高頻電子線路課件_(5)

1、第6章 振幅調制、解調與混頻1第第6章振幅調制、解調及混頻章振幅調制、解調及混頻6.1 振幅調制振幅調制 6.2 調幅信號的解調調幅信號的解調 6.3 混頻混頻 6.4 混頻器的干擾混頻器的干擾 第6章 振幅調制、解調與混頻2本章重點：本章重點： 各種頻譜線性搬移電路的概念、原理、各種頻譜線性搬移電路的概念、原理、特點及實現(xiàn)方法。特點及實現(xiàn)方法。實用的頻譜線性搬移電路。實用的頻譜線性搬移電路。了解：了解：第6章 振幅調制、解調與混頻3概述概述1地位地位通信系統(tǒng)的基本電路。通信系統(tǒng)的基本電路。2特點特點對電路中信號頻譜進行的變換，電路有新頻率成分產(chǎn)生。對電路中信號頻譜進行的變換，電路有新頻率成分

2、產(chǎn)生。為此，需引用一些信號與頻譜的概念。為此，需引用一些信號與頻譜的概念。第6章 振幅調制、解調與混頻43信號與頻譜信號與頻譜信號的三種表示法：表達式、波形圖、頻譜圖。信號的三種表示法：表達式、波形圖、頻譜圖。載載 波波復音復音調制調制波波單音單音調制調制波波頻頻 譜譜波波 形形表達式表達式信號信號maxnmnn 1u (t)Ucosn tu (t)U costccmcu (t) U cost第6章 振幅調制、解調與混頻54兩種類型的兩種類型的頻譜變換電路頻譜變換電路 頻譜搬移電路頻譜搬移電路：將輸入信號的頻譜沿頻率軸搬移。：將輸入信號的頻譜沿頻率軸搬移。例：振幅調制、解調、混頻電路例：振幅調

3、制、解調、混頻電路( (本章討論本章討論) )。 特點：僅頻譜搬移，不產(chǎn)生新的頻譜分量。特點：僅頻譜搬移，不產(chǎn)生新的頻譜分量。 頻譜非線性變換電路頻譜非線性變換電路：將輸入信號的頻譜進行特定：將輸入信號的頻譜進行特定的非線性變換。的非線性變換。 例：頻率調制與解調電路例：頻率調制與解調電路( (第第 7 章章討論討論) )。 特點：產(chǎn)生新的頻譜分量。特點：產(chǎn)生新的頻譜分量。 第6章 振幅調制、解調與混頻6第一節(jié)第一節(jié) 振振 幅調幅調 制制幾個概念：幾個概念：調制：調制：調制信號：調制信號：載波：載波：已調波：已調波：解調：解調：用調制信號去控制載波某個參數(shù)的過程。用調制信號去控制載波某個參數(shù)的

4、過程。第6章 振幅調制、解調與混頻7 由調制信號去控制載波的振幅，使之按調制由調制信號去控制載波的振幅，使之按調制信號的規(guī)律變化。信號的規(guī)律變化。(SSB-SC)：抑制載波的單邊帶調制。：抑制載波的單邊帶調制。振幅調制的三種方式：振幅調制的三種方式：(AM)：普通的調幅；：普通的調幅；(DSBSC)：抑制載波的雙邊帶調制；：抑制載波的雙邊帶調制； 是使高頻振蕩的振幅與調制信號成線性關系，是使高頻振蕩的振幅與調制信號成線性關系，其它參數(shù)其它參數(shù)(頻率和相位頻率和相位)不變。不變。什么是振幅調制？什么是振幅調制？第一節(jié)第一節(jié) 振振 幅調幅調 制制第6章 振幅調制、解調與混頻8u = Ucost （

5、一）（一） 調幅波的分析調幅波的分析1、表示式及波形、表示式及波形設載波電壓為設載波電壓為:調制電壓調制電壓:uC = UCcosct已調波振幅：已調波振幅：)cos1 ( cos)()(CaCCCmtmUtUkUtUUtU調幅度：調幅度：CaCCUUkUUm調幅信號表達式調幅信號表達式:AMmcCc( )( )cos (1cos)cosutUttUmtt第6章 振幅調制、解調與混頻9（一）（一） 調幅波的分析調幅波的分析1 、表示式及波形、表示式及波形調幅度調幅度aCk UmU調幅信號表達式調幅信號表達式AMCcu(t)U (1mcost)cost m1調制信號波形調制信號波形載波波形載波波

6、形已調波波形已調波波形波形表示波形表示第6章 振幅調制、解調與混頻10（一）（一） 調幅波的分析調幅波的分析調幅度調幅度調幅信號表達式調幅信號表達式AMCcu(t)U (1mcost)cost m1aCk UmU調制信號波形調制信號波形載波波形載波波形已調波波形已調波波形波形表示波形表示第6章 振幅調制、解調與混頻11m1（一）（一） 調幅波的分析調幅波的分析調幅度調幅度調幅信號表達式調幅信號表達式AMCcu(t)U (1mcost)cost aCk UmU調制信號波形調制信號波形載波波形載波波形波形表示波形表示已調波波形已調波波形 過調制！過調制！第6章 振幅調制、解調與混頻12（一）（一）

7、 調幅波的分析調幅波的分析1 、表示式及波形、表示式及波形調幅信號表達式調幅信號表達式AMCcu(t)U (1mcost)cost 連續(xù)頻譜信號連續(xù)頻譜信號f(t)uAM ( t ) =UC1 + m f (t)cosct若調制信號為：若調制信號為：1 )cos()(nnnntUtf則調幅波表示式為：則調幅波表示式為：ttmUtunnnnc1 CAMcos)cos(1)(式中，式中，mn=kaUn/UC第6章 振幅調制、解調與混頻13（一）（一） 調幅波的分析調幅波的分析1 、表示式及波形、表示式及波形連續(xù)頻譜信號連續(xù)頻譜信號f(t)調幅波表達式調幅波表達式: uAM ( t ) =UC1 +

8、 m f (t)cosct調制信號調制信號已調波已調波第6章 振幅調制、解調與混頻14（一）（一） 調幅波的分析調幅波的分析1 、表示式及波形、表示式及波形AM信號的產(chǎn)生原理圖信號的產(chǎn)生原理圖或或第6章 振幅調制、解調與混頻152、調幅波的頻譜、調幅波的頻譜調幅波的三角展開：調幅波的三角展開：AMCcCcCc( )coscos()2 cos()2utUtmUtmUt 帶寬帶寬BAM2F分析：分析： 單頻調制單頻調制(1)頻譜的中心分量；頻譜的中心分量；(2)兩個邊頻分量；兩個邊頻分量；這說明調制信號的幅度及頻率消息只含于邊頻分量中。這說明調制信號的幅度及頻率消息只含于邊頻分量中。調制信號頻譜調

9、制信號頻譜載波頻譜載波頻譜已調波頻譜已調波頻譜第6章 振幅調制、解調與混頻162、調幅波的頻譜、調幅波的頻譜BAM = 2Fmax 信號帶寬是決定無線電臺頻率間隔的主要因素信號帶寬是決定無線電臺頻率間隔的主要因素，如通常，如通常廣播電臺規(guī)定的帶寬為廣播電臺規(guī)定的帶寬為9 kHz，VHF電臺的帶寬為電臺的帶寬為25 kHz。多頻調制多頻調制AM信號占用帶寬：信號占用帶寬：調制信號頻譜調制信號頻譜已調波頻譜已調波頻譜第6章 振幅調制、解調與混頻173、調幅波的功率、調幅波的功率 載波功率載波功率2CcL2UPR上下邊頻的平均功率上下邊頻的平均功率24cmP邊頻PAM信號的平均功率信號的平均功率21

10、 d212cavmPtPPAMCcu(t)U (1mcost)cost 設：負載電阻設：負載電阻RL兩邊頻功率與載波兩邊頻功率與載波功率的比值：功率的比值：22m載波功率邊頻功率第6章 振幅調制、解調與混頻18AM波的缺點：波的缺點： （一）（一） 調幅波的分析調幅波的分析特別是特別是AM波解調很簡單，便于接收。波解調很簡單，便于接收。功率浪費大，效率低。功率浪費大，效率低。AM波的優(yōu)點：波的優(yōu)點：（1）設備簡單。）設備簡單。（2）AM占用的頻帶窄。占用的頻帶窄。第6章 振幅調制、解調與混頻19（二）雙邊帶信號（二）雙邊帶信號1. 表達式表達式DSBCcu(t)kU U costcost cg

11、(t)costf(t)U cost當時表達式為：表達式為：DSBCu(t)kf(t)u第6章 振幅調制、解調與混頻20（二）雙邊帶信號（二）雙邊帶信號2.波形波形調制信號波形調制信號波形載波波形載波波形已調波波形已調波波形 相位跳變！相位跳變！第6章 振幅調制、解調與混頻21（二）雙邊帶信號（二）雙邊帶信號與與AM波相比，波相比，DSB信號的特點信號的特點: AM波的包絡正比于調制信號波的包絡正比于調制信號f(t)的波形，而的波形，而DSB波的包絡則正比于波的包絡則正比于|f(t)|。 DSB信號的高頻載波相位在調制電壓零交點信號的高頻載波相位在調制電壓零交點處處(調制電壓正負交替時調制電壓正

12、負交替時)要要突變突變180。(1) 包絡不同。包絡不同。(2) 180。相位跳變。相位跳變。第6章 振幅調制、解調與混頻22（三）單邊帶信號（三）單邊帶信號 單邊帶單邊帶(SSB)信號是由信號是由DSB信號經(jīng)邊帶濾波器濾除一個邊信號經(jīng)邊帶濾波器濾除一個邊帶或在調制過程中，直接將一個邊帶抵消而成。帶或在調制過程中，直接將一個邊帶抵消而成。 uDSB(t) = k uuC當取上邊帶時：當取上邊帶時：uSSB(t) = Ucos(c+) tuSSB(t)=Ucos(c) t當取下邊帶時：當取下邊帶時：單頻調制單頻調制第6章 振幅調制、解調與混頻23（三）單邊帶信號（三）單邊帶信號當取上邊帶時：當取

13、上邊帶時：uSSB(t)=Ucos(c+)t分析：分析： SSB信號的振幅與調制信號的幅度成正比，它的頻率信號的振幅與調制信號的幅度成正比，它的頻率隨調制信號頻率的不同而不同，因此它含有消息特征。隨調制信號頻率的不同而不同，因此它含有消息特征。第6章 振幅調制、解調與混頻24（三）單邊帶信號（三）單邊帶信號語音調制的語音調制的SSB信號頻譜信號頻譜第6章 振幅調制、解調與混頻25（三）單邊帶信號（三）單邊帶信號SSB波的優(yōu)點：波的優(yōu)點： （1）功率利用率高。）功率利用率高。（2）頻帶利用充分。）頻帶利用充分。BSSB Fm目前已成為短波通信中一種重要的調制方式。目前已成為短波通信中一種重要的調

14、制方式。第6章 振幅調制、解調與混頻26二、振幅調制電路二、振幅調制電路可分為高電平調制和低電平調制。可分為高電平調制和低電平調制。 是將功放和調制合二為一，調制后的信號不需再是將功放和調制合二為一，調制后的信號不需再放大就可直接發(fā)送出去。放大就可直接發(fā)送出去。 是將調制和功放分開，調制后的信號電平較低，還需是將調制和功放分開，調制后的信號電平較低，還需經(jīng)功率放大后達到一定的發(fā)射功率再發(fā)送出去。經(jīng)功率放大后達到一定的發(fā)射功率再發(fā)送出去。調制效率高、調制線性范圍大、失真要小等。調制效率高、調制線性范圍大、失真要小等。高電平調制：高電平調制：低電平調制：低電平調制：對調制器的主要要求：對調制器的主

15、要要求：第6章 振幅調制、解調與混頻27（一）（一）AM調制電路調制電路高電平調制高電平調制 和和 低電平調制。低電平調制。 目前，目前，AM信號大都用于無線電廣播，因此多采用高電平信號大都用于無線電廣播，因此多采用高電平調制方式。調制方式。1、高電平調制、高電平調制主要用于主要用于AM調制，是在高頻功放中進行的。調制，是在高頻功放中進行的?；鶚O調幅；基極調幅；集電極調幅；集電極調幅；集電極集電極-基極基極(或發(fā)射極或發(fā)射極)組合調幅。組合調幅。 利用改變某一電極的直流電壓以控制集電極高頻利用改變某一電極的直流電壓以控制集電極高頻電流振幅。電流振幅?；竟ぷ髟恚夯竟ぷ髟恚旱?章 振幅調制

16、、解調與混頻28（一）（一）AM調制電路調制電路1、高電平調制、高電平調制（1）集電極調幅）集電極調幅圖圖 6-12 集電極調幅電路集電極調幅電路 等幅載波通過高等幅載波通過高頻變壓器頻變壓器T1輸入到被輸入到被調放大器的基極。調放大器的基極。 調制信號通過低頻變調制信號通過低頻變壓器壓器T2加到集電極回路且加到集電極回路且與電源電壓相串聯(lián)。與電源電壓相串聯(lián)。CCCC0UUu第6章 振幅調制、解調與混頻29（一）（一）AM調制電路調制電路1、高電平調制、高電平調制（1）集電極調幅）集電極調幅圖圖 6-13 集電極調幅的波形集電極調幅的波形 過壓區(qū)過壓區(qū)欠壓區(qū)欠壓區(qū)CC0U第6章 振幅調制、解調

17、與混頻30（一）（一）AM調制電路調制電路1、高電平調制、高電平調制（1）集電極調幅）集電極調幅第6章 振幅調制、解調與混頻31（一）（一）AM調制電路調制電路1、高電平調制、高電平調制（2）基極調幅）基極調幅LB1是高頻扼流圈是高頻扼流圈LB為低頻扼流圈為低頻扼流圈第6章 振幅調制、解調與混頻32（一）（一）AM調制電路調制電路1、高電平調制、高電平調制（2）基極調幅）基極調幅但因其工作在欠壓狀態(tài)，集電極效率低是其一大缺點。但因其工作在欠壓狀態(tài)，集電極效率低是其一大缺點。一般只用于功率不大，對失真要求較低的發(fā)射機中。而集一般只用于功率不大，對失真要求較低的發(fā)射機中。而集電極調幅效率較高，適用

18、于較大功率的調幅發(fā)射機中。電極調幅效率較高，適用于較大功率的調幅發(fā)射機中。 由于基極電路電由于基極電路電流小，消耗功率小，流小，消耗功率小，故所需調制信號功率故所需調制信號功率很小，調制信號的放很小，調制信號的放大電路比較簡單，這大電路比較簡單，這是基極調幅的優(yōu)點。是基極調幅的優(yōu)點。第6章 振幅調制、解調與混頻33（一）（一）AM調制電路調制電路2、低電平調制、低電平調制(1) 二極管電路產(chǎn)生二極管電路產(chǎn)生AM波波單二極管電路單二極管電路平衡平衡二極管電路二極管電路(2) 利用模擬乘法器利用模擬乘法器1cuu令2uucUU且載波載波調制信號調制信號第6章 振幅調制、解調與混頻342、低電平調制

19、、低電平調制(1) 二極管電路二極管電路單二極管電路單二極管電路cUU條件：DitUgtUgtUgtUgUgi )cos( )cos( cos2 cos2cDcDcCDDCDD流過二極管的電流流過二極管的電流i D為為:其頻譜圖其頻譜圖:（一）（一）AM調制電路調制電路產(chǎn)生產(chǎn)生AM波！波！第6章 振幅調制、解調與混頻352、低電平調制、低電平調制(1) 二極管電路二極管電路平衡平衡二極管電路二極管電路1cuu令cUU且產(chǎn)生產(chǎn)生AM波！波?。ㄒ唬ㄒ唬〢M調制電路調制電路載波載波調制信號調制信號第6章 振幅調制、解調與混頻36平衡平衡二極管電路二極管電路cUU且載波載波調制信號調制信號1cuu令

20、2uuD1iD2ia)cu0b)cu0VD1導通，導通，VD2截止；截止；VD1截止，截止，VD2導通；導通；D1Dccig (uu )K(t)D2Dccig ( uu )K(t) 總電流：總電流：DD1D2iii第6章 振幅調制、解調與混頻37總電流：總電流：DD1D2iiiDcccDccg u K(t)K(t) g u K(t) K(t) DcDccc444g ug u costcos3tcos5t .35 其頻譜圖其頻譜圖:平衡平衡二極管電路二極管電路產(chǎn)生產(chǎn)生AM波！波！第6章 振幅調制、解調與混頻382、低電平調制、低電平調制(2) 利用模擬乘法器產(chǎn)生利用模擬乘法器產(chǎn)生AM波波對單差分

21、電路對單差分電路BAo0EETuuiI1tanhU2U若將若將uc加至加至uA，u加到加到uB，則有，則有co0cEET01c3c5cUUiI 1cos t tanhcostU2U I (1 mcos t)(x)cos t(x)cos3 t(x)cos5 t（一）（一）AM調制電路調制電路調制信號調制信號載波載波cTuxU其中：其中：EEUmU第6章 振幅調制、解調與混頻392、低電平調制、低電平調制o01c3cI (1 mcos t)(x)cos t(x)cos3 ti 若集電極濾波回路的中心頻若集電極濾波回路的中心頻率為率為fc，帶寬為，帶寬為2F，諧振阻抗，諧振阻抗為為RL，則經(jīng)濾波后的

22、輸出電壓：，則經(jīng)濾波后的輸出電壓：o0L 1cuI R(x)(1 mcos t)cos t（一）（一）AM調制電路調制電路(2) 利用模擬乘法器產(chǎn)生利用模擬乘法器產(chǎn)生AM波波為為AM波！波！第6章 振幅調制、解調與混頻40o0L 1cuI R(x)(1 mcos t)cos t圖圖 6-17 差分對差分對AM調制器的輸出波形調制器的輸出波形(2) 利用模擬乘法器產(chǎn)生利用模擬乘法器產(chǎn)生AM波波第6章 振幅調制、解調與混頻41雙雙差差分對電分對電路路(2) 利用模擬乘法器利用模擬乘法器 將調制信號疊加上直流成分，將調制信號疊加上直流成分，即可得到即可得到AM信號輸出。信號輸出。（一）（一）AM調制

23、電路調制電路第6章 振幅調制、解調與混頻42雙雙差差分對電分對電路路（一）（一）AM調制電路調制電路8V第6章 振幅調制、解調與混頻43（二）（二）DSB調制電路調制電路 DSB信號的獲得，關鍵在于調制電路中的乘積項。信號的獲得，關鍵在于調制電路中的乘積項。單二極管電路只能單二極管電路只能產(chǎn)生產(chǎn)生AM信號，不能產(chǎn)生信號，不能產(chǎn)生DSB信號。信號。1) 二極管調制電路二極管調制電路 二極管平衡電路和二極管環(huán)形電路可以產(chǎn)生二極管平衡電路和二極管環(huán)形電路可以產(chǎn)生DSB信號。信號。載波載波調制信號調制信號第6章 振幅調制、解調與混頻44（二）（二）DSB調制電路調制電路1) 二極管調制電路二極管調制電

24、路輸出變壓器的次級電流輸出變壓器的次級電流 i L為：為：tUgtUgtUgtUgtUgutKgi )3cos(32 )3cos(32 )cos(2 )cos(2 cos )(2cDcDcDcDDcDLcUU條件：條件：可獲得可獲得DSB！第6章 振幅調制、解調與混頻45（二）（二）DSB調制電路調制電路1) 二極管調制電路二極管調制電路輸出變壓器的次級電流輸出變壓器的次級電流 iL為：為：tUgtUgtUgtUgtUgutKgi )3cos(32 )3cos(32 )cos(2 )cos(2 cos )(2cDcDcDcDDcDL若輸出濾波器的中心頻率若輸出濾波器的中心頻率fc，帶寬，帶寬2

25、F，諧振阻抗，諧振阻抗RL，則：，則：ttgRUtUgRtUgRtu cos cos4 )cos(2 )cos(2)(cDLcDLcDLo第6章 振幅調制、解調與混頻46二極管平衡調制器波形二極管平衡調制器波形D1cuuuD2cuuu第6章 振幅調制、解調與混頻47（二）（二）DSB調制電路調制電路1) 二極管調制電路二極管調制電路 調制線性好、載漏小調制線性好、載漏小(輸出端的殘留載波電壓要小，輸出端的殘留載波電壓要小，一般應比有用邊帶信號低一般應比有用邊帶信號低20 dB以上以上)，同時希望調制效率，同時希望調制效率高及阻抗匹配等。高及阻抗匹配等。對平衡調制器的主要要求對平衡調制器的主要要

26、求:實用的平衡調制器電路。實用的平衡調制器電路。第6章 振幅調制、解調與混頻48實用的平衡調制器電路實用的平衡調制器電路（二）（二）DSB調制電路調制電路D1cuuuVD1、 VD2同時導通；同時導通；D2cuuucu0a)當當時時cu0b)當當時時VD1、 VD2同時截止；同時截止；C1 對高頻短路、對音頻開路對高頻短路、對音頻開路分析：分析：第6章 振幅調制、解調與混頻49（二）（二）DSB調制電路調制電路1、 二極管調制電路二極管調制電路雙平衡調制器電路：雙平衡調制器電路：調制信號與載波的位置可以互換！調制信號與載波的位置可以互換！波形波形第6章 振幅調制、解調與混頻50（二）（二）DS

27、B調制電路調制電路1、 二極管調制電路二極管調制電路雙平衡調制器電路雙平衡調制器電路LDccDcc2 ()()44 2coscos3cos 3ig KtKtugttUt經(jīng)濾波后，有經(jīng)濾波后，有ttUgRucDLocos cos8DSB信號！信號！第6章 振幅調制、解調與混頻512、差分對調制器、差分對調制器（二）（二）DSB調制電路調制電路 設設uB=uC，uA=u，則雙端輸出，則雙端輸出電流電流 i0(t) 為：為：txtxtmItVUtmIti 3cos)( cos)()cos1 ( cos2tanhcos1)(31c0T c0o經(jīng)濾波后的輸出電壓經(jīng)濾波后的輸出電壓 u0(t) 為：為：o

28、0L1cu (t)I R m(x)cos tcostccU cos tcost單差分對單差分對DSB信號！信號！載波載波調制信號調制信號第6章 振幅調制、解調與混頻522、差分對調制器、差分對調制器（二）（二）DSB調制電路調制電路單差分對單差分對圖圖 6-24 差分對差分對DSB調制器的波形調制器的波形第6章 振幅調制、解調與混頻53（二）（二）DSB調制電路調制電路單差分對單差分對txtxtmItVUtmIti 3cos)( cos)()cos1 ( cos2tanhcos1)(31c0T c0o并不是理并不是理想乘法器！想乘法器！1）信號的注入必須是）信號的注入必須是uA= u，uB =

29、uC，且且U26 mV；分析：分析：2）要得要得DSB信號，必須加接濾波器信號，必須加接濾波器以濾除不必要的分量以濾除不必要的分量; 3）必須雙端差動輸出，單端輸出只能）必須雙端差動輸出，單端輸出只能得到得到AM信號信號; 4）當輸入信號為零時，輸出并不為零。）當輸入信號為零時，輸出并不為零。載波載波調制信號調制信號第6章 振幅調制、解調與混頻542、差分對調制器、差分對調制器（二）（二）DSB調制電路調制電路雙差分對雙差分對TBTA0o2tanh2tanh)(VuVuIti差動輸出電流為：差動輸出電流為：若若U、UC均很小，則：均很小，則：C2T0o14)(uuVIti雙差分對調制器克服了單

30、差分對調制器上述大部分的缺點。雙差分對調制器克服了單差分對調制器上述大部分的缺點。第6章 振幅調制、解調與混頻55圖圖 6-25：彩色電視發(fā)送機中的雙差分對調制器的實際電路：彩色電視發(fā)送機中的雙差分對調制器的實際電路第6章 振幅調制、解調與混頻568V用用MC1596實現(xiàn)實現(xiàn)DSB電路電路DSB信號信號第6章 振幅調制、解調與混頻57產(chǎn)生方法主要有濾波法和移相法兩種。產(chǎn)生方法主要有濾波法和移相法兩種。（三）（三）SSB調制電路調制電路1、 濾波法濾波法濾波法的關鍵是邊帶濾波器的制作。濾波法的關鍵是邊帶濾波器的制作。第6章 振幅調制、解調與混頻58（二）（二）SSB調制電路調制電路2、移相法、移

31、相法coscossinsinSSBLccuUttUttcoscossinsinSSBUccuUttUtt /2相移網(wǎng)絡是相移網(wǎng)絡是移相法的關鍵部件。移相法的關鍵部件。第6章 振幅調制、解調與混頻59第二節(jié)第二節(jié) 調幅信號的解調調幅信號的解調一、調幅解調的方法一、調幅解調的方法2. 同步檢波同步檢波1. 包絡檢波包絡檢波只適用于只適用于AM波。波。 DSB和和SSB信號的包絡不同于調制信號，不能信號的包絡不同于調制信號，不能用包絡檢波，必須使用同步檢波。用包絡檢波，必須使用同步檢波。 恢復載波應與調制端的載波電壓完全同步恢復載波應與調制端的載波電壓完全同步(同頻同相同頻同相)。同步檢波的含義？同

32、步檢波的含義？第6章 振幅調制、解調與混頻60其原理框圖如圖所示。其原理框圖如圖所示。第二節(jié)第二節(jié) 調幅信號的解調調幅信號的解調一、調幅解調的方法一、調幅解調的方法1. 包絡檢波包絡檢波第6章 振幅調制、解調與混頻61一、調幅解調的方法一、調幅解調的方法2. 同步檢波同步檢波 同步解調器的框圖同步解調器的框圖 第6章 振幅調制、解調與混頻62一、調幅解調的方法一、調幅解調的方法2. 同步檢波同步檢波乘積型乘積型 疊加型疊加型ur :恢復的載波信號?；謴偷妮d波信號。第6章 振幅調制、解調與混頻63二、二極管峰值包絡檢波器二、二極管峰值包絡檢波器1 原理電路及工作原理原理電路及工作原理RC低通濾波

33、器低通濾波器（1）組成）組成 輸入回路輸入回路二極管二極管VD末級中放的輸出回路。末級中放的輸出回路。導通電壓小、導通電壓小、rD小的鍺管。小的鍺管。(a) 作為檢波器的負載，在其兩端產(chǎn)生調制頻率電壓作為檢波器的負載，在其兩端產(chǎn)生調制頻率電壓; (b) 起到高頻電流的旁路作用。起到高頻電流的旁路作用。11 cRRCCRC網(wǎng)絡須滿足網(wǎng)絡須滿足: 第6章 振幅調制、解調與混頻64二、二極管峰值包絡檢波器二、二極管峰值包絡檢波器（2）工作原理）工作原理 二極管串聯(lián)型大信號峰值包絡檢波器。二極管串聯(lián)型大信號峰值包絡檢波器。 信號源、非線性器件二極管及信號源、非線性器件二極管及 RC 網(wǎng)絡三者為串聯(lián)。網(wǎng)

34、絡三者為串聯(lián)。：該檢波器工作于大信號狀態(tài)。：該檢波器工作于大信號狀態(tài)。0.5iUV故全稱：故全稱：這種電路也可工作在小信號情況：小信號檢波器。這種電路也可工作在小信號情況：小信號檢波器。第6章 振幅調制、解調與混頻65二、二極管峰值包絡檢波器二、二極管峰值包絡檢波器（2）工作原理）工作原理檢波過程分析：檢波過程分析： 二極管截止二極管截止二極管導通二極管導通第6章 振幅調制、解調與混頻66檢波過程分析檢波過程分析 u i ( t ) 為等幅波時：為等幅波時：uo= uC = Uav+uDi檢波器輸出電壓檢波器輸出電壓充電過程充電過程放電過程放電過程高頻紋波電壓高頻紋波電壓第6章 振幅調制、解調

35、與混頻67檢波過程是信號源通過二檢波過程是信號源通過二極管給電容充電與電容對電極管給電容充電與電容對電阻阻 R 放電的交替重復過程；放電的交替重復過程；導通時間很短，電流通角導通時間很短，電流通角很小，二極管電流是一窄脈沖很小，二極管電流是一窄脈沖序列；序列；二極管電流二極管電流 i D 包含平均分包含平均分量（直流分量）及高頻分量。量（直流分量）及高頻分量。二、二極管峰值包絡檢波器二、二極管峰值包絡檢波器檢波過程總結：檢波過程總結：Diuo= uC = Uav+u第6章 振幅調制、解調與混頻68大信號檢波器在穩(wěn)定狀態(tài)電流電壓波形大信號檢波器在穩(wěn)定狀態(tài)電流電壓波形二極管伏安特性二極管伏安特性二

36、極管兩端電壓二極管兩端電壓 （輸入等幅波時）（輸入等幅波時）二極管電流二極管電流第6章 振幅調制、解調與混頻69(2) 工作原理分析工作原理分析 + uD - -+- -uoiduD= ui- - uoi充充+- -uoi放放 載波正半周時二極管正向導通，對載波正半周時二極管正向導通，對電容電容 C 充電，充電時間常數(shù)為充電，充電時間常數(shù)為 rd C。 uD= ui- - uo當當uD= ui- - uo0，二極管導通二極管導通當當uD= ui- - uo0，二極管導通二極管導通當當uD= ui- - uo0 ，二極管截止二極管截止 uo(t) = u(t) + UDCUDCu(t)tuo(t

37、)ucui(t)uo(t) u i(t)與與uo(t)t u i ( t ) 為調幅波時：為調幅波時：二極管二極管VD兩端電壓：兩端電壓：檢波器的有用輸出電壓：檢波器的有用輸出電壓：(1cos)dck umt第6章 振幅調制、解調與混頻71二、二極管峰值包絡檢波器二、二極管峰值包絡檢波器輸入為輸入為AM信號時，檢波器二極管的電壓及電流波形：信號時，檢波器二極管的電壓及電流波形：二極管伏安特性二極管伏安特性二極管兩端電壓二極管兩端電壓 （輸入調幅波時）（輸入調幅波時）二極管電流二極管電流第6章 振幅調制、解調與混頻72包絡檢波器的輸出電路包絡檢波器的輸出電路 如果只需輸出調制頻率如果只需輸出調制

38、頻率電壓，則可在原電路上增加電壓，則可在原電路上增加隔直電容隔直電容Cg和負載電阻和負載電阻Rg。 若需要檢波器提供與載波若需要檢波器提供與載波電壓大小成比例的直流電壓，電壓大小成比例的直流電壓，則可用低通濾波器取出則可用低通濾波器取出直流分量，如圖直流分量，如圖:R C第6章 振幅調制、解調與混頻732、性能分析、性能分析 （傳輸系數(shù)、輸入阻抗）（傳輸系數(shù)、輸入阻抗）1) 傳輸系數(shù)傳輸系數(shù) Kd（或稱檢波系數(shù)、檢波效率）（或稱檢波系數(shù)、檢波效率）若輸入載波電壓若輸入載波電壓若輸入若輸入 AM AM 信號信號modUUK （設：載波電壓振幅為（設：載波電壓振幅為Um，輸出直流電壓為，輸出直流電

39、壓為Uo ?。。ヽdmUUK 檢波器輸出低頻電壓檢波器輸出低頻電壓振幅與輸入高頻已調波包振幅與輸入高頻已調波包絡振幅之比。絡振幅之比。這兩個定義是一致的。這兩個定義是一致的。第6章 振幅調制、解調與混頻741) 傳輸系數(shù)傳輸系數(shù) Kd利用兩個特殊點：利用兩個特殊點：DDmaxIiD0idKcos3D3RgDmaxIt0 ，t ，：二極管導通角?。憾O管導通角！下面以等幅波為例推導下面以等幅波為例推導Kd的表達式。的表達式。第6章 振幅調制、解調與混頻752、性能分析、性能分析1) 傳輸系數(shù)傳輸系數(shù) KddKcos3D3Rg分析分析: Kd 當電路一定當電路一定(管子與管子與R一定一定)時，時

40、，在大信號檢波器中在大信號檢波器中是恒定的，它是恒定的，它與輸入信號大小無關。與輸入信號大小無關。 越小，越小，Kd越大，并趨近于越大，并趨近于1。由圖可知，當由圖可知，當gDR50時，時，Kd變化不大，且變化不大，且Kd 0.9。第6章 振幅調制、解調與混頻762、性能分析、性能分析1) 傳輸系數(shù)傳輸系數(shù) Kd2) 輸入電阻輸入電阻Ri輸入載波電壓的振幅輸入載波電壓的振幅Um與檢波器與檢波器電流的基頻分量振幅電流的基頻分量振幅I1之比值，之比值，即即1miIUR R2 由此可見，輸入電阻與二極管檢波器負載電阻由此可見，輸入電阻與二極管檢波器負載電阻R有關。有關。 R越大，越大，Ri越大，對前

41、級的影響就越小。越大，對前級的影響就越小。輸入電阻定義：輸入電阻定義：第6章 振幅調制、解調與混頻773檢波器的失真檢波器的失真 在二極管峰值包絡檢波器中，存在著兩種特有的失真：在二極管峰值包絡檢波器中，存在著兩種特有的失真：惰性失真和底部切削失真。惰性失真和底部切削失真。1) 惰性失真惰性失真是由電容放電的惰性引起的。是由電容放電的惰性引起的。產(chǎn)生原因：產(chǎn)生原因：惰性失真的波形惰性失真的波形2maxmaxmax1 mRC m不失真的條件：不失真的條件： 可見，可見，m、越大，包絡下降速度就越快，要求的越大，包絡下降速度就越快，要求的RC就越小。就越小。第6章 振幅調制、解調與混頻783檢波器

42、的失真檢波器的失真RUCgRURRRU調幅波的最小幅度：調幅波的最小幅度： UC(1m)。避免失真的條件：避免失真的條件：gRRmRRR失真的原因：失真的原因：R = R 2) 底部切削失真底部切削失真 （又稱為負峰切削失真）（又稱為負峰切削失真）因此必須限制交、直流負載的差別。因此必須限制交、直流負載的差別。RU+CU+第6章 振幅調制、解調與混頻792) 底部切削失真底部切削失真 （又稱為負峰切削失真）（又稱為負峰切削失真） 在工程上，在工程上，減小檢波器交、直流負載的差別減小檢波器交、直流負載的差別采取的措施：采取的措施：在檢波器與低放級間插入在檢波器與低放級間插入高輸入阻抗的高輸入阻抗

43、的射極跟隨器射極跟隨器;R= = R1 + R2 將將R分成分成R1和和R2R = R1 + R2直流負載：直流負載：交流負載：交流負載：R = R1 + R2Rg第6章 振幅調制、解調與混頻80LcssiQC (R /R )1 (1) 回路回路LQ要大。要大。cTRC (2) 輸出的高頻紋波小。輸出的高頻紋波小。cRC 1 即即 檢波器設計及元件參數(shù)的選擇檢波器設計及元件參數(shù)的選擇 (3) 減少輸出信號的頻率失真。減少輸出信號的頻率失真。要求：要求： 不不影影響響下下限限頻頻率率不不影影響響上上限限頻頻率率ddLCCRCRCminmax11 min maxmaxmax2maxmm1RC (4

44、) 避免惰性失真。避免惰性失真。LLRRRm RR(5) 避免底部切割失真。避免底部切割失真?；蚧?- -u中放末級中放末級RiRLCVDRCsLsRsisCd第6章 振幅調制、解調與混頻814 實際電路及元件選擇實際電路及元件選擇LPF音量控制音量控制第6章 振幅調制、解調與混頻825. 二極管并聯(lián)檢波器二極管并聯(lián)檢波器 (a) 原理電路原理電路 (b) 波形關系波形關系3iRR 輸入電阻：輸入電阻：(c) 實際電路實際電路DiCuuuKd同串聯(lián)檢波器；同串聯(lián)檢波器；輸出端除需隔直電容外，還需加高頻濾波電路。輸出端除需隔直電容外，還需加高頻濾波電路。第6章 振幅調制、解調與混頻83(c) 并

45、聯(lián)檢波器實際電路并聯(lián)檢波器實際電路C1：高頻濾波電容：高頻濾波電容Cg：隔直電容：隔直電容 (a) 原理電路原理電路 (b) 波形關系波形關系5. 二極管并聯(lián)檢波器二極管并聯(lián)檢波器第6章 振幅調制、解調與混頻846小信號檢波器小信號檢波器 小信號檢波是指輸入信號振幅在小信號檢波是指輸入信號振幅在1 100mV范圍內的檢波。范圍內的檢波。二極管的伏安特性二極管的伏安特性:2D01D2Diaa ua u a0為為 uD=0 時的時的 靜態(tài)電流靜態(tài)電流; D1DDDu0adi /du1/r在在uD=0時的斜率時的斜率;D222DD0d/duaiu在在uD=0上的二次導數(shù)。上的二次導數(shù)。第6章 振幅調

46、制、解調與混頻85小信號檢波器的原理電路和波形小信號檢波器的原理電路和波形第6章 振幅調制、解調與混頻86（1）輸入信號等幅波）輸入信號等幅波Diavimcuuuuu costi D的平均分量：的平均分量：2m20av21UaaIm2mavd21RUaUUK2m2avav21UaRIU平均電流增量：平均電流增量：6小信號檢波器小信號檢波器二極管的伏安特性二極管的伏安特性:2D01D2Diaa ua u二極管兩端電壓：二極管兩端電壓：電壓傳輸系數(shù)：電壓傳輸系數(shù)：第6章 振幅調制、解調與混頻87（1）輸入信號等幅波）輸入信號等幅波Diavimcuuuuu cost6小信號檢波器小信號檢波器二極管的

47、伏安特性二極管的伏安特性:2D01D2Diaa ua u二極管兩端電壓：二極管兩端電壓：高頻基波分量振幅：高頻基波分量振幅：m11UaI D11mi1raIURm2mavd21RUaUUK電壓傳輸系數(shù)：電壓傳輸系數(shù)：輸入電阻：輸入電阻： 電壓傳輸系數(shù)電壓傳輸系數(shù)Kd和輸入電阻和輸入電阻Ri都?。《夹?！第6章 振幅調制、解調與混頻88（2）輸入信號為）輸入信號為AM波波tmtmmRUatmRUaU 2cos21 cos2)211 (21 ) cos1 (21222m222m2av6小信號檢波器小信號檢波器（1）輸入信號等幅波）輸入信號等幅波2m2avav21UaRIU 小信號檢波器輸出的平均電壓

48、小信號檢波器輸出的平均電壓Uav與輸入信號電壓與輸入信號電壓振幅振幅Um的平方成正比。的平方成正比。 電壓傳輸系數(shù)電壓傳輸系數(shù)Kd和輸入電阻和輸入電阻Ri都小，且還有非線性失真。都小，且還有非線性失真。小信號檢波器的缺點：小信號檢波器的缺點：平方律檢波器：平方律檢波器：第6章 振幅調制、解調與混頻89三、同步檢波三、同步檢波(乘積型和疊加型乘積型和疊加型)1乘積型乘積型要求：恢復載波與發(fā)要求：恢復載波與發(fā)端的載波同頻同相。端的載波同頻同相。設輸入信號：設輸入信號：srrcrc1cos cos() cos()2 UUttt低通濾波器輸出：低通濾波器輸出：oocuU cos(t)cos t 本地恢

49、復載波：本地恢復載波：sscuU cost cost rrruU cos(t) 乘法器輸出：乘法器輸出：srsrcrcos coscos()u uU Uttt第6章 振幅調制、解調與混頻90三、同步檢波三、同步檢波1乘積型乘積型低通濾波器的輸出：低通濾波器的輸出：ooc uU cos(t)cos t 分析：分析：有一定的頻差有一定的頻差有一定的相差有一定的相差產(chǎn)生振幅失真！產(chǎn)生振幅失真！rr0 ，即恢復載波與發(fā)射載波同頻同相，即恢復載波與發(fā)射載波同頻同相則則oouU cos t oocuU costcos t oouU cos cos t 無失真！無失真！第6章 振幅調制、解調與混頻912.

50、疊加型疊加型三、同步檢波三、同步檢波 將將DSB或或SSB信號插入恢復載波，使之成為或近似為信號插入恢復載波，使之成為或近似為AM信號信號，再利用再利用包絡檢波器包絡檢波器將調制信號恢復出來。將調制信號恢復出來。分析分析SSB信號的疊加型同步檢波。信號的疊加型同步檢波。sscuU cos() t rrruU cost設：單邊帶信號設：單邊帶信號(上邊帶上邊帶)為：為：恢復載波為：恢復載波為：Dsrmcu = u + uU (t)cost(t) 二極管端電壓：二極管端電壓：0u經(jīng)包絡檢波器后，輸出電壓：經(jīng)包絡檢波器后，輸出電壓：odmdruK U (t)K U (1 mcos t)srU(m1)

51、U第6章 振幅調制、解調與混頻922. 疊加型（同步檢波）疊加型（同步檢波）圖圖 6-50 平衡同步檢波電路平衡同步檢波電路o1druK U (1mcost)o2druK U (1mcost)oo1o2druuu2K U mcos t則總的輸出：則總的輸出：第6章 振幅調制、解調與混頻93如何提取載波？如何提取載波？AM波波通過限幅器就能去除其包絡變化，得到等幅載波通過限幅器就能去除其包絡變化，得到等幅載波信號，這就是所需同頻同相的恢復載波。信號，這就是所需同頻同相的恢復載波。對對DSB信號信號，將其取平方，從中取出角頻率為，將其取平方，從中取出角頻率為2c的分量，的分量，再經(jīng)二分頻器，就可得

52、到角頻率為再經(jīng)二分頻器，就可得到角頻率為c的恢復載波。的恢復載波。對于對于SSB信號信號，發(fā)射導頻信號。，發(fā)射導頻信號。第6章 振幅調制、解調與混頻94第三節(jié)第三節(jié) 混混 頻頻一、混頻的概述一、混頻的概述混頻，又稱變頻，也是一種頻譜的線性搬移過程。混頻，又稱變頻，也是一種頻譜的線性搬移過程。1 混頻器的功能混頻器的功能時域波形：時域波形：頻譜圖：頻譜圖：常用的中頻數(shù)值為常用的中頻數(shù)值為:465(455)、500 kHz; 1、1.5、4.3、5、10.7、21.4、30、70、140 MHz等等第6章 振幅調制、解調與混頻95第三節(jié)第三節(jié) 混混 頻頻圖圖 6-52 三種頻譜線性搬移功能三種頻譜

53、線性搬移功能 調制調制 解調解調混頻混頻第6章 振幅調制、解調與混頻962混頻器的工作原理混頻器的工作原理第三節(jié)第三節(jié) 混混 頻頻一、混頻的概述一、混頻的概述圖圖 6-53 混頻器的組成框圖混頻器的組成框圖輸入已調信號輸入已調信號us本振電壓本振電壓uLsscuU costcostLLLuU cost中頻電壓中頻電壓: IIIuU costcost混頻器是超外差接收機中的關鍵部件?；祛l器是超外差接收機中的關鍵部件。第6章 振幅調制、解調與混頻973混頻器的主要性能指標混頻器的主要性能指標1) 變頻增益變頻增益定義：變頻器中頻輸出電壓振幅定義：變頻器中頻輸出電壓振幅UI與高頻輸入信號電與高頻輸入

54、信號電壓振幅壓振幅Us之比，即之比，即s1vcUUK2) 噪聲系數(shù)噪聲系數(shù))()(F中頻頻率輸出信噪比信號頻率信噪比輸入N3)失真與干擾失真與干擾 失真有頻率失真和非線性失真。除此之外，還失真有頻率失真和非線性失真。除此之外，還會產(chǎn)生各種非線性干擾，如組合頻率、交叉調制和會產(chǎn)生各種非線性干擾，如組合頻率、交叉調制和互相調制、阻塞和倒易混頻等干擾?；ハ嗾{制、阻塞和倒易混頻等干擾。第6章 振幅調制、解調與混頻984) 變頻壓縮變頻壓縮(抑制抑制)3混頻器的主要性能指標混頻器的主要性能指標5) 選擇性選擇性二、混頻電路二、混頻電路1晶體三極管混頻器晶體三極管混頻器2二極管混頻電路二極管混頻電路3其它

55、混頻電路其它混頻電路 中頻輸出回路應有較理想中頻輸出回路應有較理想的諧振曲線的諧振曲線(矩形系數(shù)接近矩形系數(shù)接近1)第6章 振幅調制、解調與混頻99二、混頻電路二、混頻電路1晶體三極管混頻器晶體三極管混頻器fI = fLfctItUgtUgtUgiIIIsCIsm1cLsm1Icoscos cos21)cos(21BBBB( )LUtUu時變偏置電壓：時變偏置電壓：且有且有Us fc，當，當外來干擾頻率外來干擾頻率fJ=fL+fI時，時，uJ與與uL共同作用在混頻器輸入端，也會產(chǎn)生差頻共同作用在混頻器輸入端，也會產(chǎn)生差頻fJ-fL=fI，從而在接收機輸出端聽到干擾電臺的聲音從而在接收機輸出端聽到干擾電臺的聲音。fJ、fL及及fI的的關系如圖關系如圖6-71所示。所示。 抑制方法：抑制方法：采用高中頻方式。采用高中頻方式。 第6章振幅調制、 解調及混頻 115圖6-71 鏡像干擾的頻率關系 f0 fcfLfJfIfIf