變化的iC信號(hào)通過一個(gè)中心頻率為fc的

38、帶通濾波器濾波，就能得到普通調(diào)幅波。 觀察基極調(diào)制情況 可見，在欠壓區(qū)調(diào)制 特性曲線才接近線性， 所以為了實(shí)現(xiàn)基極調(diào) 幅，基極調(diào)幅電路必 須工作在欠壓狀態(tài)。 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào) 第5章振幅調(diào)制與解調(diào) 基極調(diào)幅的失真波形基極調(diào)幅的失真波形:波谷變平或波腹變平。 波腹變平的原因波腹變平的原因： （1）放大器工作在過壓狀態(tài)； （2）激勵(lì)過強(qiáng)或阻抗匹配不當(dāng)； （3）激勵(lì)功率或激勵(lì)信號(hào)源內(nèi)阻過大，造成波腹處的基流脈沖增 長(zhǎng)不上去； （4）管子在大電流下輸出特性不好，造成波腹處集電極電流脈沖 增長(zhǎng)不上去。 此外，假如調(diào)諧電路失諧，也可造成調(diào)幅波包絡(luò)失真。 波谷變平的原因波谷變平的原因：由于過調(diào)（

39、低頻調(diào)制信號(hào)過大）或激勵(lì)電壓 過?。ǜ哳l載波信號(hào)過?。?，造成管子在波谷處截止所致。 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào) 第5章振幅調(diào)制與解調(diào) cos CC CCm UUUt 二、集電極調(diào)幅二、集電極調(diào)幅 圖圖5.3.3 集電極調(diào)原理電路集電極調(diào)原理電路 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào) 第5章振幅調(diào)制與解調(diào) 觀察集電極調(diào)制情 況可見，只有在放大 器工作在過壓區(qū)時(shí)， 集電極電壓的變化才 會(huì)引起集電極電流的 明顯變化。 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào) 第5章振幅調(diào)制與解調(diào) 圖圖5.3.4 集電極調(diào)幅波形示意圖集電極調(diào)幅波形示意圖 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào) 第5章振幅調(diào)制與解調(diào) 檢波概述檢波概述 一、什么

40、是檢波 從高頻已調(diào)制波中取出調(diào)制信號(hào)的過程稱為解調(diào)解調(diào)，解調(diào) 是調(diào)制的反過程。 5.4 包絡(luò)檢波包絡(luò)檢波 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào) 第5章振幅調(diào)制與解調(diào) 圖圖5.4.1 檢波器輸入、輸出端的波形和頻譜檢波器輸入、輸出端的波形和頻譜 通過上圖可見，檢波也是一種頻率變換過程，必須通過 非線性元器件完成。 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào) 第5章振幅調(diào)制與解調(diào) 二、檢波器的組成二、檢波器的組成 檢波器的組成包括：高頻已調(diào)信號(hào)源，非線性器件， RC低通濾波器。 解調(diào)輸出 載波信號(hào) uc(t)=cosct u(t) 調(diào)幅信號(hào) us(t) 低 通 濾波器 圖圖5.4.2 載波被抑制的已調(diào)波解調(diào)原理載波被抑

41、制的已調(diào)波解調(diào)原理 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào) 第5章振幅調(diào)制與解調(diào) 三、檢波器分類三、檢波器分類 1.根據(jù)使用器件不同分為：二極管檢波器和三極管檢波器； 2.根據(jù)信號(hào)大小不同分為：小信號(hào)檢波器和大信號(hào)檢波器； 3.根據(jù)信號(hào)特點(diǎn)分為：連續(xù)波檢波器和脈沖檢波器； 4.根據(jù)工作特點(diǎn)不同分為：包絡(luò)檢波器和同步檢波器。 包絡(luò)檢波包絡(luò)檢波 同步檢波同步檢波 檢波器分類檢波器分類: 平方率檢波平方率檢波 峰值包絡(luò)檢波峰值包絡(luò)檢波 平均包絡(luò)檢波平均包絡(luò)檢波 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào) 第5章振幅調(diào)制與解調(diào) 1包絡(luò)檢波 對(duì)于普通調(diào)幅信號(hào), 將其經(jīng)過非線性元器件的頻率變換作 用, 產(chǎn)生所需的低頻信號(hào), 再經(jīng)

42、低通濾波后, 即可近似地重現(xiàn)原 調(diào)制信號(hào), 這種檢波方式稱為包絡(luò)檢波包絡(luò)檢波； 2同步檢波 對(duì)雙邊帶調(diào)幅信號(hào)和單邊帶調(diào)幅信號(hào), 由于其包絡(luò)不能直 接反映調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律, 所以不能采用包絡(luò)檢波, 而必須 借助相乘的方法, 加入與原載波完全同步的相干載波信號(hào)進(jìn)行 檢波, 這種方法稱為同步檢波同步檢波。 圖圖5.4.3 實(shí)現(xiàn)檢波的電路模型實(shí)現(xiàn)檢波的電路模型 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào) 第5章振幅調(diào)制與解調(diào) 五、檢波器設(shè)計(jì)要求五、檢波器設(shè)計(jì)要求 1.檢波效率要高； 2.檢波失真要小； 檢波失真指輸出電壓與輸入調(diào)幅包絡(luò)相似程度； 3.輸入阻抗要高 該阻抗越大，對(duì)前級(jí)的影響就越小。 0 0 1, ;

43、 2 () 1 cm d cm m d acm UU U U U m U 若輸入等幅電壓幅值為檢波器輸出直流電壓為，則檢波 效率為： 若輸入調(diào)幅波時(shí)，檢波效率定義為輸出低頻電壓值與輸入高頻 調(diào)幅包絡(luò)幅值之比，即：； 3一般二極管檢波器的檢波效率總小于1，設(shè)計(jì)電路時(shí)應(yīng)盡量使之 接近 。 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào) 第5章振幅調(diào)制與解調(diào) 本節(jié)具體內(nèi)容為： 5.4.1 小信號(hào)二極管平方律檢波小信號(hào)二極管平方律檢波 5.2.2 大信號(hào)二極管峰值包絡(luò)檢波大信號(hào)二極管峰值包絡(luò)檢波 5.4.3 二極管并聯(lián)檢波器二極管并聯(lián)檢波器 5.4.4 平均值包絡(luò)檢波平均值包絡(luò)檢波 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào) 第5章

44、振幅調(diào)制與解調(diào) 一、什么是小信號(hào)檢波一、什么是小信號(hào)檢波 小信號(hào)檢波是指輸入已調(diào)波的幅度在幾十毫伏的數(shù)量級(jí)或 更小，利用二極管伏安特性的彎曲部分進(jìn)行頻率變換，然后通 過低通濾波器實(shí)現(xiàn)檢波的過程。 二、小信號(hào)平方律檢波電路二、小信號(hào)平方律檢波電路 5.4.1 小信號(hào)二極管平方律檢波小信號(hào)二極管平方律檢波 2 211 22 1 5.1100.005 0.02 20 VR CCR Q RkkCFF RA 電路如圖所示：圖中， 是檢波二極管，是檢波器的負(fù)載電阻， 是高頻旁路電容，是音頻信號(hào)耦合電容， 是偏置電阻，它使 二極管的靜態(tài)工作點(diǎn) 處在二極管特性的彎曲部分，如圖所示， 電路的典型參數(shù)是：， 根據(jù)

45、調(diào)整確定，一般應(yīng)使靜態(tài)偏流為。 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào) 第5章振幅調(diào)制與解調(diào) 圖圖5.4.4 小信號(hào)平方律檢波電路模型及相關(guān)波形小信號(hào)平方律檢波電路模型及相關(guān)波形 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào) 第5章振幅調(diào)制與解調(diào) 三、小信號(hào)檢波電路工作原理三、小信號(hào)檢波電路工作原理 2 22 012 2 012 1coscos1coscos 1coscos 1coscos cmaccmac cmacAM cmacAM iaaUmtta Umt utUmtt uutEUmttE iaa uEauE Q ； 利用冪級(jí)數(shù)分析器工作原理： 設(shè)輸入是單頻正弦調(diào)制的調(diào)幅波： 二極管輸入電壓為： 二極管特性曲線在

46、店的冪級(jí)數(shù)展開式為： 將輸入電壓帶入上式，只取前兩項(xiàng)，可得： 2 2222 2 022 222 2 1 2 2 1 1coscos2 224 1coscos12coscos2cos2 222 cos a cmcmacma cmaa cmacac ncma t ma aUa U mta U mt a Umm aUmttmttt ia Umt 對(duì)應(yīng)的電流分量為： ，它是所需的解調(diào)信號(hào)，由于它的幅值與輸入信號(hào) 的幅值得平方成正比，故稱 根據(jù)上式可得電流的頻譜，其中頻率 為平方律檢波。 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào) 第5章振幅調(diào)制與解調(diào) 2 2 2 2 2 012 22 2 2 2 2 1 21 22

47、 3 1 4 4 4 cma a cm cma a a cma mac d acm a Um ma aUCC a Um m m a Um Ua m U m U 通過上述分析，可見 檢出低頻分量振幅為：，頻率為； 直流分量可被濾除，高頻分量被旁路； 若二次諧波分量不被濾除干凈，將產(chǎn)生非線性失真； 為估算失真大小，把二次諧波和基波之比稱為二次諧波失真 系數(shù)，即：，可見越大，失真越嚴(yán)重。 檢波效率： 2 2 22 m cm acm R a R U m U 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào) 第5章振幅調(diào)制與解調(diào) 結(jié)論結(jié)論： 1）小信號(hào)檢波是利用二極管伏安特性非線性段的二次方特 性產(chǎn)生頻率變換，故稱為平方律

48、檢波。 2）由于檢波效率與輸入信號(hào)幅值有關(guān)，故效率低； 3）由于二極管始終處于導(dǎo)通狀態(tài)，其輸入阻抗Ri可近似認(rèn) 為等于二極管導(dǎo)通電阻rD; 4）當(dāng)輸入為普通調(diào)幅波時(shí)，有二次諧波分量輸出，產(chǎn)生非 線性失真較大。 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào) 第5章振幅調(diào)制與解調(diào) 5.4.2 大信號(hào)二極管峰值包絡(luò)檢波大信號(hào)二極管峰值包絡(luò)檢波 一、大信號(hào)二極管峰值包絡(luò)檢波電路及原理一、大信號(hào)二極管峰值包絡(luò)檢波電路及原理 圖圖5.4.5 大信號(hào)峰值包絡(luò)檢波電路模型及相關(guān)波形大信號(hào)峰值包絡(luò)檢波電路模型及相關(guān)波形 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào) 第5章振幅調(diào)制與解調(diào) (1) 電路組成電路組成 由輸入回路、二極管VD和RC低

49、通 濾波器組成。 RC低通濾波電路有兩個(gè)作用：低通濾波電路有兩個(gè)作用： 對(duì)低頻調(diào)制信號(hào)u，其兩端產(chǎn)生 輸出低頻解調(diào)電壓。 對(duì)高頻載波信號(hào)uc，起到對(duì)高頻電流 的旁路作用，即濾除高頻信號(hào)。 理想情況下，RC低通濾波網(wǎng)絡(luò)所呈現(xiàn)的阻抗為: ()0 ( ) ( ) c L Z Z ZR 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào) 第5章振幅調(diào)制與解調(diào) (2) 工作原理分析工作原理分析 + uD - + - uo id uD= ui- uo R i充 充 + - uo i放 放 + - ui + - ui VD R C ui + - C rd 當(dāng)當(dāng)uD= ui- uo0，二極管導(dǎo)通；，二極管導(dǎo)通； 當(dāng)當(dāng)uD= ui-

50、 uo50) 353 121 3153 tg 33 3 3 d d r gRR 代入上式可得： 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào) 第5章振幅調(diào)制與解調(diào) (1cos)cos iimac uUmtt ( )(1cos) odima utK Umt cos d RK （2）檢波的等效輸入電阻 id R 峰值檢波器常作為超外差接收機(jī)中放末級(jí)的負(fù)載，故其輸入阻 抗對(duì)前級(jí)的有載Q值及回路阻抗有直接影響，這也是峰值檢波器的 主要缺點(diǎn)。 討論： 當(dāng)VD和R確定后，即為恒定值，與輸入信號(hào)大小無關(guān)， 亦即檢波效率恒定，與輸入信號(hào)的值無關(guān)。表明輸入已調(diào)波的包絡(luò) 與輸出信號(hào)之間為線性關(guān)系，故稱為線性檢波 則輸出信號(hào)為：

51、當(dāng) 1 d K 1 d K 但理想值50gR 0.9 d K 一般當(dāng) ， 一般計(jì)算方法為：當(dāng)輸入信號(hào)為： 33 33 D d r g RR 檢波器的輸入電阻Rid是為研究檢波器 對(duì)其輸入諧振回路影響的大小而定義的， 因而，Rid是對(duì)載波頻率信號(hào)呈現(xiàn)的參量。 若設(shè)輸入信號(hào)為等幅載波信號(hào) cos iimc uUt + - uo 中放末級(jí) Rs VD R CsC Ls is Rid + - ui KdUim ui(t) t 忽略二極管導(dǎo)通電阻rd上的損耗功率， 由能量守恒的原則，檢波器輸入端口 的高頻功率 2 2 im id U R 22 dim K U R 全部轉(zhuǎn)換為輸出端負(fù)載電阻R上消耗 的功率

52、 即有 222 2 imdim id UK U RR 又因Kd=cos 1 1 2 id RR所以 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào) 第5章振幅調(diào)制與解調(diào) 二、二、 失真失真 1、惰性失真（對(duì)角切割失真）、惰性失真（對(duì)角切割失真） o ui t uc t1 t2 惰性失真惰性失真 由于負(fù)載電阻R與負(fù)載電容C的時(shí)間常數(shù)RC太大所引起的。 這時(shí)電容 C上的電荷不能很快地隨調(diào)幅波包絡(luò)變化,從而產(chǎn)生 失真。 防止惰性失真條件： ( ) CAM uUt tt 或?qū)懗?2 1 a a m RC m 在工程上可按 RC1.5 計(jì)算。 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào) 第5章振幅調(diào)制與解調(diào) 另外，在二極管截止瞬間，電

53、容兩端所保持的電壓近似等于輸入信號(hào)的 峰值。即 0 (1cos)cos iima uUmtt ( )(1cos) AMima UtUmt 1 ( ) sin AM aim Ut mUt t (1cos) Cima uUmt 1 1 ( )(1cos) t t RC Cima utUmt e 1 1 1 (1cos) C ima tt u Umt tRC 11 1 (1cos)sin imaima UmtUmt RC 若設(shè)輸入信號(hào)AM信號(hào)： 包絡(luò)信號(hào)為： 在t1時(shí)刻包絡(luò)的變化率: 那么電容C通過R放電的電壓關(guān)系為： 時(shí)刻不產(chǎn)生惰性失真的條件為： 1 t 所以要求在 則有： 1 1 sin 1 1

54、cos a a RCmt A mt 1 t() AM Ut C u實(shí)際上不同的 ，和下降速度不同。 為在任何時(shí)刻都避免產(chǎn)生惰性失真，必須保證A值取最大時(shí)仍有 max 1A 故令: 0 dA dt 2 222 2 (1cos)cossin 0 1cos aaa a RCmmttRCmtdA dt mt 即： cos; a tm 2 2 sin1cos1 a ttm 可解得： 2 1 a a m RC m 有 實(shí)際應(yīng)用中，用最大調(diào)制度m amax 和最高調(diào)制頻率max來檢驗(yàn)有無 惰性失真，其檢驗(yàn)公式為 可見，ma，越大，信號(hào)包絡(luò)變化越快，要求RC的值就應(yīng)該越小。 2 a max maxa max

55、1m RC m 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào) 第5章振幅調(diào)制與解調(diào) 2、負(fù)峰切割失真、負(fù)峰切割失真(底部切割失真底部切割失真) (1cos) ima Umt Uim(1-ma) 1) 原因：一般為了取出低頻調(diào)制信號(hào)，檢波器與后級(jí)低頻放大器的 連接如圖所示，為能有效地傳輸檢波后的低頻調(diào)制信號(hào)，要求： Ui m L DC RL gL U UR RR URL 二極管截止，檢波輸出信號(hào)不跟隨輸入調(diào)幅波包絡(luò)的變化而產(chǎn)生失真。 當(dāng) URL Uim(1-ma) ttmUu caimi cos)cos1( URL 或 min 1 g c R C min 1 gc R C 通常Cc取值較大(一般為510F)，在

56、 Cc兩端的直流電壓UDC，大小近似等于 載波電壓振幅UDC=KdUim UDC經(jīng)RL和Rg分壓后在RL上產(chǎn) 生的直流電壓為： 由于U RL 對(duì)檢波二極管VD來 說相當(dāng)于一個(gè)反向偏置電壓，所 以可能阻止二極管的導(dǎo)通狀態(tài)。 在輸入調(diào)幅波包絡(luò)的負(fù)半周峰值處可能會(huì)低于URL , 后級(jí)放大器 ui+ - C Rg RL VD Cc +UDC - + - URL + u(t) - 避免底部切割失真的條件為： / gLg a LgLL RRR R m RRRR 式中，R=RL/Rg為檢波器輸出 端的交流負(fù)載電阻，而RL為直 流負(fù)載電阻。 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào) 第5章振幅調(diào)制與解調(diào) 3、 非線性失真非線性失真 4、頻率失真、頻率失真 由檢波二極管伏安特性曲線的非線性所引起的。 由于耦合電容Cc和濾波電容C所引起的。 1Cc的存在主要影響檢波的下限頻率min。為使頻率為min時(shí)， Cc上的電壓降不大，不產(chǎn)生頻率