通信電子線路第5章 模擬調(diào)幅、檢波與混頻電路

1、第第5 5章模擬調(diào)幅、檢波與混頻電路章模擬調(diào)幅、檢波與混頻電路 5.1 概述概述 5.2 振幅調(diào)制與解調(diào)原理振幅調(diào)制與解調(diào)原理 5.3 調(diào)幅電路調(diào)幅電路 5.4 檢波電路檢波電路 5.5 混頻混頻 5.6 倍頻倍頻 5.7 實(shí)用的振幅調(diào)制、解調(diào)及混頻電路實(shí)用的振幅調(diào)制、解調(diào)及混頻電路 2 本章知識(shí)點(diǎn)及結(jié)構(gòu)本章知識(shí)點(diǎn)及結(jié)構(gòu) 振振 幅幅 調(diào)調(diào) 制制 與與 解解 調(diào)調(diào) 調(diào)幅波的性質(zhì)調(diào)幅波的性質(zhì)（數(shù)學(xué)表達(dá)式、頻譜特征、功率）數(shù)學(xué)表達(dá)式、頻譜特征、功率） 調(diào)幅波的解調(diào)調(diào)幅波的解調(diào)（電路，評(píng)價(jià)指標(biāo)，檢波失真（電路，評(píng)價(jià)指標(biāo)，檢波失真） 調(diào)幅波的產(chǎn)生調(diào)幅波的產(chǎn)生（原理，電路，評(píng)價(jià)指標(biāo)原理，電路，評(píng)價(jià)指標(biāo)）

2、混混 頻頻 與與 混混 頻頻 干干 擾擾 變頻器的基本原理（數(shù)學(xué)表達(dá)式、頻譜特征）變頻器的基本原理（數(shù)學(xué)表達(dá)式、頻譜特征） 變頻信號(hào)的產(chǎn)生變頻信號(hào)的產(chǎn)生（電路，評(píng)價(jià)指標(biāo)）（電路，評(píng)價(jià)指標(biāo)） 變頻干擾變頻干擾（干擾種類，抑制方法）（干擾種類，抑制方法） 3 5.1 概概 述述 回顧問(wèn)題：（第一章回顧問(wèn)題：（第一章 調(diào)制系統(tǒng)概念）調(diào)制系統(tǒng)概念） 3. “調(diào)制調(diào)制”與與“解調(diào)解調(diào)”的方式有哪些？的方式有哪些？ 2. “調(diào)制調(diào)制”與與“解調(diào)解調(diào)”的過(guò)程如何實(shí)現(xiàn)？的過(guò)程如何實(shí)現(xiàn)？ 1. 什么是什么是“調(diào)制調(diào)制”與與“解調(diào)解調(diào)”？ 4 1.1.“調(diào)制調(diào)制”與與“解調(diào)解調(diào)”： p調(diào)制（調(diào)制（modulati

3、on )modulation ) p解調(diào)（解調(diào)（demodulationdemodulation） 電信號(hào)通信中，實(shí)現(xiàn)低頻電信號(hào)通信中，實(shí)現(xiàn)低頻信號(hào)信號(hào)遠(yuǎn)距離遠(yuǎn)距離 傳輸?shù)膫鬏數(shù)囊环N主要一種主要方法方法。 5 2.“調(diào)制調(diào)制”與與“解調(diào)解調(diào)”的過(guò)程的過(guò)程: 人人 飛機(jī)的參數(shù)（如重飛機(jī)的參數(shù)（如重 量、速度等）量、速度等） 控制控制 飛機(jī)飛機(jī) （載體）（載體） 載有人的飛機(jī)載有人的飛機(jī) 調(diào)調(diào) 制制 人人 解解 調(diào)調(diào) 低頻信號(hào)低頻信號(hào) 高頻信號(hào)高頻信號(hào) （載波）（載波） 載波的參數(shù)（如幅度、載波的參數(shù)（如幅度、 頻率、相位）頻率、相位） 已調(diào)波已調(diào)波 還原還原 低頻信號(hào)低頻信號(hào) 裝裝 載載 卸卸

4、載載 6 2.2.“調(diào)制調(diào)制”與與“解調(diào)解調(diào)”的過(guò)程：的過(guò)程： 用用被傳送的被傳送的低頻信號(hào)低頻信號(hào)去去控制高頻信號(hào)（載波）的參數(shù)控制高頻信號(hào)（載波）的參數(shù) （幅度、頻率、相位），實(shí)現(xiàn)低頻信號(hào)搬移到高頻段（幅度、頻率、相位），實(shí)現(xiàn)低頻信號(hào)搬移到高頻段 。 是調(diào)制的反過(guò)程是調(diào)制的反過(guò)程。即：把低頻信號(hào)從即：把低頻信號(hào)從 高頻段搬移下來(lái)，高頻段搬移下來(lái)，還原還原被傳送的被傳送的低頻低頻 信號(hào)。信號(hào)。 調(diào)制：調(diào)制： 解調(diào)：解調(diào)： 3.調(diào)制的方式調(diào)制的方式: 控制控制 調(diào)調(diào) 制制 低頻信號(hào)低頻信號(hào) 高頻信號(hào)高頻信號(hào) （載波）（載波） 載波的參數(shù)載波的參數(shù) 已調(diào)波已調(diào)波 幅度調(diào)制（簡(jiǎn)稱幅度調(diào)制（簡(jiǎn)稱“調(diào)

5、幅調(diào)幅”，AM） 頻率調(diào)制（簡(jiǎn)稱頻率調(diào)制（簡(jiǎn)稱“調(diào)頻調(diào)頻”，F(xiàn)M） 相位調(diào)制（簡(jiǎn)稱相位調(diào)制（簡(jiǎn)稱“調(diào)相調(diào)相”，PM） 幅度幅度頻率頻率 相位相位 角度調(diào)制角度調(diào)制 相角相角 按照所采用的載波波形區(qū)分，調(diào)制可分為按照所采用的載波波形區(qū)分，調(diào)制可分為連續(xù)波連續(xù)波( (正弦正弦 波波) )調(diào)制調(diào)制和和脈沖調(diào)制脈沖調(diào)制。 本課程只研究各種正弦調(diào)制方法性能和電路。本課程只研究各種正弦調(diào)制方法性能和電路。 一、分類一、分類 連續(xù)波調(diào)制以單頻正弦波為載波，受控參數(shù)可以是載波連續(xù)波調(diào)制以單頻正弦波為載波，受控參數(shù)可以是載波 的幅度的幅度A，頻率，頻率 或相位或相位 ，因而有，因而有調(diào)幅（調(diào)幅（AM）、調(diào)頻調(diào)頻

6、 （FM）和和調(diào)相（調(diào)相（PM）三種方式。三種方式。 二、為什么要調(diào)制二、為什么要調(diào)制 1）在無(wú)線系統(tǒng)中，只有當(dāng)天線尺寸與電信號(hào)波長(zhǎng)可比）在無(wú)線系統(tǒng)中，只有當(dāng)天線尺寸與電信號(hào)波長(zhǎng)可比 擬時(shí)，電信號(hào)才能以電磁波形式有效地被輻射；擬時(shí)，電信號(hào)才能以電磁波形式有效地被輻射； 2）多路復(fù)用。）多路復(fù)用。 5.2 振幅調(diào)制與解調(diào)原理振幅調(diào)制與解調(diào)原理 5.2.15.2.1普通調(diào)幅方式（普通調(diào)幅方式（AM） 設(shè)調(diào)制信號(hào)為單音音頻信號(hào)設(shè)調(diào)制信號(hào)為單音音頻信號(hào) 載波信號(hào)為載波信號(hào)為 1.1.調(diào)幅信號(hào)的波形圖調(diào)幅信號(hào)的波形圖 tUtu cos)( m tUtu ccmc cos)( 2. 2.調(diào)幅信號(hào)的數(shù)學(xué)表達(dá)

7、式調(diào)幅信號(hào)的數(shù)學(xué)表達(dá)式 ka是由電路決定的常數(shù)，是由電路決定的常數(shù)， 稱為稱為調(diào)幅指數(shù)調(diào)幅指數(shù) 或或調(diào)幅度調(diào)幅度，它表征載波的振幅受調(diào)制信號(hào)控制的強(qiáng)弱程度，它表征載波的振幅受調(diào)制信號(hào)控制的強(qiáng)弱程度， 一般一般0ma1。 p未調(diào)幅時(shí)，未調(diào)幅時(shí)，ma=0；ma值越大，調(diào)幅越深，當(dāng)值越大，調(diào)幅越深，當(dāng)ma=1則達(dá)到則達(dá)到 最大值，最大值，稱為百分之百調(diào)幅稱為百分之百調(diào)幅。 pma1時(shí)，包絡(luò)出現(xiàn)過(guò)零點(diǎn)，上下包絡(luò)不反映調(diào)制信號(hào)的時(shí)，包絡(luò)出現(xiàn)過(guò)零點(diǎn)，上下包絡(luò)不反映調(diào)制信號(hào)的 變化，稱為變化，稱為過(guò)調(diào)幅過(guò)調(diào)幅。 ttUkUtu cmacmAM cos)cos()( ttmU cacm coscos1 cmm

8、a /UUkma 3.3.調(diào)幅信號(hào)的頻譜調(diào)幅信號(hào)的頻譜 兩點(diǎn)結(jié)論：兩點(diǎn)結(jié)論： 1 1）調(diào)制的過(guò)程是實(shí)現(xiàn)）調(diào)制的過(guò)程是實(shí)現(xiàn)頻譜線性搬移頻譜線性搬移的過(guò)程；的過(guò)程； 2 2）載頻仍保持調(diào)制前的頻率和幅度，因此它沒(méi)有反映）載頻仍保持調(diào)制前的頻率和幅度，因此它沒(méi)有反映 調(diào)制信號(hào)信息，調(diào)制信號(hào)信息，只有兩個(gè)邊帶攜帶了調(diào)制信號(hào)的信息。只有兩個(gè)邊帶攜帶了調(diào)制信號(hào)的信息。 調(diào)幅信號(hào)的帶寬調(diào)幅信號(hào)的帶寬 B2F 思考題：思考題：多音調(diào)制，已調(diào)波多音調(diào)制，已調(diào)波 的頻譜寬度的頻譜寬度 B？ tUmtUmtUcm)cos( 2 1 )cos( 2 1 cos ccmaccmac ttmUtu cacmAM cos)

9、cos1()( 4.4.調(diào)幅波的功率調(diào)幅波的功率 載波功率載波功率 邊頻功率邊頻功率（上邊頻上邊頻或或下邊頻下邊頻） 因此，在調(diào)制信號(hào)一周期內(nèi)，因此，在調(diào)制信號(hào)一周期內(nèi)，調(diào)幅信號(hào)的平均功率調(diào)幅信號(hào)的平均功率為為 因?yàn)橐驗(yàn)閙a1，所以邊頻功率之和最多占總輸出功率的，所以邊頻功率之和最多占總輸出功率的 1/3。調(diào)幅波中至少有。調(diào)幅波中至少有2/3的功率不含信息，從有效地利用發(fā)的功率不含信息，從有效地利用發(fā) 射機(jī)功率來(lái)看，普通調(diào)幅波是很不經(jīng)濟(jì)的。射機(jī)功率來(lái)看，普通調(diào)幅波是很不經(jīng)濟(jì)的。 L 2 cm c 2 1 R U P c 2 a L 2 cm a 21 4 11 ) 2 ( 2 1 Pm R U

10、 m PP c 2 a 21c ) 2 1(P m PPPP 13 一般，實(shí)際中傳送的調(diào)制信號(hào)并非單一頻率的信號(hào)，常一般，實(shí)際中傳送的調(diào)制信號(hào)并非單一頻率的信號(hào)，常 為一個(gè)連續(xù)頻譜的限帶信號(hào)為一個(gè)連續(xù)頻譜的限帶信號(hào) 。 ) t ( f 若將若將 )(tf 分解為：分解為： 1 )cos()( n nnn tUtf ttfkUu cacmAM cos)(1 則有則有 ttmUu c n nnncmAM cos)cos(1 1 其中：其中： cm mna n U Uk m 應(yīng)用例應(yīng)用例1：寫出調(diào)制信號(hào)為：寫出調(diào)制信號(hào)為限帶信號(hào)限帶信號(hào)的調(diào)幅波表達(dá)式的調(diào)幅波表達(dá)式 2.普通調(diào)幅波的產(chǎn)生和解調(diào)方法普通

11、調(diào)幅波的產(chǎn)生和解調(diào)方法 一、引言一、引言 1.1.疊加波疊加波調(diào)幅波調(diào)幅波 調(diào)幅波的共同之處是在調(diào)幅前后調(diào)幅波的共同之處是在調(diào)幅前后產(chǎn)生了新的頻率分量產(chǎn)生了新的頻率分量， 因此需要用因此需要用非線性器件非線性器件來(lái)完成頻率變換。來(lái)完成頻率變換。 2.2.調(diào)幅的方法調(diào)幅的方法 1 1）二、三極管）二、三極管 2 2）大、小信號(hào)）大、小信號(hào) 3 3）高、低電平）高、低電平 高電平調(diào)幅高電平調(diào)幅一般置于發(fā)射機(jī)的最后一級(jí)，是在功率一般置于發(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。電平較高的情況下進(jìn)行調(diào)制。 低電平調(diào)幅低電平調(diào)幅一般置于發(fā)射機(jī)的前級(jí)，再由線性功率一般置于發(fā)射機(jī)的前級(jí)，再由線性

12、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。放大器放大已調(diào)幅信號(hào)，得到所要求功率的調(diào)幅波。 4 4）從哪個(gè)極加入）從哪個(gè)極加入（基極、集電極、發(fā)射極調(diào)幅基極、集電極、發(fā)射極調(diào)幅） 3.3.實(shí)現(xiàn)調(diào)幅的方框圖實(shí)現(xiàn)調(diào)幅的方框圖 普通調(diào)幅波實(shí)現(xiàn)框圖普通調(diào)幅波實(shí)現(xiàn)框圖 普通調(diào)幅信號(hào)的解調(diào)方法有兩種普通調(diào)幅信號(hào)的解調(diào)方法有兩種, , 即包絡(luò)檢波和同步檢波即包絡(luò)檢波和同步檢波 (1)(1)包絡(luò)檢波包絡(luò)檢波 利用普通調(diào)幅（利用普通調(diào)幅（AMAM）信號(hào)的包絡(luò)反映了調(diào)制信號(hào)波形變化）信號(hào)的包絡(luò)反映了調(diào)制信號(hào)波形變化這一特這一特 點(diǎn)點(diǎn), , 如能將包絡(luò)提取出來(lái)如能將包絡(luò)提取出來(lái), , 就可以恢復(fù)原來(lái)的調(diào)制信

13、號(hào)，這就就可以恢復(fù)原來(lái)的調(diào)制信號(hào)，這就 是包絡(luò)檢波的原理。是包絡(luò)檢波的原理。 c直流直流 帶通 帶通 uAM(t) u (t) uc(t) (2) (2) 同步檢波同步檢波 同步檢波必須采用一個(gè)與發(fā)射端載波同頻同相(或固定相位 差)的信號(hào), 稱為同步信號(hào)。 同步檢波由乘法器和低通濾波器實(shí)現(xiàn), 2 c 2 c 輸出信號(hào)中含有直流輸出信號(hào)中含有直流、 、 、 、幾個(gè)頻率分量。用幾個(gè)頻率分量。用 低通濾波器取出直流和低通濾波器取出直流和分量分量, , 再去掉直流分量再去掉直流分量, , 就可就可 恢復(fù)恢復(fù) 原調(diào)制信號(hào)。原調(diào)制信號(hào)。 5.2.25.2.2雙邊帶調(diào)幅方式（雙邊帶調(diào)幅方式（DSBDSB）

14、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，可以用率，可以不發(fā)送載波，而只發(fā)送邊帶信號(hào)。不發(fā)送載波，而只發(fā)送邊帶信號(hào)。 單音調(diào)制時(shí)，單音調(diào)制時(shí)，DSB的表達(dá)式為的表達(dá)式為 其所占據(jù)的頻帶寬度仍為調(diào)制信號(hào)頻譜中最高頻率的兩其所占據(jù)的頻帶寬度仍為調(diào)制信號(hào)頻譜中最高頻率的兩 倍，即倍，即BDSB=2Fmax。 )cos()cos( 2 1 coscos)( cccmm ccmmcDSB ttUAU tUtAUuAutu 波形特點(diǎn)：波形特點(diǎn)： 1 1）上下包絡(luò)不再反映調(diào)制信號(hào)的變化形狀；）上下包絡(luò)不再反映調(diào)制信號(hào)的變化形狀； 2 2）在調(diào)制信

15、號(hào)為零的兩旁，已調(diào)波的）在調(diào)制信號(hào)為零的兩旁，已調(diào)波的相位發(fā)生相位發(fā)生180180突突 變變。 00.10.20.30.40.50.60.70.80.91 -1 -0.5 0 0.5 1 00.10.20.30.40.50.60.70.80.91 -1 -0.5 0 0.5 1 00.10.20.30.40.50.60.70.80.91 -1 -0.5 0 0.5 1 雙邊帶（雙邊帶（DSBDSB）調(diào)幅信號(hào)的產(chǎn)生與解調(diào)）調(diào)幅信號(hào)的產(chǎn)生與解調(diào) 抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波實(shí)現(xiàn)框圖抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波實(shí)現(xiàn)框圖 由于雙邊帶調(diào)幅信號(hào)的包絡(luò)不能反映調(diào)制信號(hào), 所以包絡(luò)檢波法 不適用, 而同步檢波是進(jìn)行雙邊帶

16、調(diào)幅信號(hào)解調(diào)的主要方法。 與普通調(diào)幅信號(hào)同步檢波不同之處在于, 乘法器輸出頻率分量 有所減少。 u (t) uc(t) c 帶通 帶通 uDSB(t) 5.2.35.2.3抑制載波單邊帶調(diào)幅抑制載波單邊帶調(diào)幅 在在DSBDSB中，中，上邊頻與下邊頻的頻譜分量對(duì)稱含有相同的上邊頻與下邊頻的頻譜分量對(duì)稱含有相同的 信息，可以信息，可以只發(fā)送單個(gè)邊帶信號(hào)只發(fā)送單個(gè)邊帶信號(hào)，稱為單邊帶通（，稱為單邊帶通（SSB）。）。 由由 通過(guò)邊帶濾波器后，可得上邊帶或下邊帶：通過(guò)邊帶濾波器后，可得上邊帶或下邊帶： 下邊帶信號(hào)下邊帶信號(hào) 上邊帶信號(hào)上邊帶信號(hào) 其頻帶寬度其頻帶寬度BSSB=Fmax。 tUAUu)c

17、os( 2 1 ccmmSSBL tUAUu)cos( 2 1 ccmmSSBH tUtAUuAutu cccmmDSB coscos)( 5.2.35.2.3單邊帶調(diào)幅方式單邊帶調(diào)幅方式 單邊帶調(diào)幅波實(shí)現(xiàn)框圖單邊帶調(diào)幅波實(shí)現(xiàn)框圖 單邊帶調(diào)幅方式是指僅發(fā)送上、下邊帶中的一個(gè)。如以發(fā)送上邊帶單邊帶調(diào)幅方式是指僅發(fā)送上、下邊帶中的一個(gè)。如以發(fā)送上邊帶 為例為例, , 則單頻調(diào)制單邊帶調(diào)幅信號(hào)為：則單頻調(diào)制單邊帶調(diào)幅信號(hào)為： 由上式可見由上式可見, , 單頻調(diào)制單邊帶調(diào)幅信號(hào)是一個(gè)角頻率為單頻調(diào)制單邊帶調(diào)幅信號(hào)是一個(gè)角頻率為 的的 單頻正弦波信號(hào)單頻正弦波信號(hào), , 但是但是, , 一般的單邊帶調(diào)幅

18、信號(hào)波形卻比較復(fù)雜。一般的單邊帶調(diào)幅信號(hào)波形卻比較復(fù)雜。 不過(guò)有一點(diǎn)是相同的不過(guò)有一點(diǎn)是相同的, , 即單邊帶調(diào)幅信號(hào)的包絡(luò)已不能反映調(diào)制即單邊帶調(diào)幅信號(hào)的包絡(luò)已不能反映調(diào)制 信號(hào)的變化。單邊帶調(diào)幅信號(hào)的帶寬與調(diào)制信號(hào)帶寬相同信號(hào)的變化。單邊帶調(diào)幅信號(hào)的帶寬與調(diào)制信號(hào)帶寬相同, , 是普是普 通調(diào)幅和雙邊帶調(diào)幅信號(hào)帶寬的一半。通調(diào)幅和雙邊帶調(diào)幅信號(hào)帶寬的一半。 u (t) u DSB(t) 帶通帶通 uSSB(t) uc(t) c+ 或或 c c 產(chǎn)生單邊帶調(diào)幅信號(hào)的方法產(chǎn)生單邊帶調(diào)幅信號(hào)的方法 (1)(1)濾波法濾波法 這種方法是根據(jù)單邊帶調(diào)幅信號(hào)的頻譜特點(diǎn), 先產(chǎn)生雙邊帶 調(diào)幅號(hào), 再利用

19、帶通濾波器取出其中一個(gè)邊帶信號(hào)。 這種方法對(duì)于頻譜范圍為 的一般調(diào)制信號(hào), 如 很小, 則上、下兩個(gè)邊帶相隔很近, 用濾波器完全取出一 個(gè)邊帶而濾除另一個(gè)邊帶是很困難的。 minmax min (2)(2)相移法相移法 種方法是基于單邊帶調(diào)幅信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式: 由上式可知, 只要用兩個(gè)90相移器分別將調(diào)制信號(hào)和載波 信號(hào)相移90, 成為 和 ，然后進(jìn)行相乘和 相減, 就可以實(shí)現(xiàn)單邊帶調(diào)幅, sintsin ct 顯然顯然, , 對(duì)單頻信號(hào)進(jìn)行對(duì)單頻信號(hào)進(jìn)行 9090相移比較簡(jiǎn)單相移比較簡(jiǎn)單, , 但是但是 對(duì)于一個(gè)包含許多頻率分對(duì)于一個(gè)包含許多頻率分 量的一般調(diào)制信號(hào)進(jìn)行量的一般調(diào)制信號(hào)進(jìn)行

20、9090相移相移, , 要保證其中每要保證其中每 個(gè)頻率分量都準(zhǔn)確相移個(gè)頻率分量都準(zhǔn)確相移 9090是很困難的。是很困難的。 （3 3）相移濾波法）相移濾波法 *濾波法的缺點(diǎn)在于濾波器的設(shè)計(jì)困難。若調(diào)制信號(hào)頻率范圍 為 ，則上下邊帶間隔為 。如果要求濾波器取出 一個(gè)邊帶而濾除另一個(gè)邊帶, 則過(guò)渡帶寬度就是 。 *當(dāng)濾波器的過(guò)渡帶寬度固定, 則工作頻率越高, 要求衰減特性 越陡峭, 實(shí)現(xiàn)越困難。 *相移法的困難在于寬帶90相移器的設(shè)計(jì), 而單頻90相移器 的設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單。 結(jié)合兩種方法的優(yōu)缺點(diǎn)而提出的相移濾波法是一種比較可行的 方法, 其原理圖見下圖。 minmax FF max 2F max

21、2F * （4 4）殘留邊帶調(diào)幅方式）殘留邊帶調(diào)幅方式 殘留邊帶調(diào)幅是指發(fā)送信號(hào)中包括一個(gè)完整邊帶、 載波及 另一個(gè)邊帶的小部分(即殘留一小部分)。 這樣, 既比普 通調(diào)幅方式節(jié)省了頻帶, 又避免了單邊帶調(diào)幅要求濾波器 衰減特性陡峭的困難, 發(fā)送的載頻分量也便于接收端提取 同步信號(hào)。 (a) 發(fā)送發(fā)送 (b) 接收接收 殘留邊帶調(diào)幅發(fā)送和接收濾波器幅頻特性殘留邊帶調(diào)幅發(fā)送和接收濾波器幅頻特性 5.3 5.3 調(diào)幅電路調(diào)幅電路 5.3.15.3.1高電平調(diào)幅電路高電平調(diào)幅電路 丙類諧振功放的調(diào)制特性分為基極調(diào)制特性和集電極調(diào)制特性兩 種, 據(jù)此可以分別組成基極調(diào)幅電路和集電極調(diào)幅電路。 集電極調(diào)

22、制特性是指固定丙類諧振功放的 和 ,當(dāng)在集電 極回路工作在過(guò)壓狀態(tài)下，集電極回路輸入一個(gè)等幅高頻正弦 波時(shí), 輸出高頻正弦波的振幅 將隨集電極電源電壓的變化而 變化。 集電極調(diào)幅電路原理集電極調(diào)幅電路原理 基極調(diào)幅電路原理基極調(diào)幅電路原理 BB V L R 大信號(hào)基極調(diào)幅電路大信號(hào)基極調(diào)幅電路 1.1.電路電路 2.2.基本工作原理基本工作原理 思路：思路： u相當(dāng)于一個(gè)緩慢變化的偏壓相當(dāng)于一個(gè)緩慢變化的偏壓，使，使icmax按按 調(diào)制信號(hào)的大小而變化，從而引起基波電流振幅調(diào)制信號(hào)的大小而變化，從而引起基波電流振幅Ic1m的變的變 化，最后使得輸出回路兩端電壓也跟隨化，最后使得輸出回路兩端電壓

23、也跟隨u變化。變化。 u 3. 3.設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)要求 （1 1）關(guān)于放大器的工作狀態(tài)）關(guān)于放大器的工作狀態(tài) 欠壓狀態(tài)欠壓狀態(tài)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使放大器最大工作點(diǎn)（調(diào)幅波幅值，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使放大器最大工作點(diǎn)（調(diào)幅波幅值 最大處）處于臨界狀態(tài)。最大處）處于臨界狀態(tài)。 （2 2）晶體管的選擇）晶體管的選擇 放大器的工作狀態(tài)隨調(diào)制信號(hào)而變化，應(yīng)根據(jù)最困難條放大器的工作狀態(tài)隨調(diào)制信號(hào)而變化，應(yīng)根據(jù)最困難條 件選管子。件選管子。 ICM（Icmax）max BVceo 2Ec PCM (PC)c 載波狀態(tài)（傳送語(yǔ)言或音樂(lè)信息的休止載波狀態(tài)（傳送語(yǔ)言或音樂(lè)信息的休止 時(shí)間）時(shí)間）集電極損耗功率集電極損耗功率 設(shè)載波狀態(tài)

24、在調(diào)制特性的中心，則設(shè)載波狀態(tài)在調(diào)制特性的中心，則 當(dāng)調(diào)制信號(hào)為單頻正弦信號(hào)時(shí)，當(dāng)調(diào)制信號(hào)為單頻正弦信號(hào)時(shí)， ，因因Ec不不 變，所以變，所以 由于由于 所以所以 cr0cc0ccrc1mcc1m )( 2 1 )()( 2 1 )(IIII c0cav0c )()(II cSc0ccav0ccavS )()()()(PIEIEP ) 2 1()()( 2 coavo a m PP cocScCavoavSavC )()()()()()(PPPPPP )1 )( 1 )()( cc cocCCM PPP （3 3）優(yōu)缺點(diǎn)）優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：所需調(diào)制信號(hào)功率很小；優(yōu)點(diǎn)：所需調(diào)制信號(hào)功率很??；電路比較

25、簡(jiǎn)單。電路比較簡(jiǎn)單。 缺點(diǎn)：工作在欠壓狀態(tài)，集電極效率很低。缺點(diǎn)：工作在欠壓狀態(tài)，集電極效率很低。 （4 4）失真波形）失真波形 兩種：波谷變平、波腹變平兩種：波谷變平、波腹變平 波谷變平波谷變平 波腹變平波腹變平 產(chǎn)生產(chǎn)生波谷變平波谷變平的原因：的原因： 過(guò)調(diào)（即反偏壓過(guò)調(diào)（即反偏壓Um過(guò)大）或激勵(lì)電壓過(guò)大）或激勵(lì)電壓U m過(guò)小，造成 過(guò)小，造成 管子在波谷處截止。管子在波谷處截止。 產(chǎn)生產(chǎn)生波腹變平波腹變平的原因：的原因： 放大器工作在過(guò)壓狀態(tài)。激勵(lì)過(guò)強(qiáng)或阻抗匹配不當(dāng)都放大器工作在過(guò)壓狀態(tài)。激勵(lì)過(guò)強(qiáng)或阻抗匹配不當(dāng)都 可能造成此現(xiàn)象；可能造成此現(xiàn)象； 激勵(lì)功率不夠或激勵(lì)信號(hào)源內(nèi)阻過(guò)大，造成波

26、腹處的激勵(lì)功率不夠或激勵(lì)信號(hào)源內(nèi)阻過(guò)大，造成波腹處的 基波脈沖增長(zhǎng)不上去；基波脈沖增長(zhǎng)不上去； 管子在大電流下輸出特性不好，造成波腹處集電極電管子在大電流下輸出特性不好，造成波腹處集電極電 流脈沖增長(zhǎng)不上去。流脈沖增長(zhǎng)不上去。 大信號(hào)集電極調(diào)幅電路大信號(hào)集電極調(diào)幅電路 1.電路電路 電路特點(diǎn)：電路特點(diǎn)：1）Ecc=Ec+u，綜合電源電壓；，綜合電源電壓；2）R1、C1 是基極自給偏壓環(huán)節(jié)。是基極自給偏壓環(huán)節(jié)。 u 2.基本工作原理基本工作原理（著重理解各點(diǎn)波形）（著重理解各點(diǎn)波形） 由于放大器在載波狀態(tài)即工作由于放大器在載波狀態(tài)即工作 在過(guò)壓狀態(tài)，在過(guò)壓狀態(tài)，ic脈沖中心下凹。脈沖中心下凹。E

27、cc愈愈 小，過(guò)壓愈深，脈沖下凹愈甚。小，過(guò)壓愈深，脈沖下凹愈甚。一般一般 是當(dāng)是當(dāng)Ecc最大時(shí)，將放大器調(diào)整到臨界最大時(shí)，將放大器調(diào)整到臨界 狀態(tài)，狀態(tài)，ic脈沖不下凹。脈沖不下凹。 ib的幅值變化規(guī)律與的幅值變化規(guī)律與ic相反，相反，過(guò)過(guò) 壓愈深，輸入特性曲線左移愈多壓愈深，輸入特性曲線左移愈多，ib 脈沖愈大。脈沖愈大。 3. 3.設(shè)計(jì)要點(diǎn)設(shè)計(jì)要點(diǎn) （1）放大器的工作狀態(tài)）放大器的工作狀態(tài) 最大工作點(diǎn)設(shè)計(jì)在臨界狀態(tài)，其余時(shí)間都處于最大工作點(diǎn)設(shè)計(jì)在臨界狀態(tài)，其余時(shí)間都處于 過(guò)壓狀態(tài)。過(guò)壓狀態(tài)。 （2）晶體管的選擇）晶體管的選擇 ICM（Icmax）max BVceo 4Ec PCM (PC

28、)av 圖圖518 集電極瞬時(shí)電壓波形集電極瞬時(shí)電壓波形 集電極效率集電極效率 由于調(diào)制過(guò)程中，由于調(diào)制過(guò)程中，Ucm、Ic1m、Ic0都隨都隨Ec成正比地變化，成正比地變化， 所以集電極效率不變。所以集電極效率不變。 由由 得得 )1 1 ( c ooSC PPPP ) 2 1()( )1 1 )( 2 1()()1 1 ()()()()( 2 a cC c 2 a co c avoavoavSavC m P m PPPPP c0 c1m c cm c 2 1 I I E U cccavc )()( （3 3）對(duì)激勵(lì)的要求）對(duì)激勵(lì)的要求 為保證過(guò)壓工作，激勵(lì)的強(qiáng)度應(yīng)滿足最大工作點(diǎn)工作在為保證

29、過(guò)壓工作，激勵(lì)的強(qiáng)度應(yīng)滿足最大工作點(diǎn)工作在 臨界狀態(tài)。臨界狀態(tài)。 如果激勵(lì)不足，則產(chǎn)生波腹變平的失真。如果激勵(lì)不足，則產(chǎn)生波腹變平的失真。 （4）對(duì)調(diào)制信號(hào)的要求）對(duì)調(diào)制信號(hào)的要求 為了獲得為了獲得ma=1的深度調(diào)幅，的深度調(diào)幅，UmEc。 思考：思考：Um過(guò)小則調(diào)制不深，過(guò)大則產(chǎn)生過(guò)調(diào)失真。集過(guò)小則調(diào)制不深，過(guò)大則產(chǎn)生過(guò)調(diào)失真。集 電極調(diào)幅的過(guò)調(diào)失真波形？電極調(diào)幅的過(guò)調(diào)失真波形？ 原因：原因： 這是因?yàn)檫@是因?yàn)镋ccuo(t)（導(dǎo)通），（導(dǎo)通），C充電，時(shí)間常數(shù)充電，時(shí)間常數(shù)=CrD 音頻成分音頻成分有用輸出；高頻有用輸出；高頻濾去濾去 直流成分直流成分隔直流電容濾去，可用于隔直流電容濾去，

30、可用于AGC（自動(dòng)增益（自動(dòng)增益 控制電路）。當(dāng)輸入信號(hào)很大時(shí)，設(shè)法把管子發(fā)射結(jié)偏壓降控制電路）。當(dāng)輸入信號(hào)很大時(shí)，設(shè)法把管子發(fā)射結(jié)偏壓降 低一些。低一些。 （二）檢波效率（二）檢波效率（ ） 1.1.電路參數(shù)（電路參數(shù)（cCRL、RL、rD）對(duì)）對(duì) 的的影響影響 （1 1）一定）一定RL下，下，cCRL（= ）大，放電變）大，放電變 慢，慢， 高高； （2 2）一定）一定cCRL下，下，RL大，大， 充電加快，充電加快， 高高； （3 3）rD小，充電快，小，充電快， 高高。 2. 2.uo(t)的成分的成分 cL /2TCR d d d d d 輸入信號(hào)小，則檢波二極管輸入信號(hào)小，則檢波二

31、極管rD大，大， 降低。降低。 （三）輸入電阻（三）輸入電阻（Rin） 輸入電阻定義為輸入高頻電壓振幅對(duì)二極管電流中基波輸入電阻定義為輸入高頻電壓振幅對(duì)二極管電流中基波 分量振幅的比值。分量振幅的比值。 設(shè)輸入為高頻等幅信號(hào)設(shè)輸入為高頻等幅信號(hào) , ,相應(yīng)輸出為直相應(yīng)輸出為直 流電壓流電壓Uo，檢波器從輸入信號(hào)源獲得的高頻功率為，檢波器從輸入信號(hào)源獲得的高頻功率為 經(jīng)二極管變換作用，一部分轉(zhuǎn)換為有用輸出功率經(jīng)二極管變換作用，一部分轉(zhuǎn)換為有用輸出功率 由于由于V的導(dǎo)通時(shí)間很短，近似認(rèn)為的導(dǎo)通時(shí)間很短，近似認(rèn)為PLPi ，而，而 Uo Ucm，因此，因此 3.3.信號(hào)強(qiáng)度對(duì)信號(hào)強(qiáng)度對(duì) 的影響的影響

32、 in 2 cmi 2/ RUP L 2 oL / RUP L RR 2 1 in tUtu ccmi cos)( d d （四）檢波失真（四）檢波失真 cmd iL L cma) 1(U RR R EUm iL L da 1 RR R m 1. 1.割底失真割底失真 （1 1）不產(chǎn)生割底失真的條件）不產(chǎn)生割底失真的條件 設(shè)設(shè) ，則不產(chǎn)生割底失真的條件，則不產(chǎn)生割底失真的條件 ma愈大愈大或或檢波器交直流負(fù)載電阻比值愈小檢波器交直流負(fù)載電阻比值愈小，愈容易產(chǎn)生，愈容易產(chǎn)生 割底失真。割底失真。 1 d L L iL i iL L 1 R R RR R RR R ma （2 2）改進(jìn)電路）改進(jìn)電

33、路 思路：減小交、直流負(fù)載電阻值的差別思路：減小交、直流負(fù)載電阻值的差別 常取常取 RL1/RL20.10.2 2.2.對(duì)角線失真（放電失真，惰性失真）對(duì)角線失真（放電失真，惰性失真） （1 1）失真原因）失真原因 放電慢，包絡(luò)線下降快。放電慢，包絡(luò)線下降快。 （2 2）不失真條件）不失真條件 C通過(guò)通過(guò)RL的放電速度大于的放電速度大于 或等于包絡(luò)的下降速度。或等于包絡(luò)的下降速度。 （3 3）易產(chǎn)生對(duì)角線失真的情況）易產(chǎn)生對(duì)角線失真的情況 放電慢放電慢 調(diào)制深，包絡(luò)線下降快調(diào)制深，包絡(luò)線下降快 周期短，包絡(luò)線下降快周期短，包絡(luò)線下降快 dt tdu dt du)( m c 放放 a 2 a L

34、 1 m m CR L CR a m （五）檢波器元器件選擇與設(shè)計(jì)原則（五）檢波器元器件選擇與設(shè)計(jì)原則 1. 1.檢波二極管檢波二極管 選用正向電阻和結(jié)電容小（或最高工作頻率高）的晶體選用正向電阻和結(jié)電容?。ɑ蜃罡吖ぷ黝l率高）的晶體 二極管。二極管。 2.2.RL和和C的選擇的選擇 （1）從提高檢波效率和高頻濾波能力考慮，）從提高檢波效率和高頻濾波能力考慮，RLC應(yīng)盡應(yīng)盡 可能大；從避免對(duì)角線失真考慮，可能大；從避免對(duì)角線失真考慮， RLC有一最大允許值。有一最大允許值。 （2）為保證所需的檢波輸入電阻，）為保證所需的檢波輸入電阻，RL2Rin；為避免；為避免 割底失真，割底失真，RL有一最大

35、允許值。有一最大允許值。 5.4.25.4.2、同步檢波電路、同步檢波電路 從頻譜圖上看，調(diào)幅波的解調(diào)是將調(diào)幅波中的邊帶信號(hào)從頻譜圖上看，調(diào)幅波的解調(diào)是將調(diào)幅波中的邊帶信號(hào) 不失真的搬到零頻附近。因此，不失真的搬到零頻附近。因此，調(diào)幅波的解調(diào)電路也屬于頻調(diào)幅波的解調(diào)電路也屬于頻 譜搬移電路。譜搬移電路。 （1）電路模型）電路模型 （2）解調(diào)電路）解調(diào)電路 uAM(t) 低通濾波器低通濾波器 u (t) uc(t) 5.5 5.5 混混 頻頻 概述概述 一、什么是混頻器一、什么是混頻器 混頻，又稱變頻，是將信號(hào)的載頻從混頻，又稱變頻，是將信號(hào)的載頻從一個(gè)頻率一個(gè)頻率 變換到另外一個(gè)頻率的電路。變

36、換到另外一個(gè)頻率的電路。 混頻器具有兩個(gè)輸入電壓，其頻率分別為混頻器具有兩個(gè)輸入電壓，其頻率分別為fs和和 fL，輸出頻率，輸出頻率fI是這兩者的是這兩者的差頻差頻（ fI= fL fS ，下變下變 頻頻）或）或和頻和頻（ fI= fL+fS ，上變頻上變頻）。）。 混頻器在頻域中起著減（加）法器的作用。混頻器在頻域中起著減（加）法器的作用。 1. 混頻器將信號(hào)頻率變換成中頻，在中頻上放大信混頻器將信號(hào)頻率變換成中頻，在中頻上放大信 號(hào)，號(hào)，放大器的增益可做得很高而不自激，電路工放大器的增益可做得很高而不自激，電路工 作穩(wěn)定作穩(wěn)定（有利于放大）（有利于放大）； 2. 接收機(jī)在頻率很寬的范圍內(nèi)選

37、擇性好有困難，而接收機(jī)在頻率很寬的范圍內(nèi)選擇性好有困難，而 對(duì)于某一固定頻率選擇性可以做得很好對(duì)于某一固定頻率選擇性可以做得很好（有利于（有利于 選頻）選頻） ； 3. 混頻后所得的中頻頻率是固定的，混頻后所得的中頻頻率是固定的，使電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)使電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 化化。 二、為什么要進(jìn)行混頻二、為什么要進(jìn)行混頻 非線性非線性元件元件中頻濾波器中頻濾波器 uS(t) 本本 振振 uI(t) uL(t) 三、混頻器的基本組成三、混頻器的基本組成 1）非線性元件，如二極管、三極管和場(chǎng)效應(yīng)管）非線性元件，如二極管、三極管和場(chǎng)效應(yīng)管 和模擬乘法器等；和模擬乘法器等； 2）中頻濾波器；）中頻濾波器； 3）本地振蕩

38、器。）本地振蕩器。 5.5.1 混頻原理及特點(diǎn)混頻原理及特點(diǎn) 一、變頻前后的頻譜圖一、變頻前后的頻譜圖 SLI fff 注意：注意： 輸入信號(hào)的輸入信號(hào)的上邊頻上邊頻 中頻調(diào)幅信號(hào)的中頻調(diào)幅信號(hào)的下邊頻下邊頻 輸入信號(hào)的輸入信號(hào)的下邊頻下邊頻 中頻調(diào)幅信號(hào)的中頻調(diào)幅信號(hào)的上邊頻上邊頻 變頻是頻譜的線性搬移過(guò)程。變頻是頻譜的線性搬移過(guò)程。 混頻電路組成原理框圖 5.5.1 混頻原理及特點(diǎn)混頻原理及特點(diǎn) 變頻是指將高頻已調(diào)波經(jīng)過(guò)頻率變換，變?yōu)楣?定中頻已調(diào)波。 ttmUtu IaImI cos)cos1 ()( 數(shù)學(xué)表達(dá)式描述數(shù)學(xué)表達(dá)式描述 ttmUtu cacmAM cos)cos1 ()( 頻

39、譜描述 5.5.1 混頻原理及特點(diǎn)混頻原理及特點(diǎn) 混頻器的作用混頻器的作用 波形描述波形描述 混頻電路模擬乘法器混頻器 5.5.1 混頻原理及特點(diǎn)混頻原理及特點(diǎn) )( z tu )( I tu 分析如下：分析如下： 經(jīng)中心頻率為經(jīng)中心頻率為f fI I ，帶寬為帶寬為2 2F F的帶通濾波器濾波后，得：的帶通濾波器濾波后，得： )()( LsM tutuKttmUUK)cos()cos1 ( 2 1 cLaLmsmM ttmUUK)cos()cos1 ( 2 1 cLaLmsmM ttmU IaIm cos)cos1 ( ttmUUK)cos()cos1 ( 2 1 cLaLmsmM 假設(shè)非線

40、性元件假設(shè)非線性元件 )()( LS10 tutuaa .)( 2 110 uauaai tUtUtutuu LLmSSmLS coscos)()( 若若 2 LS2LS10 )()()()(tutuatutuaai 則則 2 LLSS2 coscostUtUa mm )cos()cos( )2cos2cos( 2 LSLSLmSm2 L 2 LmS 2 Sm 2 ttUUa tUtU a )( 2 2 Lm 2 Sm 2 UU a 中頻成分中頻成分 二、混頻原理的數(shù)學(xué)分析二、混頻原理的數(shù)學(xué)分析冪級(jí)數(shù)冪級(jí)數(shù) 結(jié)論：結(jié)論： 只要只要電路元件的伏安特性包含有平方項(xiàng)電路元件的伏安特性包含有平方項(xiàng)就可

41、就可 實(shí)現(xiàn)變頻。實(shí)現(xiàn)變頻。 原則上，凡是具有相乘功能的器件都可用來(lái)原則上，凡是具有相乘功能的器件都可用來(lái) 構(gòu)成變頻電路。目前高質(zhì)量的通信設(shè)備中廣泛采構(gòu)成變頻電路。目前高質(zhì)量的通信設(shè)備中廣泛采 用用二極管環(huán)形變頻器二極管環(huán)形變頻器和和雙差分對(duì)模擬相乘器雙差分對(duì)模擬相乘器，而，而 在一般接收機(jī)中，為了簡(jiǎn)化電路，仍采用簡(jiǎn)單的在一般接收機(jī)中，為了簡(jiǎn)化電路，仍采用簡(jiǎn)單的 晶體管混頻電路晶體管混頻電路。 三、晶體三極管變頻電路三、晶體三極管變頻電路 一、三極管變頻電路的幾種形式一、三極管變頻電路的幾種形式 按本振信號(hào)接入的不同，一般有四種電路形式。按本振信號(hào)接入的不同，一般有四種電路形式。 1.1.共射極

42、電路共射極電路用于頻率較低的情況用于頻率較低的情況 (1) (1) 信號(hào)：基極信號(hào)：基極 本振：射極本振：射極 (2) (2) 信號(hào)、本振：基極信號(hào)、本振：基極 2.2.共基極電路共基極電路用于頻率較高的情況用于頻率較高的情況 (1) (1) 信號(hào)：射極信號(hào)：射極 本振：基極本振：基極 (2) (2) 信號(hào)、本振：射極信號(hào)、本振：射極 二、三極管變頻電路應(yīng)用舉例二、三極管變頻電路應(yīng)用舉例 1.1.收音機(jī)中的他激式混頻器收音機(jī)中的他激式混頻器 由于由于fS、fL 、fI三者差別較大，各諧振電路三者差別較大，各諧振電路 對(duì)另一頻率可近似看作短路。對(duì)另一頻率可近似看作短路。 2.2.收音機(jī)中的自激式

43、變頻器收音機(jī)中的自激式變頻器 3.3.電視接收機(jī)中的典型變頻電路電視接收機(jī)中的典型變頻電路 四、超外差接收機(jī)的統(tǒng)調(diào)與跟蹤四、超外差接收機(jī)的統(tǒng)調(diào)與跟蹤 在超外差接收中，為了調(diào)諧方便，希望在超外差接收中，為了調(diào)諧方便，希望高頻調(diào)高頻調(diào) 諧回路（輸入回路、高放回路）與本振回路，實(shí)行諧回路（輸入回路、高放回路）與本振回路，實(shí)行 統(tǒng)一調(diào)諧。統(tǒng)一調(diào)諧。通常采用同軸可變電容器進(jìn)行。通常采用同軸可變電容器進(jìn)行。 收音機(jī)中波的最低頻率收音機(jī)中波的最低頻率fmin = 535kHz，而最高，而最高 頻率頻率fmax = 1605 kHz，則高頻回路的波段覆蓋系數(shù)則高頻回路的波段覆蓋系數(shù) 為為 3 C C f f

44、K min max min max d 當(dāng)中頻選用當(dāng)中頻選用 時(shí)，如用容量相同的可時(shí)，如用容量相同的可 變電容，則本振波段將從變電容，則本振波段將從最低頻率最低頻率 變化到最高頻率變化到最高頻率 而要求的最高頻率應(yīng)為而要求的最高頻率應(yīng)為: : 這說(shuō)明除最低頻率處滿足中頻這說(shuō)明除最低頻率處滿足中頻465kHz外，外， 在波段其它頻率處均不是在波段其它頻率處均不是465kHz 。 kHz1000465535 min L f kHz465 kHz30003 minmax LL ff kHz20704651605 一點(diǎn)跟蹤一點(diǎn)跟蹤 為為使統(tǒng)調(diào)要求能基本滿足，而又不使電路太復(fù)使統(tǒng)調(diào)要求能基本滿足，而又不

45、使電路太復(fù) 雜，目前都在本振回路上采取措施，這種方法稱為雜，目前都在本振回路上采取措施，這種方法稱為 三點(diǎn)統(tǒng)調(diào)或稱三點(diǎn)跟蹤三點(diǎn)統(tǒng)調(diào)或稱三點(diǎn)跟蹤。 為了滿足為了滿足三點(diǎn)統(tǒng)調(diào)三點(diǎn)統(tǒng)調(diào)，在本振回路上必須附加電容在本振回路上必須附加電容。 p串聯(lián)電容串聯(lián)電容Cp，Cp稱為墊整電容，其容量較大，與稱為墊整電容，其容量較大，與 Cmax的容量相近；的容量相近； p并聯(lián)電容并聯(lián)電容Ct，Ct稱為墊補(bǔ)電容，其容量較小，與稱為墊補(bǔ)電容，其容量較小，與 Cmin的容量相近。的容量相近。 p在本振頻率高頻端，在本振頻率高頻端，C = Cmin，由于，由于Ct與與Cmin 相近，相近，使總的電容增大，所以使高頻本振頻

46、率使總的電容增大，所以使高頻本振頻率 降低。降低。 p在本振頻率低頻端，在本振頻率低頻端，C = Cmax, ,Ct的并聯(lián)作用的并聯(lián)作用 可忽略。可忽略。串聯(lián)串聯(lián) Cp后，使總的電容減少，所以后，使總的電容減少，所以 使低端本振頻率提高。使低端本振頻率提高。這樣就達(dá)到了三點(diǎn)統(tǒng)調(diào)這樣就達(dá)到了三點(diǎn)統(tǒng)調(diào) 的目的。的目的。 5.5.2 5.5.2 變頻干擾及其抑制方法變頻干擾及其抑制方法 由于變頻器件特性的由于變頻器件特性的非線性非線性，在產(chǎn)生所需，在產(chǎn)生所需 頻率的同時(shí)，還將有頻率的同時(shí)，還將有大量的不需要的頻率分量大量的不需要的頻率分量 出現(xiàn)。在接收機(jī)中，當(dāng)其中某些頻率出現(xiàn)。在接收機(jī)中，當(dāng)其中某些

47、頻率等于或接等于或接 近中頻近中頻時(shí)，就能順利的通過(guò)中頻放大器，經(jīng)解時(shí)，就能順利的通過(guò)中頻放大器，經(jīng)解 調(diào)后在輸出級(jí)引起串音、哨叫和各種干擾。調(diào)后在輸出級(jí)引起串音、哨叫和各種干擾。 非線性非線性元件元件中頻濾波器中頻濾波器 uS(t) 本本 振振 uL(t) uo(t) 一、組合頻率干擾一、組合頻率干擾信號(hào)和本振產(chǎn)生的干擾信號(hào)和本振產(chǎn)生的干擾 變頻器在信號(hào)電壓和本振電壓共同作用下變頻器在信號(hào)電壓和本振電壓共同作用下 產(chǎn)生了許多產(chǎn)生了許多組合頻率分量組合頻率分量 | SL nfmff 則在混頻器中，中頻和寄生信號(hào)都將順利的通則在混頻器中，中頻和寄生信號(hào)都將順利的通 過(guò)中頻放大器加到檢波器，與有用

48、信號(hào)在檢波過(guò)中頻放大器加到檢波器，與有用信號(hào)在檢波 器中產(chǎn)生差拍，形成低頻干擾。器中產(chǎn)生差拍，形成低頻干擾。 若其中的某些頻率分量接近于中頻值，即若其中的某些頻率分量接近于中頻值，即 ISL |fnfmf 例如：例如： 分析：根據(jù)分析：根據(jù) 若若m=1，n=2，則，則 ，接近于，接近于 466kHz，這樣，它和有用中頻信號(hào)同時(shí)進(jìn)入中，這樣，它和有用中頻信號(hào)同時(shí)進(jìn)入中 放、檢波，產(chǎn)生差拍，在接收機(jī)輸出產(chǎn)生放、檢波，產(chǎn)生差拍，在接收機(jī)輸出產(chǎn)生1kHz 的哨叫聲。的哨叫聲。 kHz1396 L fkHz931 S f | SL nfmff kHz4662 LS ff kHz1465466 低頻信號(hào)低

49、頻信號(hào) 哨叫哨叫 二、副波道干擾二、副波道干擾干擾與本振產(chǎn)生的干擾干擾與本振產(chǎn)生的干擾 凡能加到混頻器輸入端的外來(lái)干擾信號(hào)均可凡能加到混頻器輸入端的外來(lái)干擾信號(hào)均可 以在混頻器中與本振電壓產(chǎn)生混頻作用，若形成以在混頻器中與本振電壓產(chǎn)生混頻作用，若形成 的組合頻率滿足的組合頻率滿足 就會(huì)形成干擾。就會(huì)形成干擾。 這類干擾主要有中頻干擾、鏡頻干擾和組合這類干擾主要有中頻干擾、鏡頻干擾和組合 副波道干擾。副波道干擾。 InL |fnfmf 1.1.中頻干擾（中頻干擾（m=0 0，n1 1） 當(dāng)當(dāng)m=0 0，n1 1時(shí)，時(shí)， , ,稱為中頻干擾。稱為中頻干擾。 對(duì)應(yīng)這種干擾，變頻器實(shí)際上起到了中頻放對(duì)

50、應(yīng)這種干擾，變頻器實(shí)際上起到了中頻放 大器的作用，具有比有用信號(hào)更強(qiáng)的傳輸能力。大器的作用，具有比有用信號(hào)更強(qiáng)的傳輸能力。 對(duì)中頻干擾的抑制方法對(duì)中頻干擾的抑制方法-主要是提高變頻主要是提高變頻 器前面電路的選擇性，增強(qiáng)對(duì)中頻信號(hào)的抑制或器前面電路的選擇性，增強(qiáng)對(duì)中頻信號(hào)的抑制或 設(shè)置中頻陷波器設(shè)置中頻陷波器。 In ff 2.2.鏡頻干擾（鏡頻干擾（m=1 1，n1 1） 當(dāng)當(dāng)m=n=1時(shí)時(shí)， 稱為鏡頻干擾，稱為鏡頻干擾， 顯然，顯然，fn與與fS以以fL為軸形成鏡像關(guān)系。為軸形成鏡像關(guān)系。 抑制鏡頻干擾的方法：抑制鏡頻干擾的方法： 1）提高前級(jí)電路的選擇性；）提高前級(jí)電路的選擇性； 2）采

51、用高中頻）采用高中頻 例如，在短波接收機(jī)中，接收頻段為例如，在短波接收機(jī)中，接收頻段為230MHz，中頻選，中頻選 在在70MHz附近。附近。 ISILn 2 fffff f0 fcfLfJ fIfI f 三、交調(diào)和互調(diào)干擾三、交調(diào)和互調(diào)干擾 1.1.交調(diào)干擾交調(diào)干擾 電臺(tái)信號(hào)和干擾信號(hào)同時(shí)作用于接收機(jī)的輸電臺(tái)信號(hào)和干擾信號(hào)同時(shí)作用于接收機(jī)的輸 入端時(shí)所產(chǎn)生的一種現(xiàn)象。入端時(shí)所產(chǎn)生的一種現(xiàn)象。 抑制交調(diào)干擾的方法抑制交調(diào)干擾的方法-提高前端電路的提高前端電路的 選選 擇性；擇性；其次可以通過(guò)選擇晶體管合適的工作狀態(tài)，其次可以通過(guò)選擇晶體管合適的工作狀態(tài)， 減少無(wú)用的非線性項(xiàng)實(shí)現(xiàn)減少無(wú)用的非線性

52、項(xiàng)實(shí)現(xiàn)。 2.2.互調(diào)干擾互調(diào)干擾 互調(diào)干擾是兩個(gè)或多個(gè)干擾電壓加到接收機(jī)高互調(diào)干擾是兩個(gè)或多個(gè)干擾電壓加到接收機(jī)高 放級(jí)或變頻級(jí)的輸入端，由于晶體管的非線性作用，放級(jí)或變頻級(jí)的輸入端，由于晶體管的非線性作用， 干擾信號(hào)與本振相互混頻，產(chǎn)生的組合頻率分量若干擾信號(hào)與本振相互混頻，產(chǎn)生的組合頻率分量若 接近中頻，從而形成干擾。接近中頻，從而形成干擾。 例：例：fs=1200kHzfs=1200kHz，fn1=1190kHzfn1=1190kHz，fn2=1180kHzfn2=1180kHz， 則組合頻率則組合頻率 1665-( 1665-(2 2* *1190-11801190-1180)=16

53、65-)=1665-1200=1200=465kHz465kHz 四、減小或避免混頻干擾的措施四、減小或避免混頻干擾的措施 混頻干擾的根本原因是器件的非線性特性。 混頻干擾可分成兩類：混頻干擾可分成兩類： 1.由于非線性特性產(chǎn)生了眾多無(wú)用組合頻率分量而引起的。 2.由于非線性特性產(chǎn)生了一些受外來(lái)干擾控制或與調(diào)制信號(hào)不成 線性關(guān)系的有用頻率分量而引起的。 針對(duì)混頻干擾產(chǎn)生的具體原因針對(duì)混頻干擾產(chǎn)生的具體原因, , 可以采取以下三個(gè)方面的措施來(lái)可以采取以下三個(gè)方面的措施來(lái) 減小或避免減小或避免。 (1)選擇合適的中頻。如果將中頻選在接收信號(hào)頻段之外, 可以避 免中頻干擾和最強(qiáng)的干擾哨聲。 (2)提

54、高混頻電路之前選頻網(wǎng)絡(luò)的選擇性,減少進(jìn)入混頻電路的外 來(lái)干擾。 (3)采用具有平方律特性的場(chǎng)效應(yīng)管、模擬乘法器或利用平衡抵消 原理組成的平衡混頻電路或環(huán)形混頻電路, 三、三、 混頻器的主要技術(shù)指標(biāo)混頻器的主要技術(shù)指標(biāo) 1 1混頻器增益要大混頻器增益要大 混頻增益定義為混頻器輸出中頻信號(hào)與輸入信號(hào)大小之 比，有電壓增益（用KVC表示）和功率增益（KPC表示） 兩種，通常用分貝數(shù)表示。 混頻器電壓增益: 混頻器功率增益: = I VC S U K U 中頻輸出電壓 高頻輸出電壓 = I PC S P K P 中頻輸出信號(hào)功率 高頻輸出信號(hào)功率 對(duì)接收機(jī)而言，對(duì)接收機(jī)而言，KVC(或或KPC)大，有

55、利于提高接收靈敏度。通常在大，有利于提高接收靈敏度。通常在 廣播收音機(jī)中廣播收音機(jī)中KPC為為2030db，電視接收機(jī)中，電視接收機(jī)中KVC為為68dB。 2 2噪聲系數(shù)要小噪聲系數(shù)要小 混頻器的噪聲系數(shù)定義為混頻器輸入信噪功率比和輸出中頻信號(hào) 噪聲功率比的比值，也是用分貝數(shù)表示的。 由于混頻器處于接收機(jī)前端，因此要求它的噪聲系數(shù)很小。 3. 3. 隔離度隔離度 隔離度是指三個(gè)端口（輸入、本振和中頻）相互之間的隔離程 度,即本端口的信號(hào)功率與其泄漏到另一個(gè)端口的功率之比。 例如， 本振口至輸入口的隔離度定義為: 顯然，隔離度應(yīng)越大越好。由于本振功率較大，故本振信號(hào)的 泄漏更為重要。 / = /

56、 ii F oo SN N SN 輸入端載頻信號(hào)噪聲功率比 輸出端中頻信號(hào)噪聲功率比 10lg)db 本振口的本振信號(hào)功率 （ 泄露到輸入口的本振信號(hào)功率 4 4、1dB1dB壓縮點(diǎn)功率和三階互調(diào)截點(diǎn)功率壓縮點(diǎn)功率和三階互調(diào)截點(diǎn)功率 理想混頻器輸出的中頻信號(hào)振幅應(yīng)該和輸入已調(diào)波信號(hào)的振幅成 正比，即混頻增益為常數(shù)。混頻電路的二次方項(xiàng)產(chǎn)生這一線性 關(guān)系。而四次方項(xiàng)產(chǎn)生的中頻分量振幅與輸入信號(hào)振幅UsUs的三 次方成正比。對(duì)于實(shí)際混頻器來(lái)說(shuō)，其轉(zhuǎn)移特性中參數(shù)a4是負(fù) 數(shù)，所以隨著UsUs的加大，增益將會(huì)減小，這一現(xiàn)象稱為增益壓 縮。也就是說(shuō)，在輸入信號(hào)較小時(shí)，輸出中頻信號(hào)隨輸入信號(hào) 近似成線性增大

57、。當(dāng)輸入信號(hào)較大時(shí)，輸出中頻信號(hào)隨輸入信 號(hào)的增大速率將會(huì)逐漸變小。 定義混頻實(shí)際功率增益低于理想線性功率增益1dB（相當(dāng)于減少了 21%）時(shí)對(duì)應(yīng)的信號(hào)功率點(diǎn)為1dB壓縮點(diǎn)、相應(yīng)的輸入、輸出信 號(hào)功率分別用輸入P1dB、輸出P1dB表示，單位均為dBm， 4 4、1dB1dB壓縮點(diǎn)功率和三階互調(diào)截點(diǎn)功率壓縮點(diǎn)功率和三階互調(diào)截點(diǎn)功率 p如上圖所示。圖中虛線PI1是理想輸出中頻信號(hào)功率線，斜率為 1，實(shí)線PI2是實(shí)際輸出中頻信號(hào)功率線。若功率增益公式用分 貝數(shù)表示，則有Po(dBm)=Pi(dBm)+Gp(dB)。所以，A點(diǎn)處的功率 增益減小1dB，也就是相當(dāng)于實(shí)際輸出功率比理想輸出功率減小 1

58、dBm。 5.5.45.5.4混頻電路混頻電路 1 1晶體三極管混頻器晶體三極管混頻器 晶體三極管混頻器原理電路晶體三極管混頻器原理電路 cos ssmc uUt cos LLmL uUt smLm UU L L1 1C C1 1調(diào)諧于輸入調(diào)諧于輸入 信號(hào)信號(hào)u us s的載頻的載頻f fc c L L2 2C C2 2調(diào)諧于中頻調(diào)諧于中頻f fI I 0 0012 ( )( ) ( )(coscos2) Ccms cmmLmLs iItgt u Itggtgtu 經(jīng)集電極諧振回路濾波后經(jīng)集電極諧振回路濾波后,得到中頻電流得到中頻電流iI 1111 111 11 cos()cos 22 cos

59、cos msLcms Cs ig Utg Ut g UtIt 集電極電流為集電極電流為 可以通過(guò)求可以通過(guò)求gm(t)的基波分量來(lái)得到的基波分量來(lái)得到gm1(t)，其中：，其中： 其中：其中： 111 1 ( )cos mm ggttdt 111 11 cos()tcost 22 ImScmSI ig Ug U 1-Ic 定義混頻跨導(dǎo)：定義混頻跨導(dǎo)： 若若L L2 2C C2 2回路總諧振電導(dǎo)為回路總諧振電導(dǎo)為 ，則可以求得混頻電壓增益則可以求得混頻電壓增益 11 = 2 m c m S g g i U 輸出中頻電流 輸入高頻電壓 或者：定義混頻跨導(dǎo)：或者：定義混頻跨導(dǎo)： 0 ( ) ( ),

60、( ) BEBB C BBBBL BE c tuU g tUtU i u u 同樣有同樣有: : 1 2 1 ggc g g g Ug I U U A c sS uc 11 給混頻電路提供的本振信號(hào)可以由單獨(dú)的振蕩電路產(chǎn)生給混頻電路提供的本振信號(hào)可以由單獨(dú)的振蕩電路產(chǎn)生, , 也可也可 以由混頻晶體管本身產(chǎn)生。由一個(gè)晶體管同時(shí)產(chǎn)生本振信號(hào)、以由混頻晶體管本身產(chǎn)生。由一個(gè)晶體管同時(shí)產(chǎn)生本振信號(hào)、 實(shí)現(xiàn)混頻的電路通常稱為變頻器。實(shí)現(xiàn)混頻的電路通常稱為變頻器。 輸入信號(hào)輸入信號(hào) 和本振信號(hào)和本振信號(hào) 分別加在晶體管的基極和發(fā)射極上分別加在晶體管的基極和發(fā)射極上, , 輸輸 出中頻信號(hào)出中頻信號(hào) 由連