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1、会计学1高频振幅调制解调及混频高频振幅调制解调及混频第1页/共151页6.1 6.1 振幅调制振幅调制振幅调制振幅调制 6.1.16.1.1振幅调制信号分析振幅调制信号分析振幅调制信号分析振幅调制信号分析 1.1.调幅波的分析调幅波的分析调幅波的分析调幅波的分析 1)1)表示式及波形表示式及波形表示式及波形表示式及波形设载波电压为设载波电压为设载波电压为设载波电压为调制电压为调制电压为（61）（62）（63）振幅调制信号振幅振幅调制信号振幅Um(t)为为ka为比例系数，一般由调制电路确定，为比例系数，一般由调制电路确定，故又称为调制灵敏度。故又称为调制灵敏度。第2页/共151页式式式式中中中中
2、,U UC C（t t）与与与与调调调调制制制制电电电电压压压压u u成成成成正正正正比比比比,其其其其振振振振幅幅幅幅 U UC C=k ka a U U与与与与载载载载波波波波振振振振幅之比称为调幅度（调制度）幅之比称为调幅度（调制度）幅之比称为调幅度（调制度）幅之比称为调幅度（调制度）(64)式中式中,ka为比例系数为比例系数,一般由调制电路确一般由调制电路确定定,故又称为调制灵敏度。故又称为调制灵敏度。第3页/共151页(67)由此可得调幅信号的表达式由此可得调幅信号的表达式（65）第4页/共151页调制信号是一连续频谱信号调制信号是一连续频谱信号f（t）（66）式中式中,f（t）是均
3、值为零的归一化调制信号）是均值为零的归一化调制信号,|f（t）|max=1。若将调制信号分解为。若将调制信号分解为(67)第5页/共151页 2)2)调幅波的频谱调幅波的频谱调幅波的频谱调幅波的频谱 由由由由图图图图6161（c c）可可可可知知知知,调调调调幅幅幅幅波波波波不不不不是是是是一一一一个个个个简简简简单单单单的的的的正正正正弦弦弦弦波波波波形形形形。在在在在单单单单一一一一频率的正弦信号的调制情况下频率的正弦信号的调制情况下频率的正弦信号的调制情况下频率的正弦信号的调制情况下,调幅波如式（调幅波如式（调幅波如式（调幅波如式（6565）所描述。）所描述。）所描述。）所描述。(68)
4、uAM(t)=UM(t)cosct=UC(1+mcost)cosct （65）图图64单单音音调调制制时时已调波的频谱已调波的频谱（a）调制信号频谱）调制信号频谱（b）载波信号频谱）载波信号频谱（c）AM信号频谱信号频谱第6页/共151页图62 实际调制信号的调幅波形第7页/共151页图63 AM信号的产生原理图 第8页/共151页 图65 语音信号及已调信号频谱 （a）语音频谱（b）已调信号频谱 第9页/共151页 3 3）调幅波的功率）调幅波的功率）调幅波的功率）调幅波的功率 在负载电阻在负载电阻在负载电阻在负载电阻R RL L上消耗的载波功率为上消耗的载波功率为上消耗的载波功率为上消耗的
5、载波功率为(69)(610)在在负负载载电电阻阻RL上上,一一个个载载波波周周期期内调幅波消耗的功率为内调幅波消耗的功率为第10页/共151页由由由由此此此此可可可可见见见见,P,P是是是是调调调调制制制制信信信信号号号号的的的的函函函函数数数数,是是是是随随随随时时时时间间间间变变变变化化化化的的的的。上上上上、下下下下边边边边频频频频的平均功率均为的平均功率均为的平均功率均为的平均功率均为(通过对表达式的积分）通过对表达式的积分）通过对表达式的积分）通过对表达式的积分）(611)(612)AM信号的平均功率信号的平均功率边频边频第11页/共151页两个边频功率的最大值与载波功率的比值为两个
6、边频功率的最大值与载波功率的比值为(613)边频功率边频功率载波功率载波功率=1/2边频边频第12页/共151页同同同同时时时时可可可可以以以以得得得得到到到到调调调调幅幅幅幅波波波波的的的的最最最最大大大大功功功功率率率率和和和和最最最最小小小小功功功功率率率率,它它它它们们们们分分分分别别别别对对对对应调制信号的最大值和最小值为应调制信号的最大值和最小值为应调制信号的最大值和最小值为应调制信号的最大值和最小值为(614)第13页/共151页在在在在调调调调制制制制过过过过程程程程中中中中,将将将将载载载载波波波波抑抑抑抑制制制制就就就就形形形形成成成成了了了了抑抑抑抑制制制制载载载载波波波
7、波双双双双边边边边带带带带信信信信号号号号,简简简简称称称称双双双双边带信号。它可用载波与调制信号相乘得到边带信号。它可用载波与调制信号相乘得到边带信号。它可用载波与调制信号相乘得到边带信号。它可用载波与调制信号相乘得到,其表示式为其表示式为其表示式为其表示式为在单一正弦信号在单一正弦信号u=Ucost调制时调制时,（616）（615）2.双边带信号双边带信号第14页/共151页图66 DSB信号波形 第15页/共151页第16页/共151页 3.3.单边带信号单边带信号单边带信号单边带信号 单单单单边边边边带带带带（SSBSSB）信信信信号号号号是是是是由由由由DSBDSB信信信信号号号号经
8、经经经边边边边带带带带滤滤滤滤波波波波器器器器滤滤滤滤除除除除一一一一个个个个边边边边带带带带或或或或在在在在调调调调制制制制过过过过程程程程中中中中,直直直直接接接接将将将将一一一一个个个个边边边边带带带带抵抵抵抵消消消消而而而而成成成成。单单单单频频频频调制时调制时调制时调制时,u uDSBDSB（t t）=k k u uu uC C。当取上边带时。当取上边带时。当取上边带时。当取上边带时（617）（618）取下边带时取下边带时第17页/共151页图67 单音调制的SSB信号波形 第18页/共151页图68 单边带调制时的频谱搬移 第19页/共151页 为为为为了了了了看看看看清清清清SS
9、BSSB信信信信号号号号波波波波形形形形的的的的特特特特点点点点,下下下下面面面面分分分分析析析析双双双双音音音音调调调调制制制制时时时时产产产产生生生生的的的的SSBSSB信号波形。为分析方便。设双音频振幅相等信号波形。为分析方便。设双音频振幅相等信号波形。为分析方便。设双音频振幅相等信号波形。为分析方便。设双音频振幅相等,即即即即且且21,则可以写成下式则可以写成下式:（619）(620)第20页/共151页受受u调制的双边带信号为调制的双边带信号为(621)取上边带取上边带进一步展开进一步展开第21页/共151页图69 双音调制时SSB信号的波形和频谱第22页/共151页 6.1.2 6
10、.1.2 振幅调制电路振幅调制电路振幅调制电路振幅调制电路 1.AM1.AM调制电路调制电路调制电路调制电路 AMAM信信信信号号号号的的的的产产产产生生生生可可可可以以以以采采采采用用用用高高高高电电电电平平平平调调调调制制制制和和和和低低低低电电电电平平平平调调调调制制制制两两两两种种种种方方方方式式式式完完完完成成成成。目目目目前前前前,AM,AM信信信信号号号号大大大大都都都都用用用用于于于于无无无无线线线线电电电电广广广广播播播播,因因因因此多采用高电平调制方式。此多采用高电平调制方式。此多采用高电平调制方式。此多采用高电平调制方式。1)1)高电平调制高电平调制高电平调制高电平调制
11、高高高高电电电电平平平平调调调调制制制制主主主主要要要要用用用用于于于于AMAM调调调调制制制制,这这这这种种种种调调调调制制制制是是是是在在在在高高高高频频频频功功功功率率率率放放放放大大大大器器器器中中中中进进进进行行行行的的的的。通通通通常常常常分分分分为为为为基基基基极极极极调调调调幅幅幅幅、集集集集电电电电极极极极调调调调幅幅幅幅以及集电极基极以及集电极基极以及集电极基极以及集电极基极(或发射极或发射极或发射极或发射极)组合调幅。组合调幅。组合调幅。组合调幅。第23页/共151页图612 集电极调幅电路 第24页/共151页图613 集电极调幅的波形 第25页/共151页图614 基
12、极调幅电路第26页/共151页2)低电平调制低电平调制(1)二二极极管管电电路路。用用单单二二极极管管电电路路和和平平衡衡二二极极管管电电路路作作为为调调制制电电路路,都都可可以以完完成成AM信信号号的的产产生生,图图616(a)为为单单二二极极管管调调制制电电路。当路。当UCU时时,由式由式(538)可知可知,流过二极管的电流流过二极管的电流iD为为(629)第27页/共151页(2)(2)利用模拟乘法器产生普通调幅波。利用模拟乘法器产生普通调幅波。利用模拟乘法器产生普通调幅波。利用模拟乘法器产生普通调幅波。(630)若将若将uC加至加至uA,u加到加到uB,则有则有(631)式式中中,m=
13、U/Ee,x=UCVT。若若集集电电极极滤滤波波回回路路的的中中心心频频率为率为fc,带宽为带宽为2F,谐振阻抗为谐振阻抗为RL,则经滤波后的输出电压则经滤波后的输出电压(632)第28页/共151页图617 差分对AM调制器的输出波形 第29页/共151页 2.DSB 2.DSB调制电路调制电路调制电路调制电路 1)1)二极管调制电路二极管调制电路二极管调制电路二极管调制电路 单单单单二二二二极极极极管管管管电电电电路路路路只只只只能能能能产产产产生生生生AMAM信信信信号号号号,不不不不能能能能产产产产生生生生DSBDSB信信信信号号号号。二极管平衡电路和二极管环形电路可以产生二极管平衡电
14、路和二极管环形电路可以产生二极管平衡电路和二极管环形电路可以产生二极管平衡电路和二极管环形电路可以产生DSBDSB信号。信号。信号。信号。第30页/共151页(633)iL中中包包含含F分分量量和和(2n+1)fcF(n=0,1,2,)分分量量,若若输输出出滤滤波器的中心频率为波器的中心频率为fc,带宽为带宽为2F,谐振阻抗为谐振阻抗为RL,则输出电压为则输出电压为(634)第31页/共151页图618 利用模拟乘法器产生AM信号 第32页/共151页第33页/共151页图619 二极管平衡调制电路 第34页/共151页图620 二极管平衡调制器波形 第35页/共151页图图621平衡调制器的
15、一种实际线路平衡调制器的一种实际线路第36页/共151页n n 为为为为进进进进一一一一步步步步减减减减少少少少组组组组合合合合分分分分量量量量,可可可可采采采采用用用用双双双双平平平平衡衡衡衡调调调调制制制制器器器器(环环环环形形形形调调调调制制制制器器器器)。在在在在第第第第5 5章章章章已已已已得得得得到到到到双双双双平平平平衡衡衡衡调调调调制制制制器器器器输输输输出出出出电电电电流流流流的的的的表表表表达达达达式式式式(549),(549),在在在在u u1 1=u u,u u2 2=u uC C 的情况下的情况下的情况下的情况下,该式可表示为该式可表示为该式可表示为该式可表示为 图图
16、622双平衡调制器电路及波形双平衡调制器电路及波形第37页/共151页(635)(636)经滤波后经滤波后,有有第38页/共151页2)差分对调制器差分对调制器在在单单差差分分电电路路(图图57)中中,将将载载波波电电压压uC加加到到线线性性通通道道,即即uB=uC,调调制制信信号号u加加到到非非线线性性通通道道,即即uA=u,则则双双端端输输出出电电流流io(t)为为第39页/共151页(639)式中式中,I0=Ee/Re,m=UC/Ee,x=U/VT。经滤波后的输出电压。经滤波后的输出电压uo(t)为为(640)第40页/共151页图624 差分对DSB调制器的波形 第41页/共151页双
17、差分对电路的差动输出电流为双差分对电路的差动输出电流为双差分对电路的差动输出电流为双差分对电路的差动输出电流为(641)(642)若若U、UC均很小均很小,上式可近似为上式可近似为第42页/共151页图625 双差分调制器实际线路 第43页/共151页 3.SSB 3.SSB调制电路调制电路调制电路调制电路 SSBSSB信信信信号号号号是是是是将将将将双双双双边边边边带带带带信信信信号号号号滤滤滤滤除除除除一一一一个个个个边边边边带带带带形形形形成成成成的的的的。根根根根据据据据滤滤滤滤除除除除方方方方法法法法的的的的不不不不同同同同,SSB,SSB信信信信号号号号产产产产生生生生方方方方法法
18、法法有有有有好好好好几几几几种种种种,主主主主要要要要有有有有滤滤滤滤波波波波法法法法和和和和移移移移相相相相法两种。法两种。法两种。法两种。1)1)滤波法滤波法滤波法滤波法 图图图图626626是采用滤波法产生是采用滤波法产生是采用滤波法产生是采用滤波法产生SSBSSB的发射机框图。的发射机框图。的发射机框图。的发射机框图。第44页/共151页图626 滤波法产生SSB信号的框图 第45页/共151页图627 理想边带滤波器的衰减特性 第46页/共151页第47页/共151页第48页/共151页6.2 6.2 调幅信号的解调调幅信号的解调调幅信号的解调调幅信号的解调 6.2.1 6.2.1
19、调幅解调的方法调幅解调的方法调幅解调的方法调幅解调的方法 振振振振幅幅幅幅解解解解调调调调方方方方法法法法可可可可分分分分为为为为包包包包络络络络检检检检波波波波和和和和同同同同步步步步检检检检波波波波两两两两大大大大类类类类。包包包包络络络络检检检检波波波波是是是是指指指指解解解解调调调调器器器器输输输输出出出出电电电电压压压压与与与与输输输输入入入入已已已已调调调调波波波波的的的的包包包包络络络络成成成成正正正正比比比比的的的的检检检检波波波波方方方方法法法法。由由由由于于于于AMAM信信信信号号号号的的的的包包包包络络络络与与与与调调调调制制制制信信信信号号号号成成成成线线线线性性性性关
20、关关关系系系系,因因因因此此此此包包包包络络络络检检检检波波波波只只只只适适适适用用用用于于于于AMAM波波波波。其其其其原原原原理理理理框框框框图图图图如如如如图图图图630630所示。所示。所示。所示。第49页/共151页图图630包络检波的原理框图包络检波的原理框图 第50页/共151页图631 同步解调器的框图 第51页/共151页n n 同同同同步步步步检检检检波波波波又又又又可可可可以以以以分分分分为为为为乘乘乘乘积积积积型型型型(图图图图632(a)632(a)和和和和叠叠叠叠加加加加型型型型(图图图图632(b)632(b)两两两两类类类类。它它它它们们们们都都都都需需需需要要
21、要要用用用用恢恢恢恢复复复复的的的的载载载载波波波波信信信信号号号号u ur r进行解调。进行解调。进行解调。进行解调。第52页/共151页6.2.2二极管峰值包络检波器二极管峰值包络检波器1原理电路及工作原理原理电路及工作原理图图633(a)是是二二极极管管峰峰值值包包络络检检波波器器的的原原理理电电路路。它它是是由由输入回路、二极管输入回路、二极管VD和和RC低通滤波器组成。低通滤波器组成。第53页/共151页式中式中,c为输入信号的载频为输入信号的载频,在超外差接收机中则在超外差接收机中则为中频为中频I，为调制频率。在理想情况下为调制频率。在理想情况下,RC网络的阻网络的阻抗抗Z应为应为
22、第54页/共151页图634 加入等幅波时检波器的工作过程 第55页/共151页 从这个过程可以得出下列几点从这个过程可以得出下列几点从这个过程可以得出下列几点从这个过程可以得出下列几点:(1)(1)检检检检波波波波过过过过程程程程就就就就是是是是信信信信号号号号源源源源通通通通过过过过二二二二极极极极管管管管给给给给电电电电容容容容充充充充电电电电与与与与电电电电容容容容对电阻对电阻对电阻对电阻R R放电的交替重复过程。放电的交替重复过程。放电的交替重复过程。放电的交替重复过程。(2)(2)由由由由于于于于RCRC时时时时常常常常数数数数远远远远大大大大于于于于输输输输入入入入电电电电压压压
23、压载载载载波波波波周周周周期期期期,放放放放电电电电慢慢慢慢,使使使使得得得得二二二二极极极极管管管管负负负负极极极极永永永永远远远远处处处处于于于于正正正正的的的的较较较较高高高高的的的的电电电电位位位位(因因因因为为为为输输输输出出出出电电电电压压压压接接接接近近近近于高频正弦波的峰值于高频正弦波的峰值于高频正弦波的峰值于高频正弦波的峰值,即即即即 UUo o UUmm)。(3)(3)二二二二极极极极管管管管电电电电流流流流 i iD D 包包包包含含含含平平平平均均均均分分分分量量量量(此此此此种种种种情情情情况况况况为为为为直直直直流流流流分分分分量量量量)I Iavav及高频分量。及
24、高频分量。及高频分量。及高频分量。第56页/共151页图635 检波器稳态时的电流电压波形 第57页/共151页图636 输入为AM信号时检波器的输出波形图第58页/共151页图637 输入为AM信号时,检波器二极管的电压及电流波形 第59页/共151页第60页/共151页 2 2性能分析性能分析性能分析性能分析 1)1)传输系数传输系数传输系数传输系数 K Kd d 检检检检波波波波器器器器传传传传输输输输系系系系数数数数 K Kd d或或或或称称称称为为为为检检检检波波波波系系系系数数数数、检检检检波波波波效效效效率率率率,是是是是用用用用来来来来描描描描述述述述检检检检波波波波器器器器对
25、对对对输输输输入入入入已已已已调调调调信信信信号号号号的的的的解解解解调调调调能能能能力力力力或或或或效效效效率率率率的的的的一一一一个个个个物物物物理理理理量量量量。若输入载波电压振幅为若输入载波电压振幅为若输入载波电压振幅为若输入载波电压振幅为UUmm,输出直流电压为输出直流电压为输出直流电压为输出直流电压为UUo o,则则则则 K Kd d定义为定义为定义为定义为(643a)(643b)第61页/共151页 由由由由于于于于输输输输入入入入大大大大信信信信号号号号,检检检检波波波波器器器器工工工工作作作作在在在在大大大大信信信信号号号号状状状状态态态态,二二二二极极极极管管管管的的的的伏
26、伏伏伏安安安安特特特特性性性性可可可可用用用用折折折折线线线线近近近近似似似似。在在在在考考考考虑虑虑虑输输输输入入入入为为为为等等等等幅幅幅幅波波波波,采采采采用用用用理理理理想想想想的的的的高高高高频频频频滤滤滤滤波波波波,并并并并以以以以通通通通过过过过原原原原点点点点的的的的折折折折线线线线表表表表示示示示二二二二极极极极管管管管特特特特性性性性(忽忽忽忽略略略略二二二二极极极极管管管管的的的的导导导导通通通通电电电电压压压压V VP P),),则由图则由图则由图则由图635635有有有有:(644)式中式中,uD=ui-uo,gD=1/rD,第62页/共151页(645)式式中中,u
27、D=ui-uo,gD=1/rD,为为电电流流通通角角,iD是周期性余弦脉冲是周期性余弦脉冲,其平均分量其平均分量I0为为(646)(647)第63页/共151页(648)由由由由此此此此可可可可见见见见,检检检检波波波波系系系系数数数数 K Kd d是是是是检检检检波波波波器器器器电电电电流流流流 i iDD的的的的通角通角通角通角 的函数的函数的函数的函数,求出求出求出求出 后后后后,就可得就可得就可得就可得 K Kd d。第64页/共151页等式两边各除以等式两边各除以cos,可得可得(650)当当gDR 很大时很大时,如如gDR50时时,tan-3/3,代入式代入式(6-50),有有(6
28、51)(649)Kd=由由Uo=I0R,得得第65页/共151页图图639KdgDR关系曲线图关系曲线图图图640滤波电路对滤波电路对Kd的影响的影响第66页/共151页2)2)输入电阻输入电阻输入电阻输入电阻 R Ri i 检检检检波波波波器器器器的的的的输输输输入入入入阻阻阻阻抗抗抗抗包包包包括括括括输输输输入入入入电电电电阻阻阻阻 R Ri i 及及及及输输输输入入入入电电电电容容容容 C Ci i,如如如如图图图图641641所所所所示示示示。输输输输入入入入电电电电阻阻阻阻是是是是输输输输入入入入载载载载波波波波电电电电压压压压的的的的振振振振幅幅幅幅UUmm与与与与检检检检波波波波
29、器器器器电电电电流流流流的的的的基基基基频频频频分分分分量量量量振幅振幅振幅振幅I I1 1之比值之比值之比值之比值,即即即即(652)输输入入电电阻阻是是前前级级的的负负载载,它它直直接接并并入入输输入入回回路路,影影响响着着回回路路的的有有效效Q值值及及回回路阻抗。路阻抗。(653)第67页/共151页当当当当g gDDR R5050时时时时,很小很小很小很小,从能量守恒原理来理解：从能量守恒原理来理解：代入代入可得可得第68页/共151页 3 3检波器的失真检波器的失真检波器的失真检波器的失真 1)1)惰性失真惰性失真惰性失真惰性失真 在二极管截止期间在二极管截止期间在二极管截止期间在二
30、极管截止期间,电容电容电容电容C C两端电压下降的速度取两端电压下降的速度取两端电压下降的速度取两端电压下降的速度取决于决于决于决于RCRC的时常数。的时常数。的时常数。的时常数。图图642惰性失真的波形惰性失真的波形第69页/共151页 为为为为了了了了避避避避免免免免产产产产生生生生惰惰惰惰性性性性失失失失真真真真,必必必必须须须须在在在在任任任任何何何何一一一一个个个个高高高高频频频频周周周周期期期期内内内内,使使使使电电电电容容容容C C通过通过通过通过R R放电的速度大于或等于包络的下降速度放电的速度大于或等于包络的下降速度放电的速度大于或等于包络的下降速度放电的速度大于或等于包络的
31、下降速度,即即即即(655)U(t)=Um(1+mcost)(656)二极管停止导通的瞬间二极管停止导通的瞬间,uC=Um(1+mcost)。从从t1时刻开始通过时刻开始通过R放电后的电压：放电后的电压：(657)放电放电速度速度第70页/共151页(657)可得可得第71页/共151页实实实实际际际际上上上上,不不不不同同同同的的的的t t1 1,UU(t)(t)和和和和u uC C的的的的下下下下降降降降速速速速度度度度不不不不同同同同,为为为为避避避避免免免免产产产产生生生生惰惰惰惰性性性性失失失失真真真真,必必必必须保证须保证须保证须保证A A值最大时值最大时值最大时值最大时,仍有仍有
32、仍有仍有A Amaxmax11。故令。故令。故令。故令d dA Ad dt t1 1=0,=0,得得得得代代入入式式(658),得得出出不不失失真真条条件件如如下下:(659)(660)(661)第72页/共151页图图643底部切削失真底部切削失真2)底部切削失真底部切削失真第73页/共151页(662)正常：正常：不正常：不正常：第74页/共151页要避免底部切削失真要避免底部切削失真要避免底部切削失真要避免底部切削失真,应满足应满足应满足应满足 (663)(664)第75页/共151页图644 减小底部切削失真的电路 第76页/共151页3)非线性失真非线性失真由检波二极管的非线性引起，
33、由检波二极管的非线性引起，R远大于远大于rD，可减小非线性，可减小非线性失真。失真。第77页/共151页3)频率失真频率失真第78页/共151页 4 4实际电路及元件选择实际电路及元件选择实际电路及元件选择实际电路及元件选择图图645检波器的实际电路检波器的实际电路第79页/共151页检波器设计及元件参数选择的原则如下检波器设计及元件参数选择的原则如下:(1)回路有载回路有载QL值要大值要大,(2)为载波周期为载波周期 (3)(4)(5)第80页/共151页例例6.3已知普通调幅信号载频已知普通调幅信号载频fc=465kHz,调调制信号频率范围为制信号频率范围为300Hz3400Hz,Ma=0
34、.3,RL=10k,如何确定图如何确定图6.4.5所示二所示二极管峰值包络检波器有关元器件参数极管峰值包络检波器有关元器件参数?解：解：一般可按以下步骤进行一般可按以下步骤进行:1)检检波波二二极极管管通通常常选选正正向向电电阻阻小小(500以以下下)、反反向向电电阻阻大大(500k以以上上)、结结电电容容小小的的点点接接触触型型锗锗二二极极管管,注注意意最最高高工工作作频频率应满足要求。率应满足要求。2)RC时时间间常常数数应应同同时时满满足足以以下下两两个个条条件件:电电容容C对对载载频频信号应近似短路信号应近似短路,故应有故应有,通常取通常取;为避免惰性失真为避免惰性失真,应有应有RC。
35、代入已知条件。代入已知条件,可得可得(1.73.4)10-6RC0.1510-3第81页/共151页第82页/共151页3)设设=0.2,则则R1=,R2=。为为避避免免底底部部切切割割失失真真,应应有有Ma,其其中中。代代入入已已知知条条件件,可可得得R63k。因因为为检检波波器器的的输输入入电电阻阻Ri不不应应太太小小,而而Ri=,所所以以R不不能能太太小小。取取R=6k,另另取取C=0.01F,这这样样,RC=0.0610-3,满满足足上上一一步步对对时时间间常常数数的的要要求求。因因此此,R1=1k,R2=5k。4)CC的的取取值值应应使使低低频频调调制制信信号号能能有有效效地地耦耦合
36、合到到RL上上,即即满足满足:或或取取Cc=47F第83页/共151页 6.2.3 6.2.3 同步检波同步检波同步检波同步检波 1 1乘积型乘积型乘积型乘积型 设设设设输输输输入入入入信信信信号号号号为为为为DSBDSB信信信信号号号号,即即即即u us s=UUs s coscost t coscosc ct t,本本本本地恢复载波地恢复载波地恢复载波地恢复载波 u ur r=UUr r cos(cos(r rt t+),+),这两个信号相乘这两个信号相乘这两个信号相乘这两个信号相乘(672)经低通滤波器的输出经低通滤波器的输出,且考虑且考虑r-c=c在低通在低通滤波器频带内滤波器频带内,
37、有有(673)第84页/共151页 由由由由上上上上式式式式可可可可以以以以看看看看出出出出,当当当当恢恢恢恢复复复复载载载载波波波波与与与与发发发发射射射射载载载载波波波波同同同同频频频频同同同同相相相相时时时时,即即即即 r r=c c,=0,=0,则则则则 u uo o=UUo o coscost t (674)(674)若恢复载波与发射载频有一定的频差若恢复载波与发射载频有一定的频差若恢复载波与发射载频有一定的频差若恢复载波与发射载频有一定的频差,即即即即 r r=c c+c c u uo o=UUo o coscos c ct t coscost t (675)(675)引起振幅失真
38、。若有一定的相差引起振幅失真。若有一定的相差引起振幅失真。若有一定的相差引起振幅失真。若有一定的相差,则则则则 u uo o=UUo o cos coscos cost t (676)(676)第85页/共151页图648 几种乘积型解调器实际线路 第86页/共151页 2.2.叠加型叠加型叠加型叠加型 对对对对DSBDSB信信信信号号号号而而而而言言言言,只只只只要要要要加加加加入入入入的的的的恢恢恢恢复复复复载载载载波波波波电电电电压，可得到一个不失真的压，可得到一个不失真的压，可得到一个不失真的压，可得到一个不失真的AMAM波。波。波。波。us=UScos(c+)t=UScost cos
39、ct USsint sinct恢复载波恢复载波ur=Urcosrt =Urcosct图图649叠加型同叠加型同步检波器原理电路步检波器原理电路单频调制的单边带信号单频调制的单边带信号(上边带上边带)为为第87页/共151页 u us s+u ur r=(=(UUs s coscost t+UUr r)cos)cosc ct t UUs s sinsint t sinsin c ct t =UUmm(t t)cos)cos c ct t+(+(t t)(677)(677)(678)(679)式中式中 us=UScos(c+)t=UScost cosct USsint sinct恢复载波恢复载波u
40、r=Urcosrt =Urcosct第88页/共151页(680)式中式中,m=Us/Ur。当。当mUs时时,上式可近似为上式可近似为(681)(682)第89页/共151页图650 平衡同步检波电路 uo1=KdUr(1+mcost)uo2=KdUr(1-mcost)(683)则总的输出则总的输出uo=uo1-uo2=2KdUrmcost(684)第90页/共151页图图651混频器的功能示意图混频器的功能示意图6.3 6.3 混频混频混频混频 6.3.1 混频的概述混频的概述第91页/共151页图图652三种频谱线性搬移功能三种频谱线性搬移功能(a)调制调制(b)解调解调(c)混频混频第9
41、2页/共151页 2 2混频器的工作原理混频器的工作原理混频器的工作原理混频器的工作原理设输入到混频器中的输入已调信号设输入到混频器中的输入已调信号设输入到混频器中的输入已调信号设输入到混频器中的输入已调信号u us s和本振电压和本振电压和本振电压和本振电压u uL L分别为分别为分别为分别为 u us s=UUs scoscost tcoscosc ct t u uL L=UUL Lcoscos L Lt t 这两个信号的乘积为这两个信号的乘积为这两个信号的乘积为这两个信号的乘积为(685)(686)cosct第93页/共151页3混频器的主要性能指标混频器的主要性能指标1)变频增益变频增
42、益变变频频电电压压增增益益定定义义为为变变频频器器中中频频输输出出电电压压振振幅幅UI与高频输入信号电压振幅与高频输入信号电压振幅Us之比之比,即即(688)同样可定义变频功率增益为输出中频信号功率同样可定义变频功率增益为输出中频信号功率PI与输入高频信号功率与输入高频信号功率Ps之比之比,即即(6-89)第94页/共151页2)噪声系数噪声系数混频器的噪声系数混频器的噪声系数NF定义为定义为通常用分贝数表示变频增益通常用分贝数表示变频增益,有有(690)(691)输入信噪比输入信噪比(信号频率信号频率)输出信噪比输出信噪比(中频频率中频频率)(692)第95页/共151页3)失真与干扰失真与
43、干扰变变频频器器的的失失真真有有频频率率失失真真和和非非线线性性失失真真。除除此此之之外外,还还会会产产生生各各种种非非线线性性干干扰扰,如如组组合合频频率率、交交叉叉调调制制和和互互相相调调制制、阻阻塞塞和和倒倒易易混混频频等等干干扰扰。所所以以,对对混混频频器器不不仅仅要要求求频频率率特特性性好好,而而且且还还要要求求变变频频器器工工作作在在非非线线性性不不太太严严重重的的区区域域,使使之之既能完成频率变换既能完成频率变换,又能抑制各种干扰。又能抑制各种干扰。第96页/共151页图图655混频器输入、输出电平的关系曲线混频器输入、输出电平的关系曲线4)变频压缩变频压缩(抑制抑制)在混频器中
44、在混频器中,输出与输入信输出与输入信号幅度应成线性关系。实际上号幅度应成线性关系。实际上,由由于非线性器件的限制于非线性器件的限制,当输入信号当输入信号增加到一定程度时增加到一定程度时,中频输出信号中频输出信号的幅度与输入不再成线性关系的幅度与输入不再成线性关系,第97页/共151页5)选择性选择性混混频频器器的的中中频频输输出出应应该该只只有有所所要要接接收收的的有有用用信信号号(反反映映为为中中频频,即即fI=fL-fc),而而不不应应该该有有其其它它不不需需要要的的干干扰扰信信号号。但但在在混混频频器器的的输输出出中中,由由于于各各种种原原因因,总总会会混混杂杂很很多多与与中中频频频频率
45、接近的干扰信号。率接近的干扰信号。第98页/共151页6.3.2 混频电路混频电路 1晶体三极管混频器晶体三极管混频器 第99页/共151页图图660收音机用典型变频器线路收音机用典型变频器线路(a)中波中波AM收音机的变频电路收音机的变频电路(b)FM收音机变频电路收音机变频电路第100页/共151页图图660收音机用典型变频器线路收音机用典型变频器线路(a)中波中波AM收音机的变频电路收音机的变频电路(b)FM收音机变频电路收音机变频电路第101页/共151页2二极管混频电路二极管混频电路输入信号输入信号us为已调信号；为已调信号；本振电压为本振电压为uL,有有ULUs,图图661二极管平
46、衡混频器原理电路二极管平衡混频器原理电路第102页/共151页 图图图图662662为为为为二二二二极极极极管管管管环环环环形形形形混混混混频频频频器器器器,其其其其输输输输出出出出电电电电流流流流i io o为为为为经中频滤波后经中频滤波后,得输出中频电压得输出中频电压(6100)(6101)第103页/共151页 3 3其它混频电路其它混频电路其它混频电路其它混频电路 图图图图中中中中输输输输入入入入变变变变压压压压器器器器是是是是用用用用磁磁磁磁环环环环绕绕绕绕制制制制的的的的平平平平衡衡衡衡 不不不不平平平平衡衡衡衡宽宽宽宽带带带带变变变变压压压压器器器器,加加加加负负负负载载载载电电
47、电电阻阻阻阻200200以以以以后后后后,其其其其带带带带宽宽宽宽可可可可达达达达0 05 530MHz30MHz。XCCXCC型型型型乘乘乘乘法法法法器器器器负负负负载载载载电电电电阻阻阻阻单单单单边边边边为为为为300,300,带带带带宽宽宽宽为为为为0 030MHz,30MHz,因因因因此此此此,该该该该电电电电路路路路为为为为宽宽宽宽带混频器。带混频器。带混频器。带混频器。图664 差分对混频器线路 第104页/共151页图665 用模拟乘法器构成混频器 第105页/共151页图665 用模拟乘法器构成混频器 第106页/共151页6.4 6.4 混频器的干扰混频器的干扰混频器的干扰混
48、频器的干扰 6.4.1 6.4.1 信号与本振的自身组合干扰信号与本振的自身组合干扰信号与本振的自身组合干扰信号与本振的自身组合干扰 对对对对混混混混频频频频器器器器而而而而言言言言,作作作作用用用用于于于于非非非非线线线线性性性性器器器器件件件件的的的的两两两两个个个个信信信信号号号号为为为为输输输输入入入入信信信信号号号号 u us s(f fc c)和和和和本本本本振振振振电电电电压压压压 u uL L(f fL L),),则则则则非非非非线线线线性性性性器器器器件件件件产产产产生生生生的的的的组组组组合合合合频频频频率分量为率分量为率分量为率分量为 f f=p fp fL L q fq
49、 fc c (6102)(6102)第107页/共151页 式中式中式中式中 p p、q q为正整数或零。当有用中频为差频时为正整数或零。当有用中频为差频时为正整数或零。当有用中频为差频时为正整数或零。当有用中频为差频时,即即即即 f fI I=f fL L f fL L f fc c 或或或或f fI I=f fc c-f fL L,只只只只存存存存在在在在pfpfL L qfqfc c=f fI I 或或或或 qfqfc c pfpfL L=f fI I 两种情况可能会形成干扰两种情况可能会形成干扰两种情况可能会形成干扰两种情况可能会形成干扰,即即即即 pfpfL L qfqfc c f
50、fI I (6103 (6103 这样这样这样这样,能产生中频组合分量的信号频率、本振频率与中频能产生中频组合分量的信号频率、本振频率与中频能产生中频组合分量的信号频率、本振频率与中频能产生中频组合分量的信号频率、本振频率与中频频率之间存在着下列关系频率之间存在着下列关系频率之间存在着下列关系频率之间存在着下列关系 (6104)当取当取fL-fc=fI时时,上式变为上式变为(6105)或或fcfI 称为变频比。称为变频比。fcfI 称为变频比。如果取称为变频比。如果取 fc-fL=fI,可得可得(6106)第108页/共151页根据式（根据式（6105）得表得表61第109页/共151页例例调