第5章振幅調制解調與混頻電路4課件

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調幅波的基本性質調幅電路檢波器混頻器Agenda調幅波的基本性質高頻電子線路研究的對象高頻電子線路研究的對象調幅波的數(shù)學表達式和波形(1)數(shù)學表達式uAM(t)=Um(t)cosωct=[Ucm+kauΩ(t)]cosωct1調幅波的基本性質Um(t)=Ucm+kauΩ(t)：調幅波的振幅uc(t)=Ucmcos(ωct)=Ucmcos(2π?ct)：載波信號uΩ(t)：調制信號ka：調制靈敏度，是由調制電路決定的比例常數(shù)。調幅波的數(shù)學表達式和波形(1)數(shù)學表達式uAM(t)=Um當調制信號為一單頻信號時，即uΩ(t)=UΩmcosΩt=UΩmcos2πFt式中，Ω為調制信號角頻率，F(xiàn)為調制信號頻率，且有Ω＝2π

F，通常F<<?c。由此可得uAM(t)=(Ucm+kaU

Ω

mcosΩt)cosωct=Ucm(1+macosΩt)cosωct其中1調幅波的基本性質調幅波的數(shù)學表達式和波形(2)單頻調制數(shù)學表達式ma稱調幅系數(shù)或調幅度，它表示載波振幅受調制信號控制的程度。當調制信號為一單頻信號時，即uΩ(t)=UΩmcosΩt=U1調幅波的基本性質調幅波的數(shù)學表達式和波形(3)單頻調制波形1調幅波的基本性質調幅波的數(shù)學表達式和波形(3)單頻調制1調幅波的基本性質調幅波的數(shù)學表達式和波形(3)單頻調制波形由圖可知：調幅波的最大振幅等于Ucm(1+ma)，最小振幅等于Ucm(1－ma)，當ma=1時最小振幅等于零。若ma>1，將會導致調幅波在一段時間內振幅為零，此時調幅波將產(chǎn)生嚴重失真。為了避免失真，要求ma小于等于1，即ma≤11調幅波的基本性質調幅波的數(shù)學表達式和波形(3)單頻調制將單頻調幅波的數(shù)學表達式按三角函數(shù)展開，可得由上式可見，單頻調制的調幅波由三個高頻分量組成，除角頻率為ωc的載波，還有ωc+Ω和ωc﹣Ω兩個新頻率分量。載波分量的振幅為ωc,而兩個邊頻分量的振幅為maUcm/2。因ma的最大值只能等于1,所以邊頻振幅的最大值不會超過Ucm/2。1調幅波的基本性質調幅波的頻譜與帶寬uAM(t)=Ucmcosωct+?UcmmaUcmcos[(ωc+Ω)t]+?UcmmaUcmcos[(ωc﹣Ω)t]將單頻調幅波的數(shù)學表達式按三角函數(shù)展開，可得由上式可見，單頻1調幅波的基本性質調幅波的頻譜與帶寬1調幅波的基本性質調幅波的頻譜與帶寬1調幅波的基本性質從頻譜圖可見，在調幅波中，載波并不含有任何有用信息，要傳送的信息只包含在邊頻之中。邊頻的振幅反映了調制信號幅度的大小，邊頻的頻率雖然屬于高頻范疇，但反映了調制信號的高低。單頻調制的調幅波的頻帶寬度為調制信號頻率的兩倍，即BW=2F。復雜信號調制的調幅波的最高頻率為?c+Fmax，而最低頻率為?c-Fmax，因此頻帶寬度等于調制信號最高頻率的兩倍，即BW=2Fmax。調幅波的頻譜與帶寬1調幅波的基本性質從頻譜圖可見，在調幅波中，載波并不含有任(2)上(下)邊頻功率:(1)載波功率:(4)調幅信號總功率:(3)上下邊頻總功率:1調幅波的基本性質調幅波的功率關系(2)上(下)邊頻功率:(1)載波功率:(4)調幅信號(1)雙邊帶------抑制載波只傳送上下邊帶(2)單邊帶------抑制載波和其中一個邊帶1調幅波的基本性質雙邊帶調制與單邊帶調制(1)雙邊帶------抑制載波只傳送上下邊帶(2)單邊2調幅電路調幅電路的類別2調幅電路調幅電路的類別基極調幅電路（欠壓狀態(tài)）(2)電路及波形2調幅電路(1)基本原理：用調制信號控制丙類諧振功放的基極偏壓，從而實現(xiàn)調幅?；鶚O調幅電路（欠壓狀態(tài)）(2)電路及波形2調幅電路(1集電極調幅電路（過壓狀態(tài)）(2)電路及波形2調幅電路(1)基本原理：用調制信號控制丙類諧振功放的集電極電壓，從而實現(xiàn)調幅。集電極調幅電路（過壓狀態(tài)）(2)電路及波形2調幅電路(作用：實現(xiàn)兩個模擬信號相乘。模擬乘法器調幅電路(1)模擬乘法器簡介(2)調幅電路符號：2調幅電路作用：實現(xiàn)兩個模擬信號相乘。模擬乘法器調幅電路(1)模擬模擬乘法器調幅電路實例2調幅電路模擬乘法器調幅電路實例2調幅電路二極管平衡調幅電路(1)電路組成原理2調幅電路二極管平衡調幅電路(1)電路組成原理2調幅電路設有：二極管平衡調幅電路(2)工作原理2調幅電路其中則設有：二極管平衡調幅電路(2)工作原理2調幅電路其中則二極管平衡調幅電路(2)工作原理2調幅電路上式是在忽略高次方項后得出的，可見含有頻率分量F、fc±F

，只要在輸出端用一中心頻率為fc

、帶寬為2F的帶通濾波器，就可以取出分量fc±F

，實現(xiàn)雙邊帶調制。二極管平衡調幅電路(2)工作原理2調幅電路上式是在忽略檢波器概述(1)作用：(2)實質：從高頻調幅波中解調出原調制信號檢波器實際上是一種頻譜搬移電路3檢波器(3)分類：檢波器概述(1)作用：(2)實質：從高頻調幅波中解調出大信號包絡檢波器(1)電路組成(2)工作原理3檢波器大信號包絡檢波器(1)電路組成(2)工作原理3檢波器大信號包絡檢波器的惰性失真RLCL過大使二極管在截止期間CL的放電速度太慢，以致跟不上調幅波包絡的下降速度，出現(xiàn)如圖所示的失真現(xiàn)象。(1)形成原因(2)波形現(xiàn)象(3)避免條件3檢波器大信號包絡檢波器的惰性失真RLCL過大使二極管在截止期間大信號包絡檢波器的負峰切割失真波形：3檢波器相當于給V加了一額外的反偏電壓，當RL比Ri2大得多的情況下，URL就很大使得輸入調幅波包絡的大小在某個時段小于URL，導致V在這段時間截止，產(chǎn)生非線性失真。其底部被切去，形成“負峰切割失真”。大信號包絡檢波器的負峰切割失真波形：3檢波器相當于給V加克服負峰切割失真的方法為了避免負峰切割失真，必須因而：3檢波器也就是說，負峰切割失真本質上是由于檢波器交、直流負載不等而引起，為此可采用如圖的措施來減小交直流負載的差別。克服負峰切割失真的方法為了避免負峰切割失真，必須因而：3同步檢波器(1)電路特點①對AM、DSB、SSB等調幅波均適用。②工作時需要有一同步參考信號(與載波同頻同相)。(2)同步檢波原理3檢波器同步檢波器(1)電路特點①對AM、DSB、SSB等調幅分析可知其中含有頻率分量0、F、2fc、(2fc±F)用一低通濾波器后再隔直便得到低頻調制信號。同步檢波器(2)同步檢波原理設：則：3檢波器分析可知其中含有頻率分量0、F、2fc、(2fc±F)用一混頻器的作用(1)文字描述(2)框圖描述(3)表達式描述4混頻器變頻是指將高頻已調波經(jīng)過頻率變換，變?yōu)楣潭ㄖ蓄l已調波?；祛l器的作用(1)文字描述(2)框圖描述(3)表達式(5)頻譜描述(4)波形描述4混頻器混頻器的作用(5)頻譜描述(4)波形描述4混頻器混頻器的作用混頻器在接收機中的位置4混頻器混頻器在接收機中的位置4混頻器示例：經(jīng)過混頻器變頻后，輸出頻率為混頻的結果：較高的不同的載波頻率變?yōu)楣潭ǖ妮^低的載波頻率，而振幅包絡形狀不變。4混頻器示例：經(jīng)過混頻器變頻后，輸出頻率為變頻前后的頻譜圖頻譜搬移4混頻器變頻前后的頻譜圖頻譜搬移4混頻器經(jīng)帶通后取出差頻分量，即得到中頻信號，其中頻電流為：混頻的基本原理設：根據(jù)非線性器件的冪級數(shù)展開式：代入兩信號分析可得其中含有頻率分量：4混頻器經(jīng)帶通后取出差頻分量，即得到中頻信號，其中頻電流為：混頻的失真：輸出中頻信號的頻譜結構與輸入信號的不同干擾：混頻器產(chǎn)生的大量不需要的組合頻率分量主要性能指標(1)混頻增益(2)選擇性要求選頻網(wǎng)絡的選擇性好,矩形系數(shù)接近于1。(3)失真與干擾4混頻器失真：輸出中頻信號的頻譜結構與輸入信號的不同主要性能指標(模擬乘法器混頻器經(jīng)中心頻率為fI

，帶寬為2F的帶通濾波器濾波后，得：4混頻器模擬乘法器混頻器經(jīng)中心頻率為fI，帶寬為2F的帶通濾波器二極管平衡混頻電路帶通后得：4混頻器二極管平衡混頻電路帶通后得：4混頻器4混頻器(1)基本原理利用三極管ic和uBE的非線性來進行頻率變換(2)幾種基本形式

三極管混頻器4混頻器(1)基本原理三極管混頻器4混頻器(1)組合頻率干擾混頻器本身的組合頻率中無用頻率分量所引起的干擾(2)副波道干擾由于接收機前端選擇性不好,外界干擾信號竄入而引起的干擾(最強兩個:中頻干擾和鏡像干擾)(3)交叉調制干擾在有用中頻信號的包絡上疊加了干擾信號的包絡而引起(4)互調干擾干擾信號之間彼此混頻而產(chǎn)生接近中頻的信號而引起混頻干擾4混頻器(1)組合頻率干擾混頻干擾本章小結調幅有普通調幅和抑制載波調幅，普通調幅波的包絡反映了調制信號變化的規(guī)律。調幅電路可分為高電平調幅和低電平調幅，它們各自具有不同的特點，因此分別適用于不同的場合。檢波器有包絡檢波和同步檢波兩大類。包絡檢波器只可解調普通調幅波，同步檢波器可解調各種調幅波。包絡檢波器存在惰性失真和負峰切割失真。常用混頻器有模擬乘法器混頻器、二極管混頻器、三極管混頻器。混頻器輸出中存在混頻干擾。本章小結調幅有普通調幅和抑制載波調幅，普通調幅波的包絡反映了THEEND《高頻電子線路》第5章THEEND《高頻電子線路》第5章Agenda

調幅波的基本性質調幅電路檢波器混頻器Agenda調幅波的基本性質高頻電子線路研究的對象高頻電子線路研究的對象調幅波的數(shù)學表達式和波形(1)數(shù)學表達式uAM(t)=Um(t)cosωct=[Ucm+kauΩ(t)]cosωct1調幅波的基本性質Um(t)=Ucm+kauΩ(t)：調幅波的振幅uc(t)=Ucmcos(ωct)=Ucmcos(2π?ct)：載波信號uΩ(t)：調制信號ka：調制靈敏度，是由調制電路決定的比例常數(shù)。調幅波的數(shù)學表達式和波形(1)數(shù)學表達式uAM(t)=Um當調制信號為一單頻信號時，即uΩ(t)=UΩmcosΩt=UΩmcos2πFt式中，Ω為調制信號角頻率，F(xiàn)為調制信號頻率，且有Ω＝2π

F，通常F<<?c。由此可得uAM(t)=(Ucm+kaU

Ω

mcosΩt)cosωct=Ucm(1+macosΩt)cosωct其中1調幅波的基本性質調幅波的數(shù)學表達式和波形(2)單頻調制數(shù)學表達式ma稱調幅系數(shù)或調幅度，它表示載波振幅受調制信號控制的程度。當調制信號為一單頻信號時，即uΩ(t)=UΩmcosΩt=U1調幅波的基本性質調幅波的數(shù)學表達式和波形(3)單頻調制波形1調幅波的基本性質調幅波的數(shù)學表達式和波形(3)單頻調制1調幅波的基本性質調幅波的數(shù)學表達式和波形(3)單頻調制波形由圖可知：調幅波的最大振幅等于Ucm(1+ma)，最小振幅等于Ucm(1－ma)，當ma=1時最小振幅等于零。若ma>1，將會導致調幅波在一段時間內振幅為零，此時調幅波將產(chǎn)生嚴重失真。為了避免失真，要求ma小于等于1，即ma≤11調幅波的基本性質調幅波的數(shù)學表達式和波形(3)單頻調制將單頻調幅波的數(shù)學表達式按三角函數(shù)展開，可得由上式可見，單頻調制的調幅波由三個高頻分量組成，除角頻率為ωc的載波，還有ωc+Ω和ωc﹣Ω兩個新頻率分量。載波分量的振幅為ωc,而兩個邊頻分量的振幅為maUcm/2。因ma的最大值只能等于1,所以邊頻振幅的最大值不會超過Ucm/2。1調幅波的基本性質調幅波的頻譜與帶寬uAM(t)=Ucmcosωct+?UcmmaUcmcos[(ωc+Ω)t]+?UcmmaUcmcos[(ωc﹣Ω)t]將單頻調幅波的數(shù)學表達式按三角函數(shù)展開，可得由上式可見，單頻1調幅波的基本性質調幅波的頻譜與帶寬1調幅波的基本性質調幅波的頻譜與帶寬1調幅波的基本性質從頻譜圖可見，在調幅波中，載波并不含有任何有用信息，要傳送的信息只包含在邊頻之中。邊頻的振幅反映了調制信號幅度的大小，邊頻的頻率雖然屬于高頻范疇，但反映了調制信號的高低。單頻調制的調幅波的頻帶寬度為調制信號頻率的兩倍，即BW=2F。復雜信號調制的調幅波的最高頻率為?c+Fmax，而最低頻率為?c-Fmax，因此頻帶寬度等于調制信號最高頻率的兩倍，即BW=2Fmax。調幅波的頻譜與帶寬1調幅波的基本性質從頻譜圖可見，在調幅波中，載波并不含有任(2)上(下)邊頻功率:(1)載波功率:(4)調幅信號總功率:(3)上下邊頻總功率:1調幅波的基本性質調幅波的功率關系(2)上(下)邊頻功率:(1)載波功率:(4)調幅信號(1)雙邊帶------抑制載波只傳送上下邊帶(2)單邊帶------抑制載波和其中一個邊帶1調幅波的基本性質雙邊帶調制與單邊帶調制(1)雙邊帶------抑制載波只傳送上下邊帶(2)單邊2調幅電路調幅電路的類別2調幅電路調幅電路的類別基極調幅電路（欠壓狀態(tài)）(2)電路及波形2調幅電路(1)基本原理：用調制信號控制丙類諧振功放的基極偏壓，從而實現(xiàn)調幅?；鶚O調幅電路（欠壓狀態(tài)）(2)電路及波形2調幅電路(1集電極調幅電路（過壓狀態(tài)）(2)電路及波形2調幅電路(1)基本原理：用調制信號控制丙類諧振功放的集電極電壓，從而實現(xiàn)調幅。集電極調幅電路（過壓狀態(tài)）(2)電路及波形2調幅電路(作用：實現(xiàn)兩個模擬信號相乘。模擬乘法器調幅電路(1)模擬乘法器簡介(2)調幅電路符號：2調幅電路作用：實現(xiàn)兩個模擬信號相乘。模擬乘法器調幅電路(1)模擬模擬乘法器調幅電路實例2調幅電路模擬乘法器調幅電路實例2調幅電路二極管平衡調幅電路(1)電路組成原理2調幅電路二極管平衡調幅電路(1)電路組成原理2調幅電路設有：二極管平衡調幅電路(2)工作原理2調幅電路其中則設有：二極管平衡調幅電路(2)工作原理2調幅電路其中則二極管平衡調幅電路(2)工作原理2調幅電路上式是在忽略高次方項后得出的，可見含有頻率分量F、fc±F

，只要在輸出端用一中心頻率為fc

、帶寬為2F的帶通濾波器，就可以取出分量fc±F

，實現(xiàn)雙邊帶調制。二極管平衡調幅電路(2)工作原理2調幅電路上式是在忽略檢波器概述(1)作用：(2)實質：從高頻調幅波中解調出原調制信號檢波器實際上是一種頻譜搬移電路3檢波器(3)分類：檢波器概述(1)作用：(2)實質：從高頻調幅波中解調出大信號包絡檢波器(1)電路組成(2)工作原理3檢波器大信號包絡檢波器(1)電路組成(2)工作原理3檢波器大信號包絡檢波器的惰性失真RLCL過大使二極管在截止期間CL的放電速度太慢，以致跟不上調幅波包絡的下降速度，出現(xiàn)如圖所示的失真現(xiàn)象。(1)形成原因(2)波形現(xiàn)象(3)避免條件3檢波器大信號包絡檢波器的惰性失真RLCL過大使二極管在截止期間大信號包絡檢波器的負峰切割失真波形：3檢波器相當于給V加了一額外的反偏電壓，當RL比Ri2大得多的情況下，URL就很大使得輸入調幅波包絡的大小在某個時段小于URL，導致V在這段時間截止，產(chǎn)生非線性失真。其底部被切去，形成“負峰切割失真”。大信號包絡檢波器的負峰切割失真波形：3檢波器相當于給V加克服負峰切割失真的方法為了避免負峰切割失真，必須因而：3檢波器也就是說，負峰切割失真本質上是由于檢波器交、直流負載不等而引起，為此可采用如圖的措施來減小交直流負載的差別?？朔摲迩懈钍д娴姆椒榱吮苊庳摲迩懈钍д?，必須因而：3同步檢波器(1)電路特點①對AM、DSB、SSB等調幅波均適用。②工作時需要有一同步參考信號(與載波同頻同相)。(2)同步檢波原理3檢波器同步檢波器(1)電路特點①對AM、DSB、SSB等調幅分析可知其中含有頻率分量0、F、2fc、(2fc±F)用一低通濾波器后再隔直便得到低頻調制信號。同步檢波器(2)同步檢波原理設：則：3檢波器分析可知其中含有頻率分量0、F、2fc、(2fc±F)用一混頻器的作用(1)文字描述(2)框圖描述(3)表達式描述4混頻器變頻是指將高頻已調波經(jīng)過頻率變換，變?yōu)楣潭ㄖ蓄l已調波。混頻器的作用(1)文字描述(2)框圖描述(3)表達式(5)頻譜描述(4)波形描述4混頻器混頻器的作用(5)頻譜描述(4)波形描述4混頻器混頻器的作用混頻器在接收機中的位置4混頻器混頻器在接收機中的位置4混頻器示例：經(jīng)過混頻器變頻后，輸出頻率為混頻的結果：較高的不同的載波頻率變?yōu)楣潭ǖ妮^低的載波頻率，而振幅包絡形狀不變。4混頻器示例：經(jīng)過混頻器變頻后，輸出頻率為變頻前后的頻譜圖頻譜搬移4混頻器變頻前后的頻譜圖頻譜搬移4混頻器經(jīng)帶通后取出差頻分量，即得