振幅调制解调课件.ppt

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1、非非线性性电路具有路具有频率率变换的功能，即通的功能，即通过非非线性器件相性器件相乘的作用乘的作用产生与生与输入信号波形的入信号波形的频谱不同的信号。不同的信号。当当频率率变换前后，信号的前后，信号的频谱结构不构不变，只是将信号，只是将信号频谱无失真在无失真在频率率轴上搬移，上搬移，则称之称之为线性性频率率变换，具有，具有这种特性的种特性的电路称之路称之为频谱搬移搬移电路。如下路。如下图所示所示6.1 概述概述(a)调幅原理幅原理第1页，此课件共102页哦(c)混混频原理原理(b)检波原理波原理第2页，此课件共102页哦6.2 振幅振幅调调制制 调制是将要制是将要传送的信息装送的信息装载到某一

2、高到某一高频振振荡(载频)信号上去的信号上去的过程。程。按照所采用的按照所采用的载波波形区分，波波形区分，调制可分制可分为连续波波(正弦波正弦波)调制和脉冲制和脉冲调制。制。连续波波调制以制以单频正弦波正弦波为载波，可用数学式表示，受控参数波，可用数学式表示，受控参数可以是可以是载波的幅度波的幅度A，频率率 或相位或相位。因而有。因而有调幅幅(AM)、调频(FM)和和调相相(PM)三种方式。三种方式。第3页，此课件共102页哦6.2.1 调幅信号的分析幅信号的分析设简谐调制信号制信号载波信号波信号 调幅波的数学表达式幅波的数学表达式则 调幅信号幅信号为 称称为调幅指数即幅指数即调幅度，是幅度，

3、是调幅波的主要参数幅波的主要参数 之一，它表示之一，它表示载波波电压振幅受振幅受调制信号控制后改制信号控制后改变的程的程 度。一般度。一般0ma1。通常通常调制要制要传送的信号波形是比送的信号波形是比较复复杂的，但无的，但无论多么复多么复杂的信的信号都可用傅氏号都可用傅氏级数分解数分解为若干正弦信号之和。若干正弦信号之和。为了分析方便起了分析方便起见，我，我们一般把一般把调制信号看成一制信号看成一简谐信号。信号。(1)(2)第4页，此课件共102页哦 普通普通调幅波的波形幅波的波形图 当当载波波频率率 调制信号制信号频率率，0ma1，则可画出和已可画出和已调幅幅波形分波形分别如下如下图所示。从

4、所示。从图中可看出中可看出调幅波是一个幅波是一个载波振幅按照波振幅按照调制信制信号的大小号的大小线性性变化的高化的高频振振荡，其振，其振荡频率保持率保持载波波频率不率不变，如下，如下图所示。所示。当当时ma 1时，调幅达到最大幅达到最大值，称，称为百分之百百分之百调幅。若幅。若ma 1，AM信号波形某一段信号波形某一段时间振幅振幅为将将为零，称零，称为过调制。制。设(3)第5页，此课件共102页哦调制信号载波信号的振幅调制过程频谱图wcwc-fwc+f已调信号第6页，此课件共102页哦 调幅信号的幅信号的频谱及及带宽将将调幅波的数学表达式展开，可得到幅波的数学表达式展开，可得到非正弦波非正弦波

5、调幅信号的幅信号的频谱图由由图看出看出调幅幅过程程实际上是上是一种一种频谱搬移搬移过程，即将程，即将调制信号的制信号的频谱搬移到搬移到载波附波附近，成近，成为对称排列在称排列在载波波频率两率两侧的上、下的上、下边频，幅度，幅度均等于均等于(4)第7页，此课件共102页哦 普通普通调幅波的功率关系幅波的功率关系将将作用在作用在负载电阻阻R上上载波功率波功率每个每个边频功率功率(上上边频或下或下边频)在在调幅信号一周期内，幅信号一周期内，AM信号的平均信号的平均输出功率是出功率是因因为ma1，所以，所以边频功率之和最多占功率之和最多占总输出功率的出功率的2/3。调幅波中至少有幅波中至少有2/3的功

6、的功率不含信息，从有效地利用率不含信息，从有效地利用发射机功率来看，普通射机功率来看，普通调幅波是幅波是很不很不经济的。的。(5)(6)(7)第8页，此课件共102页哦(1)抑制抑制载波的双波的双边带调幅幅为了克服普通了克服普通调幅波效率低的缺点，提高幅波效率低的缺点，提高设备的功率利用的功率利用率，可以不率，可以不发送送载波，而只波，而只发送送边带信号。信号。这就是抑制就是抑制载波的双波的双边带调幅波幅波(DSB AM)其数学表达式其数学表达式为其所占据的其所占据的频带宽度仍度仍为调制信号制信号频谱中最高中最高频率的两率的两倍，即倍，即 双双边带调幅与幅与单边带调幅波幅波降低降低发射功射功率

7、的率的办法法(8)(9)第9页，此课件共102页哦(2)单边带调幅幅 上上边频与下与下边频的的频谱分量分量对称含有相同的信息。也可以只称含有相同的信息。也可以只发送送单个个边带信号，称之信号，称之为单边带通信通信(SSB)。其表达式其表达式为：或或其其频带宽度度为：(10)(11)第10页，此课件共102页哦电压表达式表达式普通普通调幅波幅波载波被抑制双波被抑制双边带调幅波幅波单边带信号信号波形波形图频谱图信号信号带宽表表9-1 三种振幅三种振幅调制信号制信号第11页，此课件共102页哦(3)残留残留边带调幅幅(a)广播广播电视台系台系统发端端滤波器特性波器特性 (b)电视接收系接收系统中中频

8、滤波器特性波器特性 残留残留边带调幅幅(记为VSB AM)它在它在发射端射端发送一个完整的送一个完整的边带信号、信号、载波信号和另一个部分被抑制的波信号和另一个部分被抑制的边带信号。信号。这样它既保留了它既保留了单边带调幅幅节省省频带的的优点，且具有点，且具有滤波器易于波器易于实现、解、解调电路路简单的特点。的特点。在广播在广播电视系系统中中图象信号就是采用残留象信号就是采用残留边带调幅。幅。第12页，此课件共102页哦6.2.2 振幅振幅调调制制电电路路调幅波的共同之幅波的共同之处都是在都是在调幅前后幅前后产生了新的生了新的频率分量，也就是率分量，也就是说都需要用非都需要用非线性器件来完成性

9、器件来完成频率率变换。(a)普通普通调幅波幅波实现框框图(b)抑制抑制载波的双波的双边带调幅波幅波(c)单边带调幅波幅波实现框框图原理框原理框图如如图：第13页，此课件共102页哦 高高电平平调幅幅电路路一般置于一般置于发射机的最后一射机的最后一级，是在功率，是在功率电平平较高的情况下高的情况下进行行调制。制。低低电平平调幅幅电路路一般置于一般置于发射机的前射机的前级，再由，再由线性功率放大器放大已性功率放大器放大已调幅信号，得到所要求功率的幅信号，得到所要求功率的调幅波。幅波。按按调制制电路路输出功率的高低可分出功率的高低可分为：第14页，此课件共102页哦T 高高电平平调幅幅电路路高高电平

10、平调幅幅电路需要兼路需要兼顾输出功率、效率和出功率、效率和调制制线性的性的要求。要求。最常用的方法是最常用的方法是对功放的供功放的供电电压进行行调制。制。根据根据调制信号控制方式的不同，制信号控制方式的不同，对晶体管而言，高晶体管而言，高电平平调幅又可分幅又可分为基极基极调幅幅和和集集电极极调幅幅。1、集、集电极极调幅幅电路路集集电极极调幅幅电路路调制信号制信号 经低低频变压器器加在集加在集电极上，并与直流极上，并与直流电源源电压VcT相串相串馈。高高频载波波v0(t)=v0cos经高高频变压器加在器加在基极回路中。基极回路中。第15页，此课件共102页哦集集电极极调幅在幅在调制信号一周期内的

11、各平均功率：制信号一周期内的各平均功率：集集电极有效极有效电源源电压Vc(t)供供给被被调放大器的放大器的总平均功率平均功率 集集电极直流极直流电源源VcT所供所供给的平均功率的平均功率则为 调制信号源制信号源Vc 供供给的平均功率的平均功率 平均平均输出功出功率率 集集电极平均耗散功极平均耗散功率率(12)(13)(14)(15)(16)第16页，此课件共102页哦 集集电极效率极效率结论：2)总输入功率分入功率分别由由VCT与与VC 所供所供给，VCT供供给用以用以产 生生载波功率的直流功率波功率的直流功率P=T，VC 则供供给用以用以产生生边 带功率的平均功率功率的平均功率PDSB。1)

12、平均功率均平均功率均为载波点各功率的波点各功率的()倍倍3)集集电极平均耗散功率等于极平均耗散功率等于载波点耗散功率的波点耗散功率的()倍，倍，应根据根据这一平均耗散功率来一平均耗散功率来选择晶体管，以使晶体管，以使PCMPcav。4)输出的出的边频功率由功率由调制器供制器供给的功率的功率转换得到，大功得到，大功 率集率集电极极调幅就需要大功率的幅就需要大功率的调制信号制信号电源。源。(17)第17页，此课件共102页哦2、基极基极调幅幅电路路基极基极调幅幅电路路 与集与集电极极调幅幅电路路同同样的分析，可以的分析，可以认为VB(t)=VBT+v(t)是是放大器的基极等效低放大器的基极等效低频

13、供供电电源。源。因因为VB(t)随随调制信号制信号v(t)变化，如果要求放大器的化，如果要求放大器的输出出电压也随也随调制信号制信号变化，化，则应使使输出出电压随随VB(t)变化。化。放大器放大器应工作在欠工作在欠压区，保区，保证输出回路中的基波出回路中的基波电流流Ic1m、输出出电压Vc(t)按基极供按基极供电电压VBT(t)变化，从而化，从而实现输出出电压随随调制制电压变化化的的调幅。幅。第18页，此课件共102页哦6.2.3 二极管电路 二极管频率搬移电路的二极管频率搬移电路的特点：电路简单、工作频带宽等。一、一、单二极管电路单二极管电路 单二极管电路的原理电路如图5-4所示，输入信号u

14、1和控制信号（参考信号）u2相加作用在非线性器件二极管上。图中用传输函数为H(j)的滤波器取出所需信号。通常u2u1，且u20.5V，即二极管工作在大信号状态。第19页，此课件共102页哦单二极管电路第20页，此课件共102页哦 忽略输出电压u。对回路的反作用,这样,加在二极管两端的电压uD为:由由于于二二极极管管工工作作在在大大信信号号状状态态，主主要要工工作作在在截截止止区区和和导导通通区区，此此时时二二极极管管的的伏伏安安特特性性可可近近似似用用折折线线近近似似。折折线线的的斜斜率率为为gD，此此时时二二极极管管可可等等效效为为一一个个受受控控开开关关，控制电压就是uD。有第21页，此课

15、件共102页哦二极管伏安持性的折线近似第22页，此课件共102页哦 由前已知,U2U1,而uDu1+u2,可进一步认为二极管的通断主要由u2控制,可得一般情况下一般情况下,Vp较小较小,有有U2Vp,可令可令Vp=0(也可在也可在电路中加一固定偏置电压电路中加一固定偏置电压Eo,用以抵消用以抵消Vp,在这种情况下，在这种情况下，uDEo+u1+u2）,式（式（5-30）可进一步写为）可进一步写为第23页，此课件共102页哦 设u2U2 cos2t，则u20对应于2n-/22t 2n+/2，n=0,1,2,故有(5-31)式写为：上式也可以合并写成第24页，此课件共102页哦 式中,g（t）为时

16、变电导,受u2的控制;K（2t）为开关函数,它在u2的正半周时等于1,在负半周时为零,即如图5-6所示,这是一个单向开关函数。由此可见,在前面的假设条件下在前面的假设条件下,二极管电路可等效一线性时变电二极管电路可等效一线性时变电路路,其时变电导其时变电导g（t）为：第25页，此课件共102页哦图5-6u2与K（2t）的波形图第26页，此课件共102页哦 K（2t）是一周期性函数,其周期与控制信号u2的周期相同,可用一傅里叶级数展开,其展开式为:(5-36)代入式（5-33）有(5-37)第27页，此课件共102页哦 若u1U1cos1t,为单一频率信号,代入上式有(5-38)第28页，此课件

17、共102页哦 由上式可以看出，流过二极管的电流iD中的频率分量有：（1）输入信号u1和控制信号u2的频率分量1和2;（2）控制信号u2的频率2的偶次谐波分量;（3）由输入信号u1的频率1与控制信号u2的奇次 谐 波 分 量 的 组 合 频 率 分 量（2n+1）21,n=0,1,2,。第29页，此课件共102页哦2、环形调制器环形调制器 1基本电路 (1)电路结构 图5-9（a）为二极管环形电路的基本电路。与二极管平衡电路相比，只是多接了两只二极管VD3和VD4，四只二极管方向一致；组成一个环路,因此称为二极管环形电路。(2)工作过程 当u20时，VD1、VD2导通，VD3、VD4截止；当u2

18、0时，VD1、VD2截止，VD3、VD4导通；因此在理想情况下，是两个独立的平衡电路叠加而成。第30页，此课件共102页哦二极管环形电路第31页，此课件共102页哦工作原理 二极管环形电路的分析条件与单二极管电路和二极管平衡电路相同。平衡电路1与前面分析的电路完全相同。根据图5-9（a）中电流的方向,平衡电路1和2在负载RL上产生的总电流为 iL=iL1+iL2=(i1-i2)+(i3-i4)其中，iL1与普通平衡型完全相同，而由于VD3、VD4导通与普通平衡型电路晚半个周期，且导通时为u2的负半周，故有第32页，此课件共102页哦环形电路的开关函数波形图第33页，此课件共102页哦 由此可见

19、K（2t）、K（2t-）为单向开关函数,K（2t）为双向开关函数,且有第34页，此课件共102页哦由此可得K（2t-）、K(2t）的傅里叶级数:第35页，此课件共102页哦 当u1=U1cos1t时,由由此此可可得得，输输出出中中只只有有u2的的奇奇次次谐谐波波（含含基基波波）与与输输入入信信号号u1的频率组合。的频率组合。将输入信号的基波成分抵消了。将输入信号的基波成分抵消了。第36页，此课件共102页哦实际的环形电路3、环形（双平衡）电路的实际应用、环形（双平衡）电路的实际应用（1）采用并联二极管）采用并联二极管第37页，此课件共102页哦双平衡混频器组件的外壳和电原理图（2）采用混频器组

20、件）采用混频器组件u1u2第38页，此课件共102页哦 例2 在图5-12的双平衡混频器组件的本振口加输入信号u1,在中频口加控制信号u2,输出信号从射频口输出,如图5-13所示。忽略输出电压的反作用,可得加到四个二极管上的电压分别为 uD1=u1-u2 uD2=u1+u2 uD3=-u1-u2 uD4=-u1+u2 双平衡混频器组件的应用第39页，此课件共102页哦 这些电流为 i1=gDK（2t-）uD1 i2=gDK（2t）uD2 i3=gDK（2t-）uD3 i4=gDK（2t）uD4 这四个电流与输出电流i之间的关系为 i=-i1+i2+i3-i4=（i2-i4）-（i1-i3）=2

21、gDK（2t）u1-2gDK（2t-）u1 =2gDK(2t)u1第40页，此课件共102页哦 由前面的由前面的讨论可知，可知，实现频谱搬移的核心是相乘器搬移的核心是相乘器，而，而实现相乘的方法很多，而差分相乘的方法很多，而差分对是是实现相乘的基本相乘的基本电路之路之一。一。一、一、单差分差分对电路路1.电路路 基基本本的的差差分分对电路路如如图所所示示。图中中两两个个晶晶体体管管和和两两 个个电阻阻精密配精密配对（这在集成在集成电路上很容易路上很容易实现）。）。(21)3 差分差分对电路路第41页，此课件共102页哦差分对原理电路第42页，此课件共102页哦2.传输特性 设1,V2管管的的1

22、，则有有ic1ie2,ic2ie2,可可得得晶晶体体管的管的集集电极极电流与基极射极流与基极射极电压ube的关系的关系为：(22)由式(21)，有(23)第43页，此课件共102页哦(24)(25)式中，u=ube1-ube2类似可得(26)(27)(28)为了易于观察，将上式两端减去静态电流I0/2，有第44页，此课件共102页哦 双端输出的情况下有(29)可得等效的差动输出电流io与输入电压u的关系式(30)他们之间的关系如下图所示。第45页，此课件共102页哦差分对的传输特性第46页，此课件共102页哦（1）ic1、ic2和和io与与差差模模输入入电压u是是非非线性性关关系系双双曲曲正正

23、切切函函数数关关系系,与与恒恒流流源源I0成成线性性关关系系。双双端端输出出时,直直流流抵抵消消,交交流流输出加倍。出加倍。（2）输入入电压很很小小时,传输特特性性近近似似为线性性关关系系,即即工工作作在在线性性放放大大区区。这是是因因为当当|x|100mV时,电路路呈呈现限限幅幅状状态,两两管管接接近近于于开开关关状状态,因因此此,该电路路可可作作为高高速速开开关关、限限幅幅放大器等放大器等电路。路。第47页，此课件共102页哦（4）小小信信号号运运用用时的的跨跨导即即为传输特特性性线性性区区的的斜斜率率,它它表表示示电路在放大区路在放大区输出出时的放大能力的放大能力,(31)上式表示：上式

24、表示：gm与恒流源与恒流源电流流I0成正比，成正比，若若I0随随时间变化，化，gm也随也随时间变化，成化，成为时变跨跨导。因此，可以因此，可以通通过控制控制I0的方法的方法组成成线性性时变电路。路。第48页，此课件共102页哦二、双差分二、双差分对电路路1、电路结构双差分对频谱搬移电路如下图所示。它由三个基本的差分电路组成,也可看成由两个单差分对电路组成。V1、V2、V5组成差分对电路,V3、V4、V6组成差分对电路,两个差分对电路的输出端交叉耦合。2、原理分析 io=iI-iII=(i1+i3)-(i2+i4)=(i1-i2)-(i4-i3)式中(i1-i2)是左边差分对管的差分输出电流，(

25、i4-i3)是右边差分对管的差分输出电流。分别为：(34)第49页，此课件共102页哦 双差分对电路第50页，此课件共102页哦(35)(36)(37)（38）由此可得由此可得：由此可由此可见，双差分双差分对的差分的差分输出出电流与两流与两个个输入入电压之之间均均为非非线性关系。用作性关系。用作频谱搬移搬移电路路时，输入信号和控制信号可以入信号和控制信号可以任意加在两个非任意加在两个非线性通道中性通道中。而而有有若若U1、U2 max，上、下，上、下边带之之间的距离很近，的距离很近，要想通要想通过一一个个边带而而滤除另一除另一个个边带，就，就对滤波波器提出了器提出了严格的要格的要求。求。第65

26、页，此课件共102页哦(2)相移法相移法相移法是利用移相的方法，消去不需要的相移法是利用移相的方法，消去不需要的边带。如。如图所示所示相移法相移法单边带调制器方框制器方框图 图中两个平衡中两个平衡调幅器的幅器的调制信号制信号电压和和载波波电压都是互都是互相移相相移相90。因此，因此，输出出电压为(48)(49)第66页，此课件共102页哦这种方法原种方法原则上能把相距很近的两个上能把相距很近的两个边频带分分开，而不需要多次重复开，而不需要多次重复调制和复制和复杂的的滤波器。波器。但但这种方法要求种方法要求调制信号的移相网制信号的移相网络和和载波的波的移相网移相网络在整个在整个频带范范围内，都要

27、准确地移相内，都要准确地移相90。这一点在一点在实际上是很上是很难做到的。做到的。J 电路路优点点L 电路缺点路缺点第67页，此课件共102页哦(3)修正的移相修正的移相滤波法波法修正的移相修正的移相滤波法波法 这种方法所用的种方法所用的90移相网移相网络工作于工作于固定固定频率，因而克服率，因而克服了了实际的移的移频网网络在在很很宽的音的音频范范围内不内不能准确地移相能准确地移相90的的缺点。缺点。这种方法所需要的移相网种方法所需要的移相网络工作于固定工作于固定频率率 1与与 2，因此制造和因此制造和维护都比都比较简单。它特。它特别适用于小型适用于小型轻便便设备，是一种有是一种有发展前途的方

28、法。展前途的方法。第68页，此课件共102页哦6.4 调调幅信号的解幅信号的解调调振幅解振幅解调(又称又称检波波)是振幅是振幅调制的逆制的逆过程，它的作用是从已程，它的作用是从已调制制的高的高频振振荡中恢复出原来的中恢复出原来的调制信号。制信号。从从频谱上看，上看，检波就是将幅度波就是将幅度调制波中的制波中的边带信号不失真地从信号不失真地从载波波频率附近搬移到零率附近搬移到零频率附近率附近,因此，因此，检波器也属于波器也属于频谱搬移搬移电路。路。检波器的波器的组成成应包括三部分，高包括三部分，高频已已调信号源，非信号源，非线性器件，性器件，RC低通低通滤波器。其波器。其组成原理框成原理框图如下

29、如下图所示，它适于解所示，它适于解调普普通通调幅波。幅波。第69页，此课件共102页哦包包络检波波同步同步检波波检波器分波器分类:平方率平方率检波波包包络峰峰值检波波载波被抑制的已波被抑制的已调波解波解调原理原理峰峰值包包络检波波第70页，此课件共102页哦6.4 检波电路检波电路 6.4.1包络检波电路包络检波电路包络检波原理如图6.2.5所示。其中的非线性器件可以是二极管,也可以是三极管或场效应管,电路种类也较多。现以图6.4.1所示二极管峰值包络检波器为例进行讨论,其中RC元件组成了低通滤波器。1.工作原理工作原理我们以时域上的波形变化来说明二极管峰值包络检波器的工作原理。由图6.4.1

30、可见,加在二极管上的正向电压为u=ui-uo。假定二极管导通电压为零,且伏安特性为:第71页，此课件共102页哦第72页，此课件共102页哦2 性能指标性能指标二极管峰值包络检波器的性能指标主要有检波效率、输入电阻、惰性失真和底部切割失真几项。1)检波效率d。由式(6.4.2)可知,gD或R越大,则越小,d越大。如果考虑到二极管的实际导通电压不为零,以及充电电流在二极管微变等效电阻上的电压降等因素,实际检波效率比以上公式计算值要小。2)等效输入电阻Ri。由于二极管在大部分时间处于截止状态,仅在输入高频信号的峰值附近才导通,所以检波器的瞬时输入电阻是变化的。第73页，此课件共102页哦检波器的前

31、级通常是一个调谐在载频的高Q值谐振回路,检波器相当于此谐振回路的负载。为了研究检波器对前级谐振回路的影响,故定义检波器等效输入电阻(6.4.3)其中Uim是输入等幅高频载波的振幅。根据图6.4.2,若ui是等幅高频载波,则流经二极管电流应是高频窄尖顶余弦脉冲序列,I1m即为其中基波分量的振幅,而输出uo应是电平为Uo的直流电压。显然,检波器对前级谐振回路等效电阻的影响是并联了一个阻值为Ri的电阻。第74页，此课件共102页哦第75页，此课件共102页哦按照第3章尖顶余弦脉冲序列的分析方法,可以求得I1m与Uim的关系式,从而可得到:Ri(6.4.4)上式也可以利用功率守恒的原理求出。因检波器输

32、入功率为,输出功率为,若忽略二极管上的功率损耗,则输入功率应与输出功率相等,考虑到d1,由此也可得到式(6.4.4)。第76页，此课件共102页哦3)惰性失真。在调幅波包络线下降部分,若电容放电速度过慢,导致uo的下降速率比包络线的下降速率慢,则在紧接其后的一个或几个高频周期内二极管上为负电压,二极管不能导通,造成uo波形与包络线的失真。由于这种失真来源于电容来不及放电的惰性,故称为惰性失真。图6.4.3给出了惰性失真的波形图,在t1t2时间段内出现了惰性失真。要避免惰性失真,就要保证电容电压的减小速率在任何一个高频周期内都要大于或等于包络线的下降速率。第77页，此课件共102页哦第78页，此

33、课件共102页哦单频调幅波的包络线表达式为：us(t)=Uim(1+Macost)其下降速率为：因为电容通过R放电时,电容电流与电阻电流相同,即:-ic=iR=ic=所以电容电压的减小速率第79页，此课件共102页哦在开始放电时刻,电容电压uc可近似视为包络电压us,故避免惰性失真的不等式可写为:即上式又可写成:第80页，此课件共102页哦式(6.4.5)即为避免惰性失真应该满足的条件。可见,调幅指数越大,调制信号的频率越高,时间常数RC的允许值越小。4)底部切割失真。检波器输出uo是在一个直流电压上迭加了一个交流调制信号,故需要用隔直流电容将解调后的交流调制信号耦合到下一级进行放大或其它处理

34、。下一级电路的输入电阻即作为检波器的实际负载RL,如图6.4.4(a)所示。为了有效地将检波后的低频信号耦合到下一级电路,要求耦合电容Cc的容抗远远小于RL,所以Cc的值很大。这样,uo中的直流分量几乎都落在Cc上,这个直流分量的大小近似为输入载波的振幅Uim。所以Cc可等效为一个电压为Uim的直流电压源。此电压源在R上的分压为：第81页，此课件共102页哦UR=这意味着检波器处于稳定工作时,其输出端R上将存在一个固定电压UR。当输入调幅波ui(t)的值小于UR时,二极管将会截止。也就是说,电平小于UR的包络线不能被提取出来,出现了失真,如图6.4.4(b)、(c)所示。由于这种失真出现在调制

35、信号的底部,故称为底部切割失真。由图6.4.4(b)可以看出,调幅信号的最小振幅或包络线的最小电平为Uim(1-Ma),所以,要避免底部切割失真,必须使包络线的最小电平大于或等于UR,即:第82页，此课件共102页哦第83页，此课件共102页哦其中R指RL与R的并联值,即检波器的交流负载。式(6.4.6)即为避免底部切割失真应该满足的要求。由此式可以看出,交流负载R与直流负载R越接近,可允许的调幅指数越大。在实际电路中,有两种措施可减小交直流负载之间的差别。一是在检波器与下一级电路之间插入一级射随器,即增大RL的值。二是采用图6.4.5所示的改进电路,将检波器直流负载R分成R1和R2两部分。显

36、然,在直流负载不变的情况下,改进电路的交流负载比原电路增大。通常以免分压过大使输出到后级的信号减小过多。第84页，此课件共102页哦3 参数设计参数设计为了使二极管峰值包络检波器能正常工作,避免失真,必须根据输入调幅信号的工作频率与调幅指数以及实际负载RL,正确选择二极管和R、C、Cc的值。例6.3给出了一个设计范例。例6.3已知普通调幅信号载频fc=465kHz,调制信号频率范围为300Hz3400Hz,Ma=0.3,RL=10k,如何确定图6.4.5所示二极管峰值包络检波器有关元器件参数?解：一般可按以下步骤进行:第85页，此课件共102页哦第86页，此课件共102页哦1)检波二极管通常选

37、正向电阻小(500以下)、反向电阻大(500k以上)、结电容小的点接触型锗二极管,注意最高工作频率应满足要求。2)RC时间常数应同时满足以下两个条件:电容C对载频信号应近似短路,故应有,通常取;为避免惰性失真,应有RC。代入已知条件,可得(1734)10-6RC0.1510-3第87页，此课件共102页哦3)设=0.2,则R1=,R2=。为避免底部切割失真,应有Ma,其中R=R1+。代入已知条件,可得R63k。因为检波器的输入电阻Ri不应太小,而Ri=,所以R不能太小。取R=6k,另取C=0.01F,这样,RC=0.0610-3,满足上一步对时间常数的要求。因此,R1=1k,R2=5k。4)C

38、c的取值应使低频调制信号能有效地耦合到RL上,即满足:或第88页，此课件共102页哦低通滤波器vsvtvWi乘乘积检波波电路路6.4.2 同步同步检波器波器乘乘积检波器波器(1)工作原理工作原理经过低通低通滤波后波后(50)(51)第89页，此课件共102页哦3.单边带信号的接收信号的接收(SSB)单边带信号的接收信号的接收过程正好和程正好和发送送过程相反。程相反。单边带接收机方框接收机方框图它是二次它是二次变频电路。路。fi1较高，用高，用调谐回路即可回路即可选出所需的出所需的边带。fi2较低，一般采用低，一般采用带通通滤波器取出波器取出单边带信号。信号。单边带信号与第三本振信号与第三本振载

39、波信号在乘波信号在乘积检波器中波器中进行解行解调，经过低通低通滤波器后，即可波器后，即可获得原得原调制信号。制信号。第90页，此课件共102页哦6.4 变频变频混混频即即对信号信号进行行频率率变换，将其，将其载频变换到某一固定的到某一固定的频率上率上(常称常称为中中频)，而保持原信号的特征，而保持原信号的特征(如如调幅幅规律律)不不变。混混频器的器的电路路组成如成如图所示所示tffo非线性器件滤波器混频器vsv0tff0tviffi本机振荡器6.4.1 混混频器工作原理器工作原理第91页，此课件共102页哦变频的的优点：点：1)变频可提高接收机的灵敏度可提高接收机的灵敏度2)提高接收机的提高接

40、收机的选择性性3)工作工作稳定性好定性好4)波段工作波段工作时其其质量指量指标一致性好一致性好变频的缺点：的缺点：容易容易产生生镜像干像干扰、中、中频干干扰等干等干扰第92页，此课件共102页哦4.4.混混频器的性能指器的性能指标1)变频(混混频)增益增益：混混频器器输出中出中频电压Vim与与输入信号入信号电压Vsm的的 幅幅值之比。之比。2)噪声系数：噪声系数：高高频输入端信噪比与中入端信噪比与中频输出端信噪比的比出端信噪比的比值。3)选择性：性：抑制中抑制中频信号以外的干信号以外的干扰的能力。的能力。4)非非线性干性干扰：抑制抑制组合合频率干率干扰、交、交调、互、互调干干扰等干等干扰的能力

41、。的能力。上述的几个上述的几个质量指量指标是相互关是相互关联的，的，应该正确正确选择管子的工管子的工作点、合理作点、合理选择本振本振电路和中路和中频频率的高低，使得几个率的高低，使得几个质量量指指标相互兼相互兼顾，整机取得良好的效果。，整机取得良好的效果。第93页，此课件共102页哦（1）晶体三极管混）晶体三极管混频器器图(a)电路路对振振荡电压来来说是共是共发电路，路，输出出阻抗阻抗较大，混大，混频时所需本地振所需本地振荡注入功率注入功率较小。但因小。但因为信号信号输入入电路与振路与振荡电路相互影路相互影响响较大大(直接耦合直接耦合)，可能，可能产生生频率率牵引引现象。象。图(b)电路的路的

42、输入信号与本振入信号与本振电压分分别从从基极基极输入和入和发射极注入，射极注入，产生生牵引引现象的象的可能性小。可能性小。对于本振于本振电压来来说是共基是共基电路，路，其其输入阻抗入阻抗较小，不易小，不易过激励，因此振激励，因此振荡波形好，失真小。但需要波形好，失真小。但需要较大的本振注入大的本振注入功率。功率。6.4.2 混混频电路路fi+vsvo(a)fi+vsvo(b)第94页，此课件共102页哦图(c)和和(d)两种两种电路都是共基混路都是共基混频电路。在路。在较低的低的频率率工作工作时，变频增益低，增益低，输入阻抗也入阻抗也较低，因此在低，因此在频率率较低低时一般都不采用。但在一般都

43、不采用。但在较高的高的频率工作率工作时(几十几十MHz)，因因为共基共基电路的截止路的截止频率率f 比共比共发电路的路的f 要大很多，要大很多，所以所以变频增益增益较大。因此，在大。因此，在较高高频率工作率工作时采用采用这种种电路。路。fi+vsvo(c)fi+vsvo(d)第95页，此课件共102页哦第96页，此课件共102页哦 下下图(a)是是二二极极管管平平衡衡混混频电路路原原理理图,(b)是是其其等等效效电路路。由由图可可见,若若忽忽略略输出出电压uI的的反反馈作作用用,则加加在在两两个个二二极极管管上上的的电压分分别是：是：u1=uL+us u2=uL-us 由由于于us很很小小,u

44、L很很大大,故故二二极极管管工工作作在在受受uL控控制制的的开开关关工工作作状状态。若若不不考考虑输出出回回路路电压的的反反馈作作用用,流流过两两个个二二极极管管的的电流流可可分分别写成写成:（2）二极管混二极管混频电路路第97页，此课件共102页哦 i1=gDK1(Lt)(uL+us)i2=Gdk1 (Lt)(uL-us)输出回路出回路电流流 i=i1-i2=2gDK1(Lt)us 将将式式子子代代入入,可可求求得得i中中的的组合合频率率分分量量为c，|(2n-1)Lc|,n=1,2,。其中中其中中频电流分量流分量为：iI=式式中中Us和和gD分分别是是信信号号us的的振振幅幅和和二二极极管

45、管电导。考考虑到到输出出电压的反的反馈作用作用,实际中中频电流要比上式小一些。流要比上式小一些。(53)(54)(55)第98页，此课件共102页哦二极管平衡混二极管平衡混频电路原理路原理图第99页，此课件共102页哦 下下图所所示示双双平平衡衡(环形形)混混频电路路可可看看成成是是由由两两个个二二极极管管平平衡衡混混频电路路组成成。在在uL正正半半周周,二二极极管管V1、V2导通通,对应的的开开关关函函数数为K1(Lt)；在在uL负半半周周,二二极极管管V3、V4导通通,对应的的开开关关函函数数为K1(Lt-)。二极管二极管环形混形混频电路原理路原理图第100页，此课件共102页哦 平平衡衡

46、混混频电路路与与环形形混混频电路路输出出的的无无用用组合合频率率分分量量均均比比晶晶体体管管混混频电路路少少,而而环形形电路路比比平平衡衡电路路还要要少少一一个个c分分量量,且且增增益加倍。益加倍。二二极极管管平平衡衡与与环形形电路路也也可可广广泛泛用用于于调幅幅、检波波等等其其它它方方面面,但但主主要要仍仍用用于于混混频,这是是因因为其其增增益益小小于于1,但但工工作作频率率很很高高的的特特点。点。第101页，此课件共102页哦图6.5.7是是由由MC1596组成成的的混混频电路路。本本振振和和已已调波波信信号号分分别从从X、Y通通道道输入入,中中频信信号号(9MHz)由由脚脚单端端输出出后后的的型型带通通滤波波器器中中取取出。出。调节50k电位器位器,使使、脚直流脚直流电位差位差为零。零。MC1596组成的混成的混频电路路（3）模模拟乘法器乘法器组成的混成的混频电路路第102页，此课件共102页哦