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。 (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)男盘柈a(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，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，次級又是諧振回路，則調(diào)節(jié)次級回路時(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的某個(gè)參數(shù)，例如振幅、 頻率、相位，隨調(diào)制信號的大小而線性變化的過程。調(diào)制信號可以是數(shù)字的，也可以是模擬的，通常用 f（t）或v表示。未受調(diào)制的高頻振蕩信號稱為載波。已調(diào)制后的高頻振蕩波稱為已調(diào)信號，它帶有調(diào)制信號的特征信息。解調(diào)是調(diào)制的逆過程，其作用是從已調(diào)信號中取出調(diào)制信號。 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)：信號頻譜不失真的搬移。非線性的特點(diǎn)：對信號頻譜進(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應(yīng)于時(shí)域中的兩信號相乘，可以實(shí)現(xiàn)相乘的器件有二極管、三極管、場效應(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，長度邊頻CB”矢量長度為以角速度 順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)邊頻CB矢量長度為以角速度 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信號的波形圖？例1：設(shè)調(diào)制信號f(t)為, 載波頻率為10KHZ。試畫出相應(yīng)的DSB和SSB 信號波形圖及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f(t)為, 載波頻率為10KHZ。試畫出相應(yīng)的DSB和

14、SSB 信號波形圖及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f(t)為, 載波頻率為10KHZ。試畫出相應(yīng)的DSB和SSB 信號波形圖及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f(t)的90移相，僅對單頻率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