通信電路第6章

1、第6章模擬調(diào)幅、檢波與混頻電路(線性頻率變換電路). 概述概述. 振幅調(diào)制與解調(diào)原理振幅調(diào)制與解調(diào)原理. 調(diào)幅電路調(diào)幅電路. 檢波電路檢波電路. 混頻混頻. 倍頻倍頻. 接收機(jī)中的自動(dòng)增益控制電路接收機(jī)中的自動(dòng)增益控制電路. 實(shí)例介紹實(shí)例介紹.9 章末小結(jié)章末小結(jié)第第6章章 模擬調(diào)幅、檢波與混頻電路模擬調(diào)幅、檢波與混頻電路(線性頻率變換電路線性頻率變換電路)第6章模擬調(diào)幅、檢波與混頻電路(線性頻率變換電路) (1) 調(diào)制：調(diào)制：用調(diào)制信號(hào)去控制載波信號(hào)的某一個(gè)參量的過(guò)程用調(diào)制信號(hào)去控制載波信號(hào)的某一個(gè)參量的過(guò)程。 定義：定義：信號(hào)信號(hào) 載波信號(hào)：（等幅）高頻振蕩信號(hào)載波信號(hào)：（等幅）高頻振蕩信

2、號(hào) 正弦波正弦波 方波方波 三角波三角波 )cos( tUuccc鋸齒波鋸齒波調(diào)制信號(hào)：調(diào)制信號(hào)：需要傳輸?shù)男盘?hào)需要傳輸?shù)男盘?hào)（原始信號(hào)）（原始信號(hào)） 語(yǔ)言語(yǔ)言圖像圖像 tUu cos密碼密碼已調(diào)信號(hào)（已調(diào)波）：經(jīng)過(guò)調(diào)制后的高頻信號(hào)（已調(diào)信號(hào)（已調(diào)波）：經(jīng)過(guò)調(diào)制后的高頻信號(hào)（射頻信號(hào)射頻信號(hào)）振幅調(diào)制振幅調(diào)制解調(diào)（檢波解調(diào)（檢波)混頻（變頻）混頻（變頻）屬于屬于 線性頻率變換電路線性頻率變換電路 (2)解調(diào)：解調(diào)：調(diào)制的逆過(guò)程調(diào)制的逆過(guò)程，即從已調(diào)波中恢復(fù)原調(diào)制信號(hào)的過(guò)程。，即從已調(diào)波中恢復(fù)原調(diào)制信號(hào)的過(guò)程。6.1概述概述第6章模擬調(diào)幅、檢波與混頻電路(線性頻率變換電路) 調(diào)調(diào)相相的的逆逆過(guò)過(guò)

3、程程鑒鑒相相調(diào)調(diào)頻頻的的逆逆過(guò)過(guò)程程鑒鑒頻頻振振幅幅調(diào)調(diào)制制的的逆逆過(guò)過(guò)程程振振幅幅檢檢波波(7)振幅調(diào)制分三種方式：振幅調(diào)制分三種方式： )()()(SSBDSBAM單單過(guò)過(guò)帶帶調(diào)調(diào)制制抑抑制制載載波波的的雙雙邊邊帶帶調(diào)調(diào)幅幅普普通通調(diào)調(diào)幅幅 （5）相位調(diào)制：）相位調(diào)制：調(diào)制信號(hào)控制載波相位調(diào)制信號(hào)控制載波相位，使，使已調(diào)波的相位隨調(diào)已調(diào)波的相位隨調(diào) 制信號(hào)線變化。制信號(hào)線變化。 （ 6）解調(diào)方式：）解調(diào)方式：（4）頻率調(diào)制：）頻率調(diào)制：調(diào)制信號(hào)控制載波頻率調(diào)制信號(hào)控制載波頻率，使，使已調(diào)波的頻率隨調(diào)制已調(diào)波的頻率隨調(diào)制 信號(hào)線性變化。信號(hào)線性變化。（3）振幅調(diào)制：由）振幅調(diào)制：由調(diào)制信號(hào)去

4、控制載波振幅調(diào)制信號(hào)去控制載波振幅，使，使已調(diào)信號(hào)的振已調(diào)信號(hào)的振 幅幅 隨調(diào)制信號(hào)線性變化。隨調(diào)制信號(hào)線性變化。第6章模擬調(diào)幅、檢波與混頻電路(線性頻率變換電路) 調(diào)制電路與解調(diào)電路是通信系統(tǒng)中的重要組成部分。調(diào)制電路與解調(diào)電路是通信系統(tǒng)中的重要組成部分。 調(diào)制調(diào)制是在發(fā)射端將調(diào)制信號(hào)從低頻段變換到高頻段是在發(fā)射端將調(diào)制信號(hào)從低頻段變換到高頻段, 便于天便于天線發(fā)送或?qū)崿F(xiàn)不同信號(hào)源、不同系統(tǒng)的頻分復(fù)用；線發(fā)送或?qū)崿F(xiàn)不同信號(hào)源、不同系統(tǒng)的頻分復(fù)用；解調(diào)解調(diào)是在接收端將已調(diào)波信號(hào)從高頻段變換到低頻段是在接收端將已調(diào)波信號(hào)從高頻段變換到低頻段, 恢復(fù)恢復(fù)原調(diào)制信號(hào)。原調(diào)制信號(hào)。 在模擬系統(tǒng)里在模擬

5、系統(tǒng)里, 按照載波波形的不同按照載波波形的不同, 可分為脈沖調(diào)制和可分為脈沖調(diào)制和正弦波調(diào)制兩種方式。正弦波調(diào)制兩種方式。第6章模擬調(diào)幅、檢波與混頻電路(線性頻率變換電路) 脈沖調(diào)制是以高頻矩形脈沖為載波脈沖調(diào)制是以高頻矩形脈沖為載波, 用低頻調(diào)制信號(hào)分別去用低頻調(diào)制信號(hào)分別去控制矩形脈沖的控制矩形脈沖的幅度、寬度或位置幅度、寬度或位置三個(gè)參量三個(gè)參量, 分別稱為脈幅調(diào)制分別稱為脈幅調(diào)制(PAM), 脈寬調(diào)制脈寬調(diào)制(PDM)和脈位調(diào)制和脈位調(diào)制(PPM)。 正弦波調(diào)制是以高頻正弦波為載波正弦波調(diào)制是以高頻正弦波為載波, 用低頻調(diào)制信號(hào)分別去用低頻調(diào)制信號(hào)分別去控制正弦波的控制正弦波的振幅、頻

6、率或相位振幅、頻率或相位三個(gè)參量三個(gè)參量, 分別稱為調(diào)幅分別稱為調(diào)幅(AM)、 調(diào)頻調(diào)頻(FM)和調(diào)相和調(diào)相(PM)。 本書(shū)僅討論正弦波調(diào)制。本書(shū)僅討論正弦波調(diào)制。 本章首先分別在時(shí)域和頻域討論振幅調(diào)制與解調(diào)的基本原本章首先分別在時(shí)域和頻域討論振幅調(diào)制與解調(diào)的基本原理理, 然后介紹有關(guān)電路組成。由于混頻電路、倍頻電路與調(diào)幅電然后介紹有關(guān)電路組成。由于混頻電路、倍頻電路與調(diào)幅電路、振幅解調(diào)電路路、振幅解調(diào)電路(又稱為檢波電路又稱為檢波電路)同屬于線性頻率變換電路同屬于線性頻率變換電路, 所以也放在這一章介紹。所以也放在這一章介紹。 第6章模擬調(diào)幅、檢波與混頻電路(線性頻率變換電路)6.2.1普通

7、調(diào)幅方式普通調(diào)幅方式（1） 設(shè)：載波信號(hào)：設(shè)：載波信號(hào)： tUuccc cos 調(diào)制信號(hào)：調(diào)制信號(hào)： tUu cos那么調(diào)那么調(diào) 幅信號(hào)（已調(diào)波）可表達(dá)為：幅信號(hào)（已調(diào)波）可表達(dá)為： ttUucmAM cos)( 由于由于調(diào)調(diào) 幅信號(hào)的振幅與調(diào)制信號(hào)成線性關(guān)系幅信號(hào)的振幅與調(diào)制信號(hào)成線性關(guān)系，即有：，即有： tUkUtUacm cos)(，式中，式中ak為比例常數(shù)為比例常數(shù)即：即： )cos1()cos1()(tmUtUUkUtUaccacm 式中式中ma為調(diào)制為調(diào)制 度，度， caaUUkm 常用百分比數(shù)表示。常用百分比數(shù)表示。ttmUucacAM cos)cos1( 1. AM調(diào)幅波的數(shù)學(xué)

8、調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表達(dá)式表達(dá)式 6.2 振幅調(diào)制與解調(diào)原理振幅調(diào)制與解調(diào)原理則有則有 ttmUucnnnncAM cos)cos(11 其中：其中： nanUkm 若將若將 )(tf分解為：分解為： 1)cos()(nnnntUtf 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)一個(gè)連續(xù)頻譜的限帶信號(hào) 。) t ( f則則ttfkUucacAM cos)(1 第6章模擬調(diào)幅、檢波與混頻電路(線性頻率變換電路)普通調(diào)幅信號(hào)波形普通調(diào)幅信號(hào)波形 波形特點(diǎn)：波形特點(diǎn)： （1）調(diào)幅波的振幅（包絡(luò)）變化規(guī)律）調(diào)幅波的振幅（包絡(luò)）變化規(guī)

9、律 與調(diào)制信號(hào)波形一致與調(diào)制信號(hào)波形一致 (2) 調(diào)幅度調(diào)幅度ma反映了調(diào)幅的強(qiáng)弱程度反映了調(diào)幅的強(qiáng)弱程度， 可以看出：可以看出： 一般一般m值越大調(diào)幅越深：值越大調(diào)幅越深： ttmUucacAM cos)cos1( )cos1()(tmUtUacm tUuccc cos tUu cos)1 (maxacmUU cU)1 (minacmUU 1M,1)(10a必須不大于普通調(diào)幅要求實(shí)際電路中必須避免包絡(luò)失真過(guò)調(diào)幅時(shí)百分之百最大調(diào)幅時(shí)未調(diào)幅時(shí)aaammm1ma 1ma minmaxminmaxminmaxUUUU21caUUUm第6章模擬調(diào)幅、檢波與混頻電路(線性頻率變換電路)（1）由單一頻率信

10、號(hào)調(diào)）由單一頻率信號(hào)調(diào) 幅幅 tmtmtUttmUucacacccacAM)cos(21)cos(21coscos)cos1( 含傳輸信息下邊頻分量含傳輸信息上邊頻分量不含傳輸信息載波分量:)(ccc可見(jiàn)可見(jiàn),調(diào)幅波并不是一個(gè)簡(jiǎn)單的正弦波，包含有三個(gè)頻率分量：調(diào)幅波并不是一個(gè)簡(jiǎn)單的正弦波，包含有三個(gè)頻率分量：普通調(diào)幅波的頻譜普通調(diào)幅波的頻譜 調(diào)制信號(hào)調(diào)制信號(hào)c載波載波調(diào)幅波調(diào)幅波c +上邊頻上邊頻caUm21c - 下邊頻下邊頻caUm21cU頻帶寬度是頻帶寬度是頻帶寬度是頻帶寬度是2第6章模擬調(diào)幅、檢波與混頻電路(線性頻率變換電路)同樣含有三部分頻率成份同樣含有三部分頻率成份 nncnnnc

11、nccnncnncncccnnncAMtmtmtUtmtmtUttmUu)cos(21)cos(21cos)cos(21)cos(21coscoscos1 含含信信息息下下邊邊帶帶含含信信息息上上邊邊帶帶不不含含信信息息載載波波分分量量)()(:ncncc (2) 限帶信號(hào)的調(diào)幅波限帶信號(hào)的調(diào)幅波max c c限帶限帶信號(hào)信號(hào) c c載波載波調(diào)幅波調(diào)幅波c c- -max 下邊頻帶下邊頻帶c c+max上邊頻帶上邊頻帶max max max 第6章模擬調(diào)幅、檢波與混頻電路(線性頻率變換電路)LccRUP221 caLcaPmRUmPP422122 下下邊邊上上邊邊 212accAMmPPPPP

12、下下邊邊上上邊邊22am 載載波波功功率率雙雙邊邊帶帶功功率率42am 載載波波功功率率單單邊邊帶帶功功率率22222212aaaammmm 平平均均總總功功率率雙雙邊邊帶帶功功率率2224aamm 平平均均總總功功率率單單邊邊帶帶功功率率(2) 上、下邊帶的平均功率：上、下邊帶的平均功率： (3) 在調(diào)制信號(hào)一周期內(nèi)，調(diào)幅信號(hào)輸出的平均總功率在調(diào)制信號(hào)一周期內(nèi)，調(diào)幅信號(hào)輸出的平均總功率 (4)邊帶功率，載波功率與平均功率之間的關(guān)系：邊帶功率，載波功率與平均功率之間的關(guān)系： RL上消耗的載波功率：上消耗的載波功率： (1)調(diào)制波的功率調(diào)制波的功率那么調(diào)幅波各分量的功率為：那么調(diào)幅波各分量的功率

13、為： 設(shè)調(diào)幅波傳輸信號(hào)至負(fù)載電阻設(shè)調(diào)幅波傳輸信號(hào)至負(fù)載電阻RL上，上，由于由于在普通調(diào)幅波信號(hào)中，有用信息只攜帶在邊頻帶內(nèi)，而載波本身在普通調(diào)幅波信號(hào)中，有用信息只攜帶在邊頻帶內(nèi)，而載波本身并不攜帶信息，但它的功率卻占了整個(gè)調(diào)幅波功率的絕大部分，因而并不攜帶信息，但它的功率卻占了整個(gè)調(diào)幅波功率的絕大部分，因而調(diào)幅波的功率浪費(fèi)大，效率低。調(diào)幅波的功率浪費(fèi)大，效率低。但但AM波調(diào)制方便，解調(diào)方便，便于接波調(diào)制方便，解調(diào)方便，便于接收。如當(dāng)收。如當(dāng)100%調(diào)制時(shí)調(diào)制時(shí)(ma=1) ，雙邊帶功率為載波功率的，雙邊帶功率為載波功率的 ，只占用了，只占用了調(diào)幅波功率的調(diào)幅波功率的 ，而當(dāng)，而當(dāng) ,2131

14、21 maPc98PAM 為了提高功率利用率為了提高功率利用率, 可以只發(fā)送兩個(gè)邊頻分量而不發(fā)送可以只發(fā)送兩個(gè)邊頻分量而不發(fā)送載頻分量載頻分量, 或者進(jìn)一步僅發(fā)送其中一個(gè)邊頻分量或者進(jìn)一步僅發(fā)送其中一個(gè)邊頻分量, 同樣可以將調(diào)同樣可以將調(diào)制信息包含在調(diào)幅信號(hào)中。制信息包含在調(diào)幅信號(hào)中。 這兩種調(diào)幅方式分別稱為抑制載這兩種調(diào)幅方式分別稱為抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波的雙邊帶調(diào)幅(簡(jiǎn)稱雙邊帶調(diào)幅簡(jiǎn)稱雙邊帶調(diào)幅)和抑制載波的單邊帶調(diào)幅和抑制載波的單邊帶調(diào)幅(簡(jiǎn)簡(jiǎn)稱單邊帶調(diào)幅稱單邊帶調(diào)幅), 在以下兩小節(jié)將分別給予介紹。在以下兩小節(jié)將分別給予介紹。第6章模擬調(diào)幅、檢波與混頻電路(線性頻率變換電路) 由于：由

15、于：tUtmtUttmUuccacccacAM coscoscoscos)cos1( 相加器相加器 乘法器乘法器AMu直流直流cu u 乘法器乘法器 相加器相加器 uAMucuAM信號(hào)的產(chǎn)生原理框圖信號(hào)的產(chǎn)生原理框圖可見(jiàn)可見(jiàn)要完成要完成AM調(diào)制，其核心部分是實(shí)現(xiàn)調(diào)制信號(hào)與載波相乘。調(diào)制，其核心部分是實(shí)現(xiàn)調(diào)制信號(hào)與載波相乘。第6章模擬調(diào)幅、檢波與混頻電路(線性頻率變換電路)普通調(diào)幅信號(hào)的解調(diào)方法普通調(diào)幅信號(hào)的解調(diào)方法 解調(diào)是調(diào)制的逆過(guò)程解調(diào)是調(diào)制的逆過(guò)程，是從高頻已調(diào)波中恢復(fù)出原低頻調(diào)制是從高頻已調(diào)波中恢復(fù)出原低頻調(diào)制信號(hào)的過(guò)程。從頻譜上看，解調(diào)也是一種信號(hào)頻譜的線性搬信號(hào)的過(guò)程。從頻譜上看，解

16、調(diào)也是一種信號(hào)頻譜的線性搬移過(guò)程，是將高頻端的信號(hào)頻譜搬移到低頻端，移過(guò)程，是將高頻端的信號(hào)頻譜搬移到低頻端，解調(diào)過(guò)程是解調(diào)過(guò)程是和調(diào)制過(guò)程相對(duì)應(yīng)的，不同的調(diào)制方式對(duì)應(yīng)于不同的解調(diào)。和調(diào)制過(guò)程相對(duì)應(yīng)的，不同的調(diào)制方式對(duì)應(yīng)于不同的解調(diào)。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)幅信號(hào)的包絡(luò)反映了調(diào)制信號(hào)波形變化這一特點(diǎn)利用普通調(diào)幅信號(hào)的包絡(luò)反映了調(diào)制信號(hào)波形變化這一特點(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)制信號(hào)。這就是就可以恢復(fù)原來(lái)的調(diào)制信號(hào)。這就是包絡(luò)檢

17、波的原理。包絡(luò)檢波的原理。 t調(diào)幅波調(diào)幅波調(diào)幅波頻譜調(diào)幅波頻譜c+c- - c輸出信號(hào)頻譜輸出信號(hào)頻譜包絡(luò)檢波輸出包絡(luò)檢波輸出t 非線形電路非線形電路低通濾波器低通濾波器t調(diào)幅波調(diào)幅波t調(diào)幅波調(diào)幅波t調(diào)幅波調(diào)幅波包絡(luò)檢波輸出包絡(luò)檢波輸出t包絡(luò)檢波輸出包絡(luò)檢波輸出t包絡(luò)檢波輸出包絡(luò)檢波輸出t第6章模擬調(diào)幅、檢波與混頻電路(線性頻率變換電路)設(shè)輸入普通調(diào)幅信號(hào)uAM(t), 原理圖中非線性器件工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài), 其特性可用第5章第5.3節(jié)式(5.3.5)那樣的單向開(kāi)關(guān)函數(shù)來(lái)表示, 則非線性器件輸出電流為: tnncnn) 12cos() 12(2) 1(21tcos) tcosM1 (gU) t(K

18、) t (gu) t (i11cacmc1AM0g是非線性器件伏安特性曲線斜率?？梢?jiàn)io中含有直流, , c, c以及其它許多組合頻率分量, 其中的低頻分量是:)cos1 (1tMgUacm第6章模擬調(diào)幅、檢波與混頻電路(線性頻率變換電路)用低通濾波器低通濾波器取出io中這一低頻分量, 濾除c-及其以上的高頻分量, 同時(shí)用隔直流電容隔直流電容濾除直流分量, 就可以恢復(fù)與原調(diào)制信號(hào)u(t)成正比的單頻信號(hào)了。 原理圖中的非線性器件可以用晶體二極管, 也可以用晶體三極管。 非線形電路非線形電路低通濾波器低通濾波器第6章模擬調(diào)幅、檢波與混頻電路(線性頻率變換電路) (2) 同步檢波。 同步檢波必須采

19、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)。 同步檢波可由乘法器和低通濾波器實(shí)現(xiàn), 其原理見(jiàn)圖6.2.6。 圖 6.2.6 同步檢波原理圖 第6章模擬調(diào)幅、檢波與混頻電路(線性頻率變換電路)設(shè)輸入普通調(diào)幅信號(hào)uAM(t)仍如式(6.2.1)所示, 乘法器另一輸入同步信號(hào)為:ttMUUktutuktucarmcmrAM2220cos)cos1 ()()()(2)2cos(2)2cos(2coscos122tMtMttMUUkcacacarmcmur(t)=Urmcosct則乘法器輸出為: 可見(jiàn), 輸出信號(hào)中含有直流, , 2c, 2c幾個(gè)頻率分量。用低通濾波器取出直流和分量

20、, 再去掉直流分量, 就可恢復(fù)原調(diào)制信號(hào)。第6章模擬調(diào)幅、檢波與混頻電路(線性頻率變換電路)如果同步信號(hào)與發(fā)射端載波同頻不同相, 有一相位差, 即 ur=Ur mcos(ct+) 則 乘 法 器 輸 出 中 的 分 量 為 k2UcmUrmMacoscost。 若是一常數(shù), 即同步信號(hào)與發(fā)射端載波的相位差始終保持恒定, 則解調(diào)出來(lái)的分量仍與原調(diào)制信號(hào)成正比, 只不過(guò)振幅有所減小。當(dāng)然90, 否則cos=0, 分量也就為零了。若是隨時(shí)間變化的, 即同步信號(hào)與發(fā)射端載波之間的相位差不穩(wěn)定, 則解調(diào)出來(lái)的分量就不能正確反映調(diào)制信號(hào)了。如果同步信號(hào)與發(fā)射端載波不同頻， 有一角頻率差, 即 ur = U

21、 r m c o s ( ct + t ) 則乘法器輸出中 的 分 量 為 k2UcmUrmMacos tcost已不再與調(diào)制信號(hào)成線性關(guān)系。 2121產(chǎn)生與發(fā)射端載波同頻同相的同步信產(chǎn)生與發(fā)射端載波同頻同相的同步信號(hào)是進(jìn)行同步檢波的前提條件號(hào)是進(jìn)行同步檢波的前提條件第6章模擬調(diào)幅、檢波與混頻電路(線性頻率變換電路) 在在AM調(diào)制過(guò)程中，如果調(diào)制過(guò)程中，如果將載波分量抑制將載波分量抑制就形成就形成抑制抑制載波的雙邊帶信號(hào)載波的雙邊帶信號(hào)，簡(jiǎn)稱雙邊帶信號(hào)，它可以，簡(jiǎn)稱雙邊帶信號(hào)，它可以用載波和調(diào)制用載波和調(diào)制信號(hào)直接相乘得到信號(hào)直接相乘得到，即：，即：ttUkUttUkUucccDSB)cos(

22、)cos(21coscos00 nncnnncnccnnncDSBtUtUkUttUkUu)cos()cos(21coscos 調(diào)制信號(hào)為單一頻率信號(hào)調(diào)制信號(hào)為單一頻率信號(hào)： 調(diào)制信號(hào)為限帶信號(hào)的調(diào)制調(diào)制信號(hào)為限帶信號(hào)的調(diào)制： )()(tutkuucDSB 6.2.2雙邊帶雙邊帶( double sideband DSB)調(diào)幅調(diào)幅方式方式 、數(shù)學(xué)表達(dá)式、數(shù)學(xué)表達(dá)式第6章模擬調(diào)幅、檢波與混頻電路(線性頻率變換電路)2. 波形與頻譜波形與頻譜tU cos(1) DSB信號(hào)的包絡(luò)正比于調(diào)制信號(hào)信號(hào)的包絡(luò)正比于調(diào)制信號(hào) ，即其包絡(luò)不能反映調(diào)制信號(hào)。，即其包絡(luò)不能反映調(diào)制信號(hào)。 (2) DSB信號(hào)載波的

23、相位反映了調(diào)制信號(hào)的極性，信號(hào)載波的相位反映了調(diào)制信號(hào)的極性，即在調(diào)制信號(hào)負(fù)半周時(shí)，已即在調(diào)制信號(hào)負(fù)半周時(shí)，已調(diào)波高頻與原載波反相。調(diào)波高頻與原載波反相。因此嚴(yán)格地說(shuō)，因此嚴(yán)格地說(shuō)，DSB信號(hào)已非單純的振幅調(diào)制信號(hào)，信號(hào)已非單純的振幅調(diào)制信號(hào)，而是既調(diào)幅又調(diào)相的信號(hào)而是既調(diào)幅又調(diào)相的信號(hào)。所以所以, 在正負(fù)半周交界處在正負(fù)半周交界處, uDSB(t)有有180相位突變。相位突變。(3) DSB波的頻譜成份中抑制了載波分量，全部功率為邊帶占有，功率利用率波的頻譜成份中抑制了載波分量，全部功率為邊帶占有，功率利用率高于高于AM波。波。maxmax22FB (4) 占用頻帶占用頻帶 調(diào)制信號(hào)調(diào)制信號(hào)

24、 載波載波c 上邊頻上邊頻下邊頻下邊頻第6章模擬調(diào)幅、檢波與混頻電路(線性頻率變換電路)圖 6.2.7 雙邊帶調(diào)幅波形與頻譜 第6章模擬調(diào)幅、檢波與混頻電路(線性頻率變換電路) 3. 雙邊帶調(diào)幅信號(hào)的產(chǎn)生與解調(diào)方法雙邊帶調(diào)幅信號(hào)的產(chǎn)生與解調(diào)方法 由式(6.2.10)可以看出, 產(chǎn)生雙邊帶調(diào)幅信號(hào)的最直接法就是將調(diào)制信號(hào)與載波信號(hào)相乘。 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。第6章模擬調(diào)幅、檢波與混頻電路(線性頻率變換電路) 設(shè)雙邊帶調(diào)幅信號(hào)如式(6.2.

25、10)所示, 同步信號(hào)為ur(t)=Urmcosct, 則乘法器輸出為:tttUUkUkttUUkUktutuktucccmmrmccmmrmrDSBo)2cos(21)2cos(21cos2coscos)()()(2222其中k2是乘法器增益。 用低通濾波器取出低頻分量, 即可實(shí)現(xiàn)解調(diào)。將式(6.2.10)所示雙邊帶信號(hào)取平方, 則可以得到頻率為2c的分量, 然后經(jīng)二分頻電路, 就可以得到c分量。 這是從雙邊帶調(diào)幅信號(hào)中提取同步信號(hào)的一種方法。 (6.2.11)第6章模擬調(diào)幅、檢波與混頻電路(線性頻率變換電路) ttUkUtucccDSB)cos()cos(21)( tUtUkUtucccS

26、SBU)cos()cos(21)( tUtUkUtucccSSBL)cos()cos(21)( 單邊帶單邊帶(SSB)信號(hào)是由雙邊帶調(diào)幅信號(hào)中取出其中的任一個(gè)邊帶部分，信號(hào)是由雙邊帶調(diào)幅信號(hào)中取出其中的任一個(gè)邊帶部分，即可成為單邊帶調(diào)幅信號(hào)。單邊帶調(diào)幅信號(hào)的包絡(luò)已不能反映調(diào)制信號(hào)即可成為單邊帶調(diào)幅信號(hào)。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, 是普通調(diào)幅和雙是普通調(diào)幅和雙邊帶調(diào)幅信號(hào)帶寬的一半。其單頻調(diào)制時(shí)的表示式為：邊帶調(diào)幅信號(hào)帶寬的一半。其單頻調(diào)制時(shí)的表示式為：上邊帶信號(hào)上邊帶信號(hào)下邊帶信號(hào)下邊帶信

27、號(hào)6.2.3 單邊帶單邊帶( single sideband SSB)信號(hào)信號(hào) 1. SSB信號(hào)的信號(hào)的性質(zhì)性質(zhì) 在現(xiàn)代電子通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，為節(jié)約頻帶，提高系統(tǒng)的功率在現(xiàn)代電子通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，為節(jié)約頻帶，提高系統(tǒng)的功率和帶寬效率，常采用單邊帶（和帶寬效率，常采用單邊帶（SSB）調(diào)制系統(tǒng)）調(diào)制系統(tǒng) max 限帶限帶信號(hào)信號(hào)c c載波載波c c- -max 下邊頻帶信號(hào)下邊頻帶信號(hào) c c+max上邊頻帶信號(hào)上邊頻帶信號(hào)c c+maxc c- -max 第6章模擬調(diào)幅、檢波與混頻電路(線性頻率變換電路) ttUkUtucccDSB)cos()cos(21)( tUtUkUtucccSSBU)c

28、os()cos(21)( tUtUkUtucccSSBL)cos()cos(21)( 由由DSB信號(hào)經(jīng)過(guò)邊帶濾波器濾除了一個(gè)邊帶而形成，信號(hào)經(jīng)過(guò)邊帶濾波器濾除了一個(gè)邊帶而形成，如：如：上邊帶信號(hào)上邊帶信號(hào)下邊帶信號(hào)下邊帶信號(hào)2. 單邊帶調(diào)幅信號(hào)的實(shí)現(xiàn)單邊帶調(diào)幅信號(hào)的實(shí)現(xiàn) 上邊帶濾波器上邊帶濾波器SSBUu下邊帶濾波器下邊帶濾波器SSBLu乘法乘法 器器 ucuDSBu(1) (1) 濾波法濾波法 有三種基本的電路實(shí)現(xiàn)方法：濾波法、相移法和移相濾波法有三種基本的電路實(shí)現(xiàn)方法：濾波法、相移法和移相濾波法 ：下邊頻帶信號(hào)下邊頻帶信號(hào)DSB信號(hào)信號(hào)c c- -max c c+max上邊頻帶信號(hào)上邊頻帶

29、信號(hào)c c+maxc c- -max 對(duì)于頻譜范圍為對(duì)于頻譜范圍為minmax的一般調(diào)制信號(hào)的一般調(diào)制信號(hào),如如min很小很小, 則上、下兩個(gè)邊帶相隔很近則上、下兩個(gè)邊帶相隔很近, 用濾波器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。完全取出一個(gè)邊帶而濾除另一個(gè)邊帶是很困難的。 第6章模擬調(diào)幅、檢波與混頻電路(線性頻率變換電路)另外由三角公式：另外由三角公式： (2) 相移法相移法 ttUttUtuccSSBU sinsincoscos)( ttUttUtuccSSBL sinsincoscos)( 利用上三角公式的實(shí)現(xiàn)電路如下圖所示：利用上三角公式的實(shí)現(xiàn)電路如下圖所示：tU cosS

30、SBUuSSBLutUcc cos乘法乘法 器器乘法乘法 器器00相移相移00相移相移加法加法 器器減法減法 器器tUcc sintU sin對(duì)單頻信號(hào)進(jìn)行對(duì)單頻信號(hào)進(jìn)行90相移比較簡(jiǎn)單相移比較簡(jiǎn)單, 但是對(duì)于一個(gè)包但是對(duì)于一個(gè)包含許多頻率分量的一般調(diào)制信號(hào)進(jìn)行含許多頻率分量的一般調(diào)制信號(hào)進(jìn)行90相移相移, 要保要保證其中每個(gè)頻率分量都準(zhǔn)確相移證其中每個(gè)頻率分量都準(zhǔn)確相移90是很困難的。是很困難的。第6章模擬調(diào)幅、檢波與混頻電路(線性頻率變換電路) 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FminFmax, 則上下邊帶間隔為2Fmin。如果要求濾波器

31、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2Fmin。 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。舉個(gè)例子, 設(shè)過(guò)渡帶寬度2Fmin=1kHz, 要求在過(guò)渡帶內(nèi)衰減20 dB, 若工作頻率fc=1MHz,則濾波器邊沿的衰減特性必須為-46000dB10倍頻程；若工作頻率fc=10kHz, 則要求相應(yīng)的衰減特性為-483dB10倍頻程。 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。 第6章模擬調(diào)幅、檢波與混頻電路(線性頻率變換電路) 移相濾波法是將移相和濾波兩種方

32、法相結(jié)合，并且只需對(duì)移相濾波法是將移相和濾波兩種方法相結(jié)合，并且只需對(duì)某一固定的單頻率信號(hào)移相某一固定的單頻率信號(hào)移相900，從而回避了難以在寬帶內(nèi)準(zhǔn)，從而回避了難以在寬帶內(nèi)準(zhǔn)確移相確移相900的缺點(diǎn)。的缺點(diǎn)。 (3) 移相濾波法移相濾波法 移相濾波法實(shí)現(xiàn)單邊帶調(diào)幅的電路框圖移相濾波法實(shí)現(xiàn)單邊帶調(diào)幅的電路框圖 u=sintu =sin1t低頻振蕩器低頻振蕩器uc =sin2t高頻振蕩器高頻振蕩器u1 = sint sin 1tu2 = sint cos 1tu3 = cos(1- -)tu4 = sin (1- -)tu5 = cos(1- -)t sin 2tu 6 = sin (1- -)

33、t cos 2t+乘法器乘法器900移相移相低通濾波低通濾波乘法器乘法器低通濾波低通濾波乘法器乘法器900移相移相乘法器乘法器相加器相加器相減器相減器- -u5 + u 6u5 - - u 6相加器相加器輸出電壓：輸出電壓：u SSBL = u 5+ u 6= sin (2+ 1)-t = sin c-t 相減器相減器輸出電壓輸出電壓：u SSBU = u 5- u 6= sin (2- 1)+t= sin c2+t 第6章模擬調(diào)幅、檢波與混頻電路(線性頻率變換電路) 與雙邊帶調(diào)幅信號(hào)相同, 單邊帶調(diào)幅信號(hào)的解調(diào)也不能采用包絡(luò)檢波方式而只能采用同步檢波方式。與普通調(diào)幅與雙邊帶調(diào)幅方式不同之處在

34、于, 從單邊帶調(diào)幅信號(hào)中無(wú)法提取同步信號(hào)。 一般可在發(fā)送單邊帶調(diào)幅信號(hào)的同時(shí), 也附帶發(fā)送一個(gè)功率較小的載波信號(hào), 供接收端從中提取作為同步信號(hào)。設(shè)單邊帶調(diào)幅信號(hào)如式（6.2.12）所示，同步信號(hào)為 tUtucrmrcos)(則乘法器輸出為)2cos(cos4cos)cos(2)()(222ttUUkUkttUUkUktutuktucrmcmmccrmcmmrSSBo第6章模擬調(diào)幅、檢波與混頻電路(線性頻率變換電路) 普通調(diào)幅功率利用率低, 但可采用簡(jiǎn)單、 低成本的包絡(luò)檢波方式, 故廣泛用于電臺(tái)廣播系統(tǒng), 給廣大接收者帶來(lái)便利。 雙邊帶調(diào)幅與單邊帶調(diào)幅功率利用率高, 可用于小型通信系統(tǒng), 其中

35、單邊帶調(diào)幅可節(jié)省一半頻帶, 但需解決如何獲得同步信號(hào)的問(wèn)題。第6章模擬調(diào)幅、檢波與混頻電路(線性頻率變換電路)調(diào)幅電路的類(lèi)別調(diào)幅電路的類(lèi)別6.3 調(diào)幅電路調(diào)幅電路第6章模擬調(diào)幅、檢波與混頻電路(線性頻率變換電路) 振幅調(diào)制按其功率的高低可分為振幅調(diào)制按其功率的高低可分為低電平調(diào)制和高低電平調(diào)制和高電平調(diào)制電平調(diào)制。 低電平調(diào)制主要用來(lái)實(shí)現(xiàn)雙邊帶和普通調(diào)幅波調(diào)低電平調(diào)制主要用來(lái)實(shí)現(xiàn)雙邊帶和普通調(diào)幅波調(diào)制制，目前應(yīng)用最廣泛的低電平調(diào)制電路有：雙差，目前應(yīng)用最廣泛的低電平調(diào)制電路有：雙差分對(duì)模擬乘法器調(diào)幅。優(yōu)點(diǎn)：調(diào)幅器的功率小，分對(duì)模擬乘法器調(diào)幅。優(yōu)點(diǎn)：調(diào)幅器的功率小，電路簡(jiǎn)單。由于它輸出功率小，常

36、用在雙邊帶調(diào)電路簡(jiǎn)單。由于它輸出功率小，常用在雙邊帶調(diào)制和低電平輸出系統(tǒng)，如信號(hào)發(fā)生器。制和低電平輸出系統(tǒng)，如信號(hào)發(fā)生器。 高電平調(diào)制主要用于實(shí)現(xiàn)普通調(diào)幅波調(diào)制高電平調(diào)制主要用于實(shí)現(xiàn)普通調(diào)幅波調(diào)制，它主，它主要用在調(diào)幅發(fā)射機(jī)的末端。優(yōu)點(diǎn)：不需要采用效要用在調(diào)幅發(fā)射機(jī)的末端。優(yōu)點(diǎn)：不需要采用效率低的線性放大器，有利于提高整機(jī)效率。但它率低的線性放大器，有利于提高整機(jī)效率。但它必須兼顧輸出功率、效率和調(diào)制線性的要求。必須兼顧輸出功率、效率和調(diào)制線性的要求。第6章模擬調(diào)幅、檢波與混頻電路(線性頻率變換電路)1、基極調(diào)幅電路（欠壓狀態(tài)）、基極調(diào)幅電路（欠壓狀態(tài)）)()(BB0BBtuVtV(2) 電路

37、及波形電路及波形(1) 基本原理基本原理 用調(diào)制信號(hào)控制丙類(lèi)諧振功放的基極偏用調(diào)制信號(hào)控制丙類(lèi)諧振功放的基極偏壓，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)幅。壓，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)幅。6.3.1高電平調(diào)幅電路高電平調(diào)幅電路第6章模擬調(diào)幅、檢波與混頻電路(線性頻率變換電路) 用調(diào)制信號(hào)控制丙類(lèi)諧振功放的集用調(diào)制信號(hào)控制丙類(lèi)諧振功放的集電極電壓，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)幅。電極電壓，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)幅。)()(CC0CCtuVtV2、集電極調(diào)幅電路（過(guò)壓狀態(tài)）、集電極調(diào)幅電路（過(guò)壓狀態(tài)）(1) 基本原理基本原理(2) 電路及波形電路及波形第6章模擬調(diào)幅、檢波與混頻電路(線性頻率變換電路) 高電平調(diào)幅電路的優(yōu)點(diǎn)是調(diào)幅、高電平調(diào)幅電路的優(yōu)點(diǎn)是調(diào)幅、 功放合一

38、功放合一, 整機(jī)整機(jī)效率高效率高, 可直接產(chǎn)生很大功率輸出的調(diào)幅信號(hào)?？芍苯赢a(chǎn)生很大功率輸出的調(diào)幅信號(hào)。但也有一些缺點(diǎn)和局限性。但也有一些缺點(diǎn)和局限性。 一是只能產(chǎn)生普通調(diào)幅信號(hào)一是只能產(chǎn)生普通調(diào)幅信號(hào),二是調(diào)制線性度差二是調(diào)制線性度差, 例如集電極調(diào)制特性中例如集電極調(diào)制特性中Ucm與與UCC并非完全成線性關(guān)系。并非完全成線性關(guān)系。 第6章模擬調(diào)幅、檢波與混頻電路(線性頻率變換電路) 例例 6.1 采用圖6.3.1所示集電極調(diào)幅電路進(jìn)行普通調(diào)幅。已知調(diào)制信號(hào)頻率范圍為300Hz4 kHz,平均調(diào)幅指數(shù)Ma=0.3， UCC0=24V，IC0=25mA，集電極效率c=70%。求輸出載波功率Pc

39、、邊帶功率2PSB、功率利用率SB 和頻帶寬度BW。 解：解：此調(diào)幅電路電源功率由直流電源提供的直流功率PD和調(diào)制信號(hào)u(t)產(chǎn)生的交流功率P兩部分組成。）總平均功率邊帶功率（第6章模擬調(diào)幅、檢波與混頻電路(線性頻率變換電路)mWPMRUMPmWIUPDaDCCaCCCD276003 . 02121/)(216001025242220300其中，RD=UCC0/IC0是輸出端等效直流電阻，Ma UCC0是調(diào)制信號(hào)平均振幅。故電源總功率為P=PD+P=600+27=627 mW從而輸出平均功率為Pav=c（ PD+P ）=0.7627=438.9mW第6章模擬調(diào)幅、檢波與混頻電路(線性頻率變換電

40、路)由式（6.2.6）可求得載波功率和邊帶功率分別為 mWPPPmWMPPcavSBaavc9 .184209 .4382420)3 . 0211 (9 .438)211 (22所以 kHzFBWSB82%3 . 4043. 09 .4389 .18max第6章模擬調(diào)幅、檢波與混頻電路(線性頻率變換電路)6.3.2低電平調(diào)幅電路低電平調(diào)幅電路 模擬乘法器是低電平調(diào)幅電路的常用器件, 它不僅可以實(shí)現(xiàn)普通調(diào)幅, 也可以實(shí)現(xiàn)雙邊帶調(diào)幅與單邊帶調(diào)幅。 既可以用單片集成模擬乘法器來(lái)組成低電平調(diào)幅電路, 也可以直接采用含有模擬乘法器部分的專用集成調(diào)幅電路。 第6章模擬調(diào)幅、檢波與混頻電路(線性頻率變換電路

41、) 1. 單片集成模擬乘法器單片集成模擬乘法器 模擬乘法器可實(shí)現(xiàn)輸出電壓為兩個(gè)輸入電壓的線性積, 典型應(yīng)用包括：乘、除、平方、均方、倍頻、調(diào)幅、檢波、混頻、 相位檢測(cè)等。 設(shè)兩個(gè)輸入信號(hào)分別為,cos,cos21222111tUutUu則兩信號(hào)相乘后的輸出信號(hào)為)cos()cos(221212121ttUkUukuuo可見(jiàn)，乘法運(yùn)算能夠產(chǎn)生兩個(gè)輸入信號(hào)頻率的和頻與差頻，這正是調(diào)幅、檢波和混頻等電路所需要的功能。第6章模擬調(diào)幅、檢波與混頻電路(線性頻率變換電路)單片集成模擬乘法器種類(lèi)較多, 由于內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)不同, 各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)也不同。在選擇時(shí), 應(yīng)注意以下主要參數(shù)：工作頻率范圍、電源電壓、輸入電

42、壓動(dòng)態(tài)范圍、線性度等。 現(xiàn)將常用的Motorola公司MC1496/1596(國(guó)內(nèi)同類(lèi)型號(hào)是XFC-1596), MC1495/1595(國(guó)內(nèi)同類(lèi)型號(hào)是BG314)和MC1494/1594單片模擬乘法器的參數(shù)指標(biāo)簡(jiǎn)介如下。 MC14系列與MC15系列的主要區(qū)別在于工作溫度, 前者為070, 后者為-55125。 其余指標(biāo)大部分相同, 個(gè)別后者稍好一些。表6.3.1給出了MC14系列三種型號(hào)模擬乘法器的參數(shù)典型值。 第6章模擬調(diào)幅、檢波與混頻電路(線性頻率變換電路)表表6.3.1 MC14系列三種型號(hào)模擬乘法器的參數(shù)典型值系列三種型號(hào)模擬乘法器的參數(shù)典型值第6章模擬調(diào)幅、檢波與混頻電路(線性頻率

43、變換電路)圖6.3.3MC1496內(nèi)部電路圖第6章模擬調(diào)幅、檢波與混頻電路(線性頻率變換電路)當(dāng)ux、uy均小于26 mV時(shí)， yxcTouuRUIu2021(6.3.4) 若在、 腳之間接入負(fù)反饋電阻Ry, 并設(shè)晶體三極管b、e結(jié)等效到發(fā)射極的電阻為re，當(dāng)ux小于26 mV時(shí)，則有 yxTycxTyycouuURRuUthuRRu212(6.3.8) 根據(jù)以上分析可知，加入負(fù)反饋電阻Ry以后，uy的動(dòng)態(tài)范圍可以擴(kuò)大，但ux的幅度大小仍受限制。第6章模擬調(diào)幅、檢波與混頻電路(線性頻率變換電路) MC1495是在MC1496中增加了X通道線性補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò), 使X通道輸入動(dòng)態(tài)范圍增大。 MC1494

44、是以MC1495為基礎(chǔ), 增加了電壓調(diào)整器和輸出電流放大器。 MC1495和MC1494分別作為第一代和第二代模擬乘法器的典型產(chǎn)品, 線性度很好, 既可用于乘、 除等模擬運(yùn)算, 也可用于調(diào)制、 解調(diào)等頻率變換, 缺點(diǎn)是工作頻率不高。 MC1496工作頻率高, 常用作調(diào)制、 解調(diào)和混頻, 通常X通道通道作為載波或本振的輸入端作為載波或本振的輸入端, 而調(diào)制信號(hào)或已調(diào)波信號(hào)從而調(diào)制信號(hào)或已調(diào)波信號(hào)從Y通道輸通道輸入。入。 當(dāng)X通道輸入是小信號(hào)(小于26 mV)時(shí), 輸出信號(hào)是X、 Y通道輸入信號(hào)的線性乘積；當(dāng)X通道輸入是角頻率為c的單頻很大信號(hào)時(shí)(大于260 mV), 根據(jù)雙差分模擬乘法器原理（可

45、參看例5.4），輸出信號(hào)應(yīng)是Y通道輸入信號(hào)和雙向開(kāi)關(guān)函數(shù)K2(ct)的乘積。兩種情況均可實(shí)現(xiàn)調(diào)幅。第6章模擬調(diào)幅、檢波與混頻電路(線性頻率變換電路) 例例 6.2 已知調(diào)制信號(hào)u(t)的頻譜范圍為300Hz4000 Hz, 載頻為560kHz?，F(xiàn)采用MC1496進(jìn)行普通調(diào)幅, 載波信號(hào)和調(diào)制信號(hào)分別從X、Y通道輸入。若X通道輸入是小信號(hào), 輸出uo(t)=k1uxuy；若X通道輸入是很大信號(hào), uo(t)=k2uyK2(ct)。分析這兩種情況的輸出頻譜。 解：解：由于是普通調(diào)幅普通調(diào)幅, 因此輸入調(diào)制信號(hào)應(yīng)迭加在一直流電壓UY上, 即uy(t)=UY+u(t),顯然, 為使調(diào)制指數(shù)不大于1,

46、UY應(yīng)不小于u(t)的最大振幅。令ux(t)=cosct, 則當(dāng)ux(t)是小信號(hào)時(shí)：uo(t)=k1(UY+u)cosct=k1UY+tuUcYcos)11 (第6章模擬調(diào)幅、檢波與混頻電路(線性頻率變換電路)當(dāng)ux(t)是很大信號(hào)時(shí)： uo(t)=k2(UY+u)K2(ct) 根據(jù)第5.3節(jié)的分析, 在前一種情況, uo的頻譜應(yīng)為c和c , 其中是u的全部頻譜, 如圖例6.3.4(a)所示, 顯然這是普通調(diào)幅信號(hào)頻譜。 在后一種情況, uo的頻譜應(yīng)為(2n-1)c和(2n-1)c, 其中n=1, 2, , 如圖6.3.4(b)所示。由于fc=560kHz, Fmax=4 kHz, fcFm

47、ax, 無(wú)用頻率分量均距離很遠(yuǎn)， 因而用帶通濾波器很容易取出其中的普通調(diào)幅信號(hào)頻率分量而濾除fc的三次及其以上奇次諧波周?chē)臒o(wú)用頻率分量。 第6章模擬調(diào)幅、檢波與混頻電路(線性頻率變換電路)圖6.3.4 例6.2圖第6章模擬調(diào)幅、檢波與混頻電路(線性頻率變換電路)圖 6.3.5 MC1496組成的普通調(diào)幅或雙邊帶調(diào)幅電路 第6章模擬調(diào)幅、檢波與混頻電路(線性頻率變換電路)2. 模擬乘法器調(diào)幅電路模擬乘法器調(diào)幅電路 圖6.3.5是用MC1596組成的普通調(diào)幅電路。由圖可知, X通道兩輸入端、10腳直流電位均為6.V, 可作為載波輸入通道；Y通道兩輸入端、腳之間外接有調(diào)零電路, 可通過(guò)調(diào)節(jié)50k電

48、位器使腳電位比腳高UY, 調(diào)制信號(hào)u(t)與直流電壓UY迭加后輸入Y通道。調(diào)節(jié)電位器可改變調(diào)制指數(shù)Ma。輸出端、12腳外應(yīng)接調(diào)諧于載頻的帶通濾波器調(diào)諧于載頻的帶通濾波器。、腳之間外接Y通道負(fù)反饋電阻。 第6章模擬調(diào)幅、檢波與混頻電路(線性頻率變換電路)采用圖6.3.5的電路也可以組成雙邊帶調(diào)幅電路雙邊帶調(diào)幅電路, 區(qū)別在于調(diào)節(jié)電位器的目的是為了使Y通道、 腳之間的直流電位差為零, 即Y通道輸入信號(hào)僅為交流調(diào)制信號(hào)。為了減小流經(jīng)電位器的電流, 便于調(diào)零準(zhǔn)確, 可加大兩個(gè)750 電阻的阻值, 比如各增大10k。 第6章模擬調(diào)幅、檢波與混頻電路(線性頻率變換電路)(3) 分類(lèi)分類(lèi)檢波器概述(1) 作

49、用作用(2) 實(shí)質(zhì)實(shí)質(zhì)從高頻調(diào)幅波中解調(diào)出原調(diào)制信號(hào)檢波器實(shí)際上是一種頻譜搬移電路6.4 檢波電路檢波電路第6章模擬調(diào)幅、檢波與混頻電路(線性頻率變換電路)6.4.1 二極管大信號(hào)包絡(luò)檢波器二極管大信號(hào)包絡(luò)檢波器 1. 大信號(hào)大信號(hào)包絡(luò)包絡(luò)檢波的工作原理檢波的工作原理 (1) 電路組成電路組成 ZL+- -uiVDRC+- -uiRui+- -Crd它是由輸入回路、二極管它是由輸入回路、二極管VD和和RC低低通濾波器組成。通濾波器組成。 RC低通濾波電路有兩個(gè)作用：低通濾波電路有兩個(gè)作用： 對(duì)低頻調(diào)制信號(hào)對(duì)低頻調(diào)制信號(hào)u來(lái)說(shuō)，電容來(lái)說(shuō)，電容C的的容抗容抗 ，電容，電容C相當(dāng)于開(kāi)路，電阻相當(dāng)于開(kāi)

50、路，電阻R就作為檢波器的負(fù)載，其兩端產(chǎn)生輸就作為檢波器的負(fù)載，其兩端產(chǎn)生輸出低頻解調(diào)電壓出低頻解調(diào)電壓 RC1 對(duì)高頻載波信號(hào)對(duì)高頻載波信號(hào)uc來(lái)說(shuō)，電容來(lái)說(shuō)，電容C的容抗的容抗 ，電容，電容C相當(dāng)于相當(dāng)于短路，起到對(duì)高頻電流的旁路作用，即濾除高頻信號(hào)。短路，起到對(duì)高頻電流的旁路作用，即濾除高頻信號(hào)。 RC c1理想情況下，理想情況下，RC低通濾波網(wǎng)絡(luò)所呈現(xiàn)的阻抗為低通濾波網(wǎng)絡(luò)所呈現(xiàn)的阻抗為: : RZZZ)(0)()(cL第6章模擬調(diào)幅、檢波與混頻電路(線性頻率變換電路)(2) 工作原理分析工作原理分析 + uD - -+- -uoiduD= ui- - uoRi充充+- -uoi放放+-

51、-ui+- -uiVDRCui+- -Crd 當(dāng)輸入信號(hào)當(dāng)輸入信號(hào)ui(t)為調(diào)幅波時(shí)，那么載波為調(diào)幅波時(shí)，那么載波正半周時(shí)二極管正向?qū)?，輸入高頻電壓正半周時(shí)二極管正向?qū)?，輸入高頻電壓通過(guò)二極管對(duì)電容通過(guò)二極管對(duì)電容C充電，充電時(shí)間常數(shù)充電，充電時(shí)間常數(shù)為為rdC。因?yàn)橐驗(yàn)閞dC較小，充電很快，電容上較小，充電很快，電容上電壓建立的很快電壓建立的很快,輸出電壓輸出電壓uo(t) 很快增長(zhǎng)很快增長(zhǎng) 。 作用在二極管作用在二極管VD兩端上的電壓為兩端上的電壓為ui(t)與與uo(t)之差，即之差，即uD= ui- - uo。所以二。所以二極管的導(dǎo)通與否取決于極管的導(dǎo)通與否取決于uD 當(dāng)當(dāng)uD=

52、 ui- - uo0，二極管導(dǎo)通；二極管導(dǎo)通；當(dāng)當(dāng)uD= ui- - uo0 ，二極管截止。，二極管截止。 ui(t)達(dá)到峰值開(kāi)始下降以后，隨著達(dá)到峰值開(kāi)始下降以后，隨著ui(t)的下降，的下降，當(dāng)當(dāng)ui(t)= uo(t)，即，即uD= ui- -uo=0時(shí)，二極管時(shí)，二極管VD截止。截止。C把導(dǎo)通期把導(dǎo)通期間儲(chǔ)存的電荷通過(guò)間儲(chǔ)存的電荷通過(guò)R放電。因放電時(shí)放電。因放電時(shí)常數(shù)常數(shù)RC較大，放電較緩慢。較大，放電較緩慢。 檢波器的有用輸出電壓：檢波器的有用輸出電壓：uo(t)=u(t)+UDCUDCu(t)tuo(t)ucui(t)uo(t) u i(t)與與uo(t)tididi充充i充充i放

53、放i放放+-+-第6章模擬調(diào)幅、檢波與混頻電路(線性頻率變換電路)圖 6.4.2 二極管峰值包絡(luò)檢波器的包絡(luò)檢波波形 第6章模擬調(diào)幅、檢波與混頻電路(線性頻率變換電路)檢波器的實(shí)際輸出電壓為：檢波器的實(shí)際輸出電壓為：uo(t)+uc= u(t)+UDC+uc當(dāng)電路元件選擇正確時(shí)，高當(dāng)電路元件選擇正確時(shí)，高頻紋波電壓頻紋波電壓uc很小，可以很小，可以忽略，輸出電壓為：忽略，輸出電壓為： uo(t)=u(t)+UDC包含了包含了直流及低頻調(diào)制分量直流及低頻調(diào)制分量。 圖圖(a)：電容：電容Cd的隔直作用，直流分量的隔直作用，直流分量UDC被隔離，被隔離，輸出信號(hào)為解調(diào)恢輸出信號(hào)為解調(diào)恢復(fù)后的原調(diào)制

54、信號(hào)復(fù)后的原調(diào)制信號(hào)u，一般常作為接收機(jī)的檢波電路。，一般常作為接收機(jī)的檢波電路。 圖圖(b)：電容電容C的旁路作用，的旁路作用，交流交流分量分量u(t)被被電容電容C旁路，輸出信號(hào)為旁路，輸出信號(hào)為直流分量直流分量UDC，一般可作為自動(dòng)增益控制信號(hào)（，一般可作為自動(dòng)增益控制信號(hào)（AGC信號(hào)）的檢測(cè)電路。信號(hào)）的檢測(cè)電路。 UDCu(t)uctuo(t)ui(t)uo(t) ui(t)與與uo(t)t 峰值包絡(luò)檢波器的應(yīng)用型輸出電路峰值包絡(luò)檢波器的應(yīng)用型輸出電路 +- -UDC（b）ui+- -CVDRRC+- -uoui+- -CVDRL+- -uRCd+UDC - -+- -uo（a）第6

55、章模擬調(diào)幅、檢波與混頻電路(線性頻率變換電路) 由于充放電過(guò)程交替進(jìn)行, 因此uo波形呈鋸齒狀變化?？梢詺w納出以下幾條規(guī)律: (1) 由于rdC50,很小時(shí)很小時(shí))3533115231 tg3333RrRgdd 代入上式可得：代入上式可得：僅當(dāng)僅當(dāng)gD為常數(shù)時(shí)為常數(shù)時(shí), 才為常數(shù)才為常數(shù), d也才為常數(shù)也才為常數(shù), 此時(shí)輸出此時(shí)輸出信號(hào)振幅信號(hào)振幅Uom與調(diào)制信號(hào)振幅與調(diào)制信號(hào)振幅MaUim近似成線性關(guān)系。近似成線性關(guān)系。由于僅在大信號(hào)工作時(shí)由于僅在大信號(hào)工作時(shí), 二極管的導(dǎo)通電壓才可以忽略，二極管的導(dǎo)通電壓才可以忽略， 這時(shí)二極管伏安特性用折線近似，電導(dǎo)這時(shí)二極管伏安特性用折線近似，電導(dǎo)gD

56、可視為常數(shù)可視為常數(shù), 因此峰值包絡(luò)檢波電路因此峰值包絡(luò)檢波電路僅適合于大信號(hào)工作僅適合于大信號(hào)工作。第6章模擬調(diào)幅、檢波與混頻電路(線性頻率變換電路)ttmUucaimi cos)cos1( )cos1 ()(tmUtuaimdocosdR（2）檢波的等效輸入電阻）檢波的等效輸入電阻idR 峰值檢波器常作為超外差接收機(jī)峰值檢波器常作為超外差接收機(jī)中放末級(jí)的負(fù)載中放末級(jí)的負(fù)載，故其輸入阻故其輸入阻抗對(duì)前級(jí)的有載抗對(duì)前級(jí)的有載Q值及回路阻抗有直接影響值及回路阻抗有直接影響，這也是峰值檢波器的這也是峰值檢波器的主要缺點(diǎn)。主要缺點(diǎn)。討論：討論： 當(dāng)當(dāng)VD和和R確定后，確定后，即即為恒定值，與輸入信號(hào)

57、大小無(wú)關(guān)，為恒定值，與輸入信號(hào)大小無(wú)關(guān)，亦即檢波效率恒定，與輸入信號(hào)的值無(wú)關(guān)。表明輸入已調(diào)波的包絡(luò)亦即檢波效率恒定，與輸入信號(hào)的值無(wú)關(guān)。表明輸入已調(diào)波的包絡(luò)與輸出信號(hào)之間為線性關(guān)系，故稱為線性檢波與輸出信號(hào)之間為線性關(guān)系，故稱為線性檢波 則輸出信號(hào)為：則輸出信號(hào)為： 當(dāng)當(dāng)1d1d但但理想值理想值50 gR9 . 0d一般當(dāng)一般當(dāng)，一般計(jì)算方法為：一般計(jì)算方法為：當(dāng)輸入信號(hào)為：當(dāng)輸入信號(hào)為：3333RrRgDd 檢波器的輸入電阻檢波器的輸入電阻Rid是為研究檢波器是為研究檢波器對(duì)其輸入諧振回路影響的大小而定義的，對(duì)其輸入諧振回路影響的大小而定義的，因而，因而，Rid是對(duì)載波頻率信號(hào)呈現(xiàn)的參量是對(duì)

58、載波頻率信號(hào)呈現(xiàn)的參量。若設(shè)輸入信號(hào)為等幅載波信號(hào)若設(shè)輸入信號(hào)為等幅載波信號(hào)tUucimi cos +- -uo中放末級(jí)中放末級(jí)RsVDRCsCLsisRid+- -uidUimui(t)t 忽略二極管導(dǎo)通電阻忽略二極管導(dǎo)通電阻rd上的損耗功率，上的損耗功率，由能量守恒的原則，檢波器輸入端口的高由能量守恒的原則，檢波器輸入端口的高頻功率頻功率 id2im2RURU2im2d 全部轉(zhuǎn)換為輸出端負(fù)載電阻全部轉(zhuǎn)換為輸出端負(fù)載電阻R上消耗上消耗的功率的功率 即有即有 RURU2im2did2im2又因又因d=cos 1 RR21id 所以所以 第6章模擬調(diào)幅、檢波與混頻電路(線性頻率變換電路) (1)

59、 惰性失真惰性失真會(huì)造成輸出波形不隨輸入信號(hào)包絡(luò)而變化，從而產(chǎn)生失真，會(huì)造成輸出波形不隨輸入信號(hào)包絡(luò)而變化，從而產(chǎn)生失真，這種失這種失真是由于電容放電惰性引起的，故稱為惰性失真。真是由于電容放電惰性引起的，故稱為惰性失真。 在二極管峰值型檢波器中，存在著兩種特有失真在二極管峰值型檢波器中，存在著兩種特有失真： 惰性失真惰性失真 底部切割失真底部切割失真3. 包絡(luò)包絡(luò)檢波器的失真檢波器的失真 一般為了提高檢波效率和濾波效果，（一般為了提高檢波效率和濾波效果，（C越大，高頻波紋越?。?，總越大，高頻波紋越?。?，總希望選取較大的希望選取較大的R，C值，但值，但如果如果R，C 取值過(guò)大，使取值過(guò)大，使R

60、，C的放電時(shí)間的放電時(shí)間常數(shù)常數(shù)RC 所對(duì)應(yīng)的放電速度小于輸入信號(hào)所對(duì)應(yīng)的放電速度小于輸入信號(hào)(AM)包絡(luò)下降速度時(shí)，包絡(luò)下降速度時(shí)，(2) 產(chǎn)生惰性失真的原因：產(chǎn)生惰性失真的原因： R、C過(guò)大使二極管在截止期間C的放電速度太慢，以致跟不上調(diào)幅波包絡(luò)的下降速度。輸入輸入AM信號(hào)包絡(luò)的變化率信號(hào)包絡(luò)的變化率RC放電的速率放電的速率 (3)避免產(chǎn)生惰性失真的條件：避免產(chǎn)生惰性失真的條件： 在任何時(shí)刻，電容在任何時(shí)刻，電容C上電壓的上電壓的變化率應(yīng)大于或等于包絡(luò)信號(hào)的變化率應(yīng)大于或等于包絡(luò)信號(hào)的變化率，即變化率，即ttUtuAMC )(tui(t)與與uc(t)uc(t)ui(t)第6章模擬調(diào)幅、檢