振幅調(diào)制、解調(diào)與混頻

Chapter7調(diào)幅、檢波與混頻

----頻譜搬移電路1

非線性電路具有頻率變換的功能，即通過非線性器件產(chǎn)生與輸入信號(hào)頻率不同的信號(hào)。

當(dāng)頻率變換前后，信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)不變，只是將信號(hào)頻譜無失真的在頻率軸上搬移，則稱之為線性頻率變換，具有這種特性的電路稱之為頻譜搬移電路。

頻譜搬移電路的特性2(a)調(diào)幅原理(b)檢波原理(c)混頻原理頻譜搬移電路的特性32)從頻譜結(jié)構(gòu)看，上述頻率變換電路都只是對輸入信號(hào)頻譜實(shí)行橫向搬移而不改變原來的譜結(jié)構(gòu)，因而都屬于所謂的線性頻率變換。1)它們的實(shí)現(xiàn)框圖幾乎是相同的，都是利用非線性器件對輸入信號(hào)頻譜實(shí)行變換以產(chǎn)生新的有用頻率成分后，濾除無用頻率分量。3)頻譜的橫向平移從時(shí)域角度看相當(dāng)于輸入信號(hào)與一個(gè)參考正弦信號(hào)相乘，而平移的距離由此參考信號(hào)的頻率決定，它們可以用乘法電路實(shí)現(xiàn)。頻譜搬移電路的特性4將要傳送的信息裝載到某一高頻載波信號(hào)上的過程。高頻振蕩高頻放大話筒聲音緩沖發(fā)射天線倍頻音頻放大1.定義:7.1.1振幅調(diào)制原理調(diào)制52.調(diào)制的原因從切實(shí)可行的天線出發(fā)；音頻信號(hào):20Hz～20kHz波長：15～15000km天線長度:3.75～3750km為使天線能有效地發(fā)送和接收電磁波，天線的幾何尺寸必須和信號(hào)波長相比擬，一般不宜短于1／4波長。6便于不同電臺(tái)相同頻段基帶信號(hào)的同時(shí)接收；頻譜搬移73.調(diào)制的方式和分類調(diào)幅調(diào)相調(diào)制連續(xù)波調(diào)制脈沖波調(diào)制：脈沖調(diào)幅、脈寬、脈位、脈沖編碼調(diào)制等多種形式。調(diào)頻調(diào)制可分為連續(xù)波調(diào)制和脈沖調(diào)制。84.調(diào)幅的方法按調(diào)制電路輸出功率的高低可分為：高電平調(diào)幅電路一般置于發(fā)射機(jī)的最后一級(jí)，是在功率電平較高的情況下進(jìn)行調(diào)制。如：集電極調(diào)幅、基極調(diào)幅等。低電平調(diào)幅電路一般置于發(fā)射機(jī)的前級(jí)，再由線性功率放大器放大已調(diào)幅信號(hào)，得到所要求功率的調(diào)幅波。如：平方律調(diào)幅、斬波調(diào)幅、模擬乘法器調(diào)幅等。97.2調(diào)幅波的性質(zhì)1.普通調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表示式首先討論單音調(diào)制的調(diào)幅波。載波信號(hào)：

調(diào)制信號(hào)：

調(diào)幅信號(hào)（已調(diào)波）：

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)制度，

表示調(diào)制深度的量,0<m<1102.普通調(diào)幅波的波形圖11(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；波形特點(diǎn)：(2)調(diào)幅度ma反映了調(diào)幅的強(qiáng)弱度;12otvW(a)調(diào)制信號(hào)(b)已調(diào)波形由非正弦波調(diào)制所得到的調(diào)幅波形若調(diào)制信號(hào)為非對稱信號(hào)，如圖(a)所示，則此時(shí)調(diào)幅度分與上調(diào)幅度ma上和下調(diào)幅度ma下

133.調(diào)幅信號(hào)的頻譜及帶寬將調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表達(dá)式展開，可得到

Ω調(diào)制信號(hào)ω0載波調(diào)幅波ω0+Ω上邊頻ω0-Ω下邊頻頻帶寬度B=2

單音調(diào)制的調(diào)幅波的頻譜14信號(hào)帶寬ω0多音頻調(diào)制信號(hào)的調(diào)幅波Ωmax調(diào)幅波ΩmaxΩmaxΩmaxΩmax調(diào)制信號(hào)載波ω0+Ωmax上邊帶ω0-Ωmax下邊帶15由上圖看出調(diào)幅過程實(shí)際上是一種頻譜搬移過程，即將調(diào)制信號(hào)的頻譜搬移到載波附近，成為對稱排列在載波頻率兩側(cè)的上、下邊頻，幅度均等于調(diào)幅波并不是一個(gè)簡單的正弦波，包含有三個(gè)頻率分量：16對于單音信號(hào)調(diào)制已調(diào)幅波，從頻譜圖上可知其占據(jù)的頻帶寬度B=2

或B=2F(

=2

F)，對于多音頻的調(diào)制信號(hào)，若其頻率范圍是Fmin---Fmax，則已調(diào)信號(hào)的頻帶寬度等于調(diào)制信號(hào)最高頻率的兩倍。已調(diào)幅波的頻帶寬度17如果將普通調(diào)幅波的功率輸送至電阻R上，則載波與兩個(gè)邊頻將分別得出如下的功率：ω0載波功率:上邊頻或下邊頻:在調(diào)幅信號(hào)一周期內(nèi)，AM信號(hào)的平均輸出功率是4.普通調(diào)幅波的功率關(guān)系18ω0

當(dāng)ma＝1時(shí)，PoT＝(2/3)P0；當(dāng)ma＝0.5時(shí)，PoT＝(8/9)P0；從調(diào)幅波的頻譜圖可知，唯有它的上、下邊帶分量才實(shí)際地反映調(diào)制信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)，而載波分量僅是起到頻譜搬移的作用，載波本身并不包含信號(hào)，不反映調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律，但它的功率卻占整個(gè)調(diào)幅波功率的絕大部分。19例：

已知已調(diào)幅信號(hào)的頻譜圖如圖所示。1)寫出已調(diào)信號(hào)電壓的數(shù)學(xué)表達(dá)式：2)計(jì)算在單位電阻上消耗的邊帶功率和總功率以及已調(diào)波的頻帶寬度。解：1)根據(jù)頻譜圖知因此vAM(t)=2(1+0.3cos2

102t)cos2106t(V)。20

2)載波功率雙邊帶功率總功率

已調(diào)波的頻帶寬度

211.抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波為了克服普通調(diào)幅波效率低的缺點(diǎn)，提高設(shè)備的功率利用率，可以不發(fā)送載波，而只發(fā)送邊帶信號(hào)。這就是抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波(DSBAM)其數(shù)學(xué)表達(dá)式為其所占據(jù)的頻帶寬度仍為調(diào)制信號(hào)頻率的兩倍，即其它調(diào)幅波22抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波的波形與頻譜DSB信號(hào)的包絡(luò)幾乎正比于調(diào)制信號(hào)載波上邊頻下邊頻功率:23例：有兩個(gè)已調(diào)波電壓，其表示式分別為

試問：各為何種已調(diào)波？計(jì)算消耗在R=1

上的功率與頻譜寬度。

242.單邊帶調(diào)幅波上邊頻與下邊頻的頻譜分量對稱、含有相同的信息，故也可以只發(fā)送單個(gè)邊帶信號(hào)，稱之為單邊帶通信(SSB)。其表達(dá)式為：或其頻帶寬度為：上邊頻下邊頻25單邊帶調(diào)幅波的波形下邊頻單邊帶調(diào)幅波的頻譜26電壓表達(dá)式普通調(diào)幅波載波被抑制雙邊帶調(diào)幅波單邊帶信號(hào)波形圖頻譜圖信號(hào)帶寬

三種振幅調(diào)制信號(hào)273.殘留邊帶調(diào)幅(7.7)殘留邊帶調(diào)幅(記為VSBAM)：它傳送被抑制邊帶的一部分，同時(shí)又將被傳送邊帶也抑制掉一部分。這樣它既保留了單邊帶調(diào)幅節(jié)省頻帶的優(yōu)點(diǎn)，且具有濾波器易于實(shí)現(xiàn)、解調(diào)電路簡單的特點(diǎn)。287.3平方律調(diào)幅非線性調(diào)幅方框圖7.3.1工作原理調(diào)制信號(hào)和載波信號(hào)相加后，通過非線性器件，在輸出信號(hào)中產(chǎn)生了各種組合頻率分量，然后通過中心頻率為ω0的帶通濾波器，便能取出輸出電壓中的調(diào)幅波成分。29若非線性器件為二極管，它的特性可表示為：

當(dāng)vi很小時(shí)，級(jí)數(shù)可只取前三項(xiàng)式中，輸入電壓為30

31經(jīng)濾波后平方律調(diào)幅器的輸出電壓為:平方律調(diào)幅器的調(diào)制度：經(jīng)分類整理可知：是我們所需要的上、下邊頻。這對邊頻是由平方項(xiàng)產(chǎn)生的，故稱為平方律調(diào)幅。32調(diào)幅度ma的大小由調(diào)制信號(hào)振幅V

及調(diào)制器的特性曲線（a1、a2）所決定；通常a2《a1，因此該方法得到的調(diào)幅度不大。另外，為了使電子器件工作于平方律部分，電子管或晶體管應(yīng)工作于甲類非線性狀態(tài)，因此效率不高。所以該方法主要用于低電平調(diào)幅。33平方律調(diào)幅器的調(diào)制度：7.3.2.平衡調(diào)幅器平衡調(diào)幅是由兩個(gè)簡單的二極管調(diào)幅電路對稱連接組成。載波成分由于對稱而被抵消，在輸出電壓中只有兩個(gè)上、下邊帶，因而平衡調(diào)幅器輸出的是載波被抑制的雙邊帶。平方律調(diào)幅器頻譜中所含的直流分量、載波分量以及載波的各次諧波分量，在平衡調(diào)幅器里都被抑制掉了。平衡調(diào)制器原理圖及其等效電路34由于兩個(gè)二極管是相同的，假定它們的特性曲線能用同一個(gè)平方律公式來表示： 總的輸出電流 總的輸出電壓式中35平衡調(diào)制器的重要優(yōu)點(diǎn)就是有效地抑制了載波，其條件是電路嚴(yán)格對稱，D1，D2兩管的特性完全相同。實(shí)際上，這是很難做到的。如果電路稍有不平衡，載波電壓就會(huì)泄漏到輸出端，形成載漏。因此，電路中往往要加平衡裝置，以使載漏減至最小。367.4斬波調(diào)幅

所謂斬波調(diào)幅就是將所要傳送的信號(hào)v

通過一個(gè)受載波頻率ω0控制的開關(guān)電路（斬波電路），使它的輸出波形被斬成周期為的脈沖，因而包含了ω0

±

及各次諧波分量，再通過中心頻率為ω0的帶通濾波器，取出所需要的調(diào)幅波信號(hào)。37模擬相乘器的輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系為如果v1(t)為高頻載波，v2(t)為低頻調(diào)制信號(hào)則輸出電壓抑制載波的雙邊帶調(diào)幅信號(hào)。7.5模擬相乘器調(diào)幅38如果在調(diào)制信號(hào)v2(t)上疊加一直流電壓，則可以得到普通調(diào)幅信號(hào)的輸出39接收端必須先恢復(fù)原來失去的載波，才能檢出原來的信號(hào)。因而要求收、發(fā)設(shè)備的頻率穩(wěn)定度高，使整個(gè)設(shè)備復(fù)雜、價(jià)格昂貴、技術(shù)要求高。7.6單邊帶信號(hào)的產(chǎn)生優(yōu)點(diǎn):1.節(jié)約頻帶2.節(jié)省功率3.受傳播條件影響小,抗選擇性衰落能力強(qiáng)缺點(diǎn):7.6.1單邊帶通信的優(yōu)缺點(diǎn)407.6.2產(chǎn)生單邊帶信號(hào)的方法(1)濾波法濾波器法實(shí)現(xiàn)單邊帶調(diào)制DSB信號(hào)經(jīng)過帶通濾波器后，濾除了下邊帶，就得到了SSB信號(hào)。由于

0>>

max，上、下邊帶之間的距離很近，要想通過一個(gè)邊帶而濾除另一個(gè)邊帶，就對濾波器提出了嚴(yán)格的要求。41實(shí)際濾波器法單邊帶發(fā)射機(jī)方框圖必須強(qiáng)調(diào)指出，提高單邊帶的載波頻率決不能用倍頻的方法。因?yàn)楸额l后，音頻頻率Ｆ也跟著成倍增加，使原來的調(diào)制信號(hào)變了樣，產(chǎn)生嚴(yán)重的失真。這是絕對不允許的。問題：為什么不用倍頻的方法來提高單邊帶的載波頻率?42(2)相移法相移法是利用移相的方法，消去不需要的邊帶。相移法單邊帶調(diào)制器方框圖圖中兩個(gè)平衡調(diào)幅器的調(diào)制信號(hào)電壓和載波電壓都是互相移相90°。因此，輸出電壓為43這種方法原則上能把相距很近的兩個(gè)邊頻帶分開，而不需要多次重復(fù)調(diào)制和復(fù)雜的濾波器。但這種方法要求調(diào)制信號(hào)的移相網(wǎng)絡(luò)和載波的移相網(wǎng)絡(luò)在整個(gè)頻帶范圍內(nèi)，都要準(zhǔn)確地移相90°。這一點(diǎn)在實(shí)際上是很難做到的。44(3)第三種方法——修正的移相濾波法這種方法所需要的90°移相網(wǎng)絡(luò)工作于固定頻率

1與

2，因此制造和維護(hù)都比較簡單。它特別適用于小型輕便設(shè)備，是一種有發(fā)展前途的方法。45高電平調(diào)幅電路能同時(shí)實(shí)現(xiàn)調(diào)制和功率放大，即高電平調(diào)幅電路需要兼顧輸出功率、效率和調(diào)制線性的要求。7.8高電平調(diào)幅根據(jù)調(diào)制信號(hào)控制電極的不同，對晶體管而言，高電平調(diào)幅又可分為基極調(diào)幅和集電極調(diào)幅。最常用的方法是對功放的供電電壓進(jìn)行調(diào)制。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。461.集電極調(diào)幅調(diào)制信號(hào)與集電極直流電源Vcc串聯(lián)，因此放大器的有效集電極電壓等于兩者之和，它隨調(diào)制信號(hào)波形變化。47在過壓狀態(tài)下，Icm1隨集電極電源電壓成正比變化，因此，集電極的回路輸出高頻電壓振幅將隨調(diào)制信號(hào)的波形而變化，從而得到調(diào)幅波輸出。48集電極調(diào)幅電路的集電極效率高，晶體管獲得充分的應(yīng)用，這是它的主要優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)是已調(diào)波的邊頻帶功率由調(diào)制信號(hào)供給，因而需要大功率的調(diào)制信號(hào)源。492.基極調(diào)幅與集電極調(diào)幅電路同樣的分析，可以認(rèn)為VB(t)=VBB+v

(t)是放大器的基極等效供電電源。因此VB(t)隨調(diào)制信號(hào)v

(t)變化。50放大器工作在欠壓區(qū)時(shí)，輸出回路中的基波電流Icm1隨基極供電電壓VB(t)變化，從而實(shí)現(xiàn)輸出電壓隨調(diào)制電壓變化的調(diào)幅。51可以證明，基極調(diào)幅電路的平均集電極效率不高，這是它的主要缺點(diǎn)。它的主要優(yōu)點(diǎn)是所需調(diào)制功率小，對整機(jī)的小型化有利。52振幅解調(diào)(又稱檢波)是振幅調(diào)制的逆過程。它的作用是從已調(diào)制的高頻振蕩中恢復(fù)出原來的調(diào)制信號(hào)。從頻譜上看，檢波就是將幅度調(diào)制波中的邊帶信號(hào)不失真地從載波頻率附近搬移到零頻率附近,因此，檢波器也屬于頻譜搬移電路。

7.1.2振幅解調(diào)(檢波)原理與電路53檢波前后的波形圖54檢波器的組成應(yīng)包括三部分，高頻已調(diào)信號(hào)源，非線性器件，RC低通濾波器。其如下圖所示包絡(luò)檢波同步檢波檢波器分類:平方率檢波峰值包絡(luò)檢波平均包絡(luò)檢波解調(diào)普通調(diào)幅波組成原理框圖55串聯(lián)式二極管（大信號(hào)）包絡(luò)檢波器左圖所示。圖中的R、C為二極管檢波器的負(fù)載，同時(shí)也起低通濾波器作用。一般要求檢波器的輸入信號(hào)大于0.5V，所以稱為大信號(hào)檢波器。

及。7.9包絡(luò)檢波

1.包絡(luò)檢波器的工作原理56RC電路：二是作為檢波器的負(fù)載，在其兩端輸出已恢復(fù)的調(diào)制信號(hào)。一是起高頻濾波作用。大信號(hào)的檢波的原理:主要是利用二極管的單向?qū)щ娞匦院蜋z波負(fù)載RC的充放電過程來完成調(diào)制信號(hào)的提取。572.包絡(luò)檢波器的質(zhì)量指標(biāo)1)電壓傳輸系數(shù)(檢波效率)另外：

---電流通角R---檢波器負(fù)載電阻Rd---檢波器內(nèi)阻當(dāng)R>>Rd時(shí)，

0，cos

1。即檢波效率Kd接近于1，這是包絡(luò)檢波的主要優(yōu)點(diǎn)。58Vim

---調(diào)幅波的

載波振幅2)等效輸入電阻RidVim---輸入高頻電壓的振幅Iim---輸入高頻電流的的基波振幅

即大信號(hào)二極管的輸入電阻約等于負(fù)載電阻的一半。通常因此

由于二極管輸入電阻的影響，使輸入諧振回路的Q值降低，消耗一些高頻功率。這是二極管檢波器的主要缺點(diǎn)。593)失真①惰性失真（對角線切割）惰性失真原因:由于負(fù)載電阻R與負(fù)載電容C的時(shí)間常數(shù)RC太大所引起的。這時(shí)電容C上的電荷不能很快地隨調(diào)幅波包絡(luò)變化,從而產(chǎn)生失真。不產(chǎn)生失真的條件:為了防止惰性失真，只要適當(dāng)選擇RC的數(shù)值，使C的放電加快，能跟上高頻信號(hào)電壓包絡(luò)的變化就行了。也就是要求>或?qū)懗稍诠こ躺峡砂?/p>

maxRC≤1.5計(jì)算?，F(xiàn)象:60②負(fù)峰切割失真(底部切割失真)檢波器輸出通過耦合電容Cc與輸入電阻為ri2的低頻放大器相連接?？紤]了耦合電容Cc和低放輸入電阻ri2后的檢波電路為了有效地傳送低頻信號(hào)，要求Cc很大，對音頻可認(rèn)為是短路。此時(shí)交流負(fù)載電阻R

等于直流負(fù)載電阻R與ri2的并聯(lián)。61

在檢波過程中，Cc兩端建立了直流電壓Vc經(jīng)電阻R和ri2分壓，在R上得到的直流電壓為：對于二極管來說，VR是反偏壓，它有可能阻止二極管導(dǎo)通，從而產(chǎn)生失真。62為了避免底部切割失真，調(diào)幅波的最小幅度(Vim–maVim)必須大于VR即：63③非線性失真這種失真是由檢波二極管伏安特性曲線的非線性所引起的。這時(shí)檢波器的輸出音頻電壓不能完全和調(diào)幅波的包絡(luò)成正比。但如果負(fù)載電阻R選得足夠大，則檢波管非線性特性影響越小，它所引起的非線性失真即可忽略。64④頻率失真這種失真是由于耦合電容Cc和濾波電容C所引起的。Cc的存在主要影響檢波的下限頻率

min。為使頻率為

min時(shí)，Cc上的電壓降不大，不產(chǎn)生頻率失真，必須滿足下列條件：或電容C的容抗應(yīng)在上限頻率

max時(shí)，不產(chǎn)生旁路作用，即它應(yīng)滿足下列條件：或一般Cc約為幾

F，C約為0.01

F。65例：如圖所示檢波器電路，已知調(diào)制頻率F=300～3000Hz，信號(hào)頻率fi=465kHz，R1=1kΩ，R2=5kΩ，ri2=2kΩ，為了避免惰性失真和底部切割失真，試計(jì)算元件C1、Cc及ma的值。66不產(chǎn)生惰性失真的條件為

maxRC≤1.5，取為1.5，即解得：67C2亦可取為0.013μF。不產(chǎn)生負(fù)峰切割失真的條件為代入，得：68最后，Cc的阻抗在Ωmin時(shí)應(yīng)可忽略，即697071抑制載波的雙邊帶信號(hào)和單邊帶信號(hào)，因其波形包絡(luò)不直接反映調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律，不能用包絡(luò)檢波器解調(diào)，又因其頻譜中不含有載頻分量，解調(diào)時(shí)必須在檢波器輸入端另加一個(gè)與發(fā)射載波同頻同相并保持同步變化的參考信號(hào)，此參考信號(hào)與調(diào)幅信號(hào)共同作用于非線性器件電路，經(jīng)過頻率變換，恢復(fù)出調(diào)制信號(hào)，這種檢波方式稱為同步檢波。

同步檢波有兩種實(shí)現(xiàn)電路:7.10同步檢波電路72已調(diào)波為載波分量被抑止的雙邊帶信號(hào)

準(zhǔn)確地等于輸入信號(hào)載波的角頻率即但二者的相位可能不同；這里

表示它們的相位差。這時(shí)相乘器輸出（假定相乘器傳輸系數(shù)為1）

低通濾波器濾除附近的頻率分量后，就得到頻率為

的低頻信號(hào)，

本地載波電壓

本地載波的角頻率乘積檢波器73由式可見，低頻信號(hào)的輸出幅度與成正比。當(dāng)在理想情況下，除本地載波與輸入信號(hào)載波的角頻率必須相等外，希望二者的相位也相同。此時(shí)，乘積檢波稱為“同步檢波”。乘積檢波也可用來解調(diào)普通調(diào)幅波，這時(shí)參考信號(hào)的作用僅是加強(qiáng)了輸入信號(hào)中的載波分量。由上分析得出：在同步檢波中，需要有與發(fā)送端同頻同相的本地振蕩信號(hào)，才能完全恢復(fù)原調(diào)制信號(hào)。時(shí)，低頻信號(hào)電壓最大，隨著相位差

加大，輸出電壓減弱。747.11單邊帶信號(hào)的接收單邊帶信號(hào)的接收過程正好和發(fā)送過程相反。它是二次變頻電路。fi1較高，用調(diào)諧回路即可選出所需的邊帶。fi2較低，一般采用帶通濾波器取出單邊帶信號(hào)。單邊帶信號(hào)與第三本振載波信號(hào)在乘積檢波器中進(jìn)行解調(diào)，經(jīng)過低通濾波器后，即可獲得原調(diào)制信號(hào)。754.5變頻器的工作原理1.

變頻器的作用與組成混頻即對信號(hào)進(jìn)行頻率變換，將其載頻變換到某一固定的頻率上(常稱為中頻)，而保持原信號(hào)的特征(如調(diào)幅規(guī)律)不變?；祛l器的電路組成如圖所示76fovofo-fSfo+fSvIvSfS混頻前后的頻譜關(guān)系772.變頻器的性能指標(biāo)1)變頻增益：混頻器輸出中頻電壓Vim與輸入高頻電壓Vsm的

幅值之比。2)失真和干擾：抑制組合頻率干擾、交調(diào)、互調(diào)等干擾的能力。3)選擇性：抑制中頻信號(hào)以外信號(hào)的能力。4)噪聲系數(shù)：變頻器的噪聲系數(shù)對接收設(shè)備的總噪聲系數(shù)影響很大，應(yīng)盡量降低。上述的幾個(gè)質(zhì)量指標(biāo)是相互關(guān)聯(lián)的，應(yīng)該正確選擇管子的工作點(diǎn)、合理選擇本振電路和中頻頻率的高低，使得幾個(gè)質(zhì)量指標(biāo)相互兼顧，整機(jī)取得良好的效果。78疊加型混頻器實(shí)現(xiàn)模型圖示中的非線性器件具有如下特性：對其2次方進(jìn)行分析：在二次方項(xiàng)中出現(xiàn)了兩信號(hào)的相乘項(xiàng)，因而可以得到(

0+

s)和(

0-

s)。若用帶通濾波器取出所需的中頻成分(和頻或差頻)，可達(dá)到混頻的目的。3.混頻器電路類型(1)疊加型混頻器79乘積型混頻器實(shí)現(xiàn)模型乘積型混頻器由模擬乘法器和帶通濾波器組成設(shè)輸入信號(hào)為普通調(diào)幅波

采用中心頻率不同的帶通濾波器(

0–

s)或(

0+

s)則可完成低中頻混頻或高中頻混頻。(2)乘積型混頻器804.6晶體管混頻器1、基本電路按照晶體管的組態(tài)和本振電壓注入點(diǎn)的不同，晶體管混頻器有4種基本形式。圖(a)對振蕩電壓來說是共射電路，輸出阻抗較大，容易起振，混頻時(shí)所需本地振蕩注入功率較小，這是它的優(yōu)點(diǎn)，但信號(hào)輸入電路與振蕩電路相互影響較大，可能產(chǎn)生頻率牽引現(xiàn)象，這是它的缺點(diǎn)。81

圖(b)電路的輸入信號(hào)與本振電壓分別從基極輸入和發(fā)射極注入，因此，相互干擾產(chǎn)生牽引現(xiàn)象的可能性小。同時(shí)，對于本振電壓來說是共基電路，其輸入阻抗較小，不易過激勵(lì)，因此振蕩波形好，失真小。這是它的優(yōu)點(diǎn)。但需要較大的本振注入功率。

82圖(c)和(d)兩種電路都是共基混頻電路。在較低的頻率工作時(shí)，變頻增益低，輸入阻抗也較低，因此在頻率較低時(shí)一般都不采用。但在較高的頻率工作時(shí)(幾十MHz)，因?yàn)楣不娐返慕刂诡l率f

比共射電路的f

要大很多，所以變頻增益較大。因此，在較高頻率工作時(shí)采用這種電路。832、晶體管混頻器的分析方法在混頻時(shí)，晶體管可看成一個(gè)參數(shù)(跨導(dǎo))在改變的線性元件，即變跨導(dǎo)線性元件。84

由于信號(hào)電壓vs很小，無論它工作在特性曲線的哪個(gè)區(qū)域，都可以認(rèn)為特性曲線是線性的。而本振信號(hào)v0很大，在晶體管混頻器的分析中，晶體管的跨導(dǎo)（斜率）按v0的角頻率周期性的變化(圖上ab、a

b

和a

b

三段的斜率是不同的)。變跨導(dǎo)分析法加電壓后的晶體管轉(zhuǎn)移特性曲線因vo>>vs使晶體管工作在線性時(shí)變狀態(tài)，所以晶體管集電極電流ic(t)和跨導(dǎo)g(t)均作周期性變化。85

集電極電流iC和輸入電壓vBE的函數(shù)關(guān)系：

iC=

f(vBE)=

f(vBB+v0+vs)

可將vB＝v0+vBB看成器件的交變工作點(diǎn)電壓，則iC可在此工作點(diǎn)處展開為泰勒級(jí)數(shù)

由于vs的值很小，可以忽略二次方及其以上各項(xiàng)，得近似方程

86其中f(vB)和f

(vB)是vBE=vB時(shí)的集電極電流和晶體管跨導(dǎo)。將vB=VBB+V0mcos0t和

vs=Vsm

cosst

代入上式展開并整理，得87若中頻頻率取差頻，則混頻后輸出的中頻電流為其振幅為

88由上式引出變頻跨導(dǎo)gc的概念，它的定義為

此外，輸出的中頻電流振幅Iim與輸入高頻信號(hào)電壓的振幅Vsm成正比。若高頻信號(hào)電壓振幅Vsm按一定規(guī)律變化，則中頻電流振幅Iim也按相同的規(guī)律變化。89晶體管的跨導(dǎo)隨本振信號(hào)作周期性變化，可表示成：其中，g1是在本振電壓加入后，混頻管跨導(dǎo)變量中基波分量

由于g(t)是一個(gè)很復(fù)雜的函數(shù)，因此要從上式來求g1是比較困難的。從工程實(shí)際出發(fā)，采用圖解法進(jìn)行近似計(jì)算。

90混頻管跨導(dǎo)隨本振電壓V０變化晶體管跨導(dǎo)與本振電壓v0的關(guān)系曲線。設(shè)直流工作點(diǎn)選在曲線的線性部分的中間Q點(diǎn)處。同時(shí)認(rèn)為，在本振電壓的作用下，跨導(dǎo)不超出線性范圍。91所以，當(dāng)時(shí)，可得：因而變頻跨導(dǎo)實(shí)驗(yàn)證明：92式中，ωT為晶體管的特征角頻率；IE為工作點(diǎn)電流。晶體管用作放大器時(shí)，工作點(diǎn)可選在gmax附近，以得到較高的電壓和功率增益；用作混頻器時(shí)，gc僅為gmax的1/4。93變頻器的增益圖中g(shù)ic為輸入電導(dǎo)；goc為輸出電導(dǎo)；gc為變頻跨導(dǎo)；負(fù)載電導(dǎo)GL是輸出回路的諧振電導(dǎo)。故變頻電壓增益晶體管混頻器等效電路

由圖可以算出94變頻功率增益如果電路匹配，使GL=goc，則可得到最大變頻功率增益95晶體管混頻器優(yōu)點(diǎn)：變頻增益較高缺點(diǎn)：1、動(dòng)態(tài)范圍較??；

2、組合頻率較多，干擾嚴(yán)重；

3、噪聲較大；

4、存在本振電壓反向輻射。二極管混頻器優(yōu)點(diǎn)：1、動(dòng)態(tài)范圍較大；

2、組合頻率干擾少；

3、噪聲較小；

4、不存在本地輻射。缺點(diǎn)：變頻增益小于196圖中變壓器Tr1和Tr2的中心抽頭是對稱的。信號(hào)電壓反相加在兩個(gè)二極管上，振蕩電壓同相加在二極管上。如果Vom>Vsm，則D1與D2工作于開關(guān)狀態(tài)。4.7二極管混頻器原理性電路1.二極管平衡混頻器等效電路97

二極管平衡混頻器輸出電流的頻率成份為：

s、0±

s、30±

s、…，與晶體管混頻器輸出電流中的頻率分量0、2

0、30

…,

s、0±

s、20±

s、30±

s…相比較可知，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)，在輸出端沒有

0，說明本地振蕩器無反向輻射；沒有n

0，說明在輸出中頻回路選擇性不夠好的情況下，不致影響第一級(jí)中放的工作點(diǎn)?？梢宰C明，輸出電流：98本振電壓從輸入和輸出變壓器中心抽頭加入。四個(gè)二極管均按開關(guān)狀態(tài)工作。它相當(dāng)于兩個(gè)平衡混頻器的組合，其主要優(yōu)點(diǎn)是抵消了輸出電流中的某些組合頻率分量，從而減小混頻器中所特有的組合頻率干擾。2.二極管環(huán)形混頻器991.組合頻率干擾(干擾哨聲)--有用信號(hào)諧波和本振信號(hào)諧波產(chǎn)生的干擾混頻器的輸出信號(hào)中所包含的各種頻率分量為：p，q為任意正整數(shù)，分別代表本振頻率和信號(hào)頻率的諧波次數(shù)。只有p=q=1對應(yīng)的頻率為f0±fs的分量是所需要的中頻信號(hào)。如果某些組合頻率接近中頻，并落在諧振回路的通頻帶內(nèi)，這些組合頻率分量就和有用的中頻分量一樣，通過中放進(jìn)入檢波器，并在檢波電路中與有用信號(hào)產(chǎn)生差拍，這時(shí)在接收機(jī)的輸出端將產(chǎn)生哨叫聲，形成有害的干擾。4.9混頻器中的干擾100因此，只要滿足組合頻率的干擾信號(hào)就能進(jìn)入中頻放大器，經(jīng)差拍檢波后，產(chǎn)生干擾哨聲。即當(dāng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生干擾哨叫。101如取2、外來干擾信號(hào)和本振產(chǎn)生的干擾(1)組合副波道干擾

如果混頻器之前的輸入回路和高頻放大器的選擇性不夠好，除了要接收的有用信號(hào)外，干擾信號(hào)也會(huì)進(jìn)入混頻器。它們與本振頻率的諧波同樣可以形成接近中頻頻率的組合頻率干擾，產(chǎn)生干擾哨聲。當(dāng)干擾頻率fn與本振頻率fo滿足會(huì)產(chǎn)生組合副波道干擾。時(shí)，102例:某超外差收音機(jī)，其中頻fi=465kHz。當(dāng)收聽fs2=1480kHz電臺(tái)節(jié)目時(shí)，還能聽到fn2=740kHz強(qiáng)電臺(tái)的聲音，分析產(chǎn)生干擾原因。解：

因?yàn)閒s2=1480kHzfi=465kHz所以fo=fs2+fi=1480+465=1945kHz，而fn2=740kHz,fo–2fn2=1945–2740=465kHz=fi故這種干擾為組合副波道干擾。103(2)副波道干擾在組合副波道干擾中，某些特定頻率形成的干擾稱為副波道干擾。典型的副波道干擾有中頻干擾和鏡像頻率干擾。1)中頻干擾當(dāng)干擾信號(hào)的頻率等于或接近fi時(shí)的干擾。即：fn≈fi2)鏡像頻率干擾當(dāng)外來干擾信號(hào)的頻率fn=fo+fi=時(shí)的干擾，即：fn=fo+fi=104如果把fo當(dāng)作鏡子，則相當(dāng)于fs的象，所以稱為鏡像干擾頻率，即鏡像頻率干擾fffsffs0`有用信號(hào)本振信號(hào)鏡像干擾ifi105例:某超外差收音機(jī)，其中頻fi=465kHz。

當(dāng)收聽fs1=550kHz電臺(tái)節(jié)目時(shí)，還能聽到fn1=1480kHz強(qiáng)電臺(tái)的聲音，分析產(chǎn)生干擾的原因。解：因?yàn)閒n1=fs1+2f1=550+2

456=1480kHz；根據(jù)上述分析，fn1為鏡像頻率干擾。

1063、其他類型的干擾1)交叉調(diào)制(交調(diào))干擾其現(xiàn)象為：當(dāng)所接收電臺(tái)的信號(hào)和干擾電臺(tái)同時(shí)進(jìn)入接收機(jī)輸入端時(shí)，如果接收機(jī)調(diào)諧于信號(hào)頻率，可以清楚地收到干擾信號(hào)電臺(tái)的聲音，若接收機(jī)對接收信號(hào)頻率失諧，干擾臺(tái)的聲音也消失。產(chǎn)生的原因：混頻器中晶體管特性中的3次方以上的非線性傳輸特性產(chǎn)生的。1072)互相調(diào)制(互調(diào))干擾

當(dāng)兩個(gè)或兩個(gè)以上的干擾進(jìn)入到混頻器的輸入端時(shí)，由于放大器的非線性作用，使干擾信號(hào)彼此混頻，它們將產(chǎn)生一系列組合頻率分量。如果某些分量的頻率等于或接近于中頻時(shí)，就會(huì)形成干擾，稱為互調(diào)干擾。接收機(jī)調(diào)諧于信號(hào)頻率，可以清楚地收到干擾信號(hào)電臺(tái)的聲音，若接收機(jī)對接收信號(hào)頻率失諧，干擾臺(tái)的聲音仍然存在。由非線性器件二次方以上的特性引起，因此存在二階互調(diào)和三階互調(diào)及高階互調(diào)?，F(xiàn)象：產(chǎn)生的原因：1083)阻塞干擾

當(dāng)一個(gè)強(qiáng)干擾信號(hào)進(jìn)入接收機(jī)輸入端后，由于輸入電路抑制不良，會(huì)使前端電路內(nèi)放大器或混頻器的晶體管處于嚴(yán)重的非線性區(qū)域，使輸出信噪比大大下降。這種現(xiàn)象稱為阻塞干擾。

產(chǎn)生阻塞現(xiàn)象的原因有兩種：一種是強(qiáng)干擾作用下晶體管特性曲線的非線性所引起的阻塞，一種是強(qiáng)干擾破壞了晶體管的工作狀態(tài)，使管子產(chǎn)生假擊穿(干擾電壓消失后，晶體管還能夠還原)，這樣使作為電流分配器的晶體管的正常工作狀態(tài)被破壞，產(chǎn)生了完全堵死的阻塞現(xiàn)象。1094)相互混頻由于在混頻器輸入端存在強(qiáng)干擾信號(hào)，而本振源內(nèi)存在雜散噪聲，強(qiáng)干擾與雜散噪聲混頻產(chǎn)生的頻率分量落在中頻通帶內(nèi)形成中頻噪聲。110減小各種干擾的措施：(1)提高混頻器前端電路(天線回路和高放)的選擇性，對抑制各種外部干擾有著決定性的作用。(2)合理地選擇中頻，能有效地減小組合頻率干擾和副波道干擾，對交調(diào)、互調(diào)等也有一定的抑制作用。(3)合理選用電子器件與工作點(diǎn)。工作點(diǎn)的選擇應(yīng)使晶體管工作于三次非線性最小的區(qū)域，以減小交調(diào)、互調(diào)和阻塞等干擾。1111.本章內(nèi)容包含三個(gè)主要部分——調(diào)幅、檢波和混頻。它們在時(shí)域上都表現(xiàn)為兩信號(hào)的相乘；在頻域上則是頻譜的線性搬移。這三種電路的工作原理和基本組成相同，都是由非線性器件實(shí)現(xiàn)頻率變換和用濾波器來濾除不需要的頻率分量。不同之處是輸入信號(hào)、參考信號(hào)、濾波器特性在實(shí)現(xiàn)調(diào)幅、檢波、混頻時(shí)各有不同的形式，以完成特定要求的頻譜搬移。本章小結(jié)1122.調(diào)幅有四種方式：普通調(diào)幅、雙邊帶調(diào)幅、單邊帶調(diào)幅和殘留邊帶調(diào)幅。普通調(diào)幅波的載波振幅隨調(diào)制信號(hào)大小線性變化。雙邊帶調(diào)幅是在普通調(diào)幅的基礎(chǔ)上抑制掉不攜帶有用信息的載波，保留攜帶有用信息的兩個(gè)邊帶。單邊帶則是在雙邊帶調(diào)幅的基礎(chǔ)上，去掉一個(gè)邊帶僅用另一個(gè)邊帶傳送有用信息。單邊帶通信突出的優(yōu)點(diǎn):節(jié)省了頻帶和發(fā)射功率，從調(diào)幅實(shí)現(xiàn)電路的角度來看，單邊帶調(diào)幅電路最復(fù)雜。這三種調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表達(dá)式、波形圖、功率分配、頻帶寬度等各有區(qū)別，其對應(yīng)的解調(diào)方式也各有不同。調(diào)幅方法可分為低電平調(diào)幅和高電平調(diào)幅兩大類。1133.檢波是調(diào)幅的逆過程，是調(diào)幅波解調(diào)的簡稱。振幅解調(diào)的原理是將已調(diào)信號(hào)通過非線性器件產(chǎn)生包含有原調(diào)制信號(hào)的新頻率成份，由RC低通濾波器取出原調(diào)制信號(hào)。低通濾波器是檢波器中不可缺少的組成部分，濾波器的時(shí)間常數(shù)選擇對檢波效果有很大影響，選擇不當(dāng)將會(huì)產(chǎn)生失真。

本章主要介紹了二極管峰值包絡(luò)檢波和同步檢波。二極管峰值包絡(luò)檢波器只適用于普通調(diào)幅波的檢波。同步檢波則適用于所有三種調(diào)幅波的解調(diào)。

1144.混頻過程也是一種頻譜搬移的過程，它是將載波為高頻的已調(diào)信號(hào)搬移一個(gè)頻率量得到載波為中頻的已調(diào)信號(hào)并保持其調(diào)制規(guī)律不變。其工作原理與調(diào)幅十分相近，也是由二個(gè)不同頻率的信號(hào)相乘后通過濾波器選頻獲得。常用的混頻器電路有晶體管混頻器、二極管混頻器、模擬相乘混頻器等，對晶體管混頻器采用線性時(shí)變參量電路分析，混頻時(shí)，將晶體管視為跨導(dǎo)隨本振信號(hào)變化的線性參變元件。1155.器件的非理想相乘特性會(huì)導(dǎo)致調(diào)幅和檢波的失真，混頻輸出會(huì)產(chǎn)生干擾。混頻器的干擾種類很多，主要包括組合頻率干擾、（組合）副波道干擾、交叉調(diào)制、互相調(diào)制、阻塞干擾等，針對不同的干擾現(xiàn)象，可采取不同的方法進(jìn)行克服。116利用高頻功率放大器的集電極調(diào)制特性完成功放和振幅調(diào)制，功率放大器的工作狀態(tài)應(yīng)選（）

A．欠壓

B．臨界

C．過壓

C117二極管峰值包絡(luò)檢波器，原電路工作正常，若負(fù)載電阻加大，可能會(huì)引起（

）A．惰性失真B．底部切削失真C．頻率失真D．惰性失真及底部切削失真D118在波形上，它的包絡(luò)與調(diào)制信號(hào)形狀完全相同的是（

）

A．AMB．DSBC．SSBD．VSBA119用雙蹤示波器觀察到下圖所示的調(diào)幅波，根據(jù)所給的數(shù)值，它的調(diào)幅度為（

）

A．0.2B．0.8C．0.67D．0.1

C120檢波并經(jīng)隔直電容后的信號(hào)成份有（

）

A．調(diào)幅波、低頻、直流B．等幅載波和上下邊頻C．等幅載波、低頻、直流D．低頻信號(hào)

D121下圖所示框圖能實(shí)現(xiàn)何種功能？（

）A．振幅調(diào)制B．檢波C．混頻D．鑒頻B122如下圖a、b、c、d所示電路。R、C為正常值，二極管為折線特性。能完成檢波的電路是（）

C123若載波vC(t)=VCcosωCt,調(diào)制信號(hào)vΩ(t)=VΩcosΩt，則雙邊帶調(diào)幅波的表達(dá)式為（）

A．vDSB(t)=VCcos（ωCt＋masinΩt）B．vDSB(t)=VCcos（ωCt＋macosΩt）C．vDSB(t)=VC（1＋macosΩt）cosωCtD．vDSB(t)=KVΩUc

cosωCtcosΩt

D124要避免惰性失真，應(yīng)（

）

A．加大輸入信號(hào)的調(diào)制度B．加大調(diào)制頻率C．減小檢波器的RC時(shí)間常數(shù)D．提高檢波效率和濾波效果

C125調(diào)幅波的幾種調(diào)制方式是