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，編輯于2023年，星期六第一節(jié)AM、DSB、SSB信號分析第二節(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，編輯于2023年，星期六調(diào)制：就是用調(diào)制信號（或）去控制載波（和）某個參數(shù)的過程。載波：未受調(diào)制的高頻振蕩信號。振幅調(diào)制：由調(diào)制信號去控制載波的振幅，使其幅度的變化量隨調(diào)制信號成正比的變化。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信號分析第三頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六

載波電壓

調(diào)制電壓

振幅調(diào)制信號振幅為

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)制信號第四頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六2、調(diào)幅波的頻譜

單頻調(diào)制時，調(diào)幅波占用的帶寬第五頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六語音信號及已調(diào)信號頻譜調(diào)制信號為一連續(xù)譜信號或多頻信號，其最高頻率為則AM信號占用的帶寬第六頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六3、調(diào)幅波的功率

載波功率

上、下邊頻的平均功率

AM信號的平均功率兩個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，編輯于2023年，星期六例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，編輯于2023年，星期六4、雙邊帶信號

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，簡稱雙邊帶信號。

雙邊帶信號的帶寬：第九頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六DSB信號的特點為：●DSB信號的包絡(luò)正比于調(diào)制信號的絕對值●DSB信號的相位在調(diào)制信號過零處要突變倒相180度?！袼缓猩?、下邊頻分量，載波分量被抑制掉了。帶寬和AM信號一樣。第十頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六

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

當(dāng)取上邊帶時當(dāng)取下邊帶時5、單邊帶信號

第十一頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六(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，編輯于2023年，星期六SSB信號的特點：●SSB信號包絡(luò)與調(diào)制信號的包絡(luò)相同?！駧捴皇茿M和DSB信號帶寬的一半?！馭SB信號的頻率已不是載波頻率，而隨調(diào)制信號頻率的變化而變化。振幅與調(diào)制信號的振幅成線性關(guān)系單音調(diào)制時SSB信號的波形第十三頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六6、實現(xiàn)模型

（1）AM信號實現(xiàn)模型：第十四頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六（2）DSB信號實現(xiàn)模型：（3）SSB信號實現(xiàn)模型：①濾波法：第十五頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六②相移法：

f(t)中含多種頻率分量，要實現(xiàn)所有f分量都相移90o很難。第十六頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六

（1）在頻域，振幅調(diào)制是將調(diào)制信號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，編輯于2023年，星期六

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。對調(diào)制器的主要要求：第十八頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六1.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，編輯于2023年，星期六集電極調(diào)幅的波形

第二十頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六（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，編輯于2023年，星期六基極調(diào)幅的波形

第二十二頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六分類：二極管調(diào)制、模擬乘法器調(diào)制，產(chǎn)生DSB、SSB信號（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，編輯于2023年，星期六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，編輯于2023年，星期六

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，編輯于2023年，星期六第二十六頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六第二十七頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六若u1＝U1cosω1t,為單一頻率信號，代入上式有第二十八頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六

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u1和控制信號u2的頻率分量ω1和ω2;（2）控制信號u2的頻率ω2的偶次諧波分量;（3）由輸入信號u1的頻率ω1與控制信號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，編輯于2023年，星期六（2）二極管平衡調(diào)制電路(DSB):

它是由兩個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，編輯于2023年，星期六

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，編輯于2023年，星期六考慮u1＝U1cosω1t,代入上式可得第三十二頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六

第三十三頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六（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，編輯于2023年，星期六第三十五頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六

當(dāng)u1=U1cosω1t第三十六頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六（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，編輯于2023年，星期六擴(kuò)展線性范圍改為10K時，可實現(xiàn)DSB調(diào)整調(diào)制度第三十八頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六3.調(diào)幅信號的解調(diào)

從高頻已調(diào)信號中恢復(fù)出調(diào)制信號的過程稱為解調(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，編輯于2023年，星期六通斷通斷（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)時的電流電壓波形加入等幅波時檢波器的工作過程第四十頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六二極管包絡(luò)檢波器輸入AM信號時檢波器的輸出波形第四十一頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六包絡(luò)檢波器的輸出電路

第四十二頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六傳輸系數(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，編輯于2023年，星期六（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，編輯于2023年，星期六②底部切削失真

不失真條件：

第四十五頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六減小底部切削失真的電路

第四十六頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六檢波器音量調(diào)節(jié)自動增益控制AGC（4）設(shè)計中應(yīng)該考慮的問題第四十七頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六二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，編輯于2023年，星期六例：檢波電路如圖所示，其中

，要求：1.畫出A,B,C三點波形（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，編輯于2023年，星期六（5）同步檢波

乘積型

恢復(fù)載波與發(fā)射載波同頻同相時：

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，編輯于2023年，星期六疊加型

包檢第五十一頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六混頻器1.定義：將輸入已調(diào)波的載頻變換成另外一個頻率，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)波信號為本振信號為中頻信號輸出常用的中頻數(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，編輯于2023年，星期六三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，編輯于2023年，星期六輸入已調(diào)信號本振電壓

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，編輯于2023年，星期六1）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，編輯于2023年，星期六3）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。

輸入信號增加到一定程度時，中頻輸出信號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，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，編輯于2023年，星期六5.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，編輯于2023年，星期六三極管電路中的時變電流第五十八頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六三極管電路中的時變跨導(dǎo)

第五十九頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六gC～UL的關(guān)系

第六十頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六gC～Eb的關(guān)系

第六十一頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六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，不影響信號加到三極管上；本振回路與輸入信號回路之間的耦合應(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，編輯于2023年，星期六中波AM收音機(jī)的變頻電路第六十三頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六輸入信號us為已調(diào)信號；本振電壓為uL,有UL>>Us，大信號工作，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，編輯于2023年，星期六經(jīng)中頻濾波后，得輸出中頻電壓:第六十五頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六干擾：除了有用信號外的所有信號統(tǒng)稱為干擾?；祛l器存在下列干擾：●信號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，編輯于2023年，星期六1.信號與本振的自身組合干擾（干擾哨聲）

輸入信號

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，即

或稱為變頻比。

特點：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)，由信號及本振產(chǎn)生的上述組合干擾點是確定的。

可能會形成干擾，則可得到：

USUL幅度取小些，諧波小，產(chǎn)生干擾的可能性小；采用平衡、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，編輯于2023年，星期六2.外來干擾與本振的組合干擾（寄生