通信電子電路5.1

1、51概述概述52振幅調(diào)制振幅調(diào)制53調(diào)制信號(hào)的解調(diào)調(diào)制信號(hào)的解調(diào) 第五章第五章 振幅調(diào)制，解調(diào)及混頻振幅調(diào)制，解調(diào)及混頻5. 4混頻（變頻）混頻（變頻）返回 (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）高頻振蕩信號(hào) 正弦波正弦波 方波方波 三角波三角波 )cos( tVvooo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 tVv 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）：

2、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 頻譜線性搬移電路頻譜線性搬移電路 (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。51概述概述 調(diào)調(diào)相相的的逆逆過(guò)過(guò)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： )SSB()DSB()AM(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

3、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。52振幅調(diào)制振幅調(diào)制一、振幅調(diào)制信號(hào)分析一、振幅調(diào)制信號(hào)分析二、雙邊帶信號(hào)二、雙邊帶信號(hào)三三 、單邊帶信號(hào)、單邊帶信號(hào)四、振幅調(diào)制電路四、振幅調(diào)制電路返回（1） 設(shè)：載波信號(hào)：設(shè)：載波信號(hào)：

4、tVv000cos 調(diào)制信號(hào)：調(diào)制信號(hào)： tVv 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： tcos)t(Vv0mAM 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： tVkVtVam cos)(0，式中，式中ak為比例常數(shù)為比例常數(shù)即：即： )tcosm1(V)tcosVVk1(V)t(Va00a0m 式中式中ma為調(diào)制度，為調(diào)制度， 0aaVVkm 常用百分比數(shù)表示。常用百分比數(shù)表示。tcos)tcosm1(Vv0a0AM 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)，常為一一般，實(shí)際中傳送的調(diào)制信號(hào)并非單一頻

5、率的信號(hào)，常為一個(gè)連續(xù)頻譜的限帶信號(hào)個(gè)連續(xù)頻譜的限帶信號(hào)) t ( f則則tcos)t(fk1VV0a0AM 1 調(diào)調(diào) 幅幅 波波 的的 分分 析析若將若將 ) (tf分解為：分解為： 1nnnn)tcos(V)t(f 則有則有 tcos)tcos(m1VV01nnnn0AM ，其中：其中： nanVkm 返回一、振幅調(diào)制信號(hào)分析一、振幅調(diào)制信號(hào)分析2、調(diào)幅信號(hào)波形、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)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：

6、0minmaxaVVV21m 一般一般m值越大調(diào)幅越深：值越大調(diào)幅越深： tcos)tcosm1(Vv0a0AM )tcosm1(V)t(Va0m tVv000cos tVv cos)m1(VVaomax oV)m1(VVaomin 實(shí)實(shí)際際電電路路中中必必須須避避免免包包絡(luò)絡(luò)失失真真過(guò)過(guò)調(diào)調(diào)幅幅時(shí)時(shí)百百分分之之百百最最大大調(diào)調(diào)幅幅時(shí)時(shí)未未調(diào)調(diào)幅幅時(shí)時(shí),1m)(1m0maaa1ma 1ma 返回（1）由單一頻率信號(hào)調(diào)）由單一頻率信號(hào)調(diào) 幅幅 t )cos(m21t )cos(m21tcosVtcos)tcosm1(VV0a0a000a0AM 含含傳傳輸輸信信息息下下邊邊頻頻分分量量含含傳傳輸輸

7、信信息息上上邊邊頻頻分分量量不不含含傳傳輸輸信信息息載載波波分分量量:)(000 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： 3、調(diào)幅波的頻譜、調(diào)幅波的頻譜 調(diào)制信號(hào)0載波調(diào)幅波0+上邊頻0-下邊頻返回同樣含有三部分頻率成份同樣含有三部分頻率成份 nn0nnn0n00nn0nn0n000nnn0AMt )cos(m21t )cos(m21tcosVt )cos(m21t )cos(m21tcosVtcostcosm1VV 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)()(:n0n00 信號(hào)

8、帶寬信號(hào)帶寬max2B 0 (2) 限帶信號(hào)的調(diào)幅波限帶信號(hào)的調(diào)幅波maxo 調(diào)幅波maxmaxmaxmax調(diào)制信號(hào)載波0+max上邊帶0-max下邊帶返回 由于：由于：tcosVtcosmtcosVtcos)tcosm1(VV00a000a0AM 相加器相加器 乘法器乘法器AMv直流直流0v v 乘法器乘法器 相加器相加器vAMv0v4、AM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。返回LOTRVP2021 OT2aL20aP4mR2Vm21PP 下下邊邊上上邊邊 2m1PPPPP2aOTO

9、T0下下邊邊上上邊邊2m2a 載載波波功功率率雙雙邊邊帶帶功功率率4m2a 載載波波功功率率單單邊邊帶帶功功率率2a2a2a2am2m2m12m 平平均均總總功功率率雙雙邊邊帶帶功功率率2a2am24m 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： LR上消耗的載波功率：上消耗的載波功率： (1)5、調(diào)制波的功率、調(diào)制波的功率那么調(diào)幅波各分量的功率那么調(diào)幅波各分量

10、的功率 為為 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LR上上,由由于于在在普普通通調(diào)調(diào)幅幅波波信信號(hào)號(hào)中中，有有用用信信息息只只攜攜帶帶在在邊邊頻頻帶帶內(nèi)內(nèi)，而而載載波波本本身身并并不不攜攜帶帶信信息息，但但它它的的功功率率卻卻占占了了整整個(gè)個(gè)調(diào)調(diào)幅幅波波功功率率的的絕絕大大部部分分，因因而而調(diào)調(diào)幅幅波波的的功功率率浪浪費(fèi)費(fèi)大大，效效率率低低。但但 AM 波波調(diào)調(diào)制制方方便便，解解調(diào)調(diào)方方便便，便便于于接接收收。如如當(dāng)當(dāng) 100%調(diào)調(diào)制制時(shí)時(shí)(m=1)，雙雙邊邊帶帶功功率率為為載載波波功功率率的的21，只只占占用用了了調(diào)調(diào)幅幅波波功功率率的的31，而而當(dāng)當(dāng)21 m,098PPOT

11、 。 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： t )cos(t )cos(VkV21tcostcosVkVv00000DSB nnnnnnnnnDSBtVtVkVttVkVv)cos()cos(21coscos00000 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： )()(0tvtkvvDSB 二、雙邊帶信號(hào)二、雙邊帶信號(hào)( double si

12、debond DSB)、 數(shù)學(xué)表達(dá)式數(shù)學(xué)表達(dá)式返回2. 波形與頻譜波形與頻譜二、雙邊帶信號(hào)二、雙邊帶信號(hào)( double sidebond DSB)tV 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) (2) DSB信號(hào)載波的相位反映了調(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。時(shí)，已調(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)幅調(diào)制信號(hào)，而是既調(diào)幅又調(diào)相的信號(hào)。(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

13、，功率利波的頻譜成份中抑制了載波分量，全部功率為邊帶占有，功率利用率高于用率高于AM波。波。maxmax22FB (4) 占用頻帶占用頻帶 調(diào)制信號(hào) 載波o 上邊頻 下邊頻返回上邊帶濾波器SSBUv乘法器 vov下邊帶濾波器SSBLv t )cos(t )cos(VkV21)t(v000DSB tVtVkVtvSSBU)cos()cos(21)(000 t )cos(Vt )cos(VkV21)t (v000SSBL 單邊帶單邊帶(SSB)信號(hào)是由信號(hào)是由DSB信號(hào)經(jīng)過(guò)邊帶濾波器濾除了一個(gè)信號(hào)經(jīng)過(guò)邊帶濾波器濾除了一個(gè)邊帶或在調(diào)制過(guò)程中直接將一個(gè)邊帶抵消而形成，邊帶或在調(diào)制過(guò)程中直接將一個(gè)邊帶抵

14、消而形成，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)三三 單邊帶信號(hào)單邊帶信號(hào)0+max上邊帶0-max下邊帶o o 0+max上邊帶o 0-max下邊帶DSBv返回另外由三角公式：另外由三角公式： 三三 單邊帶信號(hào)單邊帶信號(hào)tsintsinVtcostcosV)t(v00SSBU tsintsinVtcostcosV)t(v00SSBL 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：乘 法器乘 法器00相移00相移加 法器減 法器tcosv SSBUvSSBLvtcosvoo tsinV0 tsinV 返回四、振幅調(diào)制電路四、振幅調(diào)制電路1 高電平調(diào)制高電平調(diào)

15、制2 2 低電平調(diào)制低電平調(diào)制3 3 二極管平衡電路二極管平衡電路4 二極管環(huán)形電路實(shí)現(xiàn)二極管環(huán)形電路實(shí)現(xiàn)DSB信號(hào)信號(hào)5 利用模擬乘法器實(shí)現(xiàn)利用模擬乘法器實(shí)現(xiàn)DSB信號(hào)（信號(hào)（MC1596）返回 這種調(diào)制是在高頻功率放大器中進(jìn)行的，通常分為：這種調(diào)制是在高頻功率放大器中進(jìn)行的，通常分為： 調(diào)調(diào)頻頻調(diào)調(diào)幅幅信信號(hào)號(hào)調(diào)調(diào)相相調(diào)調(diào)幅幅信信號(hào)號(hào)純純調(diào)調(diào)幅幅信信號(hào)號(hào),)tsintsintcost(cosVv:SSB,tcostcosVkVv:DSBtcos)tcosm1(Vv:AM00SSB00DSB00AM 四、振幅調(diào)制電路四、振幅調(diào)制電路 三種信號(hào)都有一個(gè)調(diào)制信號(hào)和載波的乘積項(xiàng)三種信號(hào)都有一個(gè)調(diào)制

16、信號(hào)和載波的乘積項(xiàng)，所以，所以振幅調(diào)制振幅調(diào)制電路的實(shí)現(xiàn)是以乘法器為核心的頻譜線性搬移電路電路的實(shí)現(xiàn)是以乘法器為核心的頻譜線性搬移電路。具體的說(shuō)調(diào)制可分為具體的說(shuō)調(diào)制可分為高電平調(diào)制高電平調(diào)制：功放和調(diào)制同時(shí)進(jìn)行，主要用于：功放和調(diào)制同時(shí)進(jìn)行，主要用于AM信號(hào)。信號(hào)。低電平調(diào)制低電平調(diào)制：先調(diào)制后功放，主要用于：先調(diào)制后功放，主要用于DSB、SSB以及以及FM信號(hào)。信號(hào)。（一）（一） AM調(diào)制電路調(diào)制電路AM信號(hào)大都用于無(wú)線電廣播，因此多用于高電平調(diào)制。信號(hào)大都用于無(wú)線電廣播，因此多用于高電平調(diào)制。1 高電平調(diào)制高電平調(diào)制基極調(diào)幅基極調(diào)幅(Base AM) 集電極調(diào)幅電路集電極調(diào)幅電路(Col

17、lector AM) 發(fā)射極調(diào)幅發(fā)射極調(diào)幅(Emitter AM) 在集電極調(diào)幅電路中：在集電極調(diào)幅電路中：Cb,C1為高頻旁路電容，為高頻旁路電容，Rb為基極自給偏壓電為基極自給偏壓電阻，放大器工作在丙類狀態(tài)，集電極電路中除直流電壓阻，放大器工作在丙類狀態(tài)，集電極電路中除直流電壓VCC外，為串有調(diào)外，為串有調(diào)制信號(hào)制信號(hào)tcosV)t(v tcosVV)t(vCCCC tcosVV)t (vV)t (vBOBOBB 基極調(diào)幅的特點(diǎn)：工作在欠壓區(qū)，效率越低，輸出波形較差，但基極調(diào)幅的特點(diǎn)：工作在欠壓區(qū)，效率越低，輸出波形較差，但 在基極調(diào)幅電路中：在基極調(diào)幅電路中：LC高頻扼流圈，高頻扼流圈，

18、LB低頻扼流圈，低頻扼流圈，C1, Ce1, Ce2 ,C2 ,C3，CC 高頻旁路電容，高頻旁路電容， Re射極偏置電阻，基極偏壓隨調(diào)制信號(hào)射極偏置電阻，基極偏壓隨調(diào)制信號(hào)而變化，即而變化，即基極有效動(dòng)態(tài)偏壓為：基極有效動(dòng)態(tài)偏壓為：即即集電極有效動(dòng)態(tài)電源為集電極有效動(dòng)態(tài)電源為： ) t (vo) t (v ) t (vAM) t (vo) t (v )t (vAMVCCVCC+VBO-所用調(diào)制信號(hào)功率越小。所用調(diào)制信號(hào)功率越小。 +-) t (vcc+-) t (vBBiCiC1) t (v ccV)t (v )t(vcc臨臨界界過(guò)壓過(guò)壓欠壓欠壓VCC（t）臨界臨界過(guò)壓過(guò)壓欠壓欠壓V BB(

19、t)icvAM（t） 例：二極管電路例：二極管電路 信信號(hào)號(hào)可可產(chǎn)產(chǎn)生生平平衡衡二二極極管管電電路路信信號(hào)號(hào)都都可可產(chǎn)產(chǎn)生生單單二二極極管管電電路路DSBAM如下圖所示的電路設(shè)如下圖所示的電路設(shè):tcosVvm tVvm000cos mm0vv dddvtSgi)( dLdLdLv )t (SRgRiv 0001)(00vvtStcosVtcosVv0m0md (1)單二極管電路單二極管電路且且 則回路電流則回路電流: LddRr1g 而而 、低電平調(diào)制、低電平調(diào)制AM信號(hào)的低電平調(diào)制可采用第四章介紹的線性時(shí)變電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。信號(hào)的低電平調(diào)制可采用第四章介紹的線性時(shí)變電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。 tcosVtcosV.t3cos32tcos221Rgv0m0m00LdL 的頻譜成份的頻譜成份：di 0001n2n2 , 0 20 30)(tVL0 2B如果選頻回路工作在如果選頻回路工作在 處，且?guī)挒樘?，且?guī)挒?而諧振時(shí)的負(fù)載電阻為而諧振時(shí)的負(fù)載電阻為RL，則輸出電壓，則輸出電壓 為：為： ttmVttVVRVgttRVgtRV