振幅調(diào)制與解調(diào)1

1、2022-5-829.1 頻譜搬移電路的特性頻譜搬移電路的特性 非線性電路具有頻率變換的功能，即通過(guò)非線性器件非線性電路具有頻率變換的功能，即通過(guò)非線性器件相乘的作用產(chǎn)生與輸入信號(hào)波形的頻譜不同的信號(hào)。相乘的作用產(chǎn)生與輸入信號(hào)波形的頻譜不同的信號(hào)。 當(dāng)頻率變換前后，信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)不變，只是將信號(hào)當(dāng)頻率變換前后，信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)不變，只是將信號(hào)頻譜無(wú)失真在頻率軸上搬移，則稱之為線性頻率變換，具頻譜無(wú)失真在頻率軸上搬移，則稱之為線性頻率變換，具有這種特性的電路稱之為頻譜搬移電路。如下圖所示有這種特性的電路稱之為頻譜搬移電路。如下圖所示非線性器 件主振帶通f0, 2Fmax調(diào)制信號(hào)f0ff0fmaxf

2、02f0ff0f(a) 調(diào)幅原理調(diào)幅原理中放來(lái)非線性器 件低通Fmax到功放0Fmaxf0fFmaxf12f1f1f(b) 檢波原理檢波原理2022-5-832) 2) 從頻譜結(jié)構(gòu)看，上述頻率從頻譜結(jié)構(gòu)看，上述頻率變換電路都只是對(duì)輸入信號(hào)變換電路都只是對(duì)輸入信號(hào)頻譜實(shí)行橫向搬移而不改變頻譜實(shí)行橫向搬移而不改變?cè)瓉?lái)的譜結(jié)構(gòu)，因而都屬于原來(lái)的譜結(jié)構(gòu)，因而都屬于所謂的線性頻率變換。所謂的線性頻率變換。1) 1) 它們的實(shí)現(xiàn)框圖幾乎它們的實(shí)現(xiàn)框圖幾乎是相同的，都是利用非線是相同的，都是利用非線性器件對(duì)輸入信號(hào)頻譜實(shí)性器件對(duì)輸入信號(hào)頻譜實(shí)行變換以產(chǎn)生新的有用頻行變換以產(chǎn)生新的有用頻率成分后，濾除無(wú)用頻率

3、率成分后，濾除無(wú)用頻率分量。分量。3) 3) 頻譜的橫向平移從時(shí)域頻譜的橫向平移從時(shí)域角度看相當(dāng)于輸入信號(hào)與一角度看相當(dāng)于輸入信號(hào)與一個(gè)參考正弦信號(hào)相乘，而平個(gè)參考正弦信號(hào)相乘，而平移的距離由此參考信號(hào)的頻移的距離由此參考信號(hào)的頻率決定，它們可以用乘法電率決定，它們可以用乘法電路實(shí)現(xiàn)。路實(shí)現(xiàn)。非線性器 件本振帶通fi, 2Fmax高放f0f到中放fi=fO-fSfSffiffif(c) 混頻原理混頻原理2022-5-849.2 振幅調(diào)制原理振幅調(diào)制原理一、概述一、概述 調(diào)制是將要傳送的信息裝載到某一高頻振蕩調(diào)制是將要傳送的信息裝載到某一高頻振蕩(載頻載頻)信號(hào)信號(hào)上去的過(guò)程。上去的過(guò)程。 按照

4、所采用的載波波形區(qū)分，調(diào)制可分為連續(xù)波按照所采用的載波波形區(qū)分，調(diào)制可分為連續(xù)波(正弦正弦波波)調(diào)制和脈沖調(diào)制。調(diào)制和脈沖調(diào)制。 連續(xù)波調(diào)制以單頻正弦波為載波，可用數(shù)學(xué)式表示，連續(xù)波調(diào)制以單頻正弦波為載波，可用數(shù)學(xué)式表示，受控參數(shù)可以是載波的幅度受控參數(shù)可以是載波的幅度A，頻率頻率 或相位或相位 。因而有調(diào)幅。因而有調(diào)幅(AM)、調(diào)頻、調(diào)頻(FM)和調(diào)相和調(diào)相(PM)三種方式。三種方式。2022-5-85 脈沖調(diào)制以矩形脈沖為載波，受控參數(shù)可以是脈沖高脈沖調(diào)制以矩形脈沖為載波，受控參數(shù)可以是脈沖高度、脈沖重復(fù)頻率、脈沖寬度或脈沖位置。相應(yīng)地，就有度、脈沖重復(fù)頻率、脈沖寬度或脈沖位置。相應(yīng)地，就

5、有脈沖調(diào)幅脈沖調(diào)幅(PAM，包括脈沖編碼調(diào)制包括脈沖編碼調(diào)制PCM)，脈沖調(diào)頻脈沖調(diào)頻(PFM)，脈沖調(diào)寬脈沖調(diào)寬(PWM)和脈沖調(diào)位和脈沖調(diào)位(PPM)。 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。2022-5-86二、調(diào)幅波的性質(zhì)二、調(diào)幅波的性質(zhì)設(shè)設(shè) 簡(jiǎn)諧調(diào)制信號(hào)簡(jiǎn)諧調(diào)制信號(hào) 載波信號(hào)載波信號(hào) tcosV) t (vtVtocos)(00v1. 調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表達(dá)式調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表達(dá)式則則 調(diào)幅信號(hào)為調(diào)幅信號(hào)為ttVKVtVdo0)coscos()(tcos)cos1(0tVVKVodotcos)cos1 (0tmVao 稱為調(diào)幅指數(shù)即調(diào)幅度，是調(diào)幅波的主

6、要參數(shù)之一，稱為調(diào)幅指數(shù)即調(diào)幅度，是調(diào)幅波的主要參數(shù)之一，它表示載波電壓振幅受調(diào)制信號(hào)控制后改變的程度。一般它表示載波電壓振幅受調(diào)制信號(hào)控制后改變的程度。一般0ma1。 odaVVKm 通常調(diào)制要傳送的信號(hào)波形是比較復(fù)雜的，但無(wú)論多么通常調(diào)制要傳送的信號(hào)波形是比較復(fù)雜的，但無(wú)論多么復(fù)雜的信號(hào)都可用傅氏級(jí)數(shù)分解為若干正弦信號(hào)之和。為了復(fù)雜的信號(hào)都可用傅氏級(jí)數(shù)分解為若干正弦信號(hào)之和。為了分析方便起見，我們一般把調(diào)制信號(hào)看成一簡(jiǎn)諧信號(hào)。分析方便起見，我們一般把調(diào)制信號(hào)看成一簡(jiǎn)諧信號(hào)。2022-5-872. 普通調(diào)幅波的波形圖普通調(diào)幅波的波形圖 當(dāng)載波頻率當(dāng)載波頻率 調(diào)制信號(hào)頻率調(diào)制信號(hào)頻率 ，0ma

7、1，則可畫出則可畫出和已調(diào)幅波形分別如下圖所示。從圖中可看出調(diào)幅波是一個(gè)和已調(diào)幅波形分別如下圖所示。從圖中可看出調(diào)幅波是一個(gè)載波振幅按照調(diào)制信號(hào)的大小線性變化的高頻振蕩，其振蕩載波振幅按照調(diào)制信號(hào)的大小線性變化的高頻振蕩，其振蕩頻率保持載波頻率不變。頻率保持載波頻率不變。oominooomaxominmaxaVVVVVVV)VV(21m 當(dāng)時(shí)當(dāng)時(shí)ma 1時(shí)，調(diào)幅達(dá)到最大值，稱為百分之百調(diào)幅。若時(shí)，調(diào)幅達(dá)到最大值，稱為百分之百調(diào)幅。若ma 1，AM信號(hào)波形某一段時(shí)間振幅為將為零，稱為過(guò)調(diào)制。信號(hào)波形某一段時(shí)間振幅為將為零，稱為過(guò)調(diào)制。tov(a) 調(diào)制信號(hào)調(diào)制信號(hào) v o Vmax t Vmin

8、 (b)已已調(diào)調(diào)波波形形由非正弦波調(diào)制所得到的調(diào)幅波形由非正弦波調(diào)制所得到的調(diào)幅波形v(t)ot過(guò)調(diào)制波形圖過(guò)調(diào)制波形圖2022-5-883. 調(diào)幅信號(hào)的頻譜及帶寬調(diào)幅信號(hào)的頻譜及帶寬將調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表達(dá)式展開，可得到將調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表達(dá)式展開，可得到tcos) tcosm1 (V) t (oaovt )cos(Vm21t )cos(Vm21tcosVooaooaoo max 0 0max 0+max 非正弦波調(diào)幅信號(hào)的頻譜圖非正弦波調(diào)幅信號(hào)的頻譜圖由圖看出調(diào)幅過(guò)程實(shí)際上是由圖看出調(diào)幅過(guò)程實(shí)際上是一種頻譜搬移過(guò)程，即將調(diào)一種頻譜搬移過(guò)程，即將調(diào)制信號(hào)的頻譜搬移到載波附制信號(hào)的頻譜搬移到載波附近，成

9、為對(duì)稱排列在載波頻近，成為對(duì)稱排列在載波頻率兩側(cè)的上、下邊頻，幅度率兩側(cè)的上、下邊頻，幅度均等于均等于oaVm212022-5-89 對(duì)于單音信號(hào)調(diào)制已調(diào)幅波，從頻譜圖上可知其占據(jù)對(duì)于單音信號(hào)調(diào)制已調(diào)幅波，從頻譜圖上可知其占據(jù)的頻帶寬度的頻帶寬度B=2 或或B=2F ( =2 F)，對(duì)于多音頻的調(diào)制信對(duì)于多音頻的調(diào)制信號(hào)，若其頻率范圍是號(hào)，若其頻率范圍是f，則已調(diào)信號(hào)的頻帶寬度等于調(diào)制，則已調(diào)信號(hào)的頻帶寬度等于調(diào)制信號(hào)最高頻率的兩倍。信號(hào)最高頻率的兩倍。2022-5-8104. 普通調(diào)幅波的功率關(guān)系普通調(diào)幅波的功率關(guān)系將將 作用在負(fù)載電阻作用在負(fù)載電阻R R上上tcos) tcosm1(Voa

10、o) t (v載波功率載波功率RV21P2ooT每個(gè)邊頻功率每個(gè)邊頻功率( (上邊頻或下邊頻上邊頻或下邊頻) )oTaoaSBSBPmRVmPP2221412121在調(diào)幅信號(hào)一周期內(nèi)，在調(diào)幅信號(hào)一周期內(nèi)，AM信號(hào)的平均輸出功率是信號(hào)的平均輸出功率是oT2aDSBoTAMP)m211 (PPP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)射的功率不含信息，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。機(jī)功率來(lái)看，普通調(diào)幅波是很不經(jīng)濟(jì)的。2022-5-811三、抑制載波的雙邊帶調(diào)幅

11、波與單邊帶調(diào)幅波三、抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波與單邊帶調(diào)幅波1. 1. 抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波 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，可以不發(fā)送載波，而只發(fā)送邊帶信號(hào)。率，可以不發(fā)送載波，而只發(fā)送邊帶信號(hào)。 這就是抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波這就是抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波(DSB AM)其數(shù)學(xué)表達(dá)式為其數(shù)學(xué)表達(dá)式為t )cos(Vm21t )cos(Vm21) t (VooaooaDSBtcostcosV) t (VooDSB 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

12、的兩倍，即倍，即maxDSBF2B或或2022-5-8122. 單邊帶調(diào)幅波單邊帶調(diào)幅波 上邊頻與下邊頻的頻譜分量對(duì)稱含有相同的信息。也上邊頻與下邊頻的頻譜分量對(duì)稱含有相同的信息。也可以只發(fā)送單個(gè)邊帶信號(hào)，稱之為單邊帶通信可以只發(fā)送單個(gè)邊帶信號(hào)，稱之為單邊帶通信(SSB)。t )cos(Vm21) t (Vooat )cos(Vm21) t (Vooa其表達(dá)式為：其表達(dá)式為： 或或maxSSBFB其頻帶寬度為：其頻帶寬度為：2022-5-813電壓電壓表達(dá)式表達(dá)式普通調(diào)幅波普通調(diào)幅波tcos) tcosm1 (V0a0載波被抑制雙邊帶調(diào)幅波載波被抑制雙邊帶調(diào)幅波tcostcosVm00a單邊帶

13、信號(hào)單邊帶信號(hào)t )cos(V2m00a)cos(2(00tVma或波形圖波形圖頻譜圖頻譜圖0-0+m0aVm210-0+m0aVm21信號(hào)信號(hào)帶寬帶寬)2( 2)2( 2()20-0+表表9-1 三種振幅調(diào)制信號(hào)三種振幅調(diào)制信號(hào)2022-5-8143. 殘留邊帶調(diào)幅殘留邊帶調(diào)幅0.75MHz6MHz1.25MHz6.25MHzfcf0.75MHz中頻6.25MHzf0.75MHz50%(a) 廣播電視臺(tái)系統(tǒng)發(fā)端濾波器特性廣播電視臺(tái)系統(tǒng)發(fā)端濾波器特性 (b) 電視接收系統(tǒng)中頻濾波器特性電視接收系統(tǒng)中頻濾波器特性 殘留邊帶調(diào)幅殘留邊帶調(diào)幅(記為記為VSB AM)它在發(fā)射端發(fā)送一個(gè)完整的它在發(fā)射端

14、發(fā)送一個(gè)完整的邊帶信號(hào)、載波信號(hào)和另一個(gè)部分被抑制的邊帶信號(hào)。邊帶信號(hào)、載波信號(hào)和另一個(gè)部分被抑制的邊帶信號(hào)。 這樣它既保留了單邊帶調(diào)幅節(jié)省頻帶的優(yōu)點(diǎn)，且具有濾這樣它既保留了單邊帶調(diào)幅節(jié)省頻帶的優(yōu)點(diǎn)，且具有濾波器易于實(shí)現(xiàn)、解調(diào)電路簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。波器易于實(shí)現(xiàn)、解調(diào)電路簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。在廣播電視系統(tǒng)中圖象信號(hào)就是采用殘留邊帶調(diào)幅。在廣播電視系統(tǒng)中圖象信號(hào)就是采用殘留邊帶調(diào)幅。2022-5-8159.3 振幅調(diào)制方法與電路振幅調(diào)制方法與電路 調(diào)幅波的共同之處都是在調(diào)幅前后產(chǎn)生了新的頻率分調(diào)幅波的共同之處都是在調(diào)幅前后產(chǎn)生了新的頻率分量，也就是說(shuō)都需要用非線性器件來(lái)完成頻率變換。量，也就是說(shuō)都需要用非線性器

15、件來(lái)完成頻率變換。帶通v AM(t)ov(t)V0(t)(a) 普通調(diào)幅波實(shí)現(xiàn)框圖普通調(diào)幅波實(shí)現(xiàn)框圖 v(t)vDSB(t)vo(t)(b) 抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波v(t)v DSB(t)帶通v SSB(t)v o(t) 0+或0(c) 單邊帶調(diào)幅波實(shí)現(xiàn)框圖單邊帶調(diào)幅波實(shí)現(xiàn)框圖原理框圖如下：原理框圖如下：一、概述一、概述2022-5-816 高電平調(diào)幅電路高電平調(diào)幅電路 一般置于發(fā)射機(jī)的最后一級(jí)，是在功率電平較高的一般置于發(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。情況下進(jìn)行調(diào)制。 低電平調(diào)幅電路低電平調(diào)幅電路 一般置于發(fā)射機(jī)的前級(jí)，再由線性功率放大器放大一般置于

16、發(fā)射機(jī)的前級(jí)，再由線性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。已調(diào)幅信號(hào)，得到所要求功率的調(diào)幅波。按調(diào)制電路輸出功率的高低可分為：按調(diào)制電路輸出功率的高低可分為：2022-5-817二、低電平調(diào)幅電路二、低電平調(diào)幅電路1. 簡(jiǎn)單的二極管調(diào)幅電路簡(jiǎn)單的二極管調(diào)幅電路+CLR+vov+vo+vDi二極管調(diào)幅電路二極管調(diào)幅電路 調(diào)制信號(hào)和載波信號(hào)相加后，調(diào)制信號(hào)和載波信號(hào)相加后，通過(guò)二極管非線性特性的變換，在通過(guò)二極管非線性特性的變換，在電流電流i中產(chǎn)生了各種組合頻率分量，中產(chǎn)生了各種組合頻率分量，將諧振回路調(diào)諧于差頻，便能取出和的成分，這便是普通調(diào)幅將諧振回路調(diào)諧于差頻，便能取出和的成分

17、，這便是普通調(diào)幅波。波。(1) 平方律調(diào)幅平方律調(diào)幅二極管信號(hào)較小時(shí)的工作狀態(tài)二極管信號(hào)較小時(shí)的工作狀態(tài)3D32D2D10vavavaaitcosVtcosVc000Dvvv當(dāng)當(dāng)vD很小時(shí)，級(jí)數(shù)可只取前四項(xiàng)很小時(shí)，級(jí)數(shù)可只取前四項(xiàng)2022-5-818 經(jīng)分類整理可知：經(jīng)分類整理可知： 是我們所需要的上、是我們所需要的上、下邊頻。這對(duì)邊頻是由平方項(xiàng)產(chǎn)生的，故稱為平下邊頻。這對(duì)邊頻是由平方項(xiàng)產(chǎn)生的，故稱為平方律調(diào)幅。其中最為有害的分量是方律調(diào)幅。其中最為有害的分量是 項(xiàng)。項(xiàng)。020 由于二極管不容易得到較理想的平方特性，由于二極管不容易得到較理想的平方特性，因而調(diào)制效率低因而調(diào)制效率低, ,無(wú)用成

18、分多，目前較少采用平方無(wú)用成分多，目前較少采用平方律調(diào)幅器。律調(diào)幅器。2022-5-819(2) 開關(guān)式調(diào)幅（斬波調(diào)幅）開關(guān)式調(diào)幅（斬波調(diào)幅） 在大信號(hào)情況應(yīng)用時(shí)，依靠二極管的導(dǎo)通和截止來(lái)實(shí)在大信號(hào)情況應(yīng)用時(shí)，依靠二極管的導(dǎo)通和截止來(lái)實(shí)現(xiàn)頻率變換，這時(shí)二極管就相當(dāng)于一個(gè)開關(guān)?，F(xiàn)頻率變換，這時(shí)二極管就相當(dāng)于一個(gè)開關(guān)。 滿足滿足 的條件時(shí)，的條件時(shí)，二極管的通、斷由載波電二極管的通、斷由載波電壓決定。壓決定。 VV0輸出調(diào)幅波有用電流分量輸出調(diào)幅波有用電流分量 v + i2 D2 D1 + vi iL1.2 R + v v 0 + D4 D3 + i3 vi iL3.4 RL i1 v0 v0 v

19、0 (b) (a) v + v i1 + v v + 由兩個(gè)二極管組成的平衡開關(guān)調(diào)幅器由兩個(gè)二極管組成的平衡開關(guān)調(diào)幅器tvo平衡調(diào)制器輸出的電壓波形平衡調(diào)制器輸出的電壓波形ttVgiD)cos()cos(20002022-5-820 普通調(diào)幅波的高頻振蕩是連續(xù)的，可是雙普通調(diào)幅波的高頻振蕩是連續(xù)的，可是雙邊帶調(diào)幅波在調(diào)制信號(hào)極性變化時(shí)，它的高頻邊帶調(diào)幅波在調(diào)制信號(hào)極性變化時(shí)，它的高頻振蕩的相位要發(fā)生振蕩的相位要發(fā)生180 的突變，這是因?yàn)殡p邊的突變，這是因?yàn)殡p邊帶波是由帶波是由v0和和v 相乘而產(chǎn)生的。相乘而產(chǎn)生的。2022-5-8212. 環(huán)形調(diào)制器環(huán)形調(diào)制器 在平衡調(diào)制器的基礎(chǔ)上，再增加兩

20、個(gè)二極管，使電路中在平衡調(diào)制器的基礎(chǔ)上，再增加兩個(gè)二極管，使電路中4個(gè)二極管首尾相接構(gòu)成環(huán)形，這就是環(huán)形調(diào)制器。個(gè)二極管首尾相接構(gòu)成環(huán)形，這就是環(huán)形調(diào)制器。D1Tr1Tr2iLD4D321:1v021:1v RLvv +v0+v +D2環(huán)行調(diào)制器原理圖環(huán)行調(diào)制器原理圖= gDVcos(0)t+cos(0)t0i4 振幅比平衡調(diào)制器提高了一倍，并抑振幅比平衡調(diào)制器提高了一倍，并抑制了低頻制了低頻 分量，因而獲得了廣泛應(yīng)用。分量，因而獲得了廣泛應(yīng)用。 從其正負(fù)半周期的原理圖從其正負(fù)半周期的原理圖可知環(huán)形調(diào)制器輸出電流的有可知環(huán)形調(diào)制器輸出電流的有用分量用分量2022-5-822D1Tr1Tr2i1

21、21:1v021:1RL+v +D2v i2iL1Tr1Tr2i321:1v021:1RL+v +v i4iL1iLKD4D3(b)(a) 環(huán)型調(diào)制器等效電路環(huán)型調(diào)制器等效電路3. 模擬乘法器調(diào)幅電路（模擬乘法器調(diào)幅電路（P490-P493、P208-P210）2022-5-8234. 產(chǎn)生單邊帶信號(hào)的方法產(chǎn)生單邊帶信號(hào)的方法(1) 濾波法濾波法vv0v DSBo帶通濾波器vSSBo+(或)0單邊帶輸 出00max0+max0+max00max 濾波器法實(shí)現(xiàn)單邊帶調(diào)制濾波器法實(shí)現(xiàn)單邊帶調(diào)制FBM1音頻1BM22BM33強(qiáng)放f2+f1+Ff1Ff1+Ff2(f1+F)f2(f2+f1+F)OSC

22、1OSC2OSC3f1f0+Ff1+f2+f3+F=f0+Ff2f3實(shí)際濾波器法單邊帶發(fā)射機(jī)方框圖實(shí)際濾波器法單邊帶發(fā)射機(jī)方框圖DSB信號(hào)經(jīng)過(guò)帶通信號(hào)經(jīng)過(guò)帶通濾波器后，濾除了濾波器后，濾除了下邊帶，就得到了下邊帶，就得到了SSB信號(hào)。由于信號(hào)。由于 0 max，上、下，上、下邊帶之間的距離很邊帶之間的距離很近，要想通過(guò)一近，要想通過(guò)一個(gè)邊帶而濾除另一個(gè)邊帶而濾除另一個(gè)邊帶，就對(duì)濾波個(gè)邊帶，就對(duì)濾波器提出了嚴(yán)格的要器提出了嚴(yán)格的要求。求。2022-5-824(2) 相移法相移法相移法是利用移相的方法，消去不需要的邊帶。如圖所示相移法是利用移相的方法，消去不需要的邊帶。如圖所示 調(diào)制信號(hào) V0si

23、nt 調(diào)制信號(hào)90移相網(wǎng)絡(luò) 載波90 移相網(wǎng)絡(luò) 平 衡 調(diào)幅器A 平 衡 調(diào)幅器B V0cos0t v 2=Vcostcos0t V0sin0t v1=Vsintsin0t 合 并 網(wǎng) 絡(luò) v3 單邊帶 輸 出 載 波 振蕩器 相移法單邊帶調(diào)制器方框圖相移法單邊帶調(diào)制器方框圖 圖中兩個(gè)平衡調(diào)幅器圖中兩個(gè)平衡調(diào)幅器的調(diào)制信號(hào)電壓和載波電的調(diào)制信號(hào)電壓和載波電壓都是互相移相壓都是互相移相90。)tcos()tVcos(0021 sinsin01ttVv)cos()cos(21 coscos0002ttVttVv因此，輸出電壓為因此，輸出電壓為t )cos(KV)(K0213vvv2022-5-82

24、5 這種方法原則上能把相距很近的兩個(gè)邊頻這種方法原則上能把相距很近的兩個(gè)邊頻帶分開，而不需要多次重復(fù)調(diào)制和復(fù)雜的濾波帶分開，而不需要多次重復(fù)調(diào)制和復(fù)雜的濾波器。器。 但這種方法要求調(diào)制信號(hào)的移相網(wǎng)絡(luò)和載但這種方法要求調(diào)制信號(hào)的移相網(wǎng)絡(luò)和載波的移相網(wǎng)絡(luò)在整個(gè)頻帶范圍內(nèi)，都要準(zhǔn)確地波的移相網(wǎng)絡(luò)在整個(gè)頻帶范圍內(nèi)，都要準(zhǔn)確地移相移相9090。這一點(diǎn)在實(shí)際上是很難做到的。這一點(diǎn)在實(shí)際上是很難做到的。2022-5-826(3) 修正的移相濾波法修正的移相濾波法 BM1 v1= vv 低通 濾波器 BM3 90移相 網(wǎng)絡(luò) v=cos1t BM2 低通 濾波器 BM4 v2= vv v=sin1t 音頻 振蕩

25、器 BM-平衡調(diào)幅器 音頻輸入 V(t)=sint 90移相 網(wǎng)絡(luò) v0=cos2t v0=sin2t 載波 振蕩器 合并 網(wǎng)絡(luò) v5v6 SSB 輸出 v1=sint sin1t v2=cos(1)t v5=v v3=sin2t cos(1-)t v2=sint cos1t v4=sin(1)t v4=v0v4=cos2t sin(1)t Sin(1-)t 修正的移相濾波法修正的移相濾波法 這種方法所用這種方法所用的的90移相網(wǎng)絡(luò)工移相網(wǎng)絡(luò)工作于固定頻率，因作于固定頻率，因而克服了實(shí)際的移而克服了實(shí)際的移頻網(wǎng)絡(luò)在很寬的音頻網(wǎng)絡(luò)在很寬的音頻范圍內(nèi)不能準(zhǔn)確頻范圍內(nèi)不能準(zhǔn)確地移相地移相90的缺點(diǎn)。

26、的缺點(diǎn)。 這種方法所需要的移相網(wǎng)絡(luò)工作于固定頻率這種方法所需要的移相網(wǎng)絡(luò)工作于固定頻率 1與與 2，因此制造和維護(hù)都比較簡(jiǎn)單。它特別適用于小型輕便設(shè)備，因此制造和維護(hù)都比較簡(jiǎn)單。它特別適用于小型輕便設(shè)備，是一種有發(fā)展前途的方法。是一種有發(fā)展前途的方法。2022-5-827三、高電平調(diào)幅電路三、高電平調(diào)幅電路 高電平調(diào)幅電路需要兼顧輸出功率、效率和調(diào)制線性高電平調(diào)幅電路需要兼顧輸出功率、效率和調(diào)制線性的要求。的要求。最常用的方法是對(duì)功放的供電電壓進(jìn)行調(diào)制。最常用的方法是對(duì)功放的供電電壓進(jìn)行調(diào)制。 根據(jù)調(diào)制信號(hào)控制方式的不同，對(duì)晶體管而言，高電根據(jù)調(diào)制信號(hào)控制方式的不同，對(duì)晶體管而言，高電平調(diào)幅又

27、可分為基極調(diào)幅和集電極調(diào)幅。平調(diào)幅又可分為基極調(diào)幅和集電極調(diào)幅。1. 集電極調(diào)幅電路集電極調(diào)幅電路vb(t)+VcT+VBB+Vc(t)+vCEvBE+LCvcv+集電極調(diào)幅電路集電極調(diào)幅電路調(diào)制信號(hào)調(diào)制信號(hào) 經(jīng)低頻變壓經(jīng)低頻變壓器加在集電極上，并與直流電源器加在集電極上，并與直流電源電壓電壓VcT相串饋。相串饋。高頻載波高頻載波v0(t)=v0cos0t 經(jīng)高頻變壓經(jīng)高頻變壓器加在基極回路中。器加在基極回路中。tcosvv2022-5-828集電極調(diào)幅在調(diào)制信號(hào)一周期內(nèi)的各平均功率為：集電極調(diào)幅在調(diào)制信號(hào)一周期內(nèi)的各平均功率為：1) 集電極有效電源電壓集電極有效電源電壓Vc(t)供給被調(diào)放大

28、器的總平均功率供給被調(diào)放大器的總平均功率)m211(PP2aTav2) 集電極直流電源集電極直流電源VcT所供給的平均功率則為所供給的平均功率則為COTCTTIVPP3) 調(diào)制信號(hào)源調(diào)制信號(hào)源Vc 供給的平均功率供給的平均功率COTCT2aavcIV2mPPP4) 平均輸出功率平均輸出功率)m211 (PP2aT0oav5) 集電極平均耗散功率集電極平均耗散功率)211 (2caCTavmPP2022-5-8296) 集電極效率集電極效率T2aT2aoTavoavav)2m1 (P)2m1 (PPP故：故：2) 總輸入功率分別由總輸入功率分別由VCT與與VC 所供給，所供給，VCT供給用以產(chǎn)供

29、給用以產(chǎn) 生載波功率的直流功率生載波功率的直流功率P=T，VC 則供給用以產(chǎn)生邊則供給用以產(chǎn)生邊 帶功率的平均功率帶功率的平均功率PDSB。1) 平均功率均為載波點(diǎn)各功率的平均功率均為載波點(diǎn)各功率的( )( )倍倍2am2113) 集電極平均耗散功率等于載波點(diǎn)耗散功率的集電極平均耗散功率等于載波點(diǎn)耗散功率的( )倍，倍， 應(yīng)根據(jù)這一平均耗散功率來(lái)選擇晶體管，以使應(yīng)根據(jù)這一平均耗散功率來(lái)選擇晶體管，以使PCMPcav。2am2114) 輸出的邊頻功率由調(diào)制器供給的功率轉(zhuǎn)換得到，大功輸出的邊頻功率由調(diào)制器供給的功率轉(zhuǎn)換得到，大功 率集電極調(diào)幅就需要大功率的調(diào)制信號(hào)電源。率集電極調(diào)幅就需要大功率的調(diào)

30、制信號(hào)電源。2022-5-8302. 基極調(diào)幅電路基極調(diào)幅電路Cvb(t)Vcc+L+VBTvb+VB(t)Vccvc(t)基極調(diào)幅電路基極調(diào)幅電路 與集電極調(diào)幅電路與集電極調(diào)幅電路同樣的分析，可以認(rèn)同樣的分析，可以認(rèn)為為VB(t)=VBT+v (t)是是放大器的基極等效低放大器的基極等效低頻供電電源。頻供電電源。 因?yàn)橐驗(yàn)閂B(t)隨調(diào)制信號(hào)隨調(diào)制信號(hào)v (t)變化，如果要求放大器的輸變化，如果要求放大器的輸出電壓也隨調(diào)制信號(hào)變化，則應(yīng)使輸出電壓隨出電壓也隨調(diào)制信號(hào)變化，則應(yīng)使輸出電壓隨VB(t)變化。變化。 放大器應(yīng)工作在欠壓區(qū)，保證輸出回路中的基波電流放大器應(yīng)工作在欠壓區(qū)，保證輸出回路中

31、的基波電流Ic1m、輸出電壓輸出電壓Vc(t)按基極供電電壓按基極供電電壓VBT(t)變化，從而實(shí)現(xiàn)輸出電變化，從而實(shí)現(xiàn)輸出電壓隨調(diào)制電壓變化的調(diào)幅。壓隨調(diào)制電壓變化的調(diào)幅。2022-5-8319.4 振幅解調(diào)振幅解調(diào)(檢波檢波)原理與電路原理與電路一、概述一、概述 振幅解調(diào)振幅解調(diào)( (又稱檢波又稱檢波) )是振幅調(diào)制的逆過(guò)程。它的作用是是振幅調(diào)制的逆過(guò)程。它的作用是從已調(diào)制的高頻振蕩中恢復(fù)出原來(lái)的調(diào)制信號(hào)。從已調(diào)制的高頻振蕩中恢復(fù)出原來(lái)的調(diào)制信號(hào)。 從頻譜上看，檢波就是將幅度調(diào)制波中的邊帶信號(hào)不失從頻譜上看，檢波就是將幅度調(diào)制波中的邊帶信號(hào)不失真地從載波頻率附近搬移到零頻率附近真地從載波頻

32、率附近搬移到零頻率附近, ,因此，檢波器也屬因此，檢波器也屬于頻譜搬移電路。于頻譜搬移電路。 檢波器的組成應(yīng)包括三部分，高頻已調(diào)信號(hào)源，非線檢波器的組成應(yīng)包括三部分，高頻已調(diào)信號(hào)源，非線性器件，性器件，RC低通濾波器。其組成原理框圖如下圖所示，它低通濾波器。其組成原理框圖如下圖所示，它適于解調(diào)普通調(diào)幅波。適于解調(diào)普通調(diào)幅波。2022-5-832包絡(luò)檢波包絡(luò)檢波同步檢波同步檢波檢波器分類檢波器分類: :平方率檢波平方率檢波峰值包絡(luò)檢波峰值包絡(luò)檢波平均包絡(luò)檢波平均包絡(luò)檢波解調(diào)輸出載波信號(hào)v0(t)=cos0tv(t)調(diào)幅信號(hào)vs(t)低 通濾波器載波被抑制的已調(diào)波解調(diào)原理載波被抑制的已調(diào)波解調(diào)原理

33、2022-5-8332022-5-834二、二極管二、二極管( (大信號(hào)大信號(hào)) )峰值包絡(luò)檢波器峰值包絡(luò)檢波器 二極管二極管( (大信號(hào)大信號(hào)) )包絡(luò)檢波器包絡(luò)檢波器串聯(lián)型二極管包絡(luò)檢波電路串聯(lián)型二極管包絡(luò)檢波電路并聯(lián)型二極管包絡(luò)檢波電路并聯(lián)型二極管包絡(luò)檢波電路C+vRL+充電放電iDvi串聯(lián)型二極管包絡(luò)檢波器串聯(lián)型二極管包絡(luò)檢波器如圖所示串聯(lián)型二極管包絡(luò)檢波器如圖所示串聯(lián)型二極管包絡(luò)檢波器 RL、C為二極管檢波器的負(fù)載，同時(shí)也起低通濾為二極管檢波器的負(fù)載，同時(shí)也起低通濾波器作用。波器作用。 一般要求的輸入信號(hào)大于一般要求的輸入信號(hào)大于0.5V0.5V，所以稱為大信號(hào)所以稱為大信號(hào)檢波器。

34、檢波器。2022-5-835RLC電路：電路：二是作為檢波器的負(fù)載，在其兩二是作為檢波器的負(fù)載，在其兩 端輸出已恢復(fù)的調(diào)制信號(hào)。端輸出已恢復(fù)的調(diào)制信號(hào)。一是起高頻濾波作用。一是起高頻濾波作用。故必須滿足故必須滿足LoRc1LmaxRC1ovitvct1t2二極管檢波器的波形圖二極管檢波器的波形圖其檢波圖如右圖其檢波圖如右圖及及2022-5-836并聯(lián)二極管包絡(luò)檢波并聯(lián)二極管包絡(luò)檢波nD D導(dǎo)通時(shí)導(dǎo)通時(shí)VsVs（t t）通過(guò)）通過(guò)D D對(duì)對(duì)C C充電，截止時(shí)充電，截止時(shí)C C通過(guò)通過(guò)R RL L放電。放電。)(tvsCLRAViD)(0tvLimAVAVLAVLmimRRVVVRVRVRV312

35、2222時(shí)當(dāng)為電容上的電壓有效值csovvv2022-5-8372. 包絡(luò)檢波器的質(zhì)量指標(biāo)包絡(luò)檢波器的質(zhì)量指標(biāo)1) 電壓傳輸系數(shù)電壓傳輸系數(shù)(檢波效率檢波效率)iadVmVK 輸輸入入調(diào)調(diào)幅幅波波包包絡(luò)絡(luò)振振幅幅 檢檢波波器器的的音音頻頻輸輸出出電電壓壓另外：另外： cosKd -電流通角電流通角3dRR3R -檢波器負(fù)載電阻檢波器負(fù)載電阻Rd -檢波器二極管內(nèi)阻檢波器二極管內(nèi)阻 當(dāng)當(dāng)RRd時(shí)，時(shí)，0，cos1。即檢波效率即檢波效率Kd接近于接近于1，這是包絡(luò)檢波的主要優(yōu)點(diǎn)。這是包絡(luò)檢波的主要優(yōu)點(diǎn)。2022-5-8382) 等效輸入電阻等效輸入電阻RidimimidIVRVim - 輸入高頻電

36、壓的振幅輸入高頻電壓的振幅Iim - 輸入高頻電流的的基波振幅輸入高頻電流的的基波振幅 由于二極管輸入電阻的影響，使輸入諧振回路的由于二極管輸入電阻的影響，使輸入諧振回路的Q值值降低，消耗一些高頻功率。這是二極管檢波器的主要缺點(diǎn)。降低，消耗一些高頻功率。這是二極管檢波器的主要缺點(diǎn)。2022-5-8393) 失真失真 惰性失真惰性失真ovitvct1t2惰性失真惰性失真 由于負(fù)載電阻由于負(fù)載電阻R與負(fù)載電容與負(fù)載電容C的的時(shí)間常數(shù)時(shí)間常數(shù)RC太大所引起的。這時(shí)太大所引起的。這時(shí)電容電容 C上的電荷不能很快地隨調(diào)上的電荷不能很快地隨調(diào)幅波包絡(luò)變化幅波包絡(luò)變化,從而產(chǎn)生失真。從而產(chǎn)生失真。 為了防止

37、惰性失真，只要適當(dāng)選擇為了防止惰性失真，只要適當(dāng)選擇RC的數(shù)值，使檢波器能的數(shù)值，使檢波器能跟上高頻信號(hào)電壓包絡(luò)的變化就行了。跟上高頻信號(hào)電壓包絡(luò)的變化就行了。 也就是要求也就是要求dtdcvdtVdm 或?qū)懗苫驅(qū)懗?a2amaxmm1RC在工程上可按在工程上可按 maxRC1.5 計(jì)算。計(jì)算。2022-5-840負(fù)峰切割失真負(fù)峰切割失真(底部切割失真底部切割失真) 檢波器輸出常用隔直流電檢波器輸出常用隔直流電容容Cc與下級(jí)耦合，如圖所示。與下級(jí)耦合，如圖所示。Rg代表下級(jí)電路的輸入電阻。代表下級(jí)電路的輸入電阻。+vC+RRgVCCcviD考慮了耦合電容考慮了耦合電容Cc和低放和低放輸入電阻輸

38、入電阻Rg后的檢波電路后的檢波電路為了有效地傳送低頻信號(hào)，要求為了有效地傳送低頻信號(hào)，要求gcRC1則檢波過(guò)程中，則檢波過(guò)程中，Cc兩端建立了直流電壓經(jīng)電阻兩端建立了直流電壓經(jīng)電阻R和和Rg分壓，在分壓，在R上得到的直流電壓為：上得到的直流電壓為：imgRVRRRV2022-5-841 對(duì)于二極管來(lái)說(shuō)，對(duì)于二極管來(lái)說(shuō)，VR是是反偏壓，它有可能阻止二極管反偏壓，它有可能阻止二極管導(dǎo)通，從而產(chǎn)生失真。導(dǎo)通，從而產(chǎn)生失真。VimOvVRmaVim負(fù)峰切割失真波形負(fù)峰切割失真波形 為了避免底部切割失真，為了避免底部切割失真，調(diào)幅波的最小幅度調(diào)幅波的最小幅度Vim(1ma)必須大于必須大于VRimgai

39、mVRRR)m1 (VRRRR/RRRRmggga即：即：2022-5-842負(fù)峰切割失真改進(jìn)負(fù)峰切割失真改進(jìn)nR R直直= =R R1 1+ +R R2 2nR R交交= =R R1 1+(+(R R2 2R RL L)/()/(R R2 2+ +R RL L)=)=R R1 1+ +R R交交 n即：即：n(1)(1)R R1 1足夠大時(shí)，足夠大時(shí)，R R交交 的影響減小，不易負(fù)峰切割失真。但的影響減小，不易負(fù)峰切割失真。但R R1 1過(guò)大時(shí)，過(guò)大時(shí)，V V的幅度下降，一般取的幅度下降，一般取R R1 1/ /R R2 2=0.10.2=0.10.2n(2)(2)檢波電路后接射隨檢波電路后

40、接射隨( (R Ri i大大),),即檢波電路的即檢波電路的R RL L大。大。n(3)(3)晶體管和集成電路包絡(luò)檢波，為直接耦合方式，不存在晶體管和集成電路包絡(luò)檢波，為直接耦合方式，不存在C Cc c2022-5-843 非線性失真非線性失真 頻率失真頻率失真這種失真是由檢波二極管伏安特性曲線的非線性所引起的。這種失真是由檢波二極管伏安特性曲線的非線性所引起的。這種失真是由于耦合電容這種失真是由于耦合電容C Cc c和濾波電容和濾波電容C C所引起的。所引起的。Cc的存在主要影響檢波的下限頻率的存在主要影響檢波的下限頻率 min。為使頻率為為使頻率為 min時(shí)，時(shí)，Cc上的電壓降不大，不產(chǎn)生

41、頻率失真，上的電壓降不大，不產(chǎn)生頻率失真，必須滿足下列條件：必須滿足下列條件：LcRCmin1LcRCmin1或或電容電容C的容抗應(yīng)在上限頻率的容抗應(yīng)在上限頻率 max時(shí)，不產(chǎn)生旁路作用，即它時(shí)，不產(chǎn)生旁路作用，即它應(yīng)滿足下列條件：應(yīng)滿足下列條件：2max1RC或或2max1RC一般一般Cc約為幾約為幾 F，C約為約為0.01 F。2022-5-844高頻脈沖信號(hào)的檢波高頻脈沖信號(hào)的檢波 ooorrrr1/f=T 2)T(1RC0.2)T(0.1 ：與放 電放電時(shí)間有關(guān)， )失真下降(2)t小。t時(shí)，)高頻頻特性(小C(RC) 小t，)時(shí)延特性平/通帶帶(小Q )失真前(1)t沿沿2022-5

42、-845低 通濾波器vsvtvi乘積檢波電路乘積檢波電路三、同步檢波器三、同步檢波器乘積檢波乘積檢波平衡同步檢波平衡同步檢波1.1.乘積檢波器乘積檢波器(1) 工作原理工作原理包 絡(luò)檢波器vsvtvv平衡同步檢波電路平衡同步檢波電路tcostcosV11sv)tcos(V00tv)tcos() tcost(cosVV11012tsvvvtcoscosVV21010v經(jīng)過(guò)低通濾波后經(jīng)過(guò)低通濾波后t )2cos(VV41tcoscosVV2110101t )2cos(VV411012022-5-846低通低通濾波器濾波器 VsV0iVt乘積檢波器乘積檢波器2022-5-8472. 三極管同步檢波電

43、路三極管同步檢波電路采用包絡(luò)檢波器構(gòu)成同步檢波采用包絡(luò)檢波器構(gòu)成同步檢波電路，它的實(shí)現(xiàn)模型如圖所示。電路，它的實(shí)現(xiàn)模型如圖所示。非線性器件低通濾波器包絡(luò)檢波器vsv1v0同步檢波實(shí)現(xiàn)模型同步檢波實(shí)現(xiàn)模型其原理電路見右其原理電路見右+v rDCRL+v0+vs同步檢波原理電路同步檢波原理電路設(shè)輸入信號(hào)為抑制載波的雙邊帶設(shè)輸入信號(hào)為抑制載波的雙邊帶tcostcosV0smsv本地振蕩信號(hào)本地振蕩信號(hào)tcosV0rmrv則它們的合成信號(hào)則它們的合成信號(hào)tcostcosVV1V0rmsrmrsvvv故當(dāng)故當(dāng)smrmVV1VVmrmsma時(shí)時(shí)因此，通過(guò)包絡(luò)檢波器便可檢出所需的調(diào)制信號(hào)。因此，通過(guò)包絡(luò)檢波

44、器便可檢出所需的調(diào)制信號(hào)。2022-5-848實(shí)際應(yīng)用電路常采用平衡調(diào)制器構(gòu)實(shí)際應(yīng)用電路常采用平衡調(diào)制器構(gòu)成同步檢波電路。成同步檢波電路。D1D2CCRLRLv01(t)vsv02(t)vr(t)Vs(t)Vs(t)+ +V0 平衡濾波檢波器平衡濾波檢波器如圖如圖2022-5-8493. 單邊帶信號(hào)的接收單邊帶信號(hào)的接收(SSB)單邊帶信號(hào)的接收過(guò)程正好和發(fā)送過(guò)程相反。單邊帶信號(hào)的接收過(guò)程正好和發(fā)送過(guò)程相反。f0+F第一混頻高放第一中放第二混頻第二中放帶通濾波乘積檢波器低通濾波第一本振第二本振第三本振低放f0+Ffi1+Ffi1+Ffi2+Ffi2+Ff1=fi1+f0f2=fi2+fi1fi

45、2F單邊帶接收機(jī)方框圖單邊帶接收機(jī)方框圖它是二次變頻電路。它是二次變頻電路。fi1較高，用調(diào)諧回路即可選出所需的邊帶。較高，用調(diào)諧回路即可選出所需的邊帶。fi2較低，一般采用帶通濾波器取出單邊帶信號(hào)。較低，一般采用帶通濾波器取出單邊帶信號(hào)。單邊帶信號(hào)與第三本振載波信號(hào)在乘積檢波器中進(jìn)行解調(diào)，單邊帶信號(hào)與第三本振載波信號(hào)在乘積檢波器中進(jìn)行解調(diào)，經(jīng)過(guò)低通濾波器后，即可獲得原調(diào)制信號(hào)。經(jīng)過(guò)低通濾波器后，即可獲得原調(diào)制信號(hào)。2022-5-850四、四、 平方率檢波平方率檢波n一般：一般：v vAMAM0.2V, 0.2V, 僅用于解調(diào)僅用于解調(diào)AMAM。n工作于非線形狀態(tài)，冪級(jí)數(shù)展開，含有工作于非線形

46、狀態(tài)，冪級(jí)數(shù)展開，含有平方項(xiàng)平方項(xiàng)，由低通濾出，由低通濾出調(diào)制信號(hào)。因失真較大，使用較少。調(diào)制信號(hào)。因失真較大，使用較少。2022-5-851五、檢波電路實(shí)例五、檢波電路實(shí)例 2022-5-8522022-5-853本章小節(jié)本章小節(jié)n本章主要內(nèi)容為調(diào)幅和檢波。他們（含混頻）在時(shí)域上都表現(xiàn)為本章主要內(nèi)容為調(diào)幅和檢波。他們（含混頻）在時(shí)域上都表現(xiàn)為兩信號(hào)的相乘，在頻域上表現(xiàn)為頻譜的線性搬移，其電路基本組成兩信號(hào)的相乘，在頻域上表現(xiàn)為頻譜的線性搬移，其電路基本組成和工作原理相同，都是由非線性器件實(shí)現(xiàn)頻率變換和用濾波器來(lái)濾和工作原理相同，都是由非線性器件實(shí)現(xiàn)頻率變換和用濾波器來(lái)濾除不需要的頻率分量，不同之處是輸入信號(hào)、參考信號(hào)、濾波器特除不需要的頻率分量，不同之處是輸入信號(hào)、參考信號(hào)、濾波器特性在實(shí)現(xiàn)調(diào)幅、檢波（及混頻）時(shí)有不同形式，以完成特定要求的性在實(shí)現(xiàn)調(diào)幅、檢波（及混頻）時(shí)有不同形式，以完成特定要求的頻譜搬移。頻譜搬移。2022-5-854n調(diào)幅有三種方式，普通調(diào)幅、雙邊帶調(diào)幅和單邊帶調(diào)幅。普通調(diào)幅調(diào)幅有三種方式，