調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表達(dá)式省名師優(yōu)質(zhì)課賽課獲獎?wù)n件市賽課一等獎?wù)n件

CHECKPOINTCHAP.8Amplitude

Modulation、DeModulationandConvertingFrequency調(diào)幅波數(shù)學(xué)表示式、波形圖、頻譜圖、頻帶寬度和實施方法。用模擬乘法器實現(xiàn)振幅調(diào)制、振幅解調(diào)和混頻電路接法和工作原理。二極管峰值包絡(luò)檢波電路組成、二種失真分析計算。第1頁§8.0Introduction信源接收信息輸入變換器發(fā)送設(shè)備信道接收設(shè)備輸出變換器通信系統(tǒng)方框圖載波信號調(diào)制信號

調(diào)幅

—

載波振幅隨調(diào)制信號而變

調(diào)頻

—

載波頻率隨調(diào)制信號而變

調(diào)相

—

載波相位隨調(diào)制信號而變調(diào)角第2頁輸入回路中頻放大器檢波器低頻放大器混頻器當(dāng)?shù)卣袷幤鹘邮仗炀€聲音揚(yáng)聲器超外差式接收機(jī)方框圖變頻高頻放大器調(diào)制器倍頻器高頻振蕩器話筒低頻放大器聲音發(fā)射天線振幅調(diào)制無線電發(fā)射機(jī)方框圖第3頁幾個基本概念

1、調(diào)制：調(diào)制是指利用調(diào)制信號去控制載波某個參數(shù)過程。

2、調(diào)制信號：是指由原始消息（如聲音、數(shù)據(jù)、圖象等）轉(zhuǎn)變成低頻或視頻信號。能夠是模擬信號，也可是數(shù)字信號。通慣用uΩ或f(t)表示。

3、載波信號：是指未受調(diào)制高頻振蕩信號。能夠是正弦信號，也可是非正弦信號。第4頁

4、已調(diào)波信號：是指受調(diào)制后高頻信號，即已經(jīng)把調(diào)制信號加載到載波中信號。

5、解調(diào)：是調(diào)制逆過程，即從已調(diào)波信號中提取原調(diào)制信號過程。

6、振幅調(diào)制：是指利用調(diào)制信號去控制載波振幅，使載波信號振幅按調(diào)制信號規(guī)律改變。第5頁對頻譜進(jìn)行不失真搬移。標(biāo)準(zhǔn)振幅調(diào)制AM單邊帶振幅調(diào)制SSB雙邊帶振幅調(diào)制DSB§8.1AmplitudeModulator振幅調(diào)制電路調(diào)制信號載波信號已調(diào)信號調(diào)制方式標(biāo)準(zhǔn)振幅調(diào)制AM第6頁8.1.1Amplitude-ModulatedSignal載波信號調(diào)制信號1.AM調(diào)幅系數(shù)調(diào)制度時域上實現(xiàn)和相乘已調(diào)信號第7頁WAVEFORM過調(diào)不失真地搬移到高頻振蕩振幅上調(diào)幅信號最小值調(diào)幅信號最大值WAVEFORM第8頁

FREQUENCYSPECTRUM頻譜不失真地搬移到兩邊第9頁多音頻調(diào)制下邊帶上邊帶第10頁

RealizationModel第11頁2、調(diào)幅波功率

因為調(diào)幅波振幅是改變，所以存在幾個功率，如載波功率、邊頻功率、平均功率等。依據(jù)前面相關(guān)公式，在負(fù)載電阻RL上消耗載波功率為：在負(fù)載電阻RL上，一個載波周期內(nèi)調(diào)幅波消耗功率為第12頁AM信號平均功率

由上式能夠看出，AM波平均功率等于載波功率與兩個邊帶功率之和。而兩個邊頻功率與載波功率比值為：邊頻功率載波功率第13頁8.1.2.DoubleSidebandModulation(DSB)WAVEFORM調(diào)制信號過零時，載波信號相位出現(xiàn)180°突變。第14頁DSB信號波形第15頁

FREQUENCYSPECTRUM

RealizationModel第16頁8.1.3SingleSidebandModulation(SSB)下邊帶上邊帶或第17頁帶通濾波器RealizationModelSSB調(diào)制特點(diǎn)：占用頻帶窄，功率利用率高。第18頁Example：已知調(diào)制信號為,載波信號為

、

，以下列圖所表示

,,分別

畫出ma=

0.5及

ma=1兩種情況下AM波形以及DSB波形。第19頁Ma=0.5Ma=1.0

AMWAVE第20頁DSBAM(Ma=1)DSBandAMWAVE第21頁8.2AmplitudeModulator電路高電平調(diào)幅電路低電平調(diào)幅電路二極管平衡調(diào)幅電路模擬乘法器調(diào)幅電路1.AnalogMultiplier模擬乘法器是對兩個互不相關(guān)模擬信號實現(xiàn)相乘功效電子器件。增益系數(shù)標(biāo)尺因子第22頁BasicCircuit第23頁實際調(diào)制信號調(diào)幅波形第24頁基極調(diào)幅電路

第25頁

基極調(diào)幅波形第26頁

集電極調(diào)幅電路

第27頁

集電極調(diào)幅波形

第28頁單二極管調(diào)制電路及頻譜

第29頁

二極管平衡調(diào)制電路

第30頁二極管平衡調(diào)制器波形

第31頁利用模擬乘法器產(chǎn)生AM信號

第32頁利用模擬乘法器產(chǎn)生AM信號

第33頁§8.3

Detector-DeModulation解調(diào)AM波解調(diào)AM、DSB、SSB波從已調(diào)波中提取，恢復(fù)調(diào)制信號，這一過程稱為解調(diào)或檢波。完成檢波作用電路稱為檢波器。器件二極管三極管模擬乘法器工作特點(diǎn)包絡(luò)檢波同時檢波峰值平均值信號小信號大信號幅度波形連續(xù)波脈沖波模擬乘法器二極管大信號連續(xù)波峰值包絡(luò)檢波同時檢波第34頁檢波效率Kd失真小

輸入阻抗要高SpecificationofDetector等幅波調(diào)幅波第35頁一.PeakEnvelopeDetector對Ω信號，C

相當(dāng)開路對ωc信號，C

相當(dāng)短路+us-+uo-VDCRL第36頁tVousuouo導(dǎo)通充電時間常數(shù)截止放電時間常數(shù)二極管第37頁輸入阻抗檢波效率失真低通濾波器帶寬應(yīng)大于Specification惰性失真負(fù)峰切割失真第38頁UimUim(t)uo(t)Failure-FollowDistortion第39頁NegativePeakCutDistortion

+us-+ui2-VDCRLCcRg+uO-tuotuo不產(chǎn)生負(fù)峰切割失真第40頁usui2交、直流負(fù)載趨于相等RL與Rg之間加跟隨器RL分成RL1、RL2第41頁P(yáng)racticalCircuit第42頁+us-+uo-VDC0.01uFR4.7KCc20uFRL2K不產(chǎn)生惰性失真解：不產(chǎn)生負(fù)峰切割失真Example1

二極管峰值包絡(luò)檢波電路以下列圖所表示，us為調(diào)幅

信號，其調(diào)制信號頻率

F=100～10000HZ，試求不產(chǎn)生惰性失真和負(fù)峰切割失真調(diào)幅指數(shù)。第43頁不產(chǎn)生惰性失真解：不產(chǎn)生負(fù)峰切割失真Example2

在二極管峰值包絡(luò)檢波電路中，己知載波頻率fc

為4.7MHZ，調(diào)制信號頻率

F=(100～5000)HZ，mamax=0.8，試求電路不產(chǎn)生惰性失真和負(fù)峰切割失真C和Rg。Cc+us-+uo-VDCRL24K30uFRg1KRL1第44頁二.SynchronousDetector1.MultiplicationModel

低通濾波器同時信號第45頁SynchronousSignal平方器二分頻帶通帶通第46頁2.SummationModel包絡(luò)檢波非線性器件低通VDi+u-RL+uo(t)-usurC第47頁DSB解調(diào)第48頁平衡式同時檢波

抵消及其以上各偶次諧波分量第49頁Example

下列圖是斬波式放大器實現(xiàn)方框圖，試畫出A、B、

C、D各點(diǎn)波形。帶通濾波器低通濾波器ABCDt0t0第50頁其中頻率成份是WAVEA第51頁WAVEB第52頁其中頻率成份是WAVEC第53頁§8.4

FrequencyMixerCircuits

變頻電路是實現(xiàn)信號頻譜線性變換一個電路，它完成頻譜在頻率軸上搬移?；祛l電路變頻電路輸出中頻信號fI本振信號fL輸入高頻信號fS上混頻下混頻第54頁

混頻器工作原理

設(shè)輸入到混頻器中輸入已調(diào)信號us和本振電壓uL分別為

us=UscosΩtcosωct

uL=ULcosωLt

這兩個信號乘積為cosωct

第55頁

混頻器組成框圖

ui第56頁混頻過程中頻譜變換(a)本振頻譜(b)信號頻譜(c)輸出頻譜

第57頁

AM=1uO（t）

uS（t）帶通濾波器uI（t）

uL（t）例題：在下列圖所表示混頻電路框圖中，已知uS（t）=5（1+0.6cos2π×103t）cos2π×106t（V），uL（t）=5cos2π×1.465×106t（V）。（1）寫出uO（t）表示式；（2）為了確保中頻信號（差頻）傳輸，求帶通濾波器中心頻率和帶寬。第58頁uO（t）=5（1+0.6cos2π×103t）cos2π×106t5cos2π×1.465×106t=25（1+0.6cos2π×103t）(?)[cos2π×0.465×106t+cos2π×2.465×106t]F=1000HzB=2F=Hz第59頁二極管混頻器晶體管混頻器模擬乘法器混頻器BJTFET主要性能指標(biāo)混頻增益噪聲系數(shù)選擇性非線性干擾慣用混頻電路第60頁

MCI596組成集成混頻電路一.MixerwithAnalogMultiplier9～480pF1kW0.01uF51W調(diào)零uS2381014145126MCI5961kW51W0.01uF-8V6.8KW0.01uFuL47KW10KW51W0.01uF100uH+12V0.01uF4.5uHuI5～80pF第61頁fi+–+–vsvL(b)fI+–+–usuL(a)二.TransistorMixerfI+–+–usuL(c)fi+–+–usuL(d)B輸入B注入B輸入E注入E輸入E注入E輸入B注入第62頁

二極管平衡混頻器原理電路三、Diode

Mixer第63頁

(a)中波AM收音機(jī)經(jīng)典變頻電路第64頁(b)FM收音機(jī)經(jīng)典變頻電路第65頁

四

混頻器干擾

1信號與本振本身組合干擾對混頻器而言,作用于非線性器件兩個信號為輸入信號us(fc)和本振電壓uL(fL),則非線性器件產(chǎn)生組合頻率分量為

fΣ=±pfL±qfc第66頁式中,p、q為正整數(shù)或零。當(dāng)有用中頻為差頻時,即fI=fL-fc或fI=fc-fL,只存在pfL-qfc=fI或qfc-pfL=fI兩種情況可能會形成干擾,即

pfL-qfc≈±fi

這么,能產(chǎn)生中頻組合分量信號頻率、本振頻率與中頻頻率之間存在著以下關(guān)系當(dāng)取fL-fc=fI時,上式變?yōu)榈?7頁fc／fI稱為變頻比。假如取fc-fL=fI,可得第68頁2外來干擾與本振組合干擾這種干擾是指外來干擾電壓與本振電壓因為混頻器非線性而形成假中頻。設(shè)干擾電壓為uJ(t)=UJcosωJt,頻率為fJ。接收機(jī)在接收有用信號時,一些無關(guān)電臺也可能被同時收到,表現(xiàn)為串臺,還可能夾雜著哨叫聲,在這種情況下,混頻器輸入、輸出和本振示意圖見下列圖。第69頁外來干擾示意圖

第70頁假如干擾頻率fJ滿足下式