第6章幅度調(diào)制與解調(diào)

第6章

振幅調(diào)制、解調(diào)及混頻我在時(shí)域，你在頻域才能發(fā)現(xiàn)你的美麗通信技術(shù)情書

我把愛的語言調(diào)制到高頻需要經(jīng)過傅立葉變換通過高頻功率放大器載波到你的頻率你說我的愛噪聲太大經(jīng)過層層濾波原來發(fā)現(xiàn)那是在宇宙開始的時(shí)候我發(fā)給你的愛的微波背景輻射時(shí)域特性：指的是信號(hào)的強(qiáng)度隨著時(shí)間的變化特性。這些信號(hào)最后都轉(zhuǎn)換為隨著時(shí)間而隨機(jī)變化的電壓或電流。例如通信中要處理的各種信號(hào)：語音、數(shù)據(jù)、圖像和視頻等。頻域特性：描述信號(hào)的另一種表示方法。描述的是信號(hào)包含哪些不同頻率分量。正弦信號(hào)的頻譜圖

例1：畫出信號(hào)的頻譜圖

例2例3：任何一個(gè)信號(hào)，不論它是周期性的還是非周期性的，都可以分解為一系列頻率不同的正弦（或余弦)分量。例3：畫出語音信號(hào)的大致頻譜圖

例4：畫出圖像信號(hào)的大致頻譜圖6.1概述6.2振幅調(diào)制原理及特性

6.4調(diào)幅信號(hào)的解調(diào)

第6章

振幅調(diào)制、解調(diào)及混頻

6.5混頻器原理及電路

6.3振幅調(diào)制電（2）便于通過天線輻射出去。低頻信號(hào)直接發(fā)射所需要的天線過長(zhǎng)。發(fā)射20kHz無線電波所需要的最佳天線長(zhǎng)度為75萬米長(zhǎng)。（3）調(diào)制可以解決不同基帶信號(hào)相互之間干擾的問題。以電視信號(hào)傳輸為例，一個(gè)城市十個(gè)電視頻道，由于這十個(gè)頻道圖像信號(hào)的頻率都在0～6MHz之間，每個(gè)電視接收機(jī)將同時(shí)收到所有十個(gè)頻道的信號(hào)，結(jié)果屏幕上所顯示的將是十個(gè)頻道圖像的復(fù)合，這顯然是無法接受的（1）把基帶信號(hào)的頻譜搬移到某個(gè)頻帶范圍內(nèi)，適應(yīng)信道的傳輸要求；實(shí)現(xiàn)頻率的分配。

為什么要調(diào)制與解調(diào)？

(1)調(diào)制：用調(diào)制信號(hào)去控制載波信號(hào)的某一個(gè)參量的過程。

定義：信號(hào)載波信號(hào)：（等幅）高頻振蕩信號(hào)正弦波方波

三角波鋸齒波調(diào)制信號(hào)：需要傳輸?shù)男盘?hào)（原始信號(hào)）語言圖像密碼已調(diào)信號(hào)（已調(diào)波）：經(jīng)過調(diào)制后的高頻信號(hào)（射頻信號(hào)）振幅調(diào)制解調(diào)（檢波)混頻（變頻）屬于頻譜線性搬移電路(2)解調(diào)：調(diào)制的逆過程，即從已調(diào)波中恢復(fù)原調(diào)制信號(hào)的過程。6．1概述(7)振幅調(diào)制分三種方式：

（5）相位調(diào)制：調(diào)制信號(hào)控制載波相位，使已調(diào)波的相位隨調(diào)制信號(hào)線變化。

（6）解調(diào)方式：（4）頻率調(diào)制：調(diào)制信號(hào)控制載波頻率，使已調(diào)波的頻率隨調(diào)制信號(hào)線性變化。（3）振幅調(diào)制：由調(diào)制信號(hào)去控制載波振幅，使已調(diào)信號(hào)的振幅隨調(diào)制信號(hào)線性變化。6.2振幅調(diào)制原理及特性一、振幅調(diào)制信號(hào)分析二、雙邊帶信號(hào)三、單邊帶信號(hào)（1）設(shè)：載波信號(hào)：調(diào)制信號(hào)：那么調(diào)幅信號(hào)（已調(diào)波）可表達(dá)為：

由于調(diào)幅信號(hào)的振幅與調(diào)制信號(hào)成線性關(guān)系，即有：，式中為比例常數(shù)即：

式中ma為調(diào)制系數(shù)，

常用百分比數(shù)表示。1.AM調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表達(dá)式

返回6.2.1標(biāo)準(zhǔn)振幅調(diào)制（AM）信號(hào)分析則有

其中：

若將

分解為：

一般，實(shí)際中傳送的調(diào)制信號(hào)并非單一頻率的信號(hào)，常為一個(gè)連續(xù)頻譜的限帶信號(hào)。則2、調(diào)幅信號(hào)波形

波形特點(diǎn)：（1）調(diào)幅波的振幅（包絡(luò)）變化規(guī)律與調(diào)制信號(hào)波形一致

(2)調(diào)幅度ma反映了調(diào)幅的強(qiáng)弱程度

一般m值越大調(diào)幅越深：

（1）由單一頻率信號(hào)調(diào)幅可見,調(diào)幅波并不是一個(gè)簡(jiǎn)單的正弦波，包含有三個(gè)頻率分量：

3、調(diào)幅波的頻譜

Ω調(diào)制信號(hào)ωc載波調(diào)幅波ωc

+Ω上邊頻ωc

-Ω下邊頻同樣含有三部分頻率成份(2)限帶信號(hào)的調(diào)幅波Ωmaxωcω限帶信號(hào)ω

c載波ω調(diào)幅波ωc-Ωmax下邊頻帶ωc+Ωmax上邊頻帶ΩmaxΩmaxΩmax

由于：

相加器

乘法器直流

乘法器

相加器4、AM信號(hào)的產(chǎn)生原理框圖可見要完成AM調(diào)制，其核心部分是實(shí)現(xiàn)調(diào)制信號(hào)與載波相乘。5、普通調(diào)幅波的功率關(guān)系條件：如果將普通調(diào)幅波輸送功率至負(fù)載RL上，則載波與兩個(gè)邊頻將分別得出如下功率：載波功率:上下邊頻功率:在調(diào)幅信號(hào)一周期內(nèi)，AM信號(hào)的平均輸出功率是uAM(t)=Ucm(1+macosΩt)cosωct討論：

載波本身并不攜帶調(diào)制信息，但它的功率卻占整個(gè)調(diào)幅波功率的絕大部分。當(dāng)ma＝1時(shí)，PC＝(2/3)PAM

；PDSS＝(1/3)PAM

當(dāng)ma＝0.5時(shí)，PC＝(8/9)PAM

；PDSS＝(1/9)PAM

結(jié)論：因?yàn)檎{(diào)制信號(hào)的信息攜帶在上下邊頻中，因此在調(diào)幅的過程中，應(yīng)盡量使調(diào)制系數(shù)ma大，以增大上下邊帶的功率，提高信號(hào)的傳輸能力，但不能超過1。普通調(diào)幅波的缺點(diǎn)：功率利用率太低，整機(jī)利用率低。1.設(shè)備簡(jiǎn)單。2.解調(diào)方便，便于接受。3.與其它調(diào)制方式比較占用的頻帶寬。普通調(diào)幅被廣泛應(yīng)用于中、短波無線電廣播系統(tǒng)的原因：

在AM調(diào)制過程中，如果將載波分量抑制就形成抑制載波的雙邊帶信號(hào)，簡(jiǎn)稱雙邊帶信號(hào)，它可以用載波和調(diào)制信號(hào)直接相乘得到，即：調(diào)制信號(hào)為單一頻率信號(hào)：調(diào)制信號(hào)為限帶信號(hào)的調(diào)制：6.2.2雙邊帶(doublesidebandDSB)調(diào)幅信號(hào)

１、數(shù)學(xué)表達(dá)式2.波形與頻譜6.2.2雙邊帶(doublesidebandDSB)調(diào)幅信號(hào)

(1)DSB信號(hào)的包絡(luò)正比于調(diào)制信號(hào)

(2)

DSB信號(hào)載波的相位反映了調(diào)制信號(hào)的極性，即在調(diào)制信號(hào)負(fù)半周時(shí)，已調(diào)波高頻與原載波反相。因此嚴(yán)格地說，DSB信號(hào)已非單純的振幅調(diào)制信號(hào)，而是既調(diào)幅又調(diào)相的信號(hào)。(3)

DSB波的頻譜成份中抑制了載波分量，全部功率為邊帶占有，功率利用率高于AM波。(4)占用頻帶調(diào)制信號(hào)載波上邊頻下邊頻單邊帶(SSB)信號(hào)是由雙邊帶調(diào)幅信號(hào)中取出其中的任一個(gè)邊帶部分，即可成為單邊帶調(diào)幅信號(hào)。其單頻調(diào)制時(shí)的表示式為：上邊帶信號(hào)下邊帶信號(hào)6.2.3單邊帶(singlesidebandSSB)信號(hào)

1.SSB信號(hào)的性質(zhì)

在現(xiàn)代電子通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，為節(jié)約頻帶，提高系統(tǒng)的功率和帶寬效率，常采用單邊帶（SSB）調(diào)制系統(tǒng)

Ωmaxω限帶信號(hào)ωc載波ωc-Ωmax下邊頻帶信號(hào)ωωc+Ωmax上邊頻帶信號(hào)ωωc+Ωmaxωc-Ωmax由DSB信號(hào)經(jīng)過邊帶濾波器濾除了一個(gè)邊帶而形成，如：上邊帶信號(hào)下邊帶信號(hào)2.單邊帶調(diào)幅信號(hào)的實(shí)現(xiàn)

上邊帶濾波器下邊帶濾波器乘法器(1)濾波法

有三種基本的電路實(shí)現(xiàn)方法：濾波法、相移法：下邊頻帶信號(hào)ωωDSB信號(hào)ωc-Ωmaxωc+Ωmax上邊頻帶信號(hào)ωωc+Ωmaxωc-Ωmax另外由三角公式：(2)相移法

利用上三角公式的實(shí)現(xiàn)電路如下圖所示：乘法器乘法器９00相移９00相移加法器減法器????

習(xí)慣上將沒有抑制載波和邊帶的幅度調(diào)制方式稱為普通調(diào)幅方式，簡(jiǎn)稱AM，于是就有三種幅度調(diào)制方式：AM、DSB和SSB調(diào)制，下表給出了三種調(diào)幅方式性能的比較。

三種幅度調(diào)制方式的比較抑制載波的雙邊帶調(diào)幅和單邊帶調(diào)幅（VSB）*電視圖像信號(hào)的殘留邊帶調(diào)制加上殘留部分，調(diào)制后圖像信號(hào)頻帶寬度等于7.25MHz，加上電視伴音信號(hào)（采用頻率調(diào)制方式發(fā)送），全電視信號(hào)的寬度為8MHz，對(duì)照第1章電視頻道的劃分，不同電視頻道之間的頻率差正好是8MHz。電視圖像信號(hào)采用了一種稱為殘留邊帶的發(fā)送方式，即發(fā)送全部上邊帶和部分下邊帶，如圖所示。

通常分為：6.3振幅調(diào)制電路

三種信號(hào)都有一個(gè)調(diào)制信號(hào)和載波的乘積項(xiàng)，所以振幅調(diào)制電路的實(shí)現(xiàn)是以乘法器為核心的頻譜線性搬移電路。具體的說調(diào)制可分為高電平調(diào)制：功放和調(diào)制同時(shí)進(jìn)行，主要用于AM信號(hào)。低電平調(diào)制：先調(diào)制后功放，主要用于DSB、SSB以及FM信號(hào)。6.3.1低電平調(diào)幅電路

二極管調(diào)幅電路

集成模擬乘法器調(diào)幅電路

如下圖所示的電路設(shè):(1)單二極管電路且則回路電流:而

1.二極管調(diào)幅電路

的頻譜成份：

Ωω

c2ωc3ωc如果選頻回路工作在處，且?guī)挒?/p>

而諧振時(shí)的負(fù)載電阻為RL，則輸出電壓為

為一個(gè)AM信號(hào)B=2ΩVDusuc+-+-RLLCid+-uL+-udZL2.集成模擬乘法器調(diào)幅電路

用集成模擬相乘器來實(shí)現(xiàn)各種調(diào)幅電路，電路簡(jiǎn)單，性能優(yōu)越且穩(wěn)定，調(diào)整方便，利于設(shè)備的小型化。

R151ΩR6RW50kΩ21kΩ3.9kΩ1kΩC2C2uo-EE=-8V694178Ry3MC1596510EC=12VR4R4R5uxuyR2R3R7R8R9C2C21kΩ51Ω51Ω6.8kΩ750Ω750Ω3.9kΩ1）MC1596構(gòu)成的調(diào)幅電路RcRcEcVT1VT2VT3VT4VT5VT6VT7VT8VDRyRy-EEX通道兩輸入端8腳和7腳，Y通道兩輸入端1腳和4腳之間接有調(diào)零電路

可通過調(diào)節(jié)電位器RW，使1腳電位比4腳高Uo，相當(dāng)于在1、4腳之間加了一個(gè)直流電壓Uo，以產(chǎn)生普通調(diào)幅波。

實(shí)際應(yīng)用中，高頻載波電壓uc加到X輸入端口，調(diào)制信號(hào)電壓uΩ及直流電壓Uo加到Y(jié)輸入端口，從9腳單端輸出AM信號(hào)。2.集成模擬乘法器調(diào)幅電路2)BG314構(gòu)成的調(diào)幅電路

RLuxuy13kΩIox10kΩ28.2kΩR11141294Rw8133R13R37-EE=-15V+15V561011IoyEC=15V-15V10kΩRwxRwy2kΩ2kΩRxRyBG314（MC1595）8.2kΩ10kΩ10kΩ10kΩ6.8kΩ3.3kΩCLN1N2uo8腳附加補(bǔ)償調(diào)零電壓UXIS，12腳除附加補(bǔ)償零電壓UYIS。ux=uc=Ucmcosωctuy=uΩ-(-Uo)=Uo+UΩmcosΩt

若2、14腳兩端外接LC諧振回路的等效諧振電阻為RL

，

由式(4-50)可推出變壓器次級(jí)回路輸出的調(diào)幅波電壓為：

如果uy=uΩ=UΩmcosΩt

1、集電極調(diào)幅2、基極調(diào)幅6.3.2.高電平調(diào)幅過壓欠壓0臨界VCC欠壓過壓0臨界Vbm集電極調(diào)幅電路1、集電極調(diào)幅高電平調(diào)幅電路能同時(shí)實(shí)現(xiàn)調(diào)制和功率放大，即用調(diào)制信號(hào)vΩ去控制諧振功率放大器的輸出信號(hào)的幅度Vcm來實(shí)現(xiàn)調(diào)幅的。臨界過壓欠壓VCC（t）臨界過壓欠壓VBB(t)EndiCiC1臨界過壓欠壓VCC（t）1、集電極調(diào)幅基極調(diào)幅電路2、基極調(diào)幅EndiCvAM（t）臨界過壓欠壓V

BB(t)2、基極調(diào)幅高頻載波具有單一的頻率,基帶信號(hào)對(duì)其進(jìn)行調(diào)制后，所形成的已調(diào)信號(hào)必然具有一定的頻帶寬度，這個(gè)頻帶寬度除了與基帶信號(hào)自身的頻帶寬度有關(guān)之外，還與調(diào)制方式有關(guān)。已調(diào)信號(hào)所使用的頻帶寬度即為頻帶利用效率的含義。1、調(diào)制方式的頻帶利用效率由于存在多種調(diào)制方式，自然就有一個(gè)如何選擇最佳調(diào)制方式的問題。為此，就需要討論調(diào)制的主要性能指標(biāo)，以便根據(jù)式的性能來確定最佳選用方案。6.3.2

調(diào)制的主要性能指標(biāo)例如，48.5MHz～92MHz的甚高頻段用于電視及數(shù)據(jù)廣播，電視廣播已調(diào)信號(hào)頻帶寬度6.5MHz，規(guī)定每個(gè)電視頻道頻率間隔8MHz，整個(gè)頻段就可以安排5個(gè)頻道。調(diào)制方式選用不當(dāng)，每個(gè)電視頻道占用的頻帶寬度提高到13MHz，上述頻段就只能安排3個(gè)頻道，頻帶利用效率就大大下降了。

3、抗噪聲抗干擾能力在保證相同通信距離的情況下，采用不同的調(diào)制方式，所需要的發(fā)射功率會(huì)有所不同，所需要的功率越小，就說其功率有效性越高。功率有效性也是衡量調(diào)制方式的重要性能指標(biāo)之一。

例如，幅度調(diào)制方式中有一種稱為單邊帶調(diào)制的技術(shù)能使功率減小一半有效性就較高。

2、調(diào)制方式的功率有效性6.3.2調(diào)制的主要性能指標(biāo)各種調(diào)制方式對(duì)于噪聲等各種干擾的抑制能力也是衡量調(diào)制方式優(yōu)劣的重要指標(biāo)。例如，頻率調(diào)制方式的抗干擾能力就比幅度調(diào)制方式強(qiáng)，調(diào)頻波的特點(diǎn)是幅度為恒定值，假如通信過程中混入了幅度干擾，在解調(diào)前只要加一個(gè)限幅器電路就可以消除這種干擾。解調(diào)是調(diào)制的逆過程，是從高頻已調(diào)波中恢復(fù)出原低頻調(diào)制信號(hào)的過程。從頻譜上看，解調(diào)也是一種信號(hào)頻譜的線性搬移過程，是將高頻端的信號(hào)頻譜搬移到低頻端，解調(diào)過程是和調(diào)制過程相對(duì)應(yīng)的，不同的調(diào)制方式對(duì)應(yīng)于不同的解調(diào)。振幅調(diào)制過程：解調(diào)過程AM調(diào)制

DSB調(diào)制

SSB調(diào)制包絡(luò)檢波：同步檢波：

峰值包絡(luò)檢波平均包絡(luò)檢波乘積型同步檢波疊加型同步檢波6.4調(diào)幅信號(hào)的解調(diào)

6.4.1調(diào)幅解調(diào)的方法

1包絡(luò)檢波t調(diào)幅波調(diào)幅波頻譜ωc+Ωωc-Ωωcω輸出信號(hào)頻譜Ωω包絡(luò)檢波輸出t

非線形電路低通濾波器t調(diào)幅波t調(diào)幅波t調(diào)幅波包絡(luò)檢波輸出t包絡(luò)檢波輸出t包絡(luò)檢波輸出t

由于DSB和SSB信號(hào)的包絡(luò)不同于調(diào)制信號(hào)，不能用包絡(luò)檢

波器，只能用同步檢波器，但需注意同步檢波過程中，為了正常解調(diào)，必須恢復(fù)載波信號(hào)，而所恢復(fù)的載波必須與原調(diào)制載波同步（即同頻同相）。

乘法器低通濾波器uDSBu'ou'Ω2同步檢波包絡(luò)檢波器

加法器uDSBu'ou'ΩuAM解調(diào)載波6.4.2二極管大信號(hào)包絡(luò)檢波器

1.大信號(hào)包絡(luò)檢波的工作原理

(1)電路組成

ZL+-uiVDRC+-uiRui+-Crd它是由輸入回路、二極管VD和RC低通濾波器組成。

RC低通濾波電路有兩個(gè)作用：

①對(duì)低頻調(diào)制信號(hào)uΩ來說，電容C的容抗，電容C相當(dāng)于開路，電阻R就作為檢波器的負(fù)載，其兩端產(chǎn)生輸出低頻解調(diào)電壓

②對(duì)高頻載波信號(hào)uc來說，電容C的容抗，電容C相當(dāng)于短路，起到對(duì)高頻電流的旁路作用，即濾除高頻信號(hào)。

理想情況下，RC低通濾波網(wǎng)絡(luò)所呈現(xiàn)的阻抗為:

1.大信號(hào)包絡(luò)檢波的工作原理(2)工作原理分析

+

uD-+-uoiduD=ui-uoRi充+-uoi放+-ui+-uiVDRCui+-Crd

當(dāng)輸入信號(hào)ui(t)為調(diào)幅波時(shí)，那么載波正半周時(shí)二極管正向?qū)ǎ斎敫哳l電壓通過二極管對(duì)電容C充電，充電時(shí)間常數(shù)為rdC。因?yàn)閞dC較小，充電很快，電容上電壓建立的很快,輸出電壓uo(t)很快增長(zhǎng)。

作用在二極管VD兩端上的電壓為ui(t)與uo(t)之差，即uD=ui-uo。所以二極管的導(dǎo)通與否取決于uD

當(dāng)uD=ui-uo>0，二極管導(dǎo)通；當(dāng)uD=ui-uo<0

，二極管截止。

ui(t)達(dá)到峰值開始下降以后，隨著ui(t)的下降，當(dāng)ui(t)=uo(t)，即uD=ui-uo=0時(shí)，二極管VD截止。C把導(dǎo)通期間儲(chǔ)存的電荷通過R放電。因放電時(shí)常數(shù)RC較大，放電較緩慢。

檢波器的有用輸出電壓：uo(t)=uΩ(t)+UDCUDCuΩ(t)tuo(t)Δucui(t)uo(t)ui(t)與uo(t)tididi充i充i放i放+-+-檢波器的實(shí)際輸出電壓為：uo(t)+Δuc=uΩ(t)+UDC+Δuc當(dāng)電路元件選擇正確時(shí)，高頻紋波電壓Δuc很小，可以忽略，輸出電壓為：

uo(t)=uΩ(t)+UDC包含了直流及低頻調(diào)制分量。

圖(a)：電容Cd的隔直作用，直流分量UDC被隔離，輸出信號(hào)為解調(diào)恢復(fù)后的原調(diào)制信號(hào)uΩ，一般常作為接收機(jī)的檢波電路。

圖(b)：電容Cφ的旁路作用，交流分量uΩ(t)被電容Cφ旁路，輸出信號(hào)為直流分量UDC，一般可作為自動(dòng)增益控制信號(hào)（AGC信號(hào)）的檢測(cè)電路。

UDCuΩ(t)Δuctuo(t)ui(t)uo(t)ui(t)與uo(t)t

峰值包絡(luò)檢波器的應(yīng)用型輸出電路

+-UDC（b）ui+-CVDRφRCφ+-uoui+-CVDRL+-uΩRCd+UDC

-+-uo（a）同步檢波器用于對(duì)載波被抑止的雙邊帶或單邊帶信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。它的特點(diǎn)是必須外加一個(gè)頻率和相位都與被抑止的載波相同的電壓。同步檢波的名稱即由此而來。圖6.10.1同步檢波器l兩種方式6.4.3同步檢波 載波信號(hào)相位對(duì)檢波結(jié)果的影響1.

乘積檢波器乘積檢波電路低通濾波器

vsV0ivr乘積檢波器同步檢波圖6.10.2輸入雙邊帶信號(hào)時(shí)乘積檢波器的有關(guān)波形和頻譜同步檢波2.

疊加型同步檢波器包

絡(luò)檢波器vsvrvWv同步檢波End同步檢波乘積型同步檢波器的實(shí)用電路

低通濾波器諧振限幅放大器乘法器CDIoyRw-15V-15V15kΩRφ+15VR13-EEVT35.1kΩRwx121kΩ100kΩ121kΩR11Rc141294Rc8133R327+15V561011IoxRwZEC=15V-+11kΩ1MΩ25kΩ-15V10kΩ10kΩRwy2kΩ2kΩRxRyBG314（MC1595）AVT1VT2LC510Ω510ΩfoCφ

諧振限幅放大器

乘法器

低通濾波器CD49uAMuΩu'cu'ΩuΩuxuyuAMu'ΩuAM注意點(diǎn)：(1)同步解調(diào)的關(guān)鍵是乘積項(xiàng)，即以前介紹的具有乘積項(xiàng)的線性頻譜搬移電路，只要后接低通濾波器都可實(shí)現(xiàn)乘積型同步檢波。(2)同步檢波無失真的關(guān)鍵是同步。

在保持相同調(diào)制規(guī)律的條件下，將輸入已調(diào)信號(hào)的載波頻率從fs變換為固定fi的過程稱為變頻或混頻。（以調(diào)幅為例）在接收機(jī)中，fi稱為中頻。一般其值為其中fL是本地振蕩頻率。超外差式接收機(jī)1.定義其中，fi大于fs的混頻稱為上混頻，fi小于fs的混頻稱為下混頻。6.5混頻舉例經(jīng)過混頻器變頻后，輸出頻率為混頻的結(jié)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(luò)形狀不變。6.5.1混頻器的工作原理圖6.5.1變頻前后的頻譜圖2.混頻的實(shí)質(zhì)線性頻率變換頻譜搬移3.混頻器的性能指標(biāo)A.變頻(混頻)增益：混頻器輸出中頻電壓Vim與輸入信號(hào)電壓Vsm的幅值之比。變頻功率增益：變頻增益是指變頻器的輸出信號(hào)功率和輸入信號(hào)功率之比EndC.選擇性：抑制中頻以外的信號(hào)的干擾的能力。D.非線性干擾：抑制組合頻率干擾、交調(diào)、互調(diào)干擾等干擾的能力。B.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。晶體管混頻器前面分析表明，要進(jìn)行混頻，可以用非線性電子器件工作于線性時(shí)變狀態(tài)來實(shí)現(xiàn),即VLm>>Vsm。1.工作原理時(shí)變電導(dǎo)vLvsiC=f(VBB+vL)

+f'(VBB+vL)

vs其中f'(VBB+vL)是時(shí)變跨導(dǎo)。已知振蕩電壓vL=VLcosωLt6.5.2晶體管混頻器iC=f(VBB+vL)

+f'(VBB+vL)

vs晶體管混頻器時(shí)變工作點(diǎn)處的電流時(shí)變跨導(dǎo)已知輸入電壓

vs=V(t)cosωst中頻輸出電流變頻跨導(dǎo)圖6.5.2混頻管跨導(dǎo)隨本振電壓V０變化晶體管混頻器圖6.5.3晶體管混頻器的電路組態(tài)2.電路組態(tài)晶體管混頻器高頻時(shí)采用共基組態(tài)低頻頻時(shí)采用共射組態(tài)圖6.5.4某調(diào)幅通信機(jī)混頻器電路3.實(shí)際電路舉例調(diào)諧于ωi調(diào)諧于ωs圖6.5.5自激式變頻器電路3.實(shí)際電路舉例調(diào)諧于ωi調(diào)諧于ωs調(diào)諧于ωLEnd4.晶體管混頻特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：有變頻增益

缺點(diǎn)：1）動(dòng)態(tài)范圍較小

2）組合頻率干擾嚴(yán)重

3）噪聲較大

4）存在本地輻射1二極管平衡混頻器2二極管環(huán)形混頻器（雙平衡混頻器）6.5.3二極管混頻器圖6.5.6二極管平衡混頻器如果VLm>Vsm,D1和D2工作于開關(guān)狀態(tài)，1二極管平衡混頻器圖6.5.7二極管平衡混頻器1二極管平衡混頻器 二極管平衡混頻器的輸出頻率的組合分量大為減少。同時(shí)，在輸入端沒有本振角頻率ωL及其諧波分量的電壓。End開關(guān)函數(shù)法1二極管平衡混頻器圖6.5.8二極管環(huán)形混頻器2二極管環(huán)形混頻器圖6.5.9在本振電壓正半周的環(huán)形混頻器2二極管環(huán)形混頻器圖6.5.10在本振電壓負(fù)半周的環(huán)形混頻器2二極管環(huán)形混頻器2二極管環(huán)形混頻器 提供混頻增益的同時(shí)，進(jìn)一步減小輸入信號(hào)頻率成分。抑制的頻率？End2二極管環(huán)形混頻器圖6.5.11差分對(duì)混頻器6.5.4差分對(duì)模擬乘法器混頻電路End圖6.5.12模擬乘法器混頻器差分對(duì)模擬乘法器

2交叉調(diào)制(交調(diào))

3互相調(diào)制(互調(diào))

4阻塞現(xiàn)象與相互混頻1

組合頻率干擾(干擾哨聲)

和副波道干擾

5克服干擾的措施6.5.5混頻器中的干擾

理想的變頻過程只是將輸入信號(hào)的頻譜在頻率軸上平移，信號(hào)頻譜結(jié)構(gòu)不應(yīng)發(fā)生變化。但由于實(shí)際電路的非理想工作狀態(tài)，往往在變頻輸出信號(hào)中出現(xiàn)干擾信號(hào)，稱其為變頻干擾。下面以接收機(jī)變頻電路為例，說明變頻干擾產(chǎn)生的原因及其表現(xiàn)。中頻信號(hào)高頻放大混頻器中頻放大本地振蕩器本振電壓干擾信號(hào)電壓檢波器輸入信號(hào)基帶信號(hào)

變頻干擾產(chǎn)生原因：高頻放大器的頻率特性不理想高頻放大器具有非線性特性；本振信號(hào)的各次諧波；變頻器的非線性不能看作為時(shí)變參量線性電路1）.

有用信號(hào)和本振產(chǎn)生的組合頻率干擾——哨叫干擾 當(dāng)接收機(jī)接收某一電臺(tái)音頻信號(hào)時(shí)，除了能聽到有用信號(hào)外，還同時(shí)能聽到等音頻的哨叫聲。F為音頻現(xiàn)象：p+q≤n1組合頻率干擾和副波道干擾它將與有用信號(hào)疊加，并同時(shí)被中頻放大器放大，然后檢波輸出。檢波器除了輸出有用信號(hào)的解調(diào)信號(hào)外，還伴有一個(gè)頻率為F的音頻信號(hào)，這就形成了哨叫干擾。舉例：調(diào)幅廣播接收機(jī)的中頻為465kHz，某電臺(tái)發(fā)射頻率為931kHz，當(dāng)接收該臺(tái)廣播時(shí)，接收機(jī)的本振頻率。2）.干擾信號(hào)和本振產(chǎn)生的副波道干擾 當(dāng)混頻器前級(jí)的天線和高頻放大電路的選頻特性不理想時(shí)，在通頻帶以外的電臺(tái)信號(hào)也有可能進(jìn)入混頻器的輸入端而形成干擾。原因：這時(shí)，頻率為fn的干擾信號(hào)便順利進(jìn)入中頻放大器，經(jīng)檢波后使可聽到這一哨叫干擾。由于它是主波道以外的波道對(duì)有用信號(hào)形成的干擾，所以稱為副波道干擾，又稱寄生通道干擾?？紤]到下