第六章振幅調(diào)制與解調(diào)(已排)

1、Chapter 6 調(diào)幅、檢波與混頻調(diào)幅、檢波與混頻-頻譜搬移電路頻譜搬移電路非線性電路具有頻率變換的功能，即通過(guò)非線性器件非線性電路具有頻率變換的功能，即通過(guò)非線性器件相乘的作用產(chǎn)生與輸入信號(hào)波形的頻譜不同的信號(hào)。相乘的作用產(chǎn)生與輸入信號(hào)波形的頻譜不同的信號(hào)。當(dāng)頻率變換前后，信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)不變，只是將信號(hào)當(dāng)頻率變換前后，信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)不變，只是將信號(hào)頻譜無(wú)失真的在頻率軸上搬移，則稱之為線性頻率變換，頻譜無(wú)失真的在頻率軸上搬移，則稱之為線性頻率變換，具有這種特性的電路稱之為頻譜搬移電路。如下圖所示具有這種特性的電路稱之為頻譜搬移電路。如下圖所示非線性器 件主振帶通f0, 2Fmax調(diào)制信號(hào)f0

2、ff0fmaxf02f0ff0f(a) 調(diào)幅原理調(diào)幅原理中放來(lái)非線性器 件低通Fmax到功放0Fmaxf0fFmaxf12f1f1f(b) 檢波原理檢波原理6.1 頻譜搬移電路的特性頻譜搬移電路的特性2) 從頻譜結(jié)構(gòu)看，上述頻率從頻譜結(jié)構(gòu)看，上述頻率變換電路都只是對(duì)輸入信號(hào)變換電路都只是對(duì)輸入信號(hào)頻譜實(shí)行橫向搬移而不改變頻譜實(shí)行橫向搬移而不改變?cè)瓉?lái)的譜結(jié)構(gòu)，因而都屬于原來(lái)的譜結(jié)構(gòu)，因而都屬于所謂的線性頻率變換。所謂的線性頻率變換。1) 它們的實(shí)現(xiàn)框圖幾乎是它們的實(shí)現(xiàn)框圖幾乎是相同的，都是利用非線性相同的，都是利用非線性器件對(duì)輸入信號(hào)頻譜實(shí)行器件對(duì)輸入信號(hào)頻譜實(shí)行變換以產(chǎn)生新的有用頻率變換以產(chǎn)生

3、新的有用頻率成分后，濾除無(wú)用頻率分成分后，濾除無(wú)用頻率分量。量。3) 頻譜的橫向平移從時(shí)域頻譜的橫向平移從時(shí)域角度看相當(dāng)于輸入信號(hào)與角度看相當(dāng)于輸入信號(hào)與一個(gè)參考正弦信號(hào)相乘，一個(gè)參考正弦信號(hào)相乘，而平移的距離由此參考信而平移的距離由此參考信號(hào)的頻率決定，它們可以號(hào)的頻率決定，它們可以用乘法電路實(shí)現(xiàn)。用乘法電路實(shí)現(xiàn)。非線性器 件本振帶通fi, 2Fmax高放f0f到中放fi=fO-fSfSffiffif(c) 混頻原理混頻原理6.2.1概述概述調(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)信信號(hào)上去的過(guò)程。號(hào)上去的過(guò)程。按照所采用的載波波形區(qū)分，調(diào)制可

4、分為連續(xù)波按照所采用的載波波形區(qū)分，調(diào)制可分為連續(xù)波(正正弦波弦波)調(diào)制和脈沖調(diào)制。調(diào)制和脈沖調(diào)制。連續(xù)波調(diào)制以單頻正弦波為載波，可用數(shù)學(xué)式表示，連續(xù)波調(diào)制以單頻正弦波為載波，可用數(shù)學(xué)式表示，受控參數(shù)可以是載波的幅度受控參數(shù)可以是載波的幅度A，頻率，頻率 或相位或相位 。因而有調(diào)。因而有調(diào)幅幅(AM)、調(diào)頻、調(diào)頻(FM)和調(diào)相和調(diào)相(PM)三種方式。三種方式。6.2振幅調(diào)制原理振幅調(diào)制原理脈沖調(diào)制以矩形脈沖為載波，受控參數(shù)可以是脈沖脈沖調(diào)制以矩形脈沖為載波，受控參數(shù)可以是脈沖高度、脈沖重復(fù)頻率、脈沖寬度或脈沖位置。相應(yīng)地，高度、脈沖重復(fù)頻率、脈沖寬度或脈沖位置。相應(yīng)地，就有脈沖調(diào)幅就有脈沖調(diào)幅

5、(PAM，包括脈沖編碼調(diào)制，包括脈沖編碼調(diào)制PCM)，脈沖調(diào)，脈沖調(diào)頻頻(PFM)，脈沖調(diào)寬，脈沖調(diào)寬(PWM)和脈沖調(diào)位和脈沖調(diào)位(PPM)。本課程只研究各種正弦調(diào)制方法性能和電路。本課程只研究各種正弦調(diào)制方法性能和電路。設(shè)設(shè) 簡(jiǎn)諧調(diào)制信號(hào)簡(jiǎn)諧調(diào)制信號(hào) 載波信號(hào)載波信號(hào) tcosV) t (vtcosV) t (o00v1. 調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表達(dá)式調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表達(dá)式 稱為調(diào)幅指數(shù)即調(diào)幅度，是調(diào)幅波的主要參數(shù)之稱為調(diào)幅指數(shù)即調(diào)幅度，是調(diào)幅波的主要參數(shù)之一，它表示載波電壓振幅受調(diào)制信號(hào)控制后改變的程度。一一，它表示載波電壓振幅受調(diào)制信號(hào)控制后改變的程度。一般般0ma1。 odaVVKm通常調(diào)制要傳送

6、的信號(hào)波形是比較復(fù)雜的，但無(wú)論多么通常調(diào)制要傳送的信號(hào)波形是比較復(fù)雜的，但無(wú)論多么復(fù)雜的信號(hào)都可用傅氏級(jí)數(shù)分解為若干正弦信號(hào)之和。為了復(fù)雜的信號(hào)都可用傅氏級(jí)數(shù)分解為若干正弦信號(hào)之和。為了分析方便起見(jiàn)，我們一般把調(diào)制信號(hào)看成一簡(jiǎn)諧信號(hào)。分析方便起見(jiàn)，我們一般把調(diào)制信號(hào)看成一簡(jiǎn)諧信號(hào)。6.2.1調(diào)幅波的性質(zhì)調(diào)幅波的性質(zhì)則則 調(diào)幅信號(hào)為調(diào)幅信號(hào)為tcostcosVKVtVdo0tcostcosVVKVodo01tcostcosmVao012. 普通調(diào)幅波的波形圖普通調(diào)幅波的波形圖當(dāng)載波頻率當(dāng)載波頻率 調(diào)制信號(hào)頻率調(diào)制信號(hào)頻率 ，0ma1，則可畫(huà)出，則可畫(huà)出和已調(diào)幅波形分別如下圖所示。從圖中可看出調(diào)幅

7、波是一個(gè)和已調(diào)幅波形分別如下圖所示。從圖中可看出調(diào)幅波是一個(gè)載波振幅按照調(diào)制信號(hào)的大小線性變化的高頻振蕩，其振蕩載波振幅按照調(diào)制信號(hào)的大小線性變化的高頻振蕩，其振蕩頻率保持載波頻率不變。頻率保持載波頻率不變。oominooomaxominmaxaVVVVVVV)VV(21m 當(dāng)時(shí)當(dāng)時(shí)ma 1時(shí)，調(diào)幅達(dá)到最大值，稱為百分之百調(diào)幅。時(shí)，調(diào)幅達(dá)到最大值，稱為百分之百調(diào)幅。若若ma 1，AM信號(hào)波形某一段時(shí)間振幅為將為零，稱為過(guò)調(diào)信號(hào)波形某一段時(shí)間振幅為將為零，稱為過(guò)調(diào)制。制。 V v o t (a) mav0 Vmax v(t) V0 Vmin t o (c) V0 V0 o (b) tov(a)

8、調(diào)制信號(hào)調(diào)制信號(hào)v oVm axt(b)已已調(diào)調(diào)波波形形由非正弦波調(diào)制所得到的調(diào)幅波形由非正弦波調(diào)制所得到的調(diào)幅波形v(t)ot過(guò)調(diào)制波形圖過(guò)調(diào)制波形圖若調(diào)制信號(hào)為非對(duì)稱信號(hào)，如圖所示，若調(diào)制信號(hào)為非對(duì)稱信號(hào)，如圖所示，則此時(shí)調(diào)幅度分與上調(diào)幅度則此時(shí)調(diào)幅度分與上調(diào)幅度m ma a上上和下調(diào)幅度和下調(diào)幅度m ma a下下 omin0aoomaxaVVVmVVVm下上若1ma3. 調(diào)幅信號(hào)的頻譜及帶寬調(diào)幅信號(hào)的頻譜及帶寬將調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表達(dá)式展開(kāi)，可得到將調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表達(dá)式展開(kāi)，可得到tcos) tcosm1 (V) t (oaovt )cos(Vm21t )cos(Vm21tcosVooaooao

9、o max 0 0max 0+max 非正弦波調(diào)幅信號(hào)的頻譜圖非正弦波調(diào)幅信號(hào)的頻譜圖由圖看出調(diào)幅過(guò)程實(shí)際上是由圖看出調(diào)幅過(guò)程實(shí)際上是一種頻譜搬移過(guò)程，即將調(diào)一種頻譜搬移過(guò)程，即將調(diào)制信號(hào)的頻譜搬移到載波附制信號(hào)的頻譜搬移到載波附近，成為對(duì)稱排列在載波頻近，成為對(duì)稱排列在載波頻率兩側(cè)的上、下邊頻，幅度率兩側(cè)的上、下邊頻，幅度均等于均等于oaVm21對(duì)于單音信號(hào)調(diào)制已調(diào)幅波，從頻譜圖上可知其占據(jù)對(duì)于單音信號(hào)調(diào)制已調(diào)幅波，從頻譜圖上可知其占據(jù)的頻帶寬度的頻帶寬度B=2 或或B=2F ( =2 F)，對(duì)于多音頻的調(diào)制信，對(duì)于多音頻的調(diào)制信號(hào)，若其頻率范圍是號(hào)，若其頻率范圍是Fmin-Fmax，則已調(diào)

10、信號(hào)的頻帶寬度等，則已調(diào)信號(hào)的頻帶寬度等于調(diào)制信號(hào)最高頻率的兩倍于調(diào)制信號(hào)最高頻率的兩倍 。調(diào)制信號(hào)頻率變化對(duì)輸出波形的影響調(diào)制信號(hào)頻率變化對(duì)輸出波形的影響)HZ)(2(2F2BmaxmaxAM4. 普通調(diào)幅波的功率關(guān)系普通調(diào)幅波的功率關(guān)系將將 作用在負(fù)載電阻作用在負(fù)載電阻R R上上tcos) tcosm1 (Voao) t (v載波功率載波功率RV21P2ooT每個(gè)邊頻功率每個(gè)邊頻功率( (上邊頻或下邊頻上邊頻或下邊頻) )2212111224aoSBSBaoTm VPPm PR在調(diào)幅信號(hào)一周期內(nèi)，在調(diào)幅信號(hào)一周期內(nèi)，AM信號(hào)的平均輸出功率是信號(hào)的平均輸出功率是oT2aDSBoTAMP)m2

11、11 (PPP因?yàn)橐驗(yàn)閙a1，所以邊頻功率之和最多占總輸出功率的，所以邊頻功率之和最多占總輸出功率的1/3。 調(diào)幅波中至少有調(diào)幅波中至少有2/3的功率不含信息，從有效地利用的功率不含信息，從有效地利用發(fā)射機(jī)功率來(lái)看，普通調(diào)幅波是很不經(jīng)濟(jì)的。發(fā)射機(jī)功率來(lái)看，普通調(diào)幅波是很不經(jīng)濟(jì)的。6.2.3抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波與單邊帶調(diào)幅波抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波與單邊帶調(diào)幅波1. 抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波 為了克服普通調(diào)幅波效率低的缺點(diǎn)，提高設(shè)備的功率利用為了克服普通調(diào)幅波效率低的缺點(diǎn)，提高設(shè)備的功率利用率，可以不發(fā)送載波，而只發(fā)送邊帶信號(hào)。率，可以不發(fā)送載波，而只發(fā)送邊帶信號(hào)。 這就是抑

12、制載波的雙邊帶調(diào)幅波這就是抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波(DSB AM)其數(shù)學(xué)表達(dá)式為其數(shù)學(xué)表達(dá)式為t )cos(Vm21t )cos(Vm21) t (VooaooaDSBtcostcosV) t (VooDSB 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，即倍，即maxDSBF2B2. 單邊帶調(diào)幅波單邊帶調(diào)幅波 上邊頻與下邊頻的頻譜分量對(duì)稱含有相同的信息。也上邊頻與下邊頻的頻譜分量對(duì)稱含有相同的信息。也可以只發(fā)送單個(gè)邊帶信號(hào)，稱之為單邊帶通信可以只發(fā)送單個(gè)邊帶信號(hào)，稱之為單邊帶通信(SSB)。t )cos(Vm21) t (Vooat )co

13、s(Vm21) t (Vooa其表達(dá)式為：其表達(dá)式為： 或或maxSSBFB其頻帶寬度為：其頻帶寬度為：電壓電壓表達(dá)式表達(dá)式普通調(diào)幅波普通調(diào)幅波tcos) tcosm1 (V0a0載波被抑制雙邊帶調(diào)幅波載波被抑制雙邊帶調(diào)幅波tcostcosVm00a單邊帶信號(hào)單邊帶信號(hào)t )cos(V2m00a00(cos() )2amVt或波形圖波形圖頻譜圖頻譜圖0-0+m0aVm210-0+m0aVm21信號(hào)信號(hào)帶寬帶寬)2(2)2(2()20-0+表表6-1 三種振幅調(diào)制信號(hào)三種振幅調(diào)制信號(hào)3. 殘留邊帶調(diào)幅殘留邊帶調(diào)幅0.75MHz6MHz1.25MHz6.25MHzfcf0.75MHz中頻6.25M

14、Hzf0.75MHz50%(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)幅殘留邊帶調(diào)幅(記為記為VSB AM)它在發(fā)射端發(fā)送一個(gè)完整的它在發(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)。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)。這樣它既保留了單邊帶調(diào)幅節(jié)省頻帶的優(yōu)點(diǎn)，且具有濾這樣它既保留了單邊帶調(diào)幅節(jié)省頻帶的優(yōu)點(diǎn)，且具有濾波器易于實(shí)現(xiàn)、解調(diào)電路簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。波器易于實(shí)現(xiàn)、解調(diào)電路簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。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。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。

15、調(diào)幅波的共同之處都是在調(diào)幅前后產(chǎn)生了新的頻率分量，調(diào)幅波的共同之處都是在調(diào)幅前后產(chǎn)生了新的頻率分量，也就是說(shuō)都需要用非線性器件來(lái)完成頻率變換。也就是說(shuō)都需要用非線性器件來(lái)完成頻率變換。帶通v AM(t)ov(t)V0(t)(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 v(t)vDSB(t)vo(t)(b) 抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波v(t)v DSB(t)帶通v SSB(t)v o(t) 0+或0(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)框圖原理框圖如下：原理框圖如下：6.3.1概述概述6.3振幅調(diào)制方法與電路振幅調(diào)制方法與電路高電平調(diào)幅電路高電平調(diào)幅電路一般置于發(fā)射機(jī)的最

16、后一級(jí)，是在功率電平較高的情一般置于發(fā)射機(jī)的最后一級(jí)，是在功率電平較高的情況下進(jìn)行調(diào)制。況下進(jìn)行調(diào)制。低電平調(diào)幅電路低電平調(diào)幅電路一般置于發(fā)射機(jī)的前級(jí)，再由線性功率放大器放大已一般置于發(fā)射機(jī)的前級(jí)，再由線性功率放大器放大已調(diào)幅信號(hào)，得到所要求功率的調(diào)幅波。調(diào)幅信號(hào)，得到所要求功率的調(diào)幅波。按調(diào)制電路輸出功率的高低可分為：按調(diào)制電路輸出功率的高低可分為：1. 簡(jiǎn)單的二極管調(diào)幅電路簡(jiǎn)單的二極管調(diào)幅電路+CLR+vov+vo+vDi二極管調(diào)幅電路二極管調(diào)幅電路調(diào)制信號(hào)和載波信號(hào)相加后，調(diào)制信號(hào)和載波信號(hào)相加后，通過(guò)二極管非線性特性的變換，在通過(guò)二極管非線性特性的變換，在電流電流i中產(chǎn)生了各種組合頻率

17、分量，中產(chǎn)生了各種組合頻率分量，將諧振回路調(diào)諧于將諧振回路調(diào)諧于0，便能取出組合頻率的成分，這便是普通，便能取出組合頻率的成分，這便是普通調(diào)幅波。調(diào)幅波。(1) 平方律調(diào)幅平方律調(diào)幅二極管信號(hào)較小時(shí)的工作狀態(tài)二極管信號(hào)較小時(shí)的工作狀態(tài)3D32D2D10vavavaaitcosVtcosVc000Dvvv當(dāng)當(dāng)vD很小時(shí)，級(jí)數(shù)可只取前四項(xiàng)很小時(shí)，級(jí)數(shù)可只取前四項(xiàng)6.3.2低電平調(diào)幅電路低電平調(diào)幅電路經(jīng)分類整理可知：經(jīng)分類整理可知： 是我們所需要的上、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。其中最為有害的分量是律調(diào)幅。其中最為

18、有害的分量是 項(xiàng)。項(xiàng)。020由于二極管不容易得到較理想的平方特性，由于二極管不容易得到較理想的平方特性，因而調(diào)制效率低因而調(diào)制效率低,無(wú)用成分多，目前較少采用平方無(wú)用成分多，目前較少采用平方律調(diào)幅器。律調(diào)幅器。 ( 2).( 2).平衡調(diào)幅器平衡調(diào)幅器 平衡調(diào)制是由兩個(gè)簡(jiǎn)單的二極管調(diào)幅電路對(duì)稱連接組成。平衡調(diào)制是由兩個(gè)簡(jiǎn)單的二極管調(diào)幅電路對(duì)稱連接組成。載波成分由于對(duì)稱而被抵消，在輸出中不再出現(xiàn)，因而平衡調(diào)載波成分由于對(duì)稱而被抵消，在輸出中不再出現(xiàn)，因而平衡調(diào)制器是產(chǎn)生制器是產(chǎn)生DSBDSB和和SSBSSB信號(hào)的基本電路。信號(hào)的基本電路。+D1Tr11:12+vv+vD2+D2Tr3Tr221:

19、1voviLi1i2vD1i1i2+vvRDD2RD2RL2RLvo 單管調(diào)幅器頻譜中所含的直流分量、載波分量以及載波的各單管調(diào)幅器頻譜中所含的直流分量、載波分量以及載波的各次諧波分量，在平衡調(diào)制器里都被抑制掉了。次諧波分量，在平衡調(diào)制器里都被抑制掉了。平衡調(diào)制器原理圖及其等效電路平衡調(diào)制器原理圖及其等效電路 (2)普通調(diào)幅波的高頻振蕩是連續(xù)的，可是雙邊帶調(diào)幅波在調(diào)制普通調(diào)幅波的高頻振蕩是連續(xù)的，可是雙邊帶調(diào)幅波在調(diào)制信號(hào)極性變化時(shí)，它的高頻振蕩的相位要發(fā)生信號(hào)極性變化時(shí)，它的高頻振蕩的相位要發(fā)生180 的突變，這是的突變，這是因?yàn)殡p邊帶波是由因?yàn)殡p邊帶波是由v0和和v 相乘而產(chǎn)生的。相乘而產(chǎn)

20、生的。（1）它雖然是調(diào)幅波，但因失去了載波，因而包絡(luò)不能完全反）它雖然是調(diào)幅波，但因失去了載波，因而包絡(luò)不能完全反映調(diào)制信號(hào)變化的規(guī)律，這就給以后的解調(diào)工作帶來(lái)困難；映調(diào)制信號(hào)變化的規(guī)律，這就給以后的解調(diào)工作帶來(lái)困難； 平衡調(diào)制器的重要優(yōu)點(diǎn)就是有效地抑制了載波，其條件是平衡調(diào)制器的重要優(yōu)點(diǎn)就是有效地抑制了載波，其條件是Tr1和和Tr2對(duì)中心抽頭來(lái)說(shuō)必須嚴(yán)格對(duì)稱，對(duì)中心抽頭來(lái)說(shuō)必須嚴(yán)格對(duì)稱，D1，D2兩管的特性完全相兩管的特性完全相同。實(shí)際上，這是很難做到的。如果電路稍有不平衡，載波電壓同。實(shí)際上，這是很難做到的。如果電路稍有不平衡，載波電壓就會(huì)泄漏到輸出端。就會(huì)泄漏到輸出端。抑制載波的雙邊帶信

21、號(hào)波形如圖所示，它有兩個(gè)重要的特點(diǎn)：抑制載波的雙邊帶信號(hào)波形如圖所示，它有兩個(gè)重要的特點(diǎn)：tvo平衡調(diào)制器輸出的電壓波形平衡調(diào)制器輸出的電壓波形平衡開(kāi)關(guān)調(diào)幅器平衡開(kāi)關(guān)調(diào)幅器 在大信號(hào)情況應(yīng)運(yùn)時(shí)，依靠二極管的導(dǎo)通和截止來(lái)實(shí)現(xiàn)頻在大信號(hào)情況應(yīng)運(yùn)時(shí)，依靠二極管的導(dǎo)通和截止來(lái)實(shí)現(xiàn)頻率變換，這時(shí)二極管就相當(dāng)于一個(gè)開(kāi)關(guān)。率變換，這時(shí)二極管就相當(dāng)于一個(gè)開(kāi)關(guān)。 滿足滿足 的條件時(shí)，二極管的通、斷由載波電壓決定。的條件時(shí)，二極管的通、斷由載波電壓決定。 VV0輸出調(diào)幅波有用電流分量輸出調(diào)幅波有用電流分量tvo平衡調(diào)制器輸出的電壓波形平衡調(diào)制器輸出的電壓波形tsctcoVgiD00s20(3) (3) 環(huán)形調(diào)制器

22、環(huán)形調(diào)制器在平衡調(diào)制器的基礎(chǔ)上，再增加在平衡調(diào)制器的基礎(chǔ)上，再增加兩個(gè)二極管，使電路中兩個(gè)二極管，使電路中4 4個(gè)二極管首尾個(gè)二極管首尾相接構(gòu)成環(huán)形，這就是環(huán)形調(diào)制器。相接構(gòu)成環(huán)形，這就是環(huán)形調(diào)制器。D1Tr1Tr2iLD4D321:1v021:1v RLvv +v0+v +D2環(huán)行調(diào)制器原理圖環(huán)行調(diào)制器原理圖 D1 Tr1 Tr2 i1 21:1 v0 21:1 RL + v + + D2 v i2 iL1 Tr1 Tr2 i3 21:1 v0 21:1 RL + v + + v i4 iL1 iLK D4 D3 (b) (a) 環(huán)型調(diào)制器等效電路環(huán)型調(diào)制器等效電路 從其正負(fù)半周期的原理圖從

23、其正負(fù)半周期的原理圖可知環(huán)形調(diào)制器輸出電流可知環(huán)形調(diào)制器輸出電流的有用分量的有用分量= gDVcos(0+)t+cos(0)t0i4 振幅比平衡調(diào)制器提高了一倍，并抑制了低頻振幅比平衡調(diào)制器提高了一倍，并抑制了低頻 分量，分量，因而獲得了廣泛應(yīng)用。因而獲得了廣泛應(yīng)用。調(diào)節(jié)直流電壓VDC的大小，可以改變調(diào)幅系數(shù)ma的值。) t () t (k) t (210vvv0000001( )coscoscos()cos( -) 2tkVVttkVVtt v)(tV) t (V0) tcosVV( tcoskV) t (DC000vtVkVtVkVtVkVmDC)cos(21)cos(21cos00000

24、0模擬相乘器的輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系為模擬相乘器的輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系為如果如果v v1 1(t)(t)為高頻載波為高頻載波，v v2 2(t)(t)為低頻調(diào)制信號(hào)為低頻調(diào)制信號(hào)則輸出電壓則輸出電壓如果在調(diào)制信號(hào)如果在調(diào)制信號(hào)v v2 2(t)(t)上疊加一直流電壓，則可以得到普通調(diào)幅信號(hào)的輸出上疊加一直流電壓，則可以得到普通調(diào)幅信號(hào)的輸出抑制載波的雙邊帶調(diào)幅信號(hào)。抑制載波的雙邊帶調(diào)幅信號(hào)。3. 模擬相乘器調(diào)幅電路模擬相乘器調(diào)幅電路 (1) 普通調(diào)幅電路普通調(diào)幅電路+15V10k5.1kvovcvxosv48912BG314C帶通濾波器V+voutL用BG314實(shí)現(xiàn)普通調(diào)幅) t (v

25、疊加在調(diào)制信號(hào)疊加在調(diào)制信號(hào) 上的直流電壓上的直流電壓V V0 0是通過(guò)電源電壓是通過(guò)電源電壓(+15V)(+15V)和和電阻電阻(10k(10k ) )、可變電阻、可變電阻(5.1k(5.1k ) )獲得的。調(diào)節(jié)可變電阻即可改變獲得的。調(diào)節(jié)可變電阻即可改變m ma a值，應(yīng)使值，應(yīng)使m ma a1 max，上、下邊帶之間的距離很近，要想通過(guò)，上、下邊帶之間的距離很近，要想通過(guò)一個(gè)邊帶而濾除另一個(gè)邊帶，就對(duì)濾波器提出了嚴(yán)格的要求。一個(gè)邊帶而濾除另一個(gè)邊帶，就對(duì)濾波器提出了嚴(yán)格的要求。為什么實(shí)際中使用的單邊帶濾波器不是在高頻為什么實(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

26、濾波，然后進(jìn)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？行頻率搬移？問(wèn)題：?jiǎn)栴}： F BM1 音頻 1 BM2 2 BM3 3 強(qiáng)放 f2+f1+F f1F f1+F f2(f1+F) f3(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(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) V0sint 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

27、B V0cos0t v 2=Vcostcos0t V0sin0t V1=Vsintsin0t 合 并 網(wǎng) 絡(luò) v3 單邊帶 輸 出 載 波 振蕩器 V0cost 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)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制信號(hào)電壓和載波電壓都是互相移相互相移相90。)tcos()tVcos(0021 sinsin01ttVv)cos()cos(21 coscos0002ttVttVv因此，輸出電壓為因此，輸出電壓為t )cos(KV)(K0213vvv這種方法原則上能把相距很近的兩個(gè)邊頻帶這種方法原則上能把相距很近的兩個(gè)邊頻帶分開(kāi)，而

28、不需要多次重復(fù)調(diào)制和復(fù)雜的濾波器。分開(kāi)，而不需要多次重復(fù)調(diào)制和復(fù)雜的濾波器。但這種方法要求調(diào)制信號(hào)的移相網(wǎng)絡(luò)和載但這種方法要求調(diào)制信號(hào)的移相網(wǎng)絡(luò)和載波的移相網(wǎng)絡(luò)在整個(gè)頻帶范圍內(nèi)，都要準(zhǔn)確地波的移相網(wǎng)絡(luò)在整個(gè)頻帶范圍內(nèi)，都要準(zhǔn)確地移相移相90。這一點(diǎn)在實(shí)際上是很難做到的。這一點(diǎn)在實(shí)際上是很難做到的。(3) 修正的移相濾波法修正的移相濾波法 BM1 v1= vv 低通 濾波器 BM3 90移相 網(wǎng)絡(luò) v=cos1t BM2 低通 濾波器 BM4 v2= vv v=sin1t 音頻 振蕩器 BM-平衡調(diào)幅器 音頻輸入 V(t)=sint 90移相 網(wǎng)絡(luò) v0=cos2t v0=sin2t 載波 振蕩

29、器 合并 網(wǎng)絡(luò) v3v4 SSB輸出 v1=sint sin1t v1=cos(1)t v3= v0v2 =sin2t cos(1-)t v2=sint cos1t v2=sin(1)t v4=v0 v2=cos2t sin(1)t 這種方法所需要的這種方法所需要的90移相網(wǎng)絡(luò)工作于固定頻率移相網(wǎng)絡(luò)工作于固定頻率 1與與 2，因此制造和維護(hù)都比較簡(jiǎn)單。它特別適用于小型輕便，因此制造和維護(hù)都比較簡(jiǎn)單。它特別適用于小型輕便設(shè)備，是一種有發(fā)展前途的方法。設(shè)備，是一種有發(fā)展前途的方法。高電平調(diào)幅電路需要兼顧輸出功率、效率和調(diào)制線性高電平調(diào)幅電路需要兼顧輸出功率、效率和調(diào)制線性的要求。最常用的方法是對(duì)功

30、放的供電電壓進(jìn)行調(diào)制。的要求。最常用的方法是對(duì)功放的供電電壓進(jìn)行調(diào)制。根據(jù)調(diào)制信號(hào)控制方式的不同，對(duì)晶體管而言，高電根據(jù)調(diào)制信號(hào)控制方式的不同，對(duì)晶體管而言，高電平調(diào)幅又可分為基極調(diào)幅和集電極調(diào)幅。平調(diào)幅又可分為基極調(diào)幅和集電極調(diào)幅。1. 集電極調(diào)幅電路集電極調(diào)幅電路 vb(t) + + VcT + VBB + Vc(t) + vCE vBE + L C vc v + 集電極調(diào)幅電路集電極調(diào)幅電路調(diào)制信號(hào)調(diào)制信號(hào) 經(jīng)低頻變經(jīng)低頻變壓器加在集電極上，并與直流壓器加在集電極上，并與直流電源電壓電源電壓VcT相串饋。相串饋。高頻載波高頻載波v0(t)=v0cos經(jīng)高頻變壓器經(jīng)高頻變壓器加在基極回路中

31、。加在基極回路中。tcosvv6.3.3高電平調(diào)幅電路高電平調(diào)幅電路oebtVBvItebo(a) 基 極 電 壓oVcVcttVcVcvc(b) 集 電 極 電 源 電 壓 VCootiootIcic(c) 集 電 極 電 流 icictoto(d) 回 路 電 壓 vc(或 電 流 ik)toecVcTtoec(e) 集 電 極 一 發(fā) 射 極 之 間 的 電 位 差vcvcoiBtoiBt(f) 基 極 電 流 iB集電極調(diào)幅電路波形圖集電極調(diào)幅電路波形圖集集電電極極調(diào)調(diào)幅幅應(yīng)應(yīng)工工作作在在過(guò)過(guò)壓壓區(qū)區(qū)集電極調(diào)幅在調(diào)制信號(hào)一周期內(nèi)的各平均功率為：集電極調(diào)幅在調(diào)制信號(hào)一周期內(nèi)的各平均功率為

32、：1) 集電極有效電源電壓集電極有效電源電壓Vc(t)供給被調(diào)放大器的總平均功率供給被調(diào)放大器的總平均功率)m211(PP2aTav2) 集電極直流電源集電極直流電源VcT所供給的平均功率則為所供給的平均功率則為COTCTTIVPP3) 調(diào)制信號(hào)源調(diào)制信號(hào)源Vc 供給的平均功率供給的平均功率COTCT2aavcIV2mPPP4) 平均輸出功率平均輸出功率)m211 (PP2aT0oav5) 集電極平均耗散功率集電極平均耗散功率2c211aCTavmPP6) 集電極效率集電極效率T2aT2aoTavoavav)2m1 (P)2m1 (PPP故：故：2) 總輸入功率分別由總輸入功率分別由VCT與與

33、VC 所供給，所供給，VCT供給用以產(chǎn)供給用以產(chǎn) 生載波功率的直流功率生載波功率的直流功率P=T，VC 則供給用以產(chǎn)生邊則供給用以產(chǎn)生邊 帶功率的平均功率帶功率的平均功率PDSB。1) 平均功率均為載波點(diǎn)各功率的平均功率均為載波點(diǎn)各功率的( )( )倍倍2am2113) 集電極平均耗散功率等于載波點(diǎn)耗散功率的集電極平均耗散功率等于載波點(diǎn)耗散功率的( )倍，倍， 應(yīng)根據(jù)這一平均耗散功率來(lái)選擇晶體管，以使應(yīng)根據(jù)這一平均耗散功率來(lái)選擇晶體管，以使PCMPcav。2am2114) 輸出的邊頻功率由調(diào)制器供給的功率轉(zhuǎn)換得到，大功輸出的邊頻功率由調(diào)制器供給的功率轉(zhuǎn)換得到，大功 率集電極調(diào)幅就需要大功率的調(diào)

34、制信號(hào)電源。率集電極調(diào)幅就需要大功率的調(diào)制信號(hào)電源。5) 集電極調(diào)幅為等效率、等電壓利用系數(shù)調(diào)幅。集電極調(diào)幅為等效率、等電壓利用系數(shù)調(diào)幅。2. 基極調(diào)幅電路基極調(diào)幅電路 C vb(t) Vcc + L + VBT vb + + + VB(t) Vcc vc(t) 基極調(diào)幅電路基極調(diào)幅電路與集電極調(diào)幅電與集電極調(diào)幅電路同樣的分析，可以路同樣的分析，可以認(rèn)為認(rèn)為VB(t)=VBT+v (t)是放大器的基極等效是放大器的基極等效低頻供電電源。低頻供電電源。因?yàn)橐驗(yàn)閂B(t)隨調(diào)制信號(hào)隨調(diào)制信號(hào)v (t)變化，如果要求放大器的輸變化，如果要求放大器的輸出電壓也隨調(diào)制信號(hào)變化，則應(yīng)使輸出電壓隨出電壓也隨

35、調(diào)制信號(hào)變化，則應(yīng)使輸出電壓隨VB(t)變化。變化。放大器應(yīng)工作在欠壓區(qū)，保證輸出回路中的基波電流放大器應(yīng)工作在欠壓區(qū)，保證輸出回路中的基波電流Ic1m、輸出電壓、輸出電壓Vc(t)按基極供電電壓按基極供電電壓VBT(t)變化，從而實(shí)現(xiàn)變化，從而實(shí)現(xiàn)輸出電壓隨調(diào)制電壓變化的調(diào)幅。輸出電壓隨調(diào)制電壓變化的調(diào)幅。6.4.1概述概述振幅解調(diào)振幅解調(diào)(又稱檢波又稱檢波)是振幅調(diào)制的逆過(guò)程。它的作用是是振幅調(diào)制的逆過(guò)程。它的作用是從已調(diào)制的高頻振蕩中恢復(fù)出原來(lái)的調(diào)制信號(hào)。從已調(diào)制的高頻振蕩中恢復(fù)出原來(lái)的調(diào)制信號(hào)。從頻譜上看，檢波就是將幅度調(diào)制波中的邊帶信號(hào)不失從頻譜上看，檢波就是將幅度調(diào)制波中的邊帶信號(hào)

36、不失真地從載波頻率附近搬移到零頻率附近真地從載波頻率附近搬移到零頻率附近,因此，檢波器也屬于因此，檢波器也屬于頻譜搬移電路。頻譜搬移電路。6.4振幅解調(diào)振幅解調(diào)(檢波檢波)原理與電路原理與電路中放來(lái)非線性器 件低通 Fmax到功放0Fmaxf0fFmaxf12f1f1f 輸入電壓為輸入電壓為v1，輸出電壓為，輸出電壓為v2，則檢波前后的波形如圖所示，則檢波前后的波形如圖所示，輸出電壓輸出電壓v2是已恢復(fù)的原調(diào)制信號(hào)。是已恢復(fù)的原調(diào)制信號(hào)。檢波器v1v2vittt輸入高頻等幅波則輸出是直流電壓輸入信號(hào)是調(diào)幅波輸出為原調(diào)制信號(hào)輸入脈沖調(diào)制波輸出為脈沖信號(hào)vottt檢波前后的波形圖檢波器的組成應(yīng)包括

37、三部分，高頻已調(diào)信號(hào)源，非線性器件，檢波器的組成應(yīng)包括三部分，高頻已調(diào)信號(hào)源，非線性器件，RCRC低通濾波器。其組成原理框圖如下圖所示，它適于解調(diào)普低通濾波器。其組成原理框圖如下圖所示，它適于解調(diào)普通調(diào)幅波。通調(diào)幅波。 解調(diào)輸出 載波信號(hào) v0(t)=cos0t v(t) 調(diào)幅信號(hào) vs(t) 低 通 濾波器 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 串聯(lián)式二極管（大信號(hào)）包絡(luò)檢波器如圖串聯(lián)式二極管（大信號(hào)）包絡(luò)檢波器如圖(a)(a)所示。圖中的所示。圖中的R RL L、C C為二極管檢波器的負(fù)載，同時(shí)也起低

38、通濾波器作用。一般要求為二極管檢波器的負(fù)載，同時(shí)也起低通濾波器作用。一般要求檢波器的輸入信號(hào)大于檢波器的輸入信號(hào)大于0.5V0.5V，所以稱為大信號(hào)檢波器。，所以稱為大信號(hào)檢波器。 二極管（大信號(hào)）峰值包絡(luò)檢波器二極管（大信號(hào)）峰值包絡(luò)檢波器C+vRL+充電放電(a)iDviC+vRL(b)vcvi+ RLC電路：電路：二是作為檢波器的負(fù)載，在其兩端輸出已恢復(fù)的調(diào)制信二是作為檢波器的負(fù)載，在其兩端輸出已恢復(fù)的調(diào)制信號(hào)號(hào)一是起高頻濾波作用。一是起高頻濾波作用。故必須滿足故必須滿足LoRc1LmaxRC1及及 1. 工作原理工作原理 串聯(lián)型二極管包絡(luò)檢波器的物理過(guò)程如圖所示。串聯(lián)型二極管包絡(luò)檢波器

39、的物理過(guò)程如圖所示。 大信號(hào)的檢波的原理大信號(hào)的檢波的原理: :主要是利用二極管的單向?qū)щ娞匦院椭饕抢枚O管的單向?qū)щ娞匦院蜋z波負(fù)載檢波負(fù)載RCRC的充放電過(guò)程來(lái)完成調(diào)制信號(hào)的提取。的充放電過(guò)程來(lái)完成調(diào)制信號(hào)的提取。 o vi t vc t1 t2 C + + v RL + + 充電 放電 i D vi vc Cc cosicvv coscoscos cos)cos1 (cosiaiaiicVmVtmVvv若輸入信號(hào)為等幅波時(shí)則電容若輸入信號(hào)為等幅波時(shí)則電容C上的輸出電壓為上的輸出電壓為若輸入信號(hào)為調(diào)幅波時(shí)則電容若輸入信號(hào)為調(diào)幅波時(shí)則電容C上的輸出電壓為上的輸出電壓為coscos iaVm

40、v若輸入信號(hào)為調(diào)幅波時(shí)則輸出電壓為若輸入信號(hào)為調(diào)幅波時(shí)則輸出電壓為輸出電壓振幅為輸出電壓振幅為cos iaVmV2. 包絡(luò)檢波器的質(zhì)量指標(biāo)包絡(luò)檢波器的質(zhì)量指標(biāo)1)電壓傳輸系數(shù)電壓傳輸系數(shù)(檢波效率檢波效率)iadVmVK 輸入調(diào)幅波包絡(luò)振幅輸入調(diào)幅波包絡(luò)振幅 檢波器的音頻輸出電壓檢波器的音頻輸出電壓另外：另外： cosKd -電流通角電流通角3dRR3R -檢波器負(fù)載電阻檢波器負(fù)載電阻Rd -檢波器二極管內(nèi)阻檢波器二極管內(nèi)阻當(dāng)當(dāng)RRd時(shí)，時(shí)，0，cos1。即檢波效率。即檢波效率Kd接近接近于于1，這是包絡(luò)檢波的主要優(yōu)點(diǎn)。，這是包絡(luò)檢波的主要優(yōu)點(diǎn)。2)等效輸入電阻等效輸入電阻RidVim - 輸

41、入高頻電壓的振幅輸入高頻電壓的振幅Iim - 輸入高頻電流的的基波振幅輸入高頻電流的的基波振幅 由于二極管輸入電阻的影響，使輸入諧振回路的由于二極管輸入電阻的影響，使輸入諧振回路的Q值降值降低，消耗一些高頻功率。這是二極管檢波器的主要缺點(diǎn)。低，消耗一些高頻功率。這是二極管檢波器的主要缺點(diǎn)。dimdimimimidKRRVKVIVR2/22/RRid 即大信號(hào)二極管的輸入電阻約等于負(fù)載電阻的一半。即大信號(hào)二極管的輸入電阻約等于負(fù)載電阻的一半。通常通常1Kd因此因此0ddimI2) t(d1) t(tdcos1Iii負(fù)載負(fù)載R R兩端的平均電壓為兩端的平均電壓為K Kd dV Vimim，因此平均

42、電流，因此平均電流 R/VKIimd03)失真失真 惰性失真惰性失真ovitvct1t2惰性失真惰性失真原因原因:由于負(fù)載電阻由于負(fù)載電阻R與負(fù)載電容與負(fù)載電容C的時(shí)間常數(shù)的時(shí)間常數(shù)RC太大所引起的。太大所引起的。這時(shí)電容這時(shí)電容 C上的電荷不能很快地上的電荷不能很快地隨調(diào)幅波包絡(luò)變化隨調(diào)幅波包絡(luò)變化,從而產(chǎn)生失真。從而產(chǎn)生失真。不產(chǎn)生失真的條件不產(chǎn)生失真的條件:為了防止惰性失真，只要適當(dāng)選擇為了防止惰性失真，只要適當(dāng)選擇RC的的數(shù)值，使檢波器能跟上高頻信號(hào)電壓包絡(luò)的變化就行了。數(shù)值，使檢波器能跟上高頻信號(hào)電壓包絡(luò)的變化就行了。 也就是要求也就是要求dtdcvdtVdi 或?qū)懗苫驅(qū)懗?a2am

43、axmm1RC在工程上可按在工程上可按 maxRC1.5 計(jì)算。計(jì)算?，F(xiàn)象現(xiàn)象:dtdcvRCvc= =tsinVmdtVdimaim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)檢波器輸出常用隔直流電容檢波器輸出常用隔直流電容Cc與下級(jí)耦合，如圖所示。與下級(jí)耦合，如圖所示。Rg代代表下級(jí)電路的輸入電阻。表下級(jí)電路的輸入電阻。+vC+RRgVCCcviD考慮了耦合電容考慮了耦合電容Cc和低放和低放輸入電阻輸入電阻Rg后的檢波電路后的檢波電路為了有效地傳送低頻信號(hào)，要求為了有效地傳送低頻信號(hào)，要求gcRC1在檢波過(guò)程中，在檢波過(guò)程中，Cc兩端建立了直流電壓經(jīng)電阻兩端建立了直流電壓經(jīng)電阻R和

44、和Rg分壓，在分壓，在R上得到的直流電壓為：上得到的直流電壓為：imgRVRRRV 對(duì)于二極管來(lái)說(shuō)，對(duì)于二極管來(lái)說(shuō)，VR是是反偏壓，它有可能阻止二極反偏壓，它有可能阻止二極管導(dǎo)通，從而產(chǎn)生失真。管導(dǎo)通，從而產(chǎn)生失真。VimOvVRmaVim負(fù)峰切割失真波形負(fù)峰切割失真波形 為了避免底部切割失真，為了避免底部切割失真，調(diào)幅波的最小幅度調(diào)幅波的最小幅度Vim(1ma)必須大于必須大于VRimgaimVRRR)m1 (VRRRR/RRRRmggga即：即：現(xiàn)象現(xiàn)象:原因原因:不產(chǎn)生失真的條件不產(chǎn)生失真的條件:21R10151R68010kR4C32082kR36V中放級(jí)中放末線回路至低放D2AP95

45、100pC1R1C2R24.7kCd+305100pR5C4C5 實(shí)際電路中，為防止出現(xiàn)負(fù)峰切割失真，常采用分負(fù)載方法，實(shí)際電路中，為防止出現(xiàn)負(fù)峰切割失真，常采用分負(fù)載方法，即將即將R R分為分為R R1 1和和R R2 2兩部分，如圖所示，通常選用兩部分，如圖所示，通常選用 D D選用點(diǎn)接觸型鍺二極管選用點(diǎn)接觸型鍺二極管2AP92AP9（R RD D 100100 ），），R R1=6801=680 ，R R2=4.7k2=4.7k R R4 4C C3 3構(gòu)成低通濾波器。構(gòu)成低通濾波器。C C3 3上僅有直流電壓，它與輸入載波成正比，上僅有直流電壓，它與輸入載波成正比，并加到中放級(jí)的基極作

46、為偏壓，以便自動(dòng)控制該級(jí)增益。如果輸入信并加到中放級(jí)的基極作為偏壓，以便自動(dòng)控制該級(jí)增益。如果輸入信號(hào)強(qiáng)，號(hào)強(qiáng)，C C3 3上直流電壓大，則加到放大管偏壓大，增益下降，使檢波器上直流電壓大，則加到放大管偏壓大，增益下降，使檢波器輸出電壓下降。輸出電壓下降。為了更好地濾波，也將負(fù)載為了更好地濾波，也將負(fù)載電容分成電容分成C C1 1和和C C2 2兩部分。兩部分。 非線性失真非線性失真 頻率失真頻率失真這種失真是由檢波二極管伏安特性曲線的非線性所引起的。這種失真是由檢波二極管伏安特性曲線的非線性所引起的。這種失真是由于耦合電容這種失真是由于耦合電容C Cc c和濾波電容和濾波電容C C所引起的。

47、所引起的。Cc的存在主要影響檢波的下限頻率的存在主要影響檢波的下限頻率 min。為使頻率為為使頻率為 min時(shí)，時(shí)，Cc上的電壓降不大，不產(chǎn)生頻率失真，上的電壓降不大，不產(chǎn)生頻率失真，必須滿足下列條件：必須滿足下列條件：gcminRC1gmincR1C或或電容電容C的容抗應(yīng)在上限頻率的容抗應(yīng)在上限頻率 max時(shí)，不產(chǎn)生旁路作用，即它時(shí)，不產(chǎn)生旁路作用，即它應(yīng)滿足下列條件：應(yīng)滿足下列條件：RC1max或或RCmax1一般一般Cc約為幾約為幾 F，C約為約為0.01 F。低 通濾波器包 絡(luò)檢波器vsvtvivsvtvv(a)(b) 抑制載波的雙邊帶信號(hào)和單邊帶信號(hào)，因其波形包絡(luò)不抑制載波的雙邊帶信

48、號(hào)和單邊帶信號(hào)，因其波形包絡(luò)不直接反映調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律，不能用包絡(luò)檢波器解調(diào)，又直接反映調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律，不能用包絡(luò)檢波器解調(diào)，又因其頻譜中不含有載頻分量，解調(diào)時(shí)必須在檢波器輸入端另因其頻譜中不含有載頻分量，解調(diào)時(shí)必須在檢波器輸入端另加一個(gè)與發(fā)射載波同頻同相并保持同步變化的參考信號(hào)，此加一個(gè)與發(fā)射載波同頻同相并保持同步變化的參考信號(hào)，此參考信號(hào)與調(diào)幅信號(hào)共同作用于非線性器件電路，經(jīng)過(guò)頻率參考信號(hào)與調(diào)幅信號(hào)共同作用于非線性器件電路，經(jīng)過(guò)頻率變換，恢復(fù)出調(diào)制信號(hào)。這種檢波方式稱為同步檢波。變換，恢復(fù)出調(diào)制信號(hào)。這種檢波方式稱為同步檢波。 在某些應(yīng)用中，為了改善性能，對(duì)普通調(diào)幅信號(hào)的解調(diào)在某些應(yīng)

49、用中，為了改善性能，對(duì)普通調(diào)幅信號(hào)的解調(diào)也可以采用同步檢波。也可以采用同步檢波。同步檢波有兩種實(shí)現(xiàn)電路同步檢波有兩種實(shí)現(xiàn)電路:同步檢波電路同步檢波電路乘積檢波電路平衡同步檢波非線性器件低通濾波器包絡(luò)檢波器vsv1v0同步檢波實(shí)現(xiàn)模型同步檢波實(shí)現(xiàn)模型其原理電路見(jiàn)右其原理電路見(jiàn)右+v rDCRL+v0+vs同步檢波原理電路同步檢波原理電路設(shè)輸入信號(hào)為抑制載波的雙邊帶設(shè)輸入信號(hào)為抑制載波的雙邊帶tcostcosV0smsv本地振蕩信號(hào)本地振蕩信號(hào)tcosV0rmrv則它們的合成信號(hào)則它們的合成信號(hào)tcostcosVV1V0rmsrmrsvvv故當(dāng)故當(dāng)smrmVV1VVmrmsma時(shí)時(shí)因此，通過(guò)包絡(luò)檢

50、波器便可檢出所需的調(diào)制信號(hào)。因此，通過(guò)包絡(luò)檢波器便可檢出所需的調(diào)制信號(hào)。包絡(luò)檢波器構(gòu)成同步檢波電路包絡(luò)檢波器構(gòu)成同步檢波電路tcostcosV111v)tcos(V000v0110)tcos() tcost(cosVV11012t )2cos(VV41tcoscosVV2110101t )2cos(VV4110112tcoscosVV2101v已調(diào)波為載波分量被抑止的雙邊帶信號(hào)已調(diào)波為載波分量被抑止的雙邊帶信號(hào) 準(zhǔn)確地等于輸入信號(hào)載波的角頻率準(zhǔn)確地等于輸入信號(hào)載波的角頻率即即但二者的相位可能不同；這里但二者的相位可能不同；這里 表示它們的相位差。表示它們的相位差。這時(shí)相乘輸出（假定相乘器傳輸系

51、數(shù)為這時(shí)相乘輸出（假定相乘器傳輸系數(shù)為1 1） 低通濾波器濾除低通濾波器濾除附近的頻率分量后，就得到頻率為附近的頻率分量后，就得到頻率為 的低頻信號(hào)，的低頻信號(hào)， 本地載波電壓本地載波電壓 本地載波的角頻率本地載波的角頻率乘積檢波電路乘積檢波電路cos0 由式可見(jiàn)，低頻信號(hào)的輸出幅度與由式可見(jiàn)，低頻信號(hào)的輸出幅度與成正比。當(dāng)成正比。當(dāng)?shù)皖l信號(hào)電壓最大，隨著相位差低頻信號(hào)電壓最大，隨著相位差 加大，輸出電壓減弱。加大，輸出電壓減弱。在理想情況下，除本地載波與輸入信號(hào)載波的角頻率必須相等在理想情況下，除本地載波與輸入信號(hào)載波的角頻率必須相等外，希望二者的相位也相同。此時(shí)，乘積檢波稱為外，希望二者的

52、相位也相同。此時(shí)，乘積檢波稱為“同步檢波同步檢波”。 乘積檢波也可用來(lái)解調(diào)普通調(diào)幅波，這時(shí)參考信號(hào)的作用僅是乘積檢波也可用來(lái)解調(diào)普通調(diào)幅波，這時(shí)參考信號(hào)的作用僅是加強(qiáng)了輸入信號(hào)中的載波分量。加強(qiáng)了輸入信號(hào)中的載波分量。由上分析得在同步檢波中，需要有與發(fā)送端同頻同相的本地振由上分析得在同步檢波中，需要有與發(fā)送端同頻同相的本地振蕩信號(hào)，才能完全恢復(fù)原調(diào)制信號(hào)。蕩信號(hào)，才能完全恢復(fù)原調(diào)制信號(hào)。時(shí)，時(shí)，產(chǎn)生本地振蕩信號(hào)的方法：產(chǎn)生本地振蕩信號(hào)的方法：（1 1）由發(fā)送端發(fā)出導(dǎo)頻信號(hào)，控制本地振蕩器，使本地振蕩器）由發(fā)送端發(fā)出導(dǎo)頻信號(hào)，控制本地振蕩器，使本地振蕩器的頻率和相位與發(fā)送端一致。的頻率和相位與發(fā)

53、送端一致。（2 2）對(duì)于雙邊帶調(diào)制來(lái)說(shuō)，可以從雙邊帶調(diào)制信號(hào)中提取所需）對(duì)于雙邊帶調(diào)制來(lái)說(shuō)，可以從雙邊帶調(diào)制信號(hào)中提取所需的同頻同相的載波信號(hào)作本地振蕩信號(hào)。的同頻同相的載波信號(hào)作本地振蕩信號(hào)。 對(duì)于單邊帶調(diào)制信號(hào)來(lái)說(shuō)，無(wú)法直接從單邊帶信號(hào)中提取載對(duì)于單邊帶調(diào)制信號(hào)來(lái)說(shuō)，無(wú)法直接從單邊帶信號(hào)中提取載波信號(hào)，因此在發(fā)射單邊帶信號(hào)的同時(shí)，還發(fā)射受到一定程度波信號(hào)，因此在發(fā)射單邊帶信號(hào)的同時(shí)，還發(fā)射受到一定程度抑制的載波信號(hào)（稱為導(dǎo)頻信號(hào)）。在接收端，用導(dǎo)頻信號(hào)控抑制的載波信號(hào)（稱為導(dǎo)頻信號(hào)）。在接收端，用導(dǎo)頻信號(hào)控制本機(jī)振蕩信號(hào)使其同步中。制本機(jī)振蕩信號(hào)使其同步中。（3 3）采用鎖相方法從抑制載波

54、的信號(hào)中提取載波。）采用鎖相方法從抑制載波的信號(hào)中提取載波。單邊帶信號(hào)的接收單邊帶信號(hào)的接收(SSB)單邊帶信號(hào)的接收過(guò)程正好和發(fā)送過(guò)程相反。單邊帶信號(hào)的接收過(guò)程正好和發(fā)送過(guò)程相反。f0+F第一混頻高放第一中放第二混頻第二中放帶通濾波乘積檢波器低通濾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單邊帶接收機(jī)方框圖單邊帶接收機(jī)方框圖它是二次變頻電路。它是二次變頻電路。fi1較高，用調(diào)諧回路即可選出所需的邊帶。較高，用調(diào)諧回路即可選出所需的邊帶。fi2較低，一般采用帶通濾波器取出單邊帶信號(hào)。較低，一般采用帶通濾波器取出單

55、邊帶信號(hào)。單邊帶信號(hào)與第三本振載波信號(hào)在乘積檢波器中進(jìn)行解調(diào)，單邊帶信號(hào)與第三本振載波信號(hào)在乘積檢波器中進(jìn)行解調(diào)，經(jīng)過(guò)低通濾波器后，即可獲得原調(diào)制信號(hào)。經(jīng)過(guò)低通濾波器后，即可獲得原調(diào)制信號(hào)。6.5混頻器原理與電路混頻器原理與電路6.5.1概述概述tffo非線性器件濾波器混頻器vsv0tff0tviffi本機(jī)振蕩器1. 混頻器的作用與組成混頻器的作用與組成混頻即對(duì)信號(hào)進(jìn)行頻率變換，將其載頻變換到某一混頻即對(duì)信號(hào)進(jìn)行頻率變換，將其載頻變換到某一固定的頻率上固定的頻率上(常稱為中頻常稱為中頻)，而保持原信號(hào)的特征，而保持原信號(hào)的特征(如調(diào)如調(diào)幅規(guī)律幅規(guī)律)不變。不變。混頻器的電路組成如圖所示混頻器的

56、電路組成如圖所示2. 為什么要變頻？為什么要變頻？變頻的優(yōu)點(diǎn)：變頻的優(yōu)點(diǎn)：1)變頻可提高接收機(jī)的靈敏度變頻可提高接收機(jī)的靈敏度2)提高接收機(jī)的選擇性提高接收機(jī)的選擇性3)工作穩(wěn)定性好工作穩(wěn)定性好4)波段工作時(shí)其質(zhì)量指標(biāo)一致性好波段工作時(shí)其質(zhì)量指標(biāo)一致性好變頻的缺點(diǎn)：變頻的缺點(diǎn)：容易產(chǎn)生鏡像干擾、中頻干擾等干擾容易產(chǎn)生鏡像干擾、中頻干擾等干擾3. 變頻器的分類變頻器的分類平衡混頻、平衡混頻、按器件分：按器件分： 二極管混頻器、二極管混頻器、三極管混頻器三極管混頻器、三極管變頻器、三極管變頻器、場(chǎng)效應(yīng)管混頻器、場(chǎng)效應(yīng)管變頻器場(chǎng)效應(yīng)管混頻器、場(chǎng)效應(yīng)管變頻器模擬乘法器混頻器、模擬乘法器混頻器、按工作特

57、點(diǎn)分：按工作特點(diǎn)分： 單管混頻單管混頻、環(huán)型混頻環(huán)型混頻從兩個(gè)輸入信號(hào)在時(shí)域上的處理過(guò)程看：從兩個(gè)輸入信號(hào)在時(shí)域上的處理過(guò)程看：疊加型混頻器、疊加型混頻器、乘積型混頻器乘積型混頻器4. 混頻器的性能指標(biāo)混頻器的性能指標(biāo)1)1)變頻變頻( (混頻混頻) )增益增益：混頻器輸出中頻電壓混頻器輸出中頻電壓Vim與輸入信號(hào)電壓與輸入信號(hào)電壓Vsm的的 幅值之比幅值之比。2)2)噪聲系數(shù)：噪聲系數(shù)：高頻輸入端信噪比與中頻輸出端信噪比的比值。高頻輸入端信噪比與中頻輸出端信噪比的比值。3)3)選擇性：選擇性：抑制中頻信號(hào)以外的干擾的能力。抑制中頻信號(hào)以外的干擾的能力。4)4)非線性干擾：非線性干擾：抑制組合

58、頻率干擾、交調(diào)、互調(diào)干擾等干擾的能力。抑制組合頻率干擾、交調(diào)、互調(diào)干擾等干擾的能力。上述的幾個(gè)質(zhì)量指標(biāo)是相互關(guān)聯(lián)的，應(yīng)該正確選擇管子的工上述的幾個(gè)質(zhì)量指標(biāo)是相互關(guān)聯(lián)的，應(yīng)該正確選擇管子的工作點(diǎn)、合理選擇本振電路和中頻頻率的高低，使得幾個(gè)質(zhì)量作點(diǎn)、合理選擇本振電路和中頻頻率的高低，使得幾個(gè)質(zhì)量指標(biāo)相互兼顧，整機(jī)取得良好的效果。指標(biāo)相互兼顧，整機(jī)取得良好的效果。5)5)工作穩(wěn)定性：主要指振蕩器的頻率穩(wěn)定度工作穩(wěn)定性：主要指振蕩器的頻率穩(wěn)定度 vs(t)v非線性器件vI(t)ivo(t)帶通疊加型混頻器實(shí)現(xiàn)模型332210)(fvavavaavi圖示中的非線圖示中的非線性器件具有性器件具有如下特性：

59、如下特性：對(duì)其對(duì)其2 2次方進(jìn)行分析：次方進(jìn)行分析：os22o22s22os2222)(vvavavavvava在二次方項(xiàng)中出現(xiàn)了和的相乘項(xiàng)，因而可以得到在二次方項(xiàng)中出現(xiàn)了和的相乘項(xiàng)，因而可以得到( ( 0 0+ + s s) )和和( ( 0 0- - s s) )。若用帶通濾波器取出所需的中頻成分。若用帶通濾波器取出所需的中頻成分( (和頻或差和頻或差頻頻) )，可達(dá)到混頻的目的。，可達(dá)到混頻的目的。所用非線性器件的不同，疊加型混頻器有下列幾種：所用非線性器件的不同，疊加型混頻器有下列幾種：1. 晶體三極管混頻器晶體三極管混頻器它有一定的混頻增益它有一定的混頻增益2. 場(chǎng)效應(yīng)管混頻器場(chǎng)效應(yīng)

60、管混頻器它交調(diào)、互調(diào)干擾少它交調(diào)、互調(diào)干擾少3. 二極管平衡混頻器和環(huán)形混頻器二極管平衡混頻器和環(huán)形混頻器 它們具有動(dòng)態(tài)范圍大它們具有動(dòng)態(tài)范圍大組合頻率干擾少的優(yōu)點(diǎn)組合頻率干擾少的優(yōu)點(diǎn) vs(t)帶通vI(t)vL(t)vo(t)乘積型混頻器實(shí)現(xiàn)模型乘積型混頻器由模擬乘法器乘積型混頻器由模擬乘法器和帶通濾波器組成和帶通濾波器組成其實(shí)現(xiàn)模型如圖所示其實(shí)現(xiàn)模型如圖所示設(shè)輸入信號(hào)為普通調(diào)幅波設(shè)輸入信號(hào)為普通調(diào)幅波tcos) tcosm1 (V) t (vsasmstcosV) t (oomov)cos()cos(cos1 (2)()(0000tttmVVKtktssaomsmsvvV采用中心頻率不同