振幅調(diào)制解調(diào)與混頻

振幅調(diào)制解調(diào)與混頻第一頁，共七十二頁，2022年，8月28日第一節(jié)AM、DSB、SSB信號(hào)分析第二節(jié)振幅調(diào)制及解調(diào)電路第三節(jié)混頻原理與電路第四節(jié)混頻器中的干擾

第五章調(diào)幅、檢波與混頻

南昌航空大學(xué)第二頁，共七十二頁，2022年，8月28日調(diào)制：就是用調(diào)制信號(hào)（或）去控制載波（和）某個(gè)參數(shù)的過程。載波：未受調(diào)制的高頻振蕩信號(hào)。振幅調(diào)制：由調(diào)制信號(hào)去控制載波的振幅，使其幅度的變化量隨調(diào)制信號(hào)成正比的變化。振幅調(diào)制分為三種方式：普通的調(diào)幅方式（AM）抑制載波的雙邊帶調(diào)制（DSB－SC）抑制載波的單邊帶調(diào)制（SSB-SC）第一節(jié)AM、DSB、SSB信號(hào)分析第三頁，共七十二頁，2022年，8月28日

載波電壓

調(diào)制電壓

振幅調(diào)制信號(hào)振幅為

為調(diào)制靈敏度，一般由調(diào)制電路確定。為調(diào)幅度（調(diào)制度）1、振幅調(diào)制信號(hào)第四頁，共七十二頁，2022年，8月28日2、調(diào)幅波的頻譜

單頻調(diào)制時(shí)，調(diào)幅波占用的帶寬第五頁，共七十二頁，2022年，8月28日語音信號(hào)及已調(diào)信號(hào)頻譜調(diào)制信號(hào)為一連續(xù)譜信號(hào)或多頻信號(hào)，其最高頻率為則AM信號(hào)占用的帶寬第六頁，共七十二頁，2022年，8月28日3、調(diào)幅波的功率

載波功率

上、下邊頻的平均功率

AM信號(hào)的平均功率兩個(gè)邊頻功率與載波功率的比值調(diào)幅波的最大功率和最小功率

第七頁，共七十二頁，2022年，8月28日例5.1

有一調(diào)幅波，幅度最大值為16V，最小值為4V，載波頻率為2MHz，調(diào)制信號(hào)頻率為400Hz，求：①調(diào)幅系數(shù)；②寫出數(shù)學(xué)表示式；③畫出調(diào)幅波的頻譜圖；④各頻率分量的功率（負(fù)載電阻為10歐姆）。第八頁，共七十二頁，2022年，8月28日4、雙邊帶信號(hào)

在調(diào)制過程中，將載波抑制就形成了抑制載波雙邊帶信號(hào)，簡(jiǎn)稱雙邊帶信號(hào)。

雙邊帶信號(hào)的帶寬：第九頁，共七十二頁，2022年，8月28日DSB信號(hào)的特點(diǎn)為：●DSB信號(hào)的包絡(luò)正比于調(diào)制信號(hào)的絕對(duì)值●DSB信號(hào)的相位在調(diào)制信號(hào)過零處要突變倒相180度。●它只含有上、下邊頻分量，載波分量被抑制掉了。帶寬和AM信號(hào)一樣。第十頁，共七十二頁，2022年，8月28日

單邊帶（SSB）信號(hào)是由DSB信號(hào)經(jīng)邊帶濾波器濾除一個(gè)邊帶或在調(diào)制過程中,直接將一個(gè)邊帶抵消而成。單頻調(diào)制時(shí),

當(dāng)取上邊帶時(shí)當(dāng)取下邊帶時(shí)5、單邊帶信號(hào)

第十一頁，共七十二頁，2022年，8月28日(a)DSB頻譜(b)上邊帶頻譜(c)下邊帶頻譜

第十二頁，共七十二頁，2022年，8月28日SSB信號(hào)的特點(diǎn)：●SSB信號(hào)包絡(luò)與調(diào)制信號(hào)的包絡(luò)相同。●帶寬只是AM和DSB信號(hào)帶寬的一半。●SSB信號(hào)的頻率已不是載波頻率，而隨調(diào)制信號(hào)頻率的變化而變化。振幅與調(diào)制信號(hào)的振幅成線性關(guān)系單音調(diào)制時(shí)SSB信號(hào)的波形第十三頁，共七十二頁，2022年，8月28日6、實(shí)現(xiàn)模型

（1）AM信號(hào)實(shí)現(xiàn)模型：第十四頁，共七十二頁，2022年，8月28日（2）DSB信號(hào)實(shí)現(xiàn)模型：（3）SSB信號(hào)實(shí)現(xiàn)模型：①濾波法：第十五頁，共七十二頁，2022年，8月28日②相移法：

f(t)中含多種頻率分量，要實(shí)現(xiàn)所有f分量都相移90o很難。第十六頁，共七十二頁，2022年，8月28日

（1）在頻域，振幅調(diào)制是將調(diào)制信號(hào)的頻譜不失真地從低頻搬移到載波頻率的兩側(cè)（DSB）或一側(cè)（SSB）。（2）從功率上講，AM的功率利用是不充分的；DSB載波分量被抑制，功率利用較充分；SSB不但功率利用率高且它所占用頻帶比AM、DSB減小了一半。頻帶利用充分。小結(jié)：第十七頁，共七十二頁，2022年，8月28日

第二節(jié)振幅調(diào)制及解調(diào)電路

調(diào)制可分為高電平調(diào)制和低電平調(diào)制：

低電平調(diào)制：將調(diào)制和功放分開，調(diào)制后的信號(hào)電平較低，還需經(jīng)功率放大后達(dá)到一定的發(fā)射功率再發(fā)送出去。DSB、SSB以及調(diào)頻（FM）信號(hào)均采用這種方式。

●調(diào)制效率高●調(diào)制線性范圍大●失真要小

高電平調(diào)制：將功放和調(diào)制合二為一，調(diào)制后的信號(hào)不需再放大就可直接發(fā)送出去。這種調(diào)制主要用于形成AM信號(hào)。對(duì)調(diào)制器的主要要求：第十八頁，共七十二頁，2022年，8月28日1.高電平調(diào)制電路

（1）高電平調(diào)制的集電極調(diào)制第十九頁，共七十二頁，2022年，8月28日集電極調(diào)幅的波形

第二十頁，共七十二頁，2022年，8月28日（2）高電平調(diào)制的基極調(diào)制欠壓區(qū)過壓區(qū)第二十一頁，共七十二頁，2022年，8月28日基極調(diào)幅的波形

第二十二頁，共七十二頁，2022年，8月28日分類：二極管調(diào)制、模擬乘法器調(diào)制，產(chǎn)生DSB、SSB信號(hào)（1）二極管調(diào)制電路（AM）：①電路結(jié)構(gòu)：2.低電平調(diào)制電路

②工作原理：第二十三頁，共七十二頁，2022年，8月28日U2>>U1,而uD＝u1+u2,二極管的通斷主要由u2控制,可得第二十四頁，共七十二頁，2022年，8月28日

Vp較小,有U2>>Vp,可令Vp=0(也可在電路中加一固定偏置電壓Eo,用以抵消Vp,）,進(jìn)一步寫為第二十五頁，共七十二頁，2022年，8月28日第二十六頁，共七十二頁，2022年，8月28日第二十七頁，共七十二頁，2022年，8月28日若u1＝U1cosω1t,為單一頻率信號(hào)，代入上式有第二十八頁，共七十二頁，2022年，8月28日

由上式可以看出，流過二極管的電流iD中的頻率分量有:（1）輸入信號(hào)u1和控制信號(hào)u2的頻率分量ω1和ω2;（2）控制信號(hào)u2的頻率ω2的偶次諧波分量;（3）由輸入信號(hào)u1的頻率ω1與控制信號(hào)u2的奇次諧波分量的組合頻率分量（2n+1）ω2±ω1,n=0,1,2,…。單二極管調(diào)制電路頻譜第二十九頁，共七十二頁，2022年，8月28日（2）二極管平衡調(diào)制電路(DSB):

它是由兩個(gè)性能一致的二極管及中心抽頭變壓器T1、T2接成平衡電路的。

第三十頁，共七十二頁，2022年，8月28日

與單二極管電路的條件相同，。U2>>U1,二極管開關(guān)主要受u2控制。若忽略輸出電壓的反作用，則加到兩個(gè)二極管的電壓uD1、uD2

uD1=u2+u1

uD2=u2-u1工作原理第三十一頁，共七十二頁，2022年，8月28日考慮u1＝U1cosω1t,代入上式可得第三十二頁，共七十二頁，2022年，8月28日

第三十三頁，共七十二頁，2022年，8月28日（3）二極管雙平衡調(diào)制電路（環(huán)形調(diào)制器）第三十四頁，共七十二頁，2022年，8月28日第三十五頁，共七十二頁，2022年，8月28日

當(dāng)u1=U1cosω1t第三十六頁，共七十二頁，2022年，8月28日（4）集成模擬乘法器電路調(diào)整調(diào)制度補(bǔ)償失調(diào)電壓調(diào)整靜態(tài)電流擴(kuò)展線性范圍可單端或雙端輸出第三十七頁，共七十二頁，2022年，8月28日擴(kuò)展線性范圍改為10K時(shí)，可實(shí)現(xiàn)DSB調(diào)整調(diào)制度第三十八頁，共七十二頁，2022年，8月28日3.調(diào)幅信號(hào)的解調(diào)

從高頻已調(diào)信號(hào)中恢復(fù)出調(diào)制信號(hào)的過程稱為解調(diào)，又稱為檢波。振幅解調(diào)方法可分為包絡(luò)檢波和同步檢波兩大類。第三十九頁，共七十二頁，2022年，8月28日通斷通斷（1）二極管峰值包絡(luò)檢波器原理電路與工作分析原理電路二極管導(dǎo)通二極管截止檢波器穩(wěn)態(tài)時(shí)的電流電壓波形加入等幅波時(shí)檢波器的工作過程第四十頁，共七十二頁，2022年，8月28日二極管包絡(luò)檢波器輸入AM信號(hào)時(shí)檢波器的輸出波形第四十一頁，共七十二頁，2022年，8月28日包絡(luò)檢波器的輸出電路

第四十二頁，共七十二頁，2022年，8月28日傳輸系數(shù)

：輸入載波電壓振幅為，輸出直流電壓為，則（2）二極管峰值包絡(luò)檢波器性能分析

定義：輸入電阻

：第四十三頁，共七十二頁，2022年，8月28日（3）檢波器的失真

①惰性失真

不失真條件：

第四十四頁，共七十二頁，2022年，8月28日②底部切削失真

不失真條件：

第四十五頁，共七十二頁，2022年，8月28日減小底部切削失真的電路

第四十六頁，共七十二頁，2022年，8月28日檢波器音量調(diào)節(jié)自動(dòng)增益控制AGC（4）設(shè)計(jì)中應(yīng)該考慮的問題第四十七頁，共七十二頁，2022年，8月28日二極管的選擇要選擇導(dǎo)通電阻和結(jié)電容比較小的二極管，可以提高效率。電阻R1、R2選擇為了不損失效率，R1/R2一般選擇在0.1~0.2，而R1+R2幾千Ω，它不能太大，否則容易產(chǎn)生底邊切割失真或惰性失真。電容的選擇

C太大容易產(chǎn)生惰性失真，太小又會(huì)使紋波加大，效率降低。因此應(yīng)使2πFmax<1/RC<2πfc.Cg一般選的很大。第四十八頁，共七十二頁，2022年，8月28日例：檢波電路如圖所示，其中

，要求：1.畫出A,B,C三點(diǎn)波形（定性）；2.檢波器的電壓傳輸系數(shù)；3.輸入電阻；4.是否產(chǎn)生惰性失真；5.是否產(chǎn)生底部切割失真。第四十九頁，共七十二頁，2022年，8月28日（5）同步檢波

乘積型

恢復(fù)載波與發(fā)射載波同頻同相時(shí)：

恢復(fù)載波與發(fā)射載頻有一定的頻差：

恢復(fù)載波與發(fā)射載頻有一定的相差：第五十頁，共七十二頁，2022年，8月28日疊加型

包檢第五十一頁，共七十二頁，2022年，8月28日混頻器1.定義：將輸入已調(diào)波的載頻變換成另外一個(gè)頻率，而保持其調(diào)制規(guī)律不變。2.混頻器的功能：頻譜線性搬移，為一六端網(wǎng)絡(luò)。為輸入已調(diào)波信號(hào)為本振信號(hào)為中頻信號(hào)輸出常用的中頻數(shù)值：465kHz，500kHz，1MHz，1.5MHz，4.3MHz，5MHz，10.7MHz，21.4MHz，38MHz，70MHz，140MHz第三節(jié)混頻原理與電路第五十二頁，共七十二頁，2022年，8月28日三種頻譜線性搬移功能(a)調(diào)制(b)解調(diào)(c)混頻第五十三頁，共七十二頁，2022年，8月28日輸入已調(diào)信號(hào)本振電壓

經(jīng)帶通濾波器取出中頻電壓為

混頻器的組成框圖非線性器件BPFBPF3.混頻器的工作原理

由混頻器要完成的功能知，要實(shí)現(xiàn)頻譜的線性搬移，關(guān)鍵是乘法器。第五十四頁，共七十二頁，2022年，8月28日1）變頻增益

變頻電壓增益變頻功率增益

用分貝數(shù)表示變頻增益

2）噪聲系數(shù)

4.混頻器的主要性能指標(biāo)

第五十五頁，共七十二頁，2022年，8月28日3）失真與干擾

4）變頻壓縮（抑制）

失真有頻率失真和非線性失真。各種非線性干擾包括組合頻率、交叉調(diào)制和互相調(diào)制、阻塞和倒易混頻等。

輸入信號(hào)增加到一定程度時(shí)，中頻輸出信號(hào)的幅度與輸入不再成線性關(guān)系

混頻器輸入、輸出電平的關(guān)系曲線5）選擇性

混頻器的中頻輸出應(yīng)該只有所要接收的有用信號(hào)，就要求中頻輸出回路有良好的選擇性。3dB3dB壓縮電平輸入電平/dB輸出電平/dB第五十六頁，共七十二頁，2022年，8月28日5.混頻電路（1）晶體三極管混頻器

集電極電流

中頻電流

變頻跨導(dǎo)

第五十七頁，共七十二頁，2022年，8月28日三極管電路中的時(shí)變電流第五十八頁，共七十二頁，2022年，8月28日三極管電路中的時(shí)變跨導(dǎo)

第五十九頁，共七十二頁，2022年，8月28日gC～UL的關(guān)系

第六十頁，共七十二頁，2022年，8月28日gC～Eb的關(guān)系

第六十一頁，共七十二頁，2022年，8月28日混頻器本振注入方式：

要求：本振電壓有效加到三極管上的同時(shí)，不影響信號(hào)加到三極管上；本振回路與輸入信號(hào)回路之間的耦合應(yīng)盡可能小，避免它們之間在調(diào)諧過程中相互牽制。第六十二頁，共七十二頁，2022年，8月28日中波AM收音機(jī)的變頻電路第六十三頁，共七十二頁，2022年，8月28日輸入信號(hào)us為已調(diào)信號(hào)；本振電壓為uL,有UL>>Us，大信號(hào)工作，可得輸出電流io為

輸出端接中頻濾波器，則輸出中頻電壓uI為（2）二極管混頻電路第六十四頁，共七十二頁，2022年，8月28日經(jīng)中頻濾波后，得輸出中頻電壓:第六十五頁，共七十二頁，2022年，8月28日干擾：除了有用信號(hào)外的所有信號(hào)統(tǒng)稱為干擾?；祛l器存在下列干擾：●信號(hào)與本振的自身組合干擾（也叫干擾哨聲）●外來干擾與本振的組合干擾（也叫副波道干擾、寄生通道干擾）●外來干擾互相作用形成的互調(diào)干擾●外來干擾與信號(hào)形成的交叉調(diào)制干擾（交調(diào)干擾）●阻塞、倒易混頻干擾等等第四節(jié)混頻器中的干擾

第六十六頁，共七十二頁，2022年，8月28日1.信號(hào)與本振的自身組合干擾（干擾哨聲）

輸入信號(hào)

和本振電壓

，則混頻器產(chǎn)生的組合頻率分量為：

當(dāng)有用中頻為差頻時(shí)，即

或稱為變頻比。

特點(diǎn)：一部接收機(jī)，當(dāng)中頻頻率確定后，則在其工作頻率范圍內(nèi)，由信號(hào)及本振產(chǎn)生的上述組合干擾點(diǎn)是確定的。

可能會(huì)形成干擾，則可得到：

USUL幅度取小些，諧波小，產(chǎn)生干擾的可能性?。徊捎闷胶?、環(huán)形混頻器，抵消一些組合分量；采用高中頻。抑制方法：第六十七頁，共七十二頁，2022年，8月28日2.外來干擾與本振的組合干擾（寄生通道