射頻模擬電路電子教案：4-12 調(diào)幅波表達(dá)式

1、上節(jié)內(nèi)容回顧與擴(kuò)展石英晶體振蕩器上節(jié)內(nèi)容回顧與擴(kuò)展優(yōu)點(diǎn)：石英晶體振蕩器具有很高的頻率穩(wěn)定度。從電路特性方面講： (1)具有極高的空載品質(zhì)因數(shù)，可達(dá)百萬數(shù)量級(jí)。 (2)具有極小的接入系數(shù)，有載品質(zhì)因數(shù)也很高。 （3）在串并聯(lián)諧振頻率之間很窄的頻段內(nèi)，呈感性且具有很陡峭的電抗特性曲線，具有靈敏的頻率補(bǔ)償能力。缺點(diǎn)：一個(gè)石英晶體振蕩幾乎只有一個(gè)頻率點(diǎn)， 即單頻性。石英諧振器的理想電抗曲線L石英晶體具有對(duì)頻率變化的補(bǔ)償能力！石英諧振器串聯(lián)支路的諧振頻率 并聯(lián)諧振頻率 石英晶體只工作于兩種方式：1、等效電感 2、 短路元件石英晶體振蕩器上節(jié)內(nèi)容回顧與擴(kuò)展晶體振蕩器的電路形式主要分為兩類：石英晶體在電路中

2、作為等效電感元件使用 并聯(lián)型晶體振蕩器；石英晶體作為串聯(lián)諧振元件使用，工作在串聯(lián)諧振頻率上 -稱為串聯(lián)型晶體振蕩器 。石英晶體振蕩器上節(jié)內(nèi)容回顧與擴(kuò)展并聯(lián)型晶體振蕩器電路舉例1石英晶體振蕩器上節(jié)內(nèi)容回顧與擴(kuò)展交流等效電路？串聯(lián)型晶體振蕩器；（晶體工作在串聯(lián)諧振頻率上）石英晶體振蕩器上節(jié)內(nèi)容回顧與擴(kuò)展石英晶體不僅只有基頻串聯(lián)諧振頻率，還存在其它與基頻成奇數(shù)倍的串聯(lián)諧振頻率，我們稱之為泛音。奇數(shù)倍的關(guān)系不是嚴(yán)格的奇數(shù)倍，是近似的奇數(shù)倍關(guān)系 。泛音晶體振蕩器用于振蕩頻率較高的場(chǎng)合。這是因?yàn)橛捎谥圃旃に嚨南拗疲l太高時(shí)晶片的厚度太薄，很容易破損。有時(shí)在同等條件下，泛音晶體振蕩器的頻率穩(wěn)定度比基頻振蕩

3、器更好。石英晶體振蕩器上節(jié)內(nèi)容回顧與擴(kuò)展基音與泛音不能同時(shí)存在！3.5.3 石英晶體振蕩器電路3、泛音晶體振蕩器如何讓振蕩器振蕩在泛音頻率上？ 串聯(lián)型晶振電路，將晶體短路后，調(diào)整振蕩頻率至泛音頻率上！再接上晶體即成泛音振蕩器。串聯(lián)型泛音晶體振蕩器3.5.3 石英晶體振蕩器電路3、泛音晶體振蕩器如何讓振蕩器振蕩在泛音頻率上？ 在泛音晶振電路中 ，為了保證振蕩器能準(zhǔn)確地振蕩在所需要的奇次泛音上 ，不但必須有效地抑制掉基頻和低次泛音上的寄生振蕩 而且必須正確地調(diào)節(jié)電路的環(huán)路增益 ，使其在工作泛音頻率上略大于 1 ，滿足起振條件 ，而在更高的泛音頻率上都小于 1 ，不滿 足起振條件。3.5.3 石英晶

4、體振蕩器電路3、泛音晶體振蕩器如何讓振蕩器振蕩在泛音頻率上？ 假設(shè)泛音晶振為五次泛音 ，標(biāo)稱頻率為MHz ，基頻為MHz ，則 回路必須調(diào)諧在三次和五次泛音頻率之間。這樣 ，在MHz 頻率上， 回路呈容性 ， 振蕩電路滿足組成法則。對(duì)于基頻和三次泛音頻率來說 ， 回路呈感性 ， 電路不符合組成法則 ，不能起振。而在七次及其以上泛音頻率 ， 回路雖呈現(xiàn)容性 ， 但等效容抗減小 ，等效C1電容量太大，負(fù)載阻抗過小，從而使電路的電壓放大倍數(shù)減小 ，環(huán)路增益小于 1 ，不滿足振幅起振條件。 例 ：某一晶體振蕩器如圖所示。解：交流等效電路如圖所示。(1)說明 和390pF組成的回路的作用。(2)若把晶體

5、換成8MHz和2.5MHz能否振蕩?(1) 和390pF的并聯(lián)諧振頻率為：（2）4.14MHz=f02.5MHz，回路對(duì)于2.5MHz呈現(xiàn)感性，不滿足三點(diǎn)法則，所以把晶體換為2.5MHz，該電路不能起振。 4.14MHz=f08MHz，回路對(duì)于8MHz呈現(xiàn)容性，滿足三點(diǎn)法則，但等效的容抗太小，該電路不能起振。3.5.3 石英晶體振蕩器電路振蕩器知識(shí)拓展放大器產(chǎn)生的寄生振蕩間歇振蕩集成振蕩器 放大器工作不穩(wěn)定 被傳輸?shù)男盘?hào)產(chǎn)生失真 引起晶體管的PN結(jié)被擊穿或瞬時(shí)損壞1. 寄生振蕩的危害 放大器中，即使沒有輸入信號(hào)，也有交流輸出。這叫做產(chǎn)生了寄生振蕩。寄生振蕩現(xiàn)象）反饋型寄生振蕩2. 寄生振蕩的類

6、型及產(chǎn)生原因 由放大器的輸出與輸入間各種寄生反饋引起的。A. 外部反饋: 主要是通過多級(jí)放大器的公共電源內(nèi)阻、饋線或元件的寄生耦合以及輸入端與輸出端的空間電磁場(chǎng)的耦合引起的。B. 內(nèi)部反饋: 晶體管的極間電容產(chǎn)生的。晶體管高頻功率放大器由內(nèi)反饋產(chǎn)生寄生振蕩的等效電路2）負(fù)阻型寄生振蕩2. 寄生振蕩的類型及產(chǎn)生原因直接由器件的負(fù)阻現(xiàn)象產(chǎn)生的寄生振蕩，主要有雪崩負(fù)阻振蕩和過壓負(fù)阻振蕩兩種。A. 雪崩負(fù)阻振蕩：晶體管工作進(jìn)入雪崩擊穿區(qū)，這種寄生振蕩一般只在信號(hào)的負(fù)半周才出現(xiàn)。B. 過壓負(fù)阻振蕩: 晶體管工作于過壓狀態(tài)，它一般在信號(hào)的正半周出現(xiàn)。3. 寄生振蕩的排除和防止措施 晶體管高頻功率放大器的各

7、種穩(wěn)定措施1. 間歇振蕩 指振蕩器工作時(shí)，時(shí)而振蕩，時(shí)而停振的一種現(xiàn)象。這一現(xiàn)象產(chǎn)生的原因來自振蕩器的自偏壓電路參數(shù)選擇不當(dāng)。間歇振蕩時(shí)的振蕩電壓波形2. 自偏壓的建立過程圖 電容三端振蕩器的自偏置電路由于Re上的直流壓降是由發(fā)射極電流IE建立的，而且隨 IE變化而變化，故稱為自偏壓。3. 頻率占據(jù)（或牽引）指外加電動(dòng)勢(shì)頻率與振蕩器自激頻率接近到一定程度時(shí)，可以使振蕩頻率隨外電動(dòng)勢(shì)頻率的改變而改變。4. 頻率拖曳現(xiàn)象發(fā)生于振蕩器電路采用耦合回路時(shí)，如耦合系數(shù)過大，次級(jí)又是諧振回路，則調(diào)節(jié)次級(jí)回路時(shí)，振蕩回路頻率也隨之改變，甚至產(chǎn)生頻率跳變。1648構(gòu)成的高頻振蕩電路集成振蕩器第四章 調(diào)制與解調(diào)

8、4-1 概述4-3 振幅調(diào)制與解調(diào)（1，2，3，4）4-4 角度調(diào)制與解調(diào)4-5 角度調(diào)制波的基本特性（1，2，3）4-6 直接調(diào)頻回路（1）4-7間接調(diào)頻回路（1，2）4-8 調(diào)頻波的解調(diào)（1，2，3）調(diào)制，就是讓高頻振蕩信號(hào)的某個(gè)參數(shù)，例如振幅、 頻率、相位，隨調(diào)制信號(hào)的大小而線性變化的過程。調(diào)制信號(hào)可以是數(shù)字的，也可以是模擬的，通常用 f（t）或v表示。未受調(diào)制的高頻振蕩信號(hào)稱為載波。已調(diào)制后的高頻振蕩波稱為已調(diào)信號(hào)，它帶有調(diào)制信號(hào)的特征信息。解調(diào)是調(diào)制的逆過程，其作用是從已調(diào)信號(hào)中取出調(diào)制信號(hào)。 第四章 調(diào)制與解調(diào)第四章 調(diào)制與解調(diào)4-1 概述重點(diǎn)討論模擬信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)，即振幅調(diào)制(

9、AM)、頻率調(diào)制(FM)及相位調(diào)制(PM)。其中振幅調(diào)制屬于頻譜的線性變換，而頻率調(diào)制及相位調(diào)制則屬于頻譜的非線性變換。什么是頻譜的線性變換？ 第四章 調(diào)制與解調(diào)4-2 頻譜的線性變換線性的特點(diǎn)：信號(hào)頻譜不失真的搬移。非線性的特點(diǎn)：對(duì)信號(hào)頻譜進(jìn)行特定的非線性變換，產(chǎn)生新的頻譜結(jié)構(gòu)。頻域中的頻譜搬移對(duì)應(yīng)于時(shí)域中的兩信號(hào)相乘，可以實(shí)現(xiàn)相乘的器件有二極管、三極管、場(chǎng)效應(yīng)管、模擬乘法器等，是利用器件的非線性來完成的。例1 其他見教材P262-2634-3 振幅調(diào)制與解調(diào)4-3-1普通振幅調(diào)制波的基本特性及其數(shù)學(xué)表達(dá)式 振幅應(yīng)正比于信息 高頻載波 調(diào)幅波 比例系數(shù) 調(diào)制信號(hào)為單音余弦波 調(diào)幅指數(shù) 已調(diào)載

10、波的振幅 振幅最大值 振幅最小值 調(diào)幅波 振幅 單音調(diào)幅波由三個(gè)頻率分量組成 ：載頻振幅上邊頻下邊頻4-3-1普通振幅調(diào)制波的基本特性及其數(shù)學(xué)表達(dá)式 普通調(diào)幅波的波形、頻譜4-3-1普通振幅調(diào)制波的基本特性及其數(shù)學(xué)表達(dá)式 4-3-1普通振幅調(diào)制波的基本特性及其數(shù)學(xué)表達(dá)式 普通調(diào)幅波的矢量合成 載波 為靜止矢量OC，長(zhǎng)度邊頻CB”矢量長(zhǎng)度為以角速度 順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)邊頻CB矢量長(zhǎng)度為以角速度 逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)兩個(gè)矢量的合成矢量的方向或與OC矢量方向一致，或者反相?？偟暮铣墒噶糠较虿蛔儯瑑H長(zhǎng)短變化，形成調(diào)幅波。普通調(diào)幅波的矢量合成 角頻率與角速度的概念？角頻率用單位r/s(轉(zhuǎn)每秒） 因此它表示的物理量

11、是頻率。 角速度用單位rad/s(弧度每秒） 因此它是一個(gè)速度量。 另外：角頻率可理解為圓周上一點(diǎn)每秒轉(zhuǎn)過的圈數(shù) 。采用參考圓法,那么參考點(diǎn)以角速度旋轉(zhuǎn)時(shí),它的投影就代表了給定的簡(jiǎn)諧振動(dòng)的位移規(guī)律.這時(shí)參考點(diǎn)的角速度跟振動(dòng)的角頻率相對(duì)應(yīng)。調(diào)幅波的振幅的最小值為使調(diào)幅波的包絡(luò)不失真， 總是小于等于1，否則會(huì)產(chǎn)生過調(diào)幅失真（調(diào)幅指數(shù)大于1時(shí)）。峰值調(diào)幅指數(shù) 谷值調(diào)幅指數(shù) 4-3-1普通振幅調(diào)制波的基本特性及其數(shù)學(xué)表達(dá)式 調(diào)幅波的波形4-3-1普通振幅調(diào)制波的基本特性及其數(shù)學(xué)表達(dá)式 調(diào)幅波的功率 載波作用在單位電阻上的功率 時(shí)變振幅 作用在 電阻上的功率為？ 4-3-1普通振幅調(diào)制波的基本特性及其數(shù)

12、學(xué)表達(dá)式 最大狀態(tài)功率 最小狀態(tài)功率 調(diào)制信號(hào)的一個(gè)周期內(nèi)的平均功率 作用在 電阻上的功率為 上下頻分量的功率之和 上下邊頻分量的振幅相等，功率也相等。 調(diào)幅波所占的頻帶寬度為：調(diào)制信號(hào)的最高頻率 4-3-1普通振幅調(diào)制波的基本特性及其數(shù)學(xué)表達(dá)式 4-3-1普通振幅調(diào)制波的基本特性及其數(shù)學(xué)表達(dá)式 當(dāng)為復(fù)雜信號(hào)時(shí)，例如調(diào)幅波4-3-1普通振幅調(diào)制波的基本特性及其數(shù)學(xué)表達(dá)式 例某一調(diào)幅波，其載波功率，(I)若調(diào)幅系數(shù) 0.3，求邊頻功率。(2)若調(diào)幅系數(shù) 1，求邊頻功率及最大狀態(tài)功率。解：(1) 0.3 (2) 1時(shí)， 最大狀態(tài)功率： 4.3.2 雙邊帶調(diào)制(DSB)和單邊帶調(diào)制(SSB)抑制載波

13、的雙邊帶調(diào)制(DSB) 帶寬=？抑制載波的單邊帶調(diào)制(SSB) 對(duì)DSB再將一個(gè)邊帶抑制掉，僅傳輸一個(gè)邊帶，這種調(diào)制方式稱為單邊帶調(diào)制(SSB) SSB占據(jù)頻帶寬度為？ 4.3.2 雙邊帶調(diào)制(DSB)和單邊帶調(diào)制(SSB)SSB信號(hào)的波形圖？例1：設(shè)調(diào)制信號(hào)f(t)為, 載波頻率為10KHZ。試畫出相應(yīng)的DSB和SSB 信號(hào)波形圖及ma=0.75時(shí)的AM的波形圖。 解： （1）DSB的波形4.3.2 雙邊帶調(diào)制(DSB)和單邊帶調(diào)制(SSB) SD S B (t)t04.3.2 雙邊帶調(diào)制(DSB)和單邊帶調(diào)制(SSB)例1：設(shè)調(diào)制信號(hào)f(t)為, 載波頻率為10KHZ。試畫出相應(yīng)的DSB和

14、SSB 信號(hào)波形圖及ma=0.75時(shí)的AM的波形圖。 解： （2）SSB的波形SS S B (t)t04.3.2 雙邊帶調(diào)制(DSB)和單邊帶調(diào)制(SSB)例1：設(shè)調(diào)制信號(hào)f(t)為, 載波頻率為10KHZ。試畫出相應(yīng)的DSB和SSB 信號(hào)波形圖及ma=0.75時(shí)的AM的波形圖。解： （3）AM的波形SAM(t)0?1ms用模擬乘法器實(shí)現(xiàn)調(diào)幅。AM:4.3.2 雙邊帶調(diào)制(DSB)和單邊帶調(diào)制(SSB)BPF用模擬乘法器實(shí)現(xiàn)調(diào)幅。DSB:4.3.2 雙邊帶調(diào)制(DSB)和單邊帶調(diào)制(SSB)BPF4.3.2 雙邊帶調(diào)制(DSB)和單邊帶調(diào)制(SSB)用模擬乘法器實(shí)現(xiàn)調(diào)幅。SSB?2、移相法缺點(diǎn)

15、：Fmax/Fmin很大，則在很寬的頻率范圍內(nèi)移相90也極困難。 4.3.2 雙邊帶調(diào)制(DSB)和單邊帶調(diào)制(SSB)用模擬乘法器實(shí)現(xiàn)調(diào)幅。SSB?3、修正移相法f(t)V1COSw1tCOS(w1- )tSin(w1- )t優(yōu)點(diǎn)：避免了對(duì)f(t)的90移相，僅對(duì)單頻率1，2移相(1，2是固定頻點(diǎn))。 高電平調(diào)制 （集電極調(diào)幅、基極調(diào)幅）低電平調(diào)制1、模擬乘法器調(diào)幅MC1496MC1596AD834AD8354.3.3 振幅調(diào)制電路低電平調(diào)制 2、平方律調(diào)幅4.3.3 振幅調(diào)制電路場(chǎng)效應(yīng)管具有典型的平方律特性，可用平方律一般特性描述。平衡調(diào)幅電路低電平調(diào)制 3、斬波調(diào)幅4.3.3 振幅調(diào)制電路 斬波調(diào)幅：開關(guān)函數(shù)：當(dāng)載波處于正半周時(shí)，它的幅度為1，負(fù)半周時(shí)幅度為0。 用載波頻率的