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1、第4章振幅调制解调与混频电路 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望 掌握掌握AMAM信号的特点（时域、频域），频谱搬移电路的信号的特点（时域、频域），频谱搬移电路的实现模型，二极管混频器的分析方法；理解线性时变工作实现模型，二极管混频器的分析方法；理解线性时变工作状态的条件及在频谱搬移电路中的作用，二极管检波器的状态的条件及在频谱搬移电路中的作用，二极管检波器的工作原理和性能特点；了解混频干扰的成因，双差分对平工作原理和性能特点；了解混频干扰的成因，双差
2、分对平衡调制器、集成模拟相乘器在频率变换电路中的应用。衡调制器、集成模拟相乘器在频率变换电路中的应用。基本要求与基本知识点基本要求与基本知识点:重点与难点：重点与难点：AMAM信号的特点（时域、频域、功率），频信号的特点（时域、频域、功率），频谱搬移电路的实现模型；线性时变工作状态。谱搬移电路的实现模型；线性时变工作状态。概述概述1地位地位2特点特点对电路中信号频谱进行的变换，电路有新频率成分产生。对电路中信号频谱进行的变换，电路有新频率成分产生。通信系统的基本电路通信系统的基本电路3信号与频谱信号与频谱信号的三种表示法：表达式、波形图、频谱图。信号的三种表示法：表达式、波形图、频谱图。载载
3、波波复音复音调制调制波波单音单音调制调制波波频频 谱谱波波 形形表达式表达式信号信号4模拟相乘器模拟相乘器 作用：实现两信号的相乘，实作用：实现两信号的相乘，实现频谱变换。现频谱变换。5两种类型的频谱变换电路两种类型的频谱变换电路 频谱搬移电路频谱搬移电路：将输入信号的频谱沿频率轴搬移。：将输入信号的频谱沿频率轴搬移。特点：仅频谱搬移，不产生新的频谱分量。特点：仅频谱搬移，不产生新的频谱分量。频频谱谱非非线线性性变变换换电电路路：将将输输入入信信号号的的频频谱谱进进行行特特定定的非线性变换。的非线性变换。特点：产生新的频谱分量。特点：产生新的频谱分量。本章内容本章内容4.1频谱搬移电路的组成模
4、型频谱搬移电路的组成模型(调制、解调、混频调制、解调、混频)(原理原理)4.2相相乘器电路乘器电路(电路实现电路实现)4.3混频电路混频电路4.4振幅调制与解调电路振幅调制与解调电路频谱搬移电路的重要应用频谱搬移电路的重要应用4.1.1 4.1.1 频谱搬移电路的组成模型频谱搬移电路的组成模型调幅调幅AM 普通调幅普通调幅 DSB 抑制载波的双边带调幅抑制载波的双边带调幅 SSB 抑制载波的单边带调幅抑制载波的单边带调幅 4.1 4.1 频谱搬移电路的组成模型频谱搬移电路的组成模型一、一、AMAM信号及其电路组成模型信号及其电路组成模型 AM信号：载波信号振幅在原值上下按照低频（调制）信号：载
5、波信号振幅在原值上下按照低频（调制）信号规律变化，即：信号规律变化，即：未经调制的输出载波电压振幅；：未经调制的输出载波电压振幅；：取决于调幅电路的比例常数。：取决于调幅电路的比例常数。要求：要求：组成模型组成模型:加法器加法器+相乘器相乘器1 1电路组成模型电路组成模型式中，式中，AM：相：相乘器乘积系数；乘器乘积系数；A：相加器的加权系数，：相加器的加权系数，且且 A=k，AM AVcm=ka。2单音调制单音调制(1)表达式表达式 vO(t)=Vm0(1+Ma cos t)cos ct(4-1-2)式式中中：Vm0(1+Ma cos t)：vO(t)的的振振幅幅，反反映映调调制制信信号号的
6、变化，称为的变化，称为调幅信号的包络调幅信号的包络。：调幅度调幅度，表征调幅信号的重要参数。，表征调幅信号的重要参数。图图 4-1-2调幅信号的波形调幅信号的波形(2)波形波形(a)(b)图图 4-1-3过调幅失真过调幅失真(3)频谱频谱单音调制时调幅信号的频谱单音调制时调幅信号的频谱：由三个分量组成：由三个分量组成：c 载波分量载波分量 (c+)上边频分量上边频分量 (c-)下边频分量下边频分量两边频为相乘器对两边频为相乘器对 v(t)和和 vc c(t)相乘的结果。相乘的结果。3复音调制复音调制(1)表达式表达式设设 v(t)为非余弦的周期信号，其傅里叶展开式为为非余弦的周期信号，其傅里叶
7、展开式为 式式中中，nmax=max/=Fmax/F，max=2 Fmax 为为最最高高调制角频率，其值小于调制角频率，其值小于 c。(2)频谱频谱 图图 4-1-5过调幅失真过调幅失真(a)调制信号调制信号(b)普通调幅信号普通调幅信号(3)频谱宽度频谱宽度 BWAM=2Fmax4实质实质 调调幅幅电电路路组组成成模模型型中中的的相相乘乘器器可可对对 v(t)和和 vc(t)实实现现相乘运算，相乘运算，其结果其结果：在波形上，将在波形上，将 v(t)不失真地转移到载波信号振幅上；不失真地转移到载波信号振幅上；在频谱上，将在频谱上，将 v(t)的频谱不失真地搬移到的的频谱不失真地搬移到的 c
8、两边。两边。5 调幅波的功率调幅波的功率(设单位电阻、单音调制设单位电阻、单音调制)(1)调幅信号调幅信号在一个在一个载频周期载频周期内的平均功率内的平均功率式中，式中，：常数，：常数，载波分量产生的平均功率载波分量产生的平均功率。(2)P(t)在一个在一个调制波周期调制波周期内的平均功率内的平均功率：上、下：上、下边频分量的功率边频分量的功率，称为，称为边频功率边频功率。(3)讨论讨论三、双边带和单边带调制电路组成模型三、双边带和单边带调制电路组成模型1双边带双边带(DSB)调制调制：仅传输两个边频的调制方式。仅传输两个边频的调制方式。(1)目的目的(2)表达式：表达式：与与AM的区别：的区
9、别：1 1）.包络不同；包络不同；2）.信号的高频相位在信号的高频相位在由正由正变负时变负时突突变变180(3)波形波形图图 4-1-6双边带调制信号双边带调制信号(a)波形波形(b)频谱频谱(4)组成模型组成模型图图 4-1-6双边带调制信号双边带调制信号(c)频谱频谱2单边带单边带(SSB)调制信号调制信号(1)定义定义仅传输一个边频的调制方式。仅传输一个边频的调制方式。原理原理：优优点点：节节省省发发射射功功率率；频频谱谱宽宽度度压压缩缩一一半半，BWSSB=Fmax。(2)实现模型实现模型 (a)(b)图图 4-1-7采用滤波法的单边带调制电路组成模型采用滤波法的单边带调制电路组成模型
10、(a)组成模型组成模型(b)v(t)频谱频谱 滤波法滤波法：相乘器：相乘器+带通滤波器。带通滤波器。相相乘乘器器：产产生生双双边边带带调调制制信信号号；滤滤波波器器：取取出出单单边边带带信号。信号。(a)(b)图图 4-1-7采用滤波法的单边带调制电路组成模型采用滤波法的单边带调制电路组成模型(a)组成模型组成模型(b)v(t)频谱频谱 相移法相移法：相乘器、：相乘器、90 相移器、相加器组成相移器、相加器组成相乘器相乘器：相乘器相乘器：两式相减或相加两式相减或相加上边带抵消上边带抵消下边带抵消下边带抵消4.1.2振幅解调和混频电路的组成模型振幅解调和混频电路的组成模型特点：均实现频谱不失真地
11、搬移，两类组成模型类似。特点：均实现频谱不失真地搬移，两类组成模型类似。一、振幅解调电路一、振幅解调电路1定义定义解调解调(Demodulation)：调制的逆过程。：调制的逆过程。振幅检波振幅检波(简称检波简称检波 Detector)2组成模型组成模型图图 4-1-11(a)调幅解调电路的调幅解调电路的组成模型组成模型相乘器相乘器+低通低通滤波器滤波器。vS(t)：调制信号调制信号vr(t)：同步信号同步信号3原理原理 频谱搬移频谱搬移：将调制信号频谱不失真地搬回零频附近。：将调制信号频谱不失真地搬回零频附近。图图 4-1-11调幅解调电路电路的组成模型和相应的频谱搬移调幅解调电路电路的组成
12、模型和相应的频谱搬移(b)调幅解调电路的调幅解调电路的组成模型组成模型4讨论讨论二、混频二、混频(Mixer)电路电路 1作用作用图图 4-1-12混频电路的作用混频电路的作用频频谱谱搬搬移移：将将载载频频为为 fc 的的已已调调信信号号 vS(t)不不失失真真地地变变换换为为载载频频为为 fI 的的已已调调信信号号 vI(t)。vL(t)：本本振振电电压压，fL：本本振频率振频率。fL、fI、fc 之间的关系为之间的关系为2组成模型组成模型图图 4-1-13混频电路的实现模型混频电路的实现模型(a)混频电路的混频电路的组成模型组成模型3原理原理图图 4-1-13混频电路的实现模型混频电路的实现模型(b)输入信号频谱输入信号频谱(c)相乘器输出电压频谱相乘器输出电压频谱