第11章電子技術(shù)基礎(chǔ)

1、第11章 調(diào)幅與檢波11.1 調(diào)幅波的基本性質(zhì)調(diào)幅波的基本性質(zhì)11.2 調(diào)幅電路調(diào)幅電路11.3 檢波器檢波器11.1 調(diào)幅波的基本性質(zhì)調(diào)幅波的基本性質(zhì)11.1.1 調(diào)幅波的波形調(diào)幅波的波形調(diào)幅就是使載波的振幅隨調(diào)制信號的變化而變化。設(shè)調(diào)制信號是一個單頻率的低頻余弦電壓u(t)=Umcost=Umcos2ft 載波信號為uc(t)=Ucmcosct=Ucmcos2fct 則調(diào)幅波的振幅為Ucm(t)=Ucm+kau(t) 調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表達(dá)式為uAM(t) = (Ucm+kau(t)cosct=Ucm(1+macost)cosct 式中 ，稱為調(diào)幅系數(shù)或調(diào)幅度 cmmUUkmaa調(diào)幅波波形11.

2、1.2 調(diào)幅波的頻譜與帶寬調(diào)幅波的頻譜與帶寬已調(diào)幅波不再是一個單一頻率的余弦波，展開得到單頻調(diào)制調(diào)幅波的頻譜。uAM(t)=Ucm(1+macost)cosct=Ucmcosct+Ucmmacostcosct=Ucmcosct+maUcmcos(c)t+maUcmcos(c+)t 由單頻余弦信號調(diào)制的已調(diào)波包含有三個頻率成分。一個是載波頻率c，其振幅為Ucm；另外兩個是和頻c+與差頻c，其振幅均為maUcm。也可稱c+為上邊頻（高旁頻），c為下邊頻（低旁頻） 調(diào)幅波的頻譜（單頻） 如果調(diào)制信號不是單頻，而是一個從Fmin到Fmax的頻帶，則經(jīng)過調(diào)幅后，得到的頻譜是對稱于載波分量的上、下兩個頻帶

3、。其中頻率范圍（fcFmax）（fcFmin）稱為下邊帶，（fc+Fmin）（fc+Fmax）稱為上邊帶，如圖所示。每一邊帶的頻帶寬度為FmaxFmin，所以調(diào)幅波占有的總的頻帶寬度為最高調(diào)制頻率Fmax的兩倍，即2Fmax。 調(diào)幅波的頻譜（多頻） 11.1.3 調(diào)幅波的功率關(guān)系調(diào)幅波的功率關(guān)系若設(shè)調(diào)制信號為單頻正弦波，負(fù)載電阻為RL，則載波、旁頻分量的幅度關(guān)系，在負(fù)載RL上所消耗的功率應(yīng)包括三部分：載波功率為L2cmc21RUP 上、下邊頻的總功率為c2L2cm2L2cmsb212121PmRUmRUmPaaa在調(diào)制信號的一個周期內(nèi)，已調(diào)波的平均輸出總功率Pav為Pav=Pc+Psb=Pc+

4、CaPm221由于調(diào)幅波的最大振幅為Ucm(1+ma)，因此，調(diào)幅波的最大瞬時功率為Pmax=(1+ma)Ucm2/RL=(1+ma)2Pc 如果調(diào)制信號為多頻信號，則調(diào)幅波平均功率等于載波和各邊頻功率之和。11.2 調(diào)幅電路調(diào)幅電路按照產(chǎn)生調(diào)幅波的方式的不同，調(diào)幅電路可分為普通調(diào)幅電路、雙邊帶調(diào)幅電路和單邊帶調(diào)幅電路；按照輸出功率的高低，可分為低電平調(diào)幅和高電平調(diào)幅電路。按照產(chǎn)生調(diào)幅波的方式的不同，調(diào)幅電路可分為普通調(diào)幅電路、雙邊帶調(diào)幅電路和單邊帶調(diào)幅電路；按照輸出功率的高低，可分為低電平調(diào)幅和高電平調(diào)幅電路。低電平調(diào)幅的調(diào)制過程是在低電平級進(jìn)行的，所需要的調(diào)制功率小，輸出調(diào)幅波的功率也小。

5、屬于這種調(diào)制的調(diào)幅方法有：平方律調(diào)幅、模擬相乘調(diào)幅、平衡調(diào)幅或環(huán)形調(diào)幅、斬波調(diào)幅等。高電平調(diào)幅的調(diào)制過程是在高電平級進(jìn)行的，因此，所需的調(diào)制功率大，輸出調(diào)幅波的功率也大。屬于這種調(diào)制的調(diào)幅方法有：集電極調(diào)幅和基極調(diào)幅。11.2.1 調(diào)幅波產(chǎn)生的原理調(diào)幅波產(chǎn)生的原理為了產(chǎn)生調(diào)幅波，圖中調(diào)制信號u(t)和載波信號uc(t)一起加在非線性元件晶體二極管上，由非線性元件頻率變換作用可知，在二極管中電流i(t)產(chǎn)生許多新的頻率組合分量，可以利用諧振于c的并聯(lián)諧振回路選出c和c分量，則輸出電壓就是普通調(diào)幅波。 調(diào)幅原理電路 11.2.2 二極管平衡調(diào)幅電路二極管平衡調(diào)幅電路二極管平衡調(diào)幅器 簡化電路 若設(shè)

6、u=Umcost, uc=Ucmcosct，則上式u1Ucmcosct+Umcost, u2UcmcosctUmcost則 uo(i1i2)RLa1(u1u2)+a2()RL =2RL(a1u+2a2ucu) =2RL(a1Umcost+2a2UcmUmcosctcost)=2RLa1Umcost+a2UcmUmcos(t+)t+a2UcmUmcos(c) 上式是忽略高次諧波后得到的。顯然，由上式可以看出，輸出電壓中沒有載波分量，只有上下邊帶（c）與調(diào)制信號頻率，用濾波器濾除后，即可得到抑制載波和調(diào)制信號的雙邊帶信號，可見二極管平衡調(diào)幅是一種抑制載波信號的低電平調(diào)幅電路。11.2.3 二極管環(huán)

7、形調(diào)幅電路二極管環(huán)形調(diào)幅電路二極管環(huán)形調(diào)幅器電路圖11.3 檢波器檢波器11.3.1 概述概述從高頻已調(diào)信號中檢出調(diào)制信號的過程稱為檢波，又稱解調(diào)。檢波是調(diào)制的逆過程。對于普通調(diào)幅波檢波，由于其包絡(luò)反映了調(diào)制信號變化的規(guī)律，因此，檢波器的輸出電壓uO(t)的波形應(yīng)當(dāng)與輸入調(diào)幅波uI(t)包絡(luò)相同，如圖11.8所示 檢波器輸入中信號與輸出信號的波形（普通檢波器） 檢波器由三個基本部分組成：（1）輸入電路選取高頻調(diào)幅信號；（2）非線性元件進(jìn)行頻率變換，產(chǎn)生許多新的頻率成分，其中包括原調(diào)制信號；（3）低通濾波器濾除無用的頻率成分，取出原調(diào)制信檢波器組成方框圖 11.3.2 同步檢波器同步檢波器同步檢

8、波器常由模擬乘法器和低通濾波器組成，因此這種檢波器也稱為模擬相乘檢波器。同步檢波器原理電路tUtuttmUtuacrmrcimIcos)(cos)cos1 ()(則乘法器輸出為uZ(t) = KMuI(t)ur(t)則uZ(t)=Uim(1+macost)cosctKMUrmcosct=KMUimUrm(1+macost)cos2ct=KMUimUrm(1+macost) (+cos2ct)=KMUimUrm+KMUimUrmmacost+KMUimUrm(1+macost)cos2ct上式經(jīng)過低通濾波及隔直流后，即可將第1，3兩項除掉，獲得調(diào)制信號?？梢杂袃煞N方法：一個是用窄帶濾波器從接收的

9、信號中提取載頻作為本振信號，另一個是發(fā)射機(jī)的載頻和接收機(jī)的本振都用頻率穩(wěn)定度很高的晶體振蕩器產(chǎn)生，以保證收發(fā)載頻之間的差值較小。11.3.3 大信號包絡(luò)檢波器大信號包絡(luò)檢波器當(dāng)輸入的高頻信號的電壓較大時（500mV），足以使二極管工作在線性區(qū)中，這時，利用二極管兩端加正向電壓導(dǎo)通，加反向電壓截止這一特性進(jìn)行檢波。二極管包絡(luò)檢波器 輸入信號為高頻等幅波時的電壓波形 輸入信號為單頻調(diào)幅波時的電壓波形 本章小結(jié)本章小結(jié)（1）普通調(diào)幅波的包絡(luò)反映了調(diào)制信號的變化規(guī)律，其頻譜包含載波和上、下邊帶。由于載波分量不傳送有用信號，而且還占有很大的功率，而傳輸?shù)男畔⒋嬖谟谏?、下邊帶中，因此可以抑制載波，得到雙邊帶信號，或抑制某邊帶，得到單邊帶信號（本章中未涉及）。（2）實現(xiàn)調(diào)幅的方法有：模擬相乘調(diào)幅、小信號平方律調(diào)幅、平衡調(diào)幅或環(huán)形調(diào)幅、集電極調(diào)幅、基極調(diào)