第6章 振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻

1、高頻電子線路高頻電子線路第6章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻 西華師范大學(xué)西華師范大學(xué) 陳亞軍制作陳亞軍制作 1第第6章章 振幅調(diào)制、振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻解調(diào)及混頻 6.1 振幅調(diào)制 6.2 調(diào)幅信號的解調(diào)6.3 混頻6.4 混頻器的干擾高頻電子線路高頻電子線路第6章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻 西華師范大學(xué)西華師范大學(xué) 陳亞軍制作陳亞軍制作 26.1 振幅調(diào)制振幅調(diào)制 一、幾個基本概念一、幾個基本概念 1、調(diào)制：、調(diào)制：調(diào)制是指利用調(diào)制信號去控制載波的某個參數(shù)調(diào)制是指利用調(diào)制信號去控制載波的某個參數(shù)的過程。的過程。 2、調(diào)制信號、調(diào)制信號：是指由原始消息（如聲音、數(shù)據(jù)、圖象等）：是指由原始消息（如聲音、

2、數(shù)據(jù)、圖象等）轉(zhuǎn)變成的低頻或視頻信號?？梢允悄M信號，也可是數(shù)字轉(zhuǎn)變成的低頻或視頻信號?？梢允悄M信號，也可是數(shù)字信號。通常用信號。通常用u或或f(t)表示。表示。 3、載波信號、載波信號：是指未受調(diào)制的高頻振蕩信號。可以是正：是指未受調(diào)制的高頻振蕩信號。可以是正弦信號，也可是非正弦信號。弦信號，也可是非正弦信號。 4、已調(diào)波信號、已調(diào)波信號：是指受調(diào)制后的高頻信號，即已經(jīng)把調(diào)：是指受調(diào)制后的高頻信號，即已經(jīng)把調(diào)制信號加載到載波中的信號。制信號加載到載波中的信號。 高頻電子線路高頻電子線路第6章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻 西華師范大學(xué)西華師范大學(xué) 陳亞軍制作陳亞軍制作 3 5、解調(diào)、解調(diào)：是調(diào)制的

3、逆過程，即從已調(diào)波信號中提取原調(diào)制：是調(diào)制的逆過程，即從已調(diào)波信號中提取原調(diào)制信號的過程。信號的過程。 6、振幅調(diào)制、振幅調(diào)制：是指利用調(diào)制信號去控制載波的振幅，使載：是指利用調(diào)制信號去控制載波的振幅，使載波信號的振幅按調(diào)制信號的規(guī)律變化。波信號的振幅按調(diào)制信號的規(guī)律變化。 7、振幅調(diào)制的分類、振幅調(diào)制的分類： (1) 普通調(diào)幅方式（普通調(diào)幅方式（AM）：其輸出的已調(diào)信號稱為調(diào)幅：其輸出的已調(diào)信號稱為調(diào)幅波。波。 (2) 抑制載波的雙邊帶調(diào)制抑制載波的雙邊帶調(diào)制：其輸出的已調(diào)信號稱為雙邊：其輸出的已調(diào)信號稱為雙邊帶信號帶信號(DSB)。 (3) 抑制載波的單邊帶調(diào)制抑制載波的單邊帶調(diào)制：其輸出

4、的已調(diào)信號稱為單邊：其輸出的已調(diào)信號稱為單邊帶信號帶信號(SSB)。 高頻電子線路高頻電子線路第6章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻 西華師范大學(xué)西華師范大學(xué) 陳亞軍制作陳亞軍制作 4二、振幅調(diào)制信號分析（一）調(diào)幅波（一）調(diào)幅波（AM）的分析）的分析 1、調(diào)幅波的表達(dá)式及波形、調(diào)幅波的表達(dá)式及波形 （1）調(diào)制信號為單一頻率的余弦信號）調(diào)制信號為單一頻率的余弦信號 設(shè)載波電壓設(shè)載波電壓為為coscosCCcuUtuUt調(diào)制電壓為調(diào)制電壓為（6-1） （6-2） 通常通常載波頻率與調(diào)制信號滿足載波頻率與調(diào)制信號滿足c。高頻電子線路高頻電子線路第6章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻 西華師范大學(xué)西華師范大學(xué) 陳亞軍制作

5、陳亞軍制作 5 根據(jù)根據(jù)振幅調(diào)制信號的定義振幅調(diào)制信號的定義，已調(diào)信號的振幅隨調(diào)制信，已調(diào)信號的振幅隨調(diào)制信號號u線性變化，由此可得線性變化，由此可得振幅調(diào)制信號振幅振幅調(diào)制信號振幅Um（t）為為 Um(t)=UC+UC（t）=UC+kaUcost =UC(1+mcost) （6-3）式中：式中：UC(t)與調(diào)制電壓與調(diào)制電壓u成正比，其振幅成正比，其振幅UC=kaU與載與載波振幅之比稱為波振幅之比稱為調(diào)幅度調(diào)幅度（調(diào)制度）：（調(diào)制度）： CaCCUk UmUU (6-4) 式中，式中，ka為比例系數(shù)，一般由調(diào)制電路確定，故又稱為為比例系數(shù)，一般由調(diào)制電路確定，故又稱為調(diào)調(diào)制靈敏度。制靈敏度。

6、調(diào)幅度：調(diào)幅度：高頻電子線路高頻電子線路第6章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻 西華師范大學(xué)西華師范大學(xué) 陳亞軍制作陳亞軍制作 6圖6-1 AM調(diào)制過程中的信號波形ut0(a)(b)(c)(d)(e)uCttttm1uAM(t)UcmUc000uAM(t)m1m1uAM(t)0高頻電子線路高頻電子線路第6章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻 西華師范大學(xué)西華師范大學(xué) 陳亞軍制作陳亞軍制作 7由此可得由此可得調(diào)幅信號的表達(dá)式調(diào)幅信號的表達(dá)式： uAM(t)=UM(t)cosct=UC(1+mcost)cosct （6-5） 為了使為了使已調(diào)波不失真已調(diào)波不失真，即高頻振蕩波的振幅能真實地反映，即高頻振蕩波的振幅能真實

7、地反映出調(diào)制信號的變化規(guī)律，出調(diào)制信號的變化規(guī)律，調(diào)幅度調(diào)幅度m應(yīng)小于或等于應(yīng)小于或等于1，當(dāng)，當(dāng)m1時，稱為時，稱為過調(diào)幅過調(diào)幅。高頻電子線路高頻電子線路第6章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻 西華師范大學(xué)西華師范大學(xué) 陳亞軍制作陳亞軍制作 8（2）調(diào)制信號為一連續(xù)頻譜信號）調(diào)制信號為一連續(xù)頻譜信號f(t) 上面的分析是在單一正弦信號作為調(diào)制信號的情況下上面的分析是在單一正弦信號作為調(diào)制信號的情況下進(jìn)行的，而一般傳送的信號并非為單一頻率的信號，例進(jìn)行的，而一般傳送的信號并非為單一頻率的信號，例如是一連續(xù)頻譜信號如是一連續(xù)頻譜信號f（t），這時，可用下式來描述調(diào)幅），這時，可用下式來描述調(diào)幅波：波： (

8、 )1( )cosAMCcutUmf tt（6-6 ） 式中，式中，f（t）是）是均值為零均值為零的的歸一化調(diào)制信號歸一化調(diào)制信號，即即|f(t)|max=1。若將調(diào)制信號分解為：若將調(diào)制信號分解為：1( )cos()nnnnf tUt高頻電子線路高頻電子線路第6章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻 西華師范大學(xué)西華師范大學(xué) 陳亞軍制作陳亞軍制作 91( )1cos()cosAMCnnncnutUUtt(6-7) 則調(diào)幅波表示式則調(diào)幅波表示式為： 調(diào)制信號和已調(diào)波示意圖如圖6-3所示。 (b)uAM(t)f (t)tt(a)包絡(luò)未調(diào)制00圖6-2 實際調(diào)制信號的調(diào)幅波形高頻電子線路高頻電子線路第6章振幅調(diào)

9、制、 解調(diào)及混頻 西華師范大學(xué)西華師范大學(xué) 陳亞軍制作陳亞軍制作 10圖6-3 AM信號的產(chǎn)生原理圖 uAMucu常數(shù)(a)uAMucu(b) （3）調(diào)制電路框圖）調(diào)制電路框圖 由由(6-5)式可以看出式可以看出，要完成AM調(diào)制，可以用圖6-3所示的原理框圖實現(xiàn)，其關(guān)鍵在于實現(xiàn)調(diào)制信號和載波信號的相乘。高頻電子線路高頻電子線路第6章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻 西華師范大學(xué)西華師范大學(xué) 陳亞軍制作陳亞軍制作 11 2、調(diào)幅波的頻譜、調(diào)幅波的頻譜 由圖由圖6-1(c)可知，調(diào)幅波不是一個簡單的正弦波形。在可知，調(diào)幅波不是一個簡單的正弦波形。在單一頻率的正弦信號的調(diào)制單一頻率的正弦信號的調(diào)制情況下，調(diào)幅

10、波如式（情況下，調(diào)幅波如式（6-5）所）所描述。將式（描述。將式（6-5）用三角公式展開，可得：）用三角公式展開，可得：( )coscos()cos()22AMCcCcCcmmutUtUtUt(6-8)上式表明：單頻調(diào)制的調(diào)幅波包含三個頻率成分，即它由三上式表明：單頻調(diào)制的調(diào)幅波包含三個頻率成分，即它由三個高頻正弦波疊加而成。個高頻正弦波疊加而成。其頻譜如圖其頻譜如圖6-4所示。所示。高頻電子線路高頻電子線路第6章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻 西華師范大學(xué)西華師范大學(xué) 陳亞軍制作陳亞軍制作 12 圖6-4 單音調(diào)制時已調(diào)波的頻譜 （a）調(diào)制信號頻譜（b）載波信號頻譜 （c）AM信號頻譜U0F(a)f

11、Uc0(b)ffc10(c)ffcfc Ffc F2Fm/2m/2高頻電子線路高頻電子線路第6章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻 西華師范大學(xué)西華師范大學(xué) 陳亞軍制作陳亞軍制作 13顯然：顯然： 1) 頻譜的中心分量就是載波分量，它與調(diào)制信號無關(guān)，頻譜的中心分量就是載波分量，它與調(diào)制信號無關(guān)，不含消息；不含消息； 2) 兩個邊頻分量分量兩個邊頻分量分量c及及c 則以載頻為中心對則以載頻為中心對稱分布，兩個邊頻信號的幅度相等并與調(diào)制信號幅度成正比。稱分布，兩個邊頻信號的幅度相等并與調(diào)制信號幅度成正比。 3) 邊頻相對于在品的位置僅取決于調(diào)制信號的頻率。邊頻相對于在品的位置僅取決于調(diào)制信號的頻率。因此調(diào)制信

12、號的幅度、頻率消息只包含在邊頻分量中。因此調(diào)制信號的幅度、頻率消息只包含在邊頻分量中。 在多頻調(diào)制的情況下，各個低頻頻率分量所引起的邊頻在多頻調(diào)制的情況下，各個低頻頻率分量所引起的邊頻對組成了已調(diào)波的上下兩個邊帶。對組成了已調(diào)波的上下兩個邊帶。如圖如圖6-5所示。所示。高頻電子線路高頻電子線路第6章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻 西華師范大學(xué)西華師范大學(xué) 陳亞軍制作陳亞軍制作 14 圖6-5 語音信號及已調(diào)信號頻譜 （a）語音頻譜（b）已調(diào)信號頻譜 振幅0(a)f / Hz3003 400振幅0(b)f / Hzfc 3 400fc 3 400fc高頻電子線路高頻電子線路第6章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻

13、西華師范大學(xué)西華師范大學(xué) 陳亞軍制作陳亞軍制作 153、調(diào)幅波的功率、調(diào)幅波的功率由于調(diào)幅波的振幅是變化的，因此存在幾種功率，由于調(diào)幅波的振幅是變化的，因此存在幾種功率，如如載波功率、最大功率、最小功率、平均功率載波功率、最大功率、最小功率、平均功率等。等。根據(jù)前面的有關(guān)公式，在負(fù)載電阻根據(jù)前面的有關(guān)公式，在負(fù)載電阻RL上消耗的上消耗的載波載波功率功率為：為：2222( )11(1cos)22(1cos)AMcCLLcutPdtUmtRRPmt(6-9) (6-10) 在負(fù)載電阻在負(fù)載電阻RL上，一個載波周期內(nèi)上，一個載波周期內(nèi)調(diào)幅波消耗的功率調(diào)幅波消耗的功率為22122CCccLLuUPdt

14、RR高頻電子線路高頻電子線路第6章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻 西華師范大學(xué)西華師范大學(xué) 陳亞軍制作陳亞軍制作 16 由此可見，由此可見，P是調(diào)制信號的函數(shù)，是隨時間變化的。是調(diào)制信號的函數(shù)，是隨時間變化的。上、下邊頻的平均功率上、下邊頻的平均功率均為：均為：21(1)22avcmPPdtP (6-11) (6-12)AM信號的平均功率 由上式可以看出，AM波的平均功率等于載波功率平均功率等于載波功率與兩個邊帶功率之和與兩個邊帶功率之和。而兩個邊頻功率與載波功率的比值為：邊頻功率 載波功率 22m(6-13) 221()224CcLmUmPPR邊 頻高頻電子線路高頻電子線路第6章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混

15、頻 西華師范大學(xué)西華師范大學(xué) 陳亞軍制作陳亞軍制作 17 同時可以得到同時可以得到調(diào)幅波的最大功率和最小功率調(diào)幅波的最大功率和最小功率，它們分，它們分別對應(yīng)調(diào)制信號的最大值和最小值為（由別對應(yīng)調(diào)制信號的最大值和最小值為（由6-10直接可得）直接可得）:2max2min(1)(1)ccPPmPPm(6-14) 總結(jié)：總結(jié)：由前面分析可得：由前面分析可得： (1) 當(dāng)調(diào)幅度當(dāng)調(diào)幅度m=1時，調(diào)幅波的最大功率為載波功率的時，調(diào)幅波的最大功率為載波功率的4倍，而最小功率為零，因此由于最大、最小功率相差太大，倍，而最小功率為零，因此由于最大、最小功率相差太大，對特定的功放管而言，其額定輸出功率將大大受限

16、；對特定的功放管而言，其額定輸出功率將大大受限； (2) 當(dāng)當(dāng)m1時，不攜帶調(diào)制信號的載波成分將占用調(diào)幅波時，不攜帶調(diào)制信號的載波成分將占用調(diào)幅波總功率的總功率的2/3，而帶有信號的邊頻只調(diào)幅波總功率的，而帶有信號的邊頻只調(diào)幅波總功率的1/3，因，因此功率浪費(fèi)大，效率低；若此功率浪費(fèi)大，效率低；若mU時，時，由式由式(538)可知，流可知，流過二極管的電流過二極管的電流iD為為 coscos22()()DDDDCcDDCcCcgggiUUtUtggUtUt (6-29) 電流電流iD的頻譜如圖的頻譜如圖6-16(b)所示，經(jīng)輸出濾波器所示，經(jīng)輸出濾波器(調(diào)諧在調(diào)諧在c，帶寬為2F)選出輸出頻率

17、分量選出輸出頻率分量：下邊帶下邊帶(頻頻)差頻、載頻、上差頻、載頻、上邊帶邊帶(頻頻)和頻，即和頻，即AM信號信號。高頻電子線路高頻電子線路第6章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻 西華師范大學(xué)西華師范大學(xué) 陳亞軍制作陳亞軍制作 40圖6-16 單二極管調(diào)制電路及頻譜 uuo(t)H(j)VDucuDiDi(a)0(b)fFfc2fc3fc 大家思考一下：在實際中，該電路能否完成實現(xiàn)大家思考一下：在實際中，該電路能否完成實現(xiàn)DSB調(diào)制？調(diào)制？為什么？為什么？ 當(dāng)然，利用二極管平衡電路，也可實現(xiàn)當(dāng)然，利用二極管平衡電路，也可實現(xiàn)AM調(diào)制，大家可調(diào)制，大家可以自行分析。以自行分析。高頻電子線路高頻電子線路第6

18、章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻 西華師范大學(xué)西華師范大學(xué) 陳亞軍制作陳亞軍制作 41 2) 2) 利用模擬乘法器產(chǎn)生普通調(diào)幅波利用模擬乘法器產(chǎn)生普通調(diào)幅波0(1)tanh()2bAoeTuuiIEV(6-30) 若將載波將載波uC加至加至uA，調(diào)制信號調(diào)制信號u加到加到uB，則有：00135(1cos)tanh(cos)2(1cos)( )coscos3cos5oceTcccUUiIttEVImtxttt (6-31) 模擬乘法器是以差分放大器為核心的，根據(jù)第五章的分析，由單差分對的單差分對的(5-70)式有：高頻電子線路高頻電子線路第6章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻 西華師范大學(xué)西華師范大學(xué) 陳亞軍制作

19、陳亞軍制作 42 式中，式中，m=U/Ee，x=UCVT。若集電極濾波回路的若集電極濾波回路的中心頻率為中心頻率為fc，帶寬為，帶寬為2F，諧振阻抗為，諧振阻抗為RL，則經(jīng)濾波后的則經(jīng)濾波后的輸出電壓：輸出電壓：01( )(1cos)cosoLcuI Rxmtt(6-32) 其差分傳輸特性及輸出電流波形如圖其差分傳輸特性及輸出電流波形如圖6-17所示。所示。 利用雙差分對電路也可得到利用雙差分對電路也可得到AM信號信號，圖，圖6-18給出了利用給出了利用集成模擬乘法器實現(xiàn)集成模擬乘法器實現(xiàn)AM調(diào)制的電路圖。調(diào)制的電路圖。高頻電子線路高頻電子線路第6章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻 西華師范大學(xué)西華師范

20、大學(xué) 陳亞軍制作陳亞軍制作 43圖6-17 差分對AM調(diào)制器的輸出波形 UU0 U00uut(a)(b)iot0未加調(diào)制電 壓I0 II0 I高頻電子線路高頻電子線路第6章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻 西華師范大學(xué)西華師范大學(xué) 陳亞軍制作陳亞軍制作 44圖6-18 利用模擬乘法器產(chǎn)生AM信號 MC1596G23610591 k1 k3.9 k3.9 k12 V0.1 FAM信號輸出6.8 k5150 k750750ma值調(diào)節(jié)510.1F60 mV載波調(diào)制信號uC(t)u(t)1 k0.1F51(b)4187300 mV(max)BG31415 V3.3 k3.3 k3 k8.3 k8.3 kYos微

21、調(diào)Xos微調(diào)u(t)uC(t)10 k(調(diào)節(jié)ma值)5498126 10111214uo(t)調(diào)幅信號輸出6.8 k0.1 F1 F Vcc(a)3137高頻電子線路高頻電子線路第6章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻 西華師范大學(xué)西華師范大學(xué) 陳亞軍制作陳亞軍制作 453. DSB3. DSB調(diào)制電路調(diào)制電路只能使用低電平調(diào)制只能使用低電平調(diào)制 (1)二極管調(diào)制電路二極管調(diào)制電路 單二極管電路只能產(chǎn)生單二極管電路只能產(chǎn)生AM信號，不能產(chǎn)生信號，不能產(chǎn)生DSB信號。信號。二極管平衡電路和二極管環(huán)形電路二極管平衡電路和二極管環(huán)形電路可以產(chǎn)生可以產(chǎn)生DSB信號。信號。 1) 二極管平衡二極管平衡DSB調(diào)制電路

22、調(diào)制電路 電路如圖電路如圖6-19所示，根據(jù)前面分析可得所示，根據(jù)前面分析可得T2次級電流：次級電流：2()22coscos()cos()22cos(3)cos(3)33LDcDDcDcDcDcig Kt ug Utg Utg Utg Utg Ut (6-33) 高頻電子線路高頻電子線路第6章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻 西華師范大學(xué)西華師范大學(xué) 陳亞軍制作陳亞軍制作 46圖6-19 二極管平衡調(diào)制電路 帶通濾波器T1RLT2ucVD1VD2N2uD1uD2AN1N1OBN2ON1uN2uo(t)高頻電子線路高頻電子線路第6章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻 西華師范大學(xué)西華師范大學(xué) 陳亞軍制作陳亞軍制作 4

23、7 iL中包含中包含F(xiàn)分量和分量和(2n+1)fcF(n=0，1，2，)分量，分量，若輸出濾波器若輸出濾波器的中心頻率為的中心頻率為fc、寬為寬為2F、諧振阻抗為、諧振阻抗為RL，則輸則輸出電壓為：出電壓為：22cos()cos()4coscosoLDcLDcLDcuRg UtRg UtR gUtt(6-34) 二極管平衡調(diào)制器是通過平衡方式，將載波抑制掉二極管平衡調(diào)制器是通過平衡方式，將載波抑制掉，從而獲得從而獲得DSB信號。平衡調(diào)制器的波形如圖信號。平衡調(diào)制器的波形如圖6-20所示，加所示，加在在VD1、VD2上的電壓僅調(diào)制信號的相位不同（反相），故上的電壓僅調(diào)制信號的相位不同（反相），故

24、電流電流i1和和i2僅調(diào)制信號包絡(luò)反相僅調(diào)制信號包絡(luò)反相（分析圖（分析圖6-20）。高頻電子線路高頻電子線路第6章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻 西華師范大學(xué)西華師范大學(xué) 陳亞軍制作陳亞軍制作 48圖6-20 二極管平衡調(diào)制器波形 i1 i2(a)i20t(b)(d)(c)uot00ti10tuD1uD2i2i100t uu高頻電子線路高頻電子線路第6章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻 西華師范大學(xué)西華師范大學(xué) 陳亞軍制作陳亞軍制作 49圖6-21 平衡調(diào)制器的一種實際線路 RLucVD12/5 pF0.01C1C2VD2C34.7 pFR34747R2R22 kuT 圖圖6-21為一實用的平衡調(diào)制器電路為一實

25、用的平衡調(diào)制器電路。 其中省掉了變壓器其中省掉了變壓器N2，調(diào)制信號采用單端輸入。由于兩個二極管方向相反，調(diào)制信號采用單端輸入。由于兩個二極管方向相反，故載波電壓仍同相加于兩管。故載波電壓仍同相加于兩管。高頻電子線路高頻電子線路第6章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻 西華師范大學(xué)西華師范大學(xué) 陳亞軍制作陳亞軍制作 502) 二極管環(huán)形二極管環(huán)形DSB調(diào)制電路調(diào)制電路雙平衡電路雙平衡電路 為進(jìn)一步為進(jìn)一步減少組合分量減少組合分量，可采用雙平衡調(diào)制器可采用雙平衡調(diào)制器(環(huán)形環(huán)形調(diào)制器調(diào)制器)，如圖，如圖6-22所示。在第所示。在第5章已得到雙平衡調(diào)制器輸章已得到雙平衡調(diào)制器輸出電流的表達(dá)式出電流的表達(dá)式(5

26、-49)，在在u1=u，u2=uC的情的情況下，該式?jīng)r下，該式可表示為：可表示為：442()2coscos3cos38cosLDcDccoLDcig Kt ugttUtuR g U tt(6-35) (6-36) 經(jīng)濾波后經(jīng)濾波后，有 高頻電子線路高頻電子線路第6章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻 西華師范大學(xué)西華師范大學(xué) 陳亞軍制作陳亞軍制作 51圖6-22 雙平衡調(diào)制器電路及波形 T1RLT2iLucVD1VD2ui2VD3VD4i3i4u(a)(b)tttt0000uoiLiL1iL1i1高頻電子線路高頻電子線路第6章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻 西華師范大學(xué)西華師范大學(xué) 陳亞軍制作陳亞軍制作 52 3

27、) 值得說明的問題值得說明的問題：P204倒二段倒二段 4) 二極管橋式調(diào)制器二極管橋式調(diào)制器 電路如圖電路如圖6-23所示，調(diào)制電壓反向加于兩橋的另所示，調(diào)制電壓反向加于兩橋的另一對角一對角線上。如果忽略晶體管輸入阻抗的影響，則圖中線上。如果忽略晶體管輸入阻抗的影響，則圖中ua(t)為為 ：1111( )()4( )coscosacdLocedRu tu KtRrRRu tUttR Rr 因晶體管交流電流iC=ieie=ue(t)/Re，所以輸出電壓為(6-37) (6-38) 高頻電子線路高頻電子線路第6章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻 西華師范大學(xué)西華師范大學(xué) 陳亞軍制作陳亞軍制作 53圖6-2

28、3 雙橋構(gòu)成的環(huán)形調(diào)制器 BR2R2AABL2L2uL2uCL3R1ua(t)Re EeRLLCf0 fcEcuo(t)高頻電子線路高頻電子線路第6章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻 西華師范大學(xué)西華師范大學(xué) 陳亞軍制作陳亞軍制作 54 (2) 差分對調(diào)制器差分對調(diào)制器 1）單差分對）單差分對DSB調(diào)制電路調(diào)制電路 在單差分電路在單差分電路(圖圖5-17)中，將中，將載波電壓載波電壓uC加到線性通加到線性通道道，即，即uB=uC，調(diào)制信號調(diào)制信號u加到非線性通道加到非線性通道，即，即uA=u，則雙端輸出電流則雙端輸出電流io(t)為：為：13( )(1cos)tanh(cos)2(1cos)( )cos

29、( )cos3oocTocUi tImttVImtxtxt (6-39) 式中，I0=Ee/Re，m=UC/Ee，x=U/VT。經(jīng)濾波后的輸出電壓uo(t)為：01( )( )coscoscoscosoLcocu tI R mxttUtt(6-40) 高頻電子線路高頻電子線路第6章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻 西華師范大學(xué)西華師范大學(xué) 陳亞軍制作陳亞軍制作 55圖6-24 差分對DSB調(diào)制器的波形 UCUC0 UC0uioioU0utuDSB(t)(a)(b)(c)tt00高頻電子線路高頻電子線路第6章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻 西華師范大學(xué)西華師范大學(xué) 陳亞軍制作陳亞軍制作 56值得說明的問題值得說明

30、的問題：P205倒二段倒二段 A、與、與AM調(diào)制相比，調(diào)制相比，載波電壓載波電壓uC、調(diào)制信號、調(diào)制信號u的加入方的加入方式與式與AM調(diào)制相反。調(diào)制相反。 B、由于、由于u加入到非線性通道，出現(xiàn)了加入到非線性通道，出現(xiàn)了fc nF分量分量(n=3,5, 7, )，這些分量是不容易濾除的。只有當(dāng)，這些分量是不容易濾除的。只有當(dāng)u較小時，使較小時，使 3(x) 5(x)，才能得到較為理想的才能得到較為理想的DSB信號。信號。 C、由信號分析可知，、由信號分析可知，DSB信號的產(chǎn)生可將兩個輸入信號信號的產(chǎn)生可將兩個輸入信號相乘即可。相乘即可。高頻電子線路高頻電子線路第6章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻 西華

31、師范大學(xué)西華師范大學(xué) 陳亞軍制作陳亞軍制作 57 2）雙差分對）雙差分對DSB調(diào)制電路調(diào)制電路 雙差分對電路的差動輸出電流為雙差分對電路的差動輸出電流為 ：002( )tanh()tanh()221( )4ABoTToCTuui tIVVIi tu uV(6-41) (6-42) 若U、UC均很小，上式可近似為 圖圖6-25為彩色電視發(fā)送機(jī)中的雙差分對調(diào)制器的實為彩色電視發(fā)送機(jī)中的雙差分對調(diào)制器的實際電路。際電路。高頻電子線路高頻電子線路第6章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻 西華師范大學(xué)西華師范大學(xué) 陳亞軍制作陳亞軍制作 58圖6-25 雙差分調(diào)制器實際線路 12 V0.477501002.7 kW1

32、100副載波12 V0.1250I5I6I1I2I3I4V4V3V2V1W21003 kV5aV5bV6bV6a1 kW33.9 kW415 k300300I012 V300300V7V8色差信號3 k2 k高頻電子線路高頻電子線路第6章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻 西華師范大學(xué)西華師范大學(xué) 陳亞軍制作陳亞軍制作 59 4、SSB調(diào)制電路調(diào)制電路 SSB信號是將信號是將雙邊帶信號濾除一個邊帶形成的雙邊帶信號濾除一個邊帶形成的。根。根據(jù)濾除方法的不同，據(jù)濾除方法的不同，SSB信號產(chǎn)生方法有好幾種信號產(chǎn)生方法有好幾種，主要有，主要有濾波法濾波法和和移相法移相法兩種。兩種。 （1） 濾波法濾波法 圖圖6-

33、26是采用濾波法產(chǎn)生是采用濾波法產(chǎn)生SSB的發(fā)射機(jī)框圖。的發(fā)射機(jī)框圖。特點(diǎn)：特點(diǎn)：A、要求具有陡峭的過渡帶衰減特性要求具有陡峭的過渡帶衰減特性； B、帶內(nèi)衰減小，衰減變化小帶內(nèi)衰減小，衰減變化小。 由于帶通濾波器的相對帶寬與品質(zhì)因數(shù)成反比，所以通常在調(diào)制時，不是直接在工作頻率上調(diào)制，而是先在較低頻率上實現(xiàn)調(diào)制。如圖6-26所示。 高頻電子線路高頻電子線路第6章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻 西華師范大學(xué)西華師范大學(xué) 陳亞軍制作陳亞軍制作 60圖6-26 濾波法產(chǎn)生SSB信號的框圖 音 放F1第路話調(diào)制器上邊帶濾波器音 放F2第路話調(diào)制器上邊帶濾波器單邊帶信號產(chǎn)生器fc F1fc F2頻率合成器第 一混

34、頻器第 二混頻器線性放大功放f1f2fc500 kHz高頻電子線路高頻電子線路第6章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻 西華師范大學(xué)西華師范大學(xué) 陳亞軍制作陳亞軍制作 61圖6-27 理想邊帶濾波器的衰減特性 阻帶40通帶阻帶過濾帶b/dB0fcfc Fminfc Fminfc Fmaxf高頻電子線路高頻電子線路第6章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻 西華師范大學(xué)西華師范大學(xué) 陳亞軍制作陳亞軍制作 62 （2） 移相法移相法 1) 原理及框圖原理及框圖 移相法是利用移相網(wǎng)絡(luò)，對載波和調(diào)制信號進(jìn)行適移相法是利用移相網(wǎng)絡(luò)，對載波和調(diào)制信號進(jìn)行適當(dāng)?shù)南嘁疲员阍谙嗉舆^程中將其中的一個邊帶抵消而當(dāng)?shù)南嘁?，以便在相加過程中將

35、其中的一個邊帶抵消而獲得獲得SSB信號。在信號。在SSB信號分析中我們已經(jīng)得到了式信號分析中我們已經(jīng)得到了式(6-25)，重寫如下，重寫如下: ( )( )cos( )sinSSBccutf ttf tt高頻電子線路高頻電子線路第6章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻 西華師范大學(xué)西華師范大學(xué) 陳亞軍制作陳亞軍制作 63圖6-28 移相法SSB信號調(diào)制器 平 衡調(diào)制器A /2平 衡調(diào)制器B /2f (t)f (t)cos ctcosctsinctf (t)sin ctuSSB上邊帶下邊帶0F ()0cc0F ()j0cc高頻電子線路高頻電子線路第6章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻 西華師范大學(xué)西華師范大學(xué) 陳亞軍

36、制作陳亞軍制作 64 2) 特點(diǎn)特點(diǎn) 移相法的優(yōu)點(diǎn)是省去了邊帶濾波器，但要把無用邊移相法的優(yōu)點(diǎn)是省去了邊帶濾波器，但要把無用邊帶完全抑制掉，必須滿足下列兩個條件帶完全抑制掉，必須滿足下列兩個條件: A、兩個調(diào)制器輸出的振幅應(yīng)完全相同兩個調(diào)制器輸出的振幅應(yīng)完全相同 B、移相網(wǎng)絡(luò)必須對載頻及調(diào)制信號均保證精確的移相網(wǎng)絡(luò)必須對載頻及調(diào)制信號均保證精確的2相移。相移。 此外由于移相法電路中沒有邊帶濾波器，因此對調(diào)制此外由于移相法電路中沒有邊帶濾波器，因此對調(diào)制器的載波抑制要求很高。器的載波抑制要求很高。 高頻電子線路高頻電子線路第6章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻 西華師范大學(xué)西華師范大學(xué) 陳亞軍制作陳亞軍制

37、作 65圖6-29 移相法的另一種SSB調(diào)制器4545低 通高頻功放SSB信號輸出2224f0DECBA(a)tAtBtCtDtE(b)00000高頻電子線路高頻電子線路第6章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻 西華師范大學(xué)西華師范大學(xué) 陳亞軍制作陳亞軍制作 666.2 調(diào)幅信號的解調(diào)調(diào)幅信號的解調(diào) 一、 調(diào)幅解調(diào)的方法 振幅解調(diào)方法可分為振幅解調(diào)方法可分為包絡(luò)檢波包絡(luò)檢波和和同步檢波同步檢波兩大類。兩大類。包絡(luò)檢波是指解調(diào)器輸出電壓與輸入已調(diào)波的包絡(luò)成正包絡(luò)檢波是指解調(diào)器輸出電壓與輸入已調(diào)波的包絡(luò)成正比的檢波方法。由于比的檢波方法。由于AM信號的包絡(luò)與調(diào)制信號成線性關(guān)信號的包絡(luò)與調(diào)制信號成線性關(guān)系，因此

38、包絡(luò)檢波只適系，因此包絡(luò)檢波只適用于用于AM波。其原理框圖如圖波。其原理框圖如圖6-30所示。所示。 高頻電子線路高頻電子線路第6章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻 西華師范大學(xué)西華師范大學(xué) 陳亞軍制作陳亞軍制作 67圖6-30 包絡(luò)檢波的原理框圖 ui非線性電路(器件)低 通濾波器u00fttf00F(a)(b)fc Ffcfc F高頻電子線路高頻電子線路第6章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻 西華師范大學(xué)西華師范大學(xué) 陳亞軍制作陳亞軍制作 68圖6-31 同步解調(diào)器的框圖 插入載波同步解調(diào)器低通濾波器uUcos (ctc)DSB信號SSB信號或ffc Ffcfc Fffc F00fF0高頻電子線路高頻電子線路

39、第6章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻 西華師范大學(xué)西華師范大學(xué) 陳亞軍制作陳亞軍制作 69 同步檢波又可以分為同步檢波又可以分為乘積型乘積型(圖圖6-32(a)和疊加型和疊加型(圖圖6-32(b)兩類兩類。它們都需要用恢復(fù)的載波信號。它們都需要用恢復(fù)的載波信號ur進(jìn)行進(jìn)行解調(diào)。解調(diào)。 圖6-32 同步檢波器 低通濾波器us(a)uour包絡(luò)檢波器us(b)uour高頻電子線路高頻電子線路第6章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻 西華師范大學(xué)西華師范大學(xué) 陳亞軍制作陳亞軍制作 70二、 二極管峰值包絡(luò)檢波器 1原理電路及工作原理原理電路及工作原理 圖圖6-33(a)是二極管峰值包絡(luò)檢波器的原理電路。它是是二極管峰值

40、包絡(luò)檢波器的原理電路。它是由輸入回路、二極管由輸入回路、二極管VD和和RC低低通濾波器組成。通濾波器組成。 11cRRCC 式中，c為輸入信號的載頻，在超外差接收機(jī)中則為中頻I ， 為調(diào)制頻率。在理想情況下，RC網(wǎng)絡(luò)的阻抗Z應(yīng)為：()0()cZZR 由于信號源、非線性器件及RC網(wǎng)絡(luò)三者是串聯(lián)的，故稱為串聯(lián)型。若輸入信號足夠大，則稱為二極管串聯(lián)型峰值包絡(luò)檢波器。高頻電子線路高頻電子線路第6章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻 西華師范大學(xué)西華師范大學(xué) 陳亞軍制作陳亞軍制作 71 圖6-33 二極管峰值包絡(luò)檢波器(a)原理電路 (b)二極管導(dǎo)通 (c)二極管截止 uiCRVDuo(a)CRuoui(b)CR(

41、c)uo（1）當(dāng)輸入等幅載波時 為了分析方便，我們先假設(shè)輸入信號為等幅高平電壓。且輸入電壓足夠大，即屬于大信號峰值檢波。高頻電子線路高頻電子線路第6章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻 西華師范大學(xué)西華師范大學(xué) 陳亞軍制作陳亞軍制作 72圖6-34 加入等幅波時檢波器的工作過程 uCU1U2uiU3uCU4tUAUB0通斷斷通(a)(b)(c)t00 0tUouoiDUav高頻電子線路高頻電子線路第6章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻 西華師范大學(xué)西華師范大學(xué) 陳亞軍制作陳亞軍制作 73 從這個過程可以得出下列幾點(diǎn)從這個過程可以得出下列幾點(diǎn): (1) 檢波過程就是信號源通過二極管給電容充電與檢波過程就是信號源通過二

42、極管給電容充電與電容對電阻電容對電阻R放電的交替重復(fù)過程放電的交替重復(fù)過程。 (2) 由于由于RC時常數(shù)遠(yuǎn)大于輸入電壓載波周期，放時常數(shù)遠(yuǎn)大于輸入電壓載波周期，放電慢，使得二極管負(fù)極永遠(yuǎn)處于正的電慢，使得二極管負(fù)極永遠(yuǎn)處于正的較高的電位較高的電位(因為因為輸出電壓接近于高頻正弦波的峰值，即輸出電壓接近于高頻正弦波的峰值，即UoUm)。 (3) 二極管電流二極管電流iD包含平均分量包含平均分量(此種情況為直流分此種情況為直流分量量)Iav及高及高頻分量。頻分量。平均分量平均分量Iav流經(jīng)電阻流經(jīng)電阻R形成平均電形成平均電壓壓Uav（載波輸入時，（載波輸入時， Uav UDC），它是檢波器游泳），

43、它是檢波器游泳的輸出電壓，的輸出電壓，高高頻電流主要被旁路電容旁路，其上殘頻電流主要被旁路電容旁路，其上殘留很小的高頻電壓留很小的高頻電壓u 。 ，00CavavuuUuUU 00DiiuuuuU高頻電子線路高頻電子線路第6章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻 西華師范大學(xué)西華師范大學(xué) 陳亞軍制作陳亞軍制作 74圖6-35 檢波器穩(wěn)態(tài)時的電流電壓波形 0iDgDuDuDUottiD0iDmax(a)(b)00DiiuuuuU高頻電子線路高頻電子線路第6章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻 西華師范大學(xué)西華師范大學(xué) 陳亞軍制作陳亞軍制作 75圖6-36 輸入為AM信號時檢波器的輸出波形圖t0(a)(b)t0uC(t)U

44、o(t)（2）當(dāng)輸入為AM信號時高頻電子線路高頻電子線路第6章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻 西華師范大學(xué)西華師范大學(xué) 陳亞軍制作陳亞軍制作 76圖6-37 輸入為AM信號時，檢波器二極管的電壓及電流波形 0iDuDUo(t)uDiDt000DiiuuuuU高頻電子線路高頻電子線路第6章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻 西華師范大學(xué)西華師范大學(xué) 陳亞軍制作陳亞軍制作 77 圖6-38 包絡(luò)檢波器的輸出電路 CRu(a)RgCgCRUdc(b)CR（3）檢波輸出電路 A、若只輸出調(diào)制頻率電壓，可采用6-38(a)圖所示電路； B、若只需要與載波電壓成正比的直流電壓，可采用6-38(b)圖所示電路。高頻電子線路高頻

45、電子線路第6章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻 西華師范大學(xué)西華師范大學(xué) 陳亞軍制作陳亞軍制作 78 2性能指標(biāo)分析性能指標(biāo)分析 檢波器的檢波器的主要性能指標(biāo)主要性能指標(biāo)有有非線性失真非線性失真、輸入阻抗輸入阻抗、傳輸系傳輸系數(shù)數(shù)等。等。 1) 傳輸系數(shù)傳輸系數(shù)Kd (1) 定義：定義：檢波器傳輸系數(shù)檢波器傳輸系數(shù)Kd或稱為或稱為檢波系數(shù)檢波系數(shù)、檢波效率檢波效率，是用來描述檢波器對輸入已調(diào)信號的解調(diào)能力或效率的一個物是用來描述檢波器對輸入已調(diào)信號的解調(diào)能力或效率的一個物理量理量。若。若輸入載波電壓振幅為輸入載波電壓振幅為Um，輸出直流電壓為，輸出直流電壓為Uo，則，則Kd定義為：定義為：odmdCUK

46、UUKmU(6-43a) (6-43b)對于對于AM信號：信號：低頻輸出電壓振幅輸入已調(diào)波包絡(luò)振幅高頻電子線路高頻電子線路第6章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻 西華師范大學(xué)西華師范大學(xué) 陳亞軍制作陳亞軍制作 79 (2) 計算：計算：由于由于輸入大信號輸入大信號，檢波器工作在大信號狀，檢波器工作在大信號狀態(tài)，二極管的態(tài)，二極管的伏安特性可用折線近似伏安特性可用折線近似。在。在考慮輸入為等考慮輸入為等幅波，采用理想的高頻濾波幅波，采用理想的高頻濾波，并以，并以通過原點(diǎn)的折線表示通過原點(diǎn)的折線表示二極管特性二極管特性(忽略二極管的導(dǎo)通電壓忽略二極管的導(dǎo)通電壓VP)，則由，則由圖圖6-35有有:000DDD

47、DDg uuiu(6-44)(6-45) 式中，uD=ui-uo，gD=1/rD，為電流通角，iD是周期性余弦脈沖，其平均分量（直流分量）平均分量（直流分量）I0為為：max()(1cos )DDmoDmigUUg U高頻電子線路高頻電子線路第6章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻 西華師范大學(xué)西華師范大學(xué) 陳亞軍制作陳亞軍制作 80 式中，式中，0()、1()為為電流分解系數(shù)電流分解系數(shù)。 由式由式(6-43(a)和圖和圖6-35可得可得0max01max1( )(sincos )( )(sinsin )DmDDmDg UIiag UIia基頻分量基頻分量為 (6-46)(6-47)(6-48) cos

48、odmUKU高頻電子線路高頻電子線路第6章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻 西華師范大學(xué)西華師范大學(xué) 陳亞軍制作陳亞軍制作 81 由此可見由此可見，檢波系數(shù)檢波系數(shù)Kd是檢波器電流是檢波器電流iD的通角的通角的的函數(shù)，求出函數(shù)，求出后，就可得后，就可得Kd。 如何求導(dǎo)通角如何求導(dǎo)通角 ： 由式由式(6-46)Uo=I0R，有，有 (sincos )cosooDmmUI Rg RUU(6-49)等式兩邊各除以cos，可得tanDg R(6-50) 當(dāng)當(dāng)gDR很大時很大時，如gDR50時，tan-3/3，代入式(6-50)，有33Dg R(6-51) 高頻電子線路高頻電子線路第6章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻 西

49、華師范大學(xué)西華師范大學(xué) 陳亞軍制作陳亞軍制作 82 (3)討論討論：由：由6-48和和6-51式可得式可得(見教材見教材P216） A、當(dāng)電路一定（二極管、當(dāng)電路一定（二極管、R一定）時，在大信號檢波器一定）時，在大信號檢波器中導(dǎo)通角是恒定的，它與輸入信號大小無關(guān)中導(dǎo)通角是恒定的，它與輸入信號大小無關(guān)，其原因是由于，其原因是由于負(fù)載電阻負(fù)載電阻R的反作用，使電路具有自動調(diào)節(jié)作用。的反作用，使電路具有自動調(diào)節(jié)作用。 B、由于導(dǎo)通角是恒定的，故、由于導(dǎo)通角是恒定的，故檢波器的傳輸系數(shù)也是恒定檢波器的傳輸系數(shù)也是恒定的，與輸入信號大小無關(guān)的，與輸入信號大小無關(guān)，因而，因而檢波器的輸入輸出間的關(guān)系檢波

50、器的輸入輸出間的關(guān)系是線性的是線性的線性檢波器線性檢波器。 C、導(dǎo)通角越小導(dǎo)通角越小，檢波器的傳輸系數(shù)檢波器的傳輸系數(shù)Kd越接近于越接近于1，而導(dǎo)，而導(dǎo)通角隨通角隨gDR增大而減小，因此傳輸系數(shù)增大而減小，因此傳輸系數(shù)Kd隨隨gDR增大而增大。增大而增大。 D、實際上理想濾波是做不到的，、實際上理想濾波是做不到的，實際傳輸特性如圖實際傳輸特性如圖6-40.高頻電子線路高頻電子線路第6章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻 西華師范大學(xué)西華師范大學(xué) 陳亞軍制作陳亞軍制作 83 圖6-39 KdgDR關(guān)系曲線圖 020406080100gDRKd0.20.40.60.81.00Kd0.20.40.60.81.0

51、101001000gDRRC0RC5RC圖6-40 濾波電路對Kd的影響 高頻電子線路高頻電子線路第6章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻 西華師范大學(xué)西華師范大學(xué) 陳亞軍制作陳亞軍制作 84 2) 輸入電阻輸入電阻Ri 檢波器的輸入阻抗包括輸入電阻檢波器的輸入阻抗包括輸入電阻Ri及輸入電容及輸入電容Ci，如圖如圖6-41所示。所示。輸入電阻是輸入載波電壓的振幅輸入電阻是輸入載波電壓的振幅Um與與檢波器電流的基頻分量振幅檢波器電流的基頻分量振幅I1之比值之比值，即，即1miURI(6-52) 輸入電阻是前級的負(fù)載，它直接并入輸入回路，影響著回路的有效Q值及回路阻抗。由式(6-47)，有(sincos )i

52、DRg(6-53) 高頻電子線路高頻電子線路第6章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻 西華師范大學(xué)西華師范大學(xué) 陳亞軍制作陳亞軍制作 85圖6-41 檢波器的輸入阻抗 CRisR0LC1ZiRiCi高頻電子線路高頻電子線路第6章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻 西華師范大學(xué)西華師范大學(xué) 陳亞軍制作陳亞軍制作 86 當(dāng)當(dāng)gDR50時時，很小，很小，sin-3/6，cos1-2/2，并利用，并利用式式6-5，代入上式，可得，代入上式，可得Ri=R/2；另外，也可利用能量守恒，另外，也可利用能量守恒，考慮導(dǎo)通角很小，傳輸系數(shù)考慮導(dǎo)通角很小，傳輸系數(shù)近似為近似為1，有，有2202miUURR2iRR 可得：可得：高頻電子線

53、路高頻電子線路第6章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻 西華師范大學(xué)西華師范大學(xué) 陳亞軍制作陳亞軍制作 87 3檢波器的失真檢波器的失真 (1)惰性失真惰性失真 1)產(chǎn)生惰性失真的原因產(chǎn)生惰性失真的原因：在二極管截止期間，電容：在二極管截止期間，電容C兩端電壓下降的速度取決于兩端電壓下降的速度取決于RC的時常數(shù)。當(dāng)?shù)臅r常數(shù)。當(dāng)RC太大時太大時會產(chǎn)生惰性失真。會產(chǎn)生惰性失真。 圖6-42 惰性失真的波形 0uCtui高頻電子線路高頻電子線路第6章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻 西華師范大學(xué)西華師范大學(xué) 陳亞軍制作陳亞軍制作 88 2)避免惰性失真的措施避免惰性失真的措施 為了避免產(chǎn)生惰性失真，必須在為了避免產(chǎn)生惰性

54、失真，必須在任何一個高頻周期任何一個高頻周期內(nèi)，使電容內(nèi)，使電容C通過通過R放電的速度大于或等于包絡(luò)的下降速放電的速度大于或等于包絡(luò)的下降速度度，即：，即：( )ouU ttt(6-55) 如果輸入信號為單音調(diào)制的輸入信號為單音調(diào)制的AM波波，在t1時刻其包包絡(luò)的變化速度絡(luò)的變化速度為11( )sint tmU tmUtt (6-56) 高頻電子線路高頻電子線路第6章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻 西華師范大學(xué)西華師范大學(xué) 陳亞軍制作陳亞軍制作 89 二極管停止導(dǎo)通的瞬間，二極管停止導(dǎo)通的瞬間，電容兩端電壓電容兩端電壓uC近似為近似為輸入電壓包絡(luò)值，即輸入電壓包絡(luò)值，即uC=Um(1+mcost)。從

55、。從t1時刻開始時刻開始通過通過R放電的速度放電的速度為為11111(1cos)t tt tRCRCCmu eUmt etRC 將式(6-56)和式(6-57)代入式(6-55)，可得(6-57) (6-58) 11sin11cosRCmtAmt高頻電子線路高頻電子線路第6章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻 西華師范大學(xué)西華師范大學(xué) 陳亞軍制作陳亞軍制作 90 實際上，不同的實際上，不同的t1，U(t)和和Cu的下降速度不同，的下降速度不同，為為避免產(chǎn)生惰性失真，必須保證避免產(chǎn)生惰性失真，必須保證A值最大時，仍有值最大時，仍有Amax1。故令故令dAdt1=0，得，得1costm 代入式(6-58)，得

56、出不失真條件如下不失真條件如下:(6-59) (6-60)(6-61) 2maxmaxmax1 mRCm21mRCm或高頻電子線路高頻電子線路第6章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻 西華師范大學(xué)西華師范大學(xué) 陳亞軍制作陳亞軍制作 91 (2) 底部切削失真底部切削失真 1) 底部切削失真及產(chǎn)生原因底部切削失真及產(chǎn)生原因 底部切削失真又稱為負(fù)峰切削失真。產(chǎn)生這種失真底部切削失真又稱為負(fù)峰切削失真。產(chǎn)生這種失真后，輸出電壓的后，輸出電壓的波形如圖波形如圖6-43(c)所示。所示。這種失真是因檢這種失真是因檢波器的交直流負(fù)載不同引起的，因為波器的交直流負(fù)載不同引起的，因為Cg很大，直流負(fù)載很大，直流負(fù)載為為R

57、，而低頻交流負(fù)載則為，而低頻交流負(fù)載則為R|Rg。 因為因為Cg較大，在較大，在音頻一周內(nèi)音頻一周內(nèi)，其，其兩端的直流電壓基兩端的直流電壓基本不變，其大小約為載波振幅值本不變，其大小約為載波振幅值UC，可以把它看作一直，可以把它看作一直流電源。它在電阻流電源。它在電阻R和和Rg上產(chǎn)生分壓。在電阻上產(chǎn)生分壓。在電阻R上上的壓降的壓降為為 RCgRUURR(6-62) 高頻電子線路高頻電子線路第6章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻 西華師范大學(xué)西華師范大學(xué) 陳亞軍制作陳亞軍制作 92 圖6-43 底部切削失真 usCVDRRgCg(a)usutt00(b)(c)URUC高頻電子線路高頻電子線路第6章振幅調(diào)制

58、、 解調(diào)及混頻 西華師范大學(xué)西華師范大學(xué) 陳亞軍制作陳亞軍制作 93 2) 避免和減少底部切削失真的措施避免和減少底部切削失真的措施 調(diào)幅波的最小幅度為調(diào)幅波的最小幅度為UC(1-m)，由圖，由圖6-43可以看出，可以看出，要避免底部切削失要避免底部切削失真，應(yīng)滿足真，應(yīng)滿足 (1)CCggRUmURRRRmRRR(6-63) (6-64) 由上式可得要：由上式可得要：避免底部切削失避免底部切削失真，檢波器的交流負(fù)真，檢波器的交流負(fù)載與直流負(fù)載之比應(yīng)大于調(diào)幅波的調(diào)幅度。載與直流負(fù)載之比應(yīng)大于調(diào)幅波的調(diào)幅度。高頻電子線路高頻電子線路第6章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻 西華師范大學(xué)西華師范大學(xué) 陳亞軍制

59、作陳亞軍制作 94圖6-44 減小底部切削失真的電路 C1(a)C2R2RgCgR1(b)射隨器RRg 減少底部切削失真的措施： A、將將R分為兩部分，如圖分為兩部分，如圖6-44（a)所示所示； B、在檢波器與功放間插入高輸入阻抗的射隨器如圖在檢波器與功放間插入高輸入阻抗的射隨器如圖6-44（b)所示所示。高頻電子線路高頻電子線路第6章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻 西華師范大學(xué)西華師范大學(xué) 陳亞軍制作陳亞軍制作 95 4實際電路及元件選擇實際電路及元件選擇(總結(jié)總結(jié))圖6-45 檢波器的實際電路C3放 大20R382 k6 V10 kR4 Ec2AP9C1R1680RgR24.7 k5 100 p

60、F5 100 pFCg10C2高頻電子線路高頻電子線路第6章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻 西華師范大學(xué)西華師范大學(xué) 陳亞軍制作陳亞軍制作 96 根據(jù)上面諸問題的分析，根據(jù)上面諸問題的分析，檢波器設(shè)計及元件參數(shù)檢波器設(shè)計及元件參數(shù)選擇的原則如下選擇的原則如下: (1)回路有載回路有載QL值要大，值要大， (2) 為載波周期為載波周期 (3) (4) (5) 000/12LRRQC11,CCCcRCTTTf0011,2mmR CRC2maxmaxmax1(1)gggmRCmRm RmRRRm高頻電子線路高頻電子線路第6章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻 西華師范大學(xué)西華師范大學(xué) 陳亞軍制作陳亞軍制作 97 5.