振幅調(diào)制解調(diào)與混頻電路

振幅調(diào)制解調(diào)與混頻電路第1頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六振幅調(diào)制：用待傳輸?shù)牡皖l信號(hào)去控制高頻載波信號(hào)的幅值。振幅解調(diào)：從高頻調(diào)幅信號(hào)中還原出原調(diào)制信號(hào)?；祛l：將已調(diào)信號(hào)的載頻變成另一載頻。振幅調(diào)制、解調(diào)和混頻電路都是頻譜搬移電路，即為將輸入信號(hào)頻譜沿頻率軸進(jìn)行不失真搬移的電路，通常利用相乘器實(shí)現(xiàn)。引言第2頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六主要要求：掌握普通調(diào)幅波、雙邊帶調(diào)幅波和單邊帶調(diào)幅波的概念、表達(dá)式、波形特點(diǎn)、頻譜圖和帶寬的計(jì)算。理解相乘器在頻率變換電路中的作用。掌握調(diào)幅、檢波、混頻電路的組成模型和基本原理。5.1相乘器與頻譜搬移電路第3頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六5.1.1相乘器及其頻率變換作用相乘器是一種完成兩個(gè)模擬信號(hào)相乘的電路或器件。XYAMXYuouXuY理想相乘器符號(hào)AM為增益系數(shù)，1/V設(shè)出現(xiàn)兩個(gè)新的頻率分量，分別是和頻和差頻。說(shuō)明相乘器是非線性器件，具有頻率變換作用。則第4頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六5.1.2振幅調(diào)制基本原理一、普通調(diào)幅信號(hào)uo(t)AMXYXYuc(t)普通調(diào)幅電路組成模型uΩ(t)UQ++--為輸出載波電壓振幅為相乘器和載波電壓振幅決定的比例常數(shù)載波信號(hào)第5頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六ma

稱為調(diào)幅系數(shù)或調(diào)幅度，它表示輸出載波振幅受調(diào)制信號(hào)控制的程度。ma越大，調(diào)幅波幅度的變化越大。1.單頻調(diào)制調(diào)制信號(hào)振幅在載波振幅上、下按調(diào)制信號(hào)的規(guī)律變化的高頻信號(hào)稱為普通調(diào)幅波，用AM表示。將調(diào)幅波振幅的變化規(guī)律，即稱為調(diào)幅波的包絡(luò)。第6頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六載波信號(hào)調(diào)制信號(hào)調(diào)幅信號(hào)最大振幅最小振幅調(diào)幅波的包絡(luò)ma=1時(shí)，最小振幅為0ma>1時(shí)，調(diào)幅波產(chǎn)生過(guò)調(diào)失真。故要求ma≤1。第7頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六載波上邊頻分量載波中不含任何有用信息，要傳送的信息只包含于兩個(gè)邊頻中。BW

=2F下邊頻分量第8頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六2.復(fù)雜信號(hào)調(diào)制調(diào)制信號(hào)調(diào)幅信號(hào)調(diào)制信號(hào)調(diào)制后對(duì)每一個(gè)頻率分量都產(chǎn)生一對(duì)邊頻，形成上、下邊帶。第9頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六上邊帶下邊帶上邊帶和下邊帶頻譜分量的相對(duì)大小及間距均與調(diào)制信號(hào)的頻譜相同，僅下邊帶頻譜倒置而已。可見(jiàn)調(diào)幅的作用是將調(diào)制信號(hào)頻譜不失真地搬移到載頻兩側(cè)。復(fù)雜信號(hào)調(diào)制時(shí)調(diào)幅波頻譜BW

=2Fn第10頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六3.調(diào)幅波的功率載波分量功率邊頻分量功率：調(diào)幅波在調(diào)制信號(hào)一個(gè)周期內(nèi)的平均功率：?jiǎn)晤l調(diào)制時(shí)AM調(diào)幅波的功率：當(dāng)調(diào)幅波處于包絡(luò)峰值時(shí)，高頻輸出功率最大，稱為調(diào)幅波最大功率，也稱峰值包絡(luò)功率。即當(dāng)ma=1時(shí)，邊頻功率最大，但僅為PAV/3。實(shí)際使用中，ma在0.1~1之間，平均值為0.3?？梢?jiàn)普通調(diào)幅波中邊頻分量所占功率非常小，而不攜帶信息的載波占去很大比例。第11頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六二、雙邊帶調(diào)幅信號(hào)抑制載波、只發(fā)送含有信息的上、下邊帶的調(diào)幅信號(hào)稱為雙邊帶調(diào)幅信號(hào)，用DSB表示。AMXYXYuo(t)uc(t)DSB調(diào)幅電路組成模型uΩ(t)則若第12頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六調(diào)制信號(hào)載波信號(hào)DSB波形DSB頻譜包絡(luò)正比于︱uΩ(t)︱不再反應(yīng)原調(diào)制信號(hào)的形狀。調(diào)制信號(hào)每次過(guò)零值時(shí)，DSB信號(hào)波形均發(fā)生180o的相位突變。調(diào)制信號(hào)的頻譜被不失真地搬移到載頻的兩邊。同時(shí)抑制了載波。BW

=2F第13頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六三、單邊帶調(diào)幅信號(hào)DSB組成模型SSB組成模型通過(guò)帶通濾波器濾除DSB信號(hào)中的一個(gè)邊帶，就可以獲得SSB信號(hào)?；?.濾波法由于雙邊帶調(diào)幅信號(hào)上、下邊帶都含有調(diào)制信號(hào)的全部信息，為節(jié)省發(fā)射功率，減小頻譜寬度只發(fā)射一個(gè)邊帶，這種只傳輸一個(gè)邊帶的調(diào)幅方式稱為單邊帶調(diào)幅，用SSB表示。濾除法的關(guān)鍵是帶通濾波器第14頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六2.移相法故移相法的關(guān)鍵是移相器，要求精確移相90且幅頻特性為常數(shù)。第15頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六試分別畫出下列電壓表示式對(duì)應(yīng)的波形和頻譜圖，并說(shuō)明它們各為何種信號(hào)。（令ωc為Ω的整數(shù)倍）(1)解:普通調(diào)幅信號(hào)，ma=1，波形與頻譜如下圖所示：第16頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六試分別畫出下列電壓表示式的波形和頻譜圖，并說(shuō)明它們各為何種信號(hào)。（令ωc為Ω的整數(shù)倍）(2)解:抑制載頻雙邊帶調(diào)幅信號(hào)，波形與頻譜如下圖所示：第17頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六試分別畫出下列電壓表示式的波形和頻譜圖，并說(shuō)明它們各為何種信號(hào)。（令ωc為Ω的整數(shù)倍）(3)解:單頻調(diào)制的單邊帶調(diào)幅信號(hào)，波形與頻譜如下圖所示：第18頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六試分別畫出下列電壓表示式的波形和頻譜圖，并說(shuō)明它們各為何種信號(hào)。（令ωc為Ω的整數(shù)倍）(4)解:低頻信號(hào)與高頻信號(hào)相疊加，波形與頻譜如下圖所示：第19頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六5.1.3振幅解調(diào)基本原理調(diào)幅信號(hào)同步信號(hào)，要求與被解調(diào)調(diào)幅信號(hào)載頻嚴(yán)格同頻同相。濾除無(wú)用的高頻分量，取出低頻解調(diào)信號(hào)搬至頻譜2ωc搬至頻譜零頻率ωc為中心第20頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六例5.1.1同步檢波電路中輸入信號(hào)us(t)是雙邊帶調(diào)幅信號(hào)，已知us(t)=Usmcos(Ωt)cos(ωct)，低通濾波器具有理想特性，寫出輸出電壓表示式。第21頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六解：解調(diào)輸出電壓高頻分量，被低通濾除。同步檢波電路對(duì)于DSB、SSB和AM調(diào)幅信號(hào)都可進(jìn)行解調(diào)。但AM調(diào)幅信號(hào)的解調(diào)通常采用包絡(luò)檢波電路更簡(jiǎn)便。第22頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六5.1.4混頻基本原理混頻電路又稱變頻電路，其作用是將已調(diào)信號(hào)的載頻變換成另一載頻。變化后新載頻已調(diào)波的調(diào)制類型和調(diào)制參數(shù)均保持不變。載頻為fc的普通調(diào)幅波頻率為fL的本振信號(hào)載頻為中頻fI的調(diào)幅波或fI>fc的稱為上混頻，fI<fc的稱為下混頻。第23頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六從頻譜看混頻電路的作用載頻是fc的普通調(diào)幅波不失真地搬移到fI的位置上：fI=fL-

fc。帶通濾波器取出。無(wú)用的寄生分量作業(yè)：第24頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六5.2相乘器電路主要要求：

理解非線性器件的相乘作用理解非線性器件的線性時(shí)變工作狀態(tài)和開(kāi)關(guān)工作狀態(tài)理解二極管雙平衡相乘器和模擬相乘器的電路組成、工作原理、性能特點(diǎn)。第25頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六5.2.1非線性器件的相乘作用一、非線性器件特性的冪級(jí)數(shù)表示該式在Q點(diǎn)的泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)式為第26頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六的各冪級(jí)數(shù)項(xiàng)展開(kāi)，可得將由二次方產(chǎn)生了有用乘積項(xiàng)令

u1=U1mcos1t，u2=U2mcos2t，則得眾多組合頻率分量的通式為：

p?q=p1q2P、q為0或正整數(shù)。其中p=q=1對(duì)應(yīng)

1?1=12是有用乘積項(xiàng)產(chǎn)生的和頻、差頻，其余頻率分量都由無(wú)用乘積項(xiàng)產(chǎn)生。同時(shí)產(chǎn)生眾多無(wú)用高階相乘項(xiàng)，故相乘作用不理想。第27頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六為減小無(wú)用組合頻率分量，應(yīng)選擇合適的Q點(diǎn)，使非線性器件工作在特性接近平方律的區(qū)段，或選用具有平方律特性的器件。如何減小無(wú)用頻率分量?另外，常使非線性器件工作于線性時(shí)變工作狀態(tài)或開(kāi)關(guān)工作狀態(tài)。第28頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六與u2無(wú)關(guān)，僅僅是u1的函數(shù)二、線性時(shí)變工作狀態(tài)1.工作條件：u2為足夠小的信號(hào)當(dāng)u2足夠小，則可忽略下式中u2的二次方及其以上各次方項(xiàng)得時(shí)變靜態(tài)電流時(shí)變?cè)隽侩妼?dǎo)2.為何稱為線性時(shí)變工作狀態(tài)？第29頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六與u2無(wú)關(guān)，僅僅是u1的函數(shù)二、線性時(shí)變工作狀態(tài)1.工作條件：u2為足夠小的信號(hào)當(dāng)u2足夠小，則可忽略下式中u2的二次方及其以上各次方項(xiàng)得2.為何稱為線性時(shí)變工作狀態(tài)？i與u2的關(guān)系是線性的，但其系數(shù)是時(shí)變的，故稱為線性時(shí)變工作狀態(tài)。第30頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六線性時(shí)變工作狀態(tài)的圖示時(shí)變工作點(diǎn)按大信號(hào)u1的變化規(guī)律隨時(shí)間變化。對(duì)小信號(hào)u2而言，管子特性等效為時(shí)變工作點(diǎn)處的一小段切線，故呈線性特性。但切線斜率即增量電導(dǎo)隨時(shí)變工作點(diǎn)而變。第31頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六則I0(u1)和g

(u2)都是周期函數(shù)，可用傅里葉級(jí)數(shù)展開(kāi)，故3.為何線性時(shí)變工作狀態(tài)能減少無(wú)用組合頻率分量？u1=U1mcos1t若I0(u1)=I0+I1mcos1t+I2mcos21t+…g(u1)=g0+g1cos1t+g2cos21t+…直流分量基波二次諧波將u2=U2mcos2t和上述兩式代入則得第32頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六有用頻率分量可見(jiàn)，線性時(shí)變工作狀態(tài)能減少無(wú)用組合頻率分量：(2)有用頻率分量與無(wú)用頻率分量的間隔大，易濾除。(1)輸出電流者只含：直流成分，1及其各次諧波、2、

1及其各次諧波與2的組合頻率。消除了2的各次諧波，2的各次諧波與1及各次諧波的組合頻率。從組合頻率分量的通式p?q=p1q

2看，即消除了q>1、p為任意值時(shí)的所有頻率分量。第33頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六三、開(kāi)關(guān)工作狀態(tài)1.工作條件：u1為足夠大信號(hào)，使器件工作于開(kāi)關(guān)狀態(tài)；

u2為足夠小信號(hào)。2.二極管開(kāi)關(guān)工作狀態(tài)的分析原理電路開(kāi)關(guān)等效電路模型U1m>>U2m，u1控制二極管開(kāi)關(guān)工作u1=U1mcos1tu2=U2mcos2t大信號(hào)小信號(hào)S1(u1)=1u1≥00u1<0是受u1控制的單向開(kāi)關(guān)函數(shù)第34頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六S1(u1)=1u1≥00u1<0單向開(kāi)關(guān)函數(shù)表達(dá)式為其傅里葉級(jí)數(shù)展開(kāi)式為：開(kāi)關(guān)函數(shù)波形第35頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六可見(jiàn)：輸出電流中只含有：直流、2、1及其偶次諧波、1及其奇次諧波與2的組合頻率分量。不存在1的奇次諧波以及1偶次諧波與2的組合頻率分量。第36頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六5.2.2二極管雙平衡相乘器u1=U1mcos(1t)為大信號(hào)u2=U2mcos(

2t)為小信號(hào)u1正半周V1、V2導(dǎo)通u1負(fù)半周V3、V4導(dǎo)通一、電路組成及工作原理第37頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六為便于分析，暫時(shí)不考慮負(fù)載的反作用，則流過(guò)負(fù)載的總的輸出電流為實(shí)際應(yīng)考慮負(fù)載的反作用，則要用

代替四管特性相同，N1=N2第38頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六兩個(gè)單向開(kāi)關(guān)函數(shù)合成一個(gè)雙向開(kāi)關(guān)函數(shù)：于是得到總的輸出電流：第39頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六輸出電流中只含有p1±

2（p為奇數(shù)）的組合頻率分量。若1較高，則(31±

2)及以上的組合頻率分量很容易被濾除。因此二極管雙平衡相乘器具有接近理想特性的相乘功能。第40頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六二極管環(huán)形相乘器四個(gè)二極管組成一個(gè)環(huán)路，且二極管極性沿環(huán)路一致，故又稱為環(huán)型相乘器。若二極管特性一致，變壓器中心抽頭上下完全對(duì)稱，則各端口間良好隔離。信號(hào)分別從其中兩個(gè)端口輸入，則另一端口為相乘器輸出端。第41頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六二、二極管環(huán)形混頻器組件混頻器通常利用二極管環(huán)形相乘器原理組成，故又將二極管環(huán)形相乘器稱為二極管混頻器。已形成環(huán)形混頻器組件系列。工作頻率幾十kHz～幾千MHz。二極管混頻器優(yōu)點(diǎn)：電路簡(jiǎn)單、噪聲低、動(dòng)態(tài)范圍大、組合頻率分量少、工作頻帶寬。二極管混頻器缺點(diǎn)：無(wú)增益；各端口間隔離度較差，并隨工作頻率的提高而下降。第42頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六外形內(nèi)部電路環(huán)形混頻器組件采用精密配對(duì)的肖特基表面勢(shì)壘二極管或砷化鎵器件和傳輸線變壓器構(gòu)成。L：本振R:輸入I：中頻輸出使用方法：從任兩個(gè)端口輸入，從第三端口獲得輸出。各端口的匹配阻抗均為50，要求接入濾波匹配網(wǎng)絡(luò)。第43頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六5.2.3雙差分對(duì)模擬相乘器一、雙差分對(duì)模擬相乘器基本工作原理靜態(tài)分析u1=u2=0時(shí)：

IC5=IC6=I0/2IC1=IC2=IC3=IC4=I0/4I13=IC1+IC3=I0/2I24=IC2+IC4=I0/2第44頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六交流分析可證明相乘器的輸出差值電流i為第45頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六當(dāng)u≤UT（26mV）時(shí)，雙差分對(duì)模擬相乘器工作在小信號(hào)狀態(tài)。u／2UT≤0.5，根據(jù)雙曲正切函數(shù)特性有：因此說(shuō)明：雙差分對(duì)模擬相乘器當(dāng)u1、u2均為小信號(hào)，即輸入信號(hào)幅度均小于26mV時(shí)，能實(shí)現(xiàn)理想的相乘功能。第46頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六輸出差值電流表示為為任意值時(shí)，相乘器工作于線性時(shí)變狀態(tài)第47頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六U1m≥260mV時(shí)，雙曲正切函數(shù)趨于周期性方波。故可用雙向開(kāi)關(guān)函數(shù)S2（ω1t）近似表示之。上述均要求u2必須為小信號(hào)，這使雙差分對(duì)模擬相乘器的應(yīng)用范圍受到限制。實(shí)際應(yīng)用電路中常采用負(fù)反饋技術(shù)來(lái)擴(kuò)展u2的動(dòng)態(tài)范圍。第48頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六二、MC1496集成模擬相乘器組成多路電流源，外接R5調(diào)節(jié)I0/2的大小。利用RY負(fù)反饋?zhàn)饔脭U(kuò)大輸入電壓u2的動(dòng)態(tài)范圍外接負(fù)載電阻。第49頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六擴(kuò)大u2的動(dòng)態(tài)范圍的電路和工作原理擴(kuò)展后u2的動(dòng)態(tài)范圍為可得MC1496相乘器的輸出差值電流為當(dāng)時(shí)第50頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六三、MC1596集成模擬相乘器外接負(fù)載電阻擴(kuò)大輸入電壓uY的動(dòng)態(tài)范圍。擴(kuò)大輸入電壓uX的動(dòng)態(tài)范圍。設(shè)定靜態(tài)電流設(shè)定1端電位，以保證各管放大工作第51頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六MC1596輸出電壓表示為：相乘器的增益系數(shù)，典型值為0.1VuX、uY的動(dòng)態(tài)范圍必須滿足下面關(guān)系：作業(yè)：第52頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六5.3振幅調(diào)制電路主要要求：了解對(duì)調(diào)幅電路的主要要求。了解高電平和低電平調(diào)幅電路的特點(diǎn)。了解典型高電平和低電平調(diào)幅電路及其工作原理。第53頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六對(duì)調(diào)幅電路的主要要求：失真小、調(diào)制線性范圍大、調(diào)制效率高。調(diào)制在發(fā)送設(shè)備的低電平級(jí)實(shí)現(xiàn)，然后經(jīng)線性功率放大器放大（工作于欠壓區(qū)）。對(duì)三種調(diào)制方式都適用。按輸出功率的高低分：低電平調(diào)幅高電平調(diào)幅調(diào)制與功放合一，在發(fā)送設(shè)備末級(jí)實(shí)現(xiàn)。適用普通調(diào)幅。整機(jī)效率高。第54頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六5.3.1低電平振幅調(diào)制電路主要電路：二極管環(huán)形調(diào)幅電路

雙差分對(duì)模擬相乘器調(diào)幅電路主要要求：調(diào)制線性度好、載漏小。主要用途：實(shí)現(xiàn)DSB和SSB。一、概述載漏：邊帶分量/泄漏載波分量（dB）。值越大則載漏越小。第55頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六二、雙差分對(duì)模擬相乘器調(diào)幅電路調(diào)節(jié)載波調(diào)零電位器，可使載漏最小。電路組成擴(kuò)展u?的線性動(dòng)態(tài)范圍。1mA第56頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六MC1496直流電位的一般要求：第57頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六當(dāng)Ucm260mV時(shí),工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)只含有pc（p為奇數(shù)）的頻率分量，易用帶通濾波器取出。工作原理第58頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六注意：DSB調(diào)制時(shí)要將載漏調(diào)至最小。方法：不接u?，只接uc

，調(diào)RP

使輸出信號(hào)最小。工作原理第59頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六5.3.2高電平振幅調(diào)制電路主要要求：兼顧輸出功率大、效率高、調(diào)制線性度好。用途：普通調(diào)幅。主要電路：利用丙類諧振功放實(shí)現(xiàn)?；鶚O調(diào)幅集電極調(diào)幅工作于欠壓區(qū)，效率較低，適用于小功率發(fā)射機(jī)。工作于過(guò)壓區(qū)，效率高，適用于大功率發(fā)射機(jī)。第60頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六諧振回路調(diào)諧在載頻fc上?；鶚O調(diào)幅電路第61頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六基極偏置電壓隨調(diào)制信號(hào)而改變。集電極脈沖電流也隨調(diào)制信號(hào)的大小而改變。通過(guò)諧振回路調(diào)諧在載頻fc上，在輸出端獲得不失真調(diào)幅信號(hào)。被調(diào)放大器在調(diào)制信號(hào)變化范圍內(nèi)應(yīng)始終工作于欠壓狀態(tài)，因此基極調(diào)幅效率較低基極調(diào)幅工作原理第62頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六5.4振幅檢波電路主要要求：

掌握振幅解調(diào)的基本原理。理解二極管包絡(luò)檢波器的典型電路、工作原理，了解其參數(shù)的選擇方法，了解避免惰性失真、負(fù)峰切割失真的方法。了解同步檢波電路的組成模型與基本原理。第63頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六從高頻調(diào)幅信號(hào)中取出原調(diào)制信號(hào)的過(guò)程稱為振幅解調(diào)，或振幅檢波，簡(jiǎn)稱檢波。主要要求：檢波效率高、失真小、輸入電阻較高。適用普通調(diào)幅波的檢波。包絡(luò)檢波電路同步檢波電路檢波輸出電壓直接反映高頻調(diào)幅信號(hào)的包絡(luò)變化規(guī)律。適用三種調(diào)幅波的檢波，但通常用于解調(diào)DSB、SSB。檢波電路概述類型及其應(yīng)用：第64頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六5.4.1二極管包絡(luò)檢波電路一、工作原理當(dāng)滿足Usm>0.5V，RC>>1/wc,R>>rD時(shí)，可認(rèn)為Uo

?Usm。要求輸入信號(hào)的幅度在0.5V以上，為大信號(hào)檢波器。Uo逐漸增大Io逐漸減小達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，Uo穩(wěn)定。第65頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六5.4.1二極管包絡(luò)檢波電路一、工作原理Uo隨調(diào)幅波的包絡(luò)線而變化，獲得調(diào)制信號(hào)完成檢波。輸入信號(hào)Us是調(diào)幅信號(hào)。Uo的大小與輸入電壓的峰值接近相等，故又稱之包絡(luò)峰值檢波器。第66頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六二、檢波效率與輸入電阻1.檢波效率hd設(shè)hd小于而近似等于1，實(shí)際電路中約80%。則直流解調(diào)輸出信號(hào)2.輸入電阻

RiRi=輸入高頻電壓振幅二極管電流基波分量振幅根據(jù)輸入檢波電路的高頻功率近似等于檢波負(fù)載獲得功率，可得hd=輸出低頻電壓振幅輸入調(diào)幅波的包絡(luò)振幅第67頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六三、惰性失真和負(fù)峰切割失真1.惰性失真原因：RC過(guò)大，放電過(guò)慢，使C上電壓不能跟隨輸入調(diào)幅波幅度下降。措施：減小RC，使?jié)M足現(xiàn)象ma越大，調(diào)制信號(hào)角頻率?越大，越容易產(chǎn)生惰性失真。多頻調(diào)制時(shí)，使?jié)M足第68頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六2.負(fù)峰切割失真原因：檢波電路的交流負(fù)載電阻和直流負(fù)載電阻相差太大?，F(xiàn)象：輸出通常通過(guò)隔直耦合電容送至下級(jí)負(fù)載。直流負(fù)載=R交流負(fù)載=R//RL=R'L<R措施：應(yīng)滿足多頻調(diào)制時(shí)，滿足第69頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六5.4.2同步檢波電路需加入與載波同頻同相的同步信號(hào)乘積型同步檢波電路疊加型同步檢波電路第70頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六一、乘積型同步檢波電路ur(t)是同步信號(hào)，通常足夠大，使相乘器工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)us(t)是調(diào)幅信號(hào)，小信號(hào)。R6、C5、C6組成π型低通濾波器。MC1496構(gòu)成的乘積型同步檢波電路單電源供電第71頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六二、疊加型同步檢波電路1.輸入為DSB信號(hào)則當(dāng)合成不失真的普通調(diào)幅波則第72頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六2.輸入為SSB信號(hào)則式中第73頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六當(dāng)Urm>>Usm則第74頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六當(dāng)Urm>>Usm則j

?0第75頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六當(dāng)Urm>>Usm則j

?0可見(jiàn)：兩個(gè)不同頻率的高頻信號(hào)疊加后的合成電壓，是調(diào)幅調(diào)相波。當(dāng)兩者幅度相差較大時(shí)，合成電壓近似為AM波。合成電壓振幅按兩個(gè)輸入信號(hào)的頻差規(guī)律變化的現(xiàn)象稱為差拍現(xiàn)象。為進(jìn)一步減少諧波頻率分量，可采用平衡同步檢波電路。第76頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六注意:同步檢波器均要求同步信號(hào)與發(fā)送端載波信號(hào)嚴(yán)格保持同頻同相,否則會(huì)引起解調(diào)失真。獲取同步信號(hào)的方法對(duì)DSB：取出角頻率為2wc的頻率分量，經(jīng)二分頻得角頻率為wc的同步信號(hào)。第77頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六注意:同步檢波器均要求同步信號(hào)與發(fā)送端載波信號(hào)嚴(yán)格保持同頻同相,否則會(huì)引起解調(diào)失真。獲取同步信號(hào)的方法對(duì)SSB：在發(fā)送SSB信號(hào)的同時(shí)，發(fā)送一個(gè)功率遠(yuǎn)低于邊帶信號(hào)功率的載波信號(hào)，稱為導(dǎo)頻信號(hào)；或發(fā)送端和接收端均采用頻率穩(wěn)定度很高的振蕩器或頻率合成器。作業(yè)：第78頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六5.5混頻電路主要要求：

掌握混頻電路的作用和組成模型了解常用混頻電路的工作原理了解混頻干擾現(xiàn)象及其產(chǎn)生原因、抑制干擾措施。第79頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六5.5.1混頻電路概述作用：變頻組成：利用相乘器和帶通濾波器構(gòu)成。高質(zhì)量通信設(shè)備中廣泛采用二極管環(huán)形混頻器和雙差分

對(duì)模擬乘法器；在一般接收設(shè)備中，采用簡(jiǎn)單的三極管

混頻電路。要求：混頻增益高、失真小，抑制干擾信號(hào)的能力強(qiáng)?；祛l增益：指中頻電壓UI與輸入高頻電壓US之比值。用分貝表示：對(duì)于二極管環(huán)形混頻器用混頻損耗來(lái)表示：第80頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六5.5.2二極管環(huán)形混頻器和雙差分對(duì)混頻器二極管環(huán)形混頻器雙差分對(duì)混頻器工作頻帶寬，可達(dá)幾GHz，噪聲系數(shù)低、混頻失真小、動(dòng)態(tài)范圍大。但無(wú)混頻增益，且要求本振信號(hào)大?；祛l增益大，輸出頻譜純凈，混頻干擾小，對(duì)本振電壓的大小無(wú)嚴(yán)格要求，端口間隔離度高。但噪聲系數(shù)大。第81頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六二極管環(huán)形混頻器要求本振信號(hào)功率足夠大，而輸入信號(hào)為小信號(hào)。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，輸入輸出端口均接濾波50?匹配網(wǎng)絡(luò)。輸入信號(hào)源、小信號(hào)。本振信號(hào)源、功率足夠大。二極管工作于開(kāi)關(guān)狀態(tài)。第82頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六MC1496雙差分對(duì)集成模擬相乘器構(gòu)成的混頻電路輸入信號(hào)本振信號(hào)輸入。π形濾波器輸出混頻后的中頻電壓。平衡調(diào)節(jié)作業(yè)：第83頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六5.5.3晶體管混頻電路一、晶體管混頻電路輸入信號(hào)本振信號(hào)輸出回路調(diào)諧在fIuBE=VBB+us+uLus為小信號(hào)，uL為大信號(hào)，使工作于線性時(shí)變狀態(tài)。fI=fL–fc或fI=fL+fc第84頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六

中波調(diào)幅收音機(jī)變頻電路輸入回路從天線接收到的無(wú)線電波中選出所需頻率的信號(hào)，經(jīng)L1、L2

的互感耦合加到三極管基極。本振回路輸出中頻電路，選出混頻后的中頻信號(hào)465kHz電路混頻和本振都由晶體管V完成。發(fā)射極注入本振電壓，基極輸入信號(hào)。第85頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六構(gòu)成振蕩電路L2很小，對(duì)本振信號(hào)近似短路對(duì)本振信號(hào)嚴(yán)重失諧，呈短路

中波調(diào)幅收音機(jī)變頻電路第86頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六

中波調(diào)幅收音機(jī)變頻電路L3電感量很小，對(duì)中頻近于短路，因此，變頻器的負(fù)載仍然可以看作是由中頻回路所組成。對(duì)于輸入信號(hào)頻率來(lái)說(shuō)，本地振蕩回路的阻抗很小，而且發(fā)射極是部分地接在線圈L4上，所以發(fā)射極對(duì)輸入高頻信號(hào)來(lái)說(shuō)相當(dāng)于接地。雙連電容調(diào)諧第87頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六二、雙柵MOS場(chǎng)效應(yīng)管混頻電路輸入信號(hào)小信號(hào)本振信號(hào)大信號(hào)iD同時(shí)受uL、uS的控制，實(shí)現(xiàn)混頻。場(chǎng)效應(yīng)管工作在線性時(shí)變狀態(tài)雙柵MOS場(chǎng)效應(yīng)管混頻電路輸出信號(hào)中的組合頻率分量比晶體管的少，動(dòng)態(tài)范圍大、工作效率高。第88頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六5.5.4混頻干擾信號(hào)頻率和本振頻率的各次諧波之間、干擾信號(hào)與本振信號(hào)之間、干擾信號(hào)與信號(hào)之間以及干擾信號(hào)之間，經(jīng)非線性器件相互作用會(huì)產(chǎn)生很多的頻率分量。在接收機(jī)中，當(dāng)其中某些頻率等于或接近于中頻時(shí)，就能夠須利地通過(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，影響有用信號(hào)的正常接收。第89頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六一、輸入信號(hào)與本振信號(hào)產(chǎn)生的組合頻率干擾P、q為任意正整數(shù)當(dāng)P=

q

=1時(shí)，可得中頻fI=fL-fc

除此以外的組合頻率分量均為無(wú)用分量，當(dāng)其中的某些頻率分量接近于中頻，并落入中頻通頻帶范圍內(nèi)時(shí)，就能與有用中頻信號(hào)一道須利地通過(guò)中放加到檢波器，并與有用中頻信號(hào)在檢波器中產(chǎn)生差拍，形成低頻干擾，使得收聽(tīng)者在聽(tīng)到有用信號(hào)的同時(shí)還聽(tīng)到差拍哨聲。這種組合頻率干擾也稱為哨聲干擾。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)接收機(jī)調(diào)諧旋鈕時(shí)，哨聲音調(diào)也跟隨變化，這是哨聲干擾區(qū)分其他干擾的標(biāo)志。第90頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六例如對(duì)中波廣播：則在接收機(jī)輸出端產(chǎn)生1kHz的哨叫聲一、輸入信號(hào)與本振信號(hào)產(chǎn)生的組合頻率干擾p、q為任意正整數(shù)第91頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六理論上，產(chǎn)生干擾的哨聲的信號(hào)頻率有無(wú)限個(gè)，但實(shí)際上只有p、q較小時(shí)，才會(huì)產(chǎn)生明顯的干擾哨聲；又由于接收機(jī)的接收頻段是有限的，所以產(chǎn)生干擾哨聲的組合頻率并不多。對(duì)于具有理想相乘特性的混頻器，則不可能產(chǎn)生哨叫干擾，所以，實(shí)用上應(yīng)盡量減小混頻器的非理想相乘特性。第92頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六把有用信號(hào)與本振信號(hào)變換為中頻的通道，稱為主通道，而把同時(shí)存在的其余變換通道稱為寄生通道。只有對(duì)應(yīng)于p、q值較小的干擾信號(hào)，才會(huì)形成較強(qiáng)的寄生通道干擾，其中最強(qiáng)寄生通道干擾為中頻干擾和鏡像干擾。外來(lái)干擾與本振電壓產(chǎn)生的組合頻率干擾稱為寄生通道干擾。二、干擾與本振產(chǎn)生的組合頻率干擾第93頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六二、干擾與本振產(chǎn)生的組合頻率干擾稱為中頻干擾當(dāng)p=0、q=1時(shí)，抑制中頻干擾措施：提高混頻器前端電路的選擇性或在前級(jí)增加一個(gè)中頻陷波器。稱為鏡頻干擾當(dāng)p=q=1時(shí)，抑制鏡頻干擾措施：提高混頻器前端電路的選擇性。第94頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六三、交叉調(diào)制干擾和互相調(diào)制干擾1.交調(diào)干擾當(dāng)接收機(jī)對(duì)有用信號(hào)頻率調(diào)諧時(shí)，在輸出端不僅可收聽(tīng)到有用信號(hào)的聲音，同時(shí)還清楚地聽(tīng)到干擾臺(tái)調(diào)制聲音；若接收機(jī)對(duì)有用信號(hào)頻率失諧，則干擾臺(tái)的調(diào)制聲也隨之減弱，并隨著有用信號(hào)的消失而消失，好像干擾臺(tái)聲音調(diào)制在有用信號(hào)的載波上，故稱其為交叉調(diào)制干擾。原因：

當(dāng)有用信號(hào)和干擾信號(hào)兩種調(diào)幅波均加至混頻器輸入端時(shí)，由于混頻器非線性作用，使干擾信號(hào)的包絡(luò)轉(zhuǎn)移到中頻信號(hào)上。交叉調(diào)制的產(chǎn)生與干擾臺(tái)的頻率無(wú)關(guān)，任何頻率較強(qiáng)的干擾信號(hào)加到混頻器的輸入端，都有可能形成交叉調(diào)制干擾。第95頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六抑制交調(diào)干擾措施：提高混頻器前端電路的選擇性，盡量減小干擾的幅度，是抑制交叉調(diào)制干擾的有效措施。選用合適的器件和合適的工作狀態(tài)，使混頻器的非線性高次方項(xiàng)盡可能減小。采用抗干擾能力較強(qiáng)的平衡混頻器和模擬相乘器混頻電路。第96頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六2.互調(diào)干擾兩個(gè)（或多個(gè)）干擾信號(hào)，同時(shí)加到混頻器輸入端，由于混頻器的非線性作用，兩干擾信號(hào)與本振信號(hào)相互混頻，產(chǎn)生的組合頻率分量若接近于中頻，它就能須利地通過(guò)中頻放大器，經(jīng)檢波器檢波后產(chǎn)生干擾。把這種與兩個(gè)（或多個(gè)）干擾信號(hào)有關(guān)的干擾，稱為互調(diào)干擾。例：則可得組合頻率：抑制互調(diào)干擾措施與抑制交調(diào)干擾的措施相同。作業(yè)：第97頁(yè)，共101頁(yè)，2023年，2月20日，星期六振幅調(diào)制是用調(diào)制信號(hào)去改變高頻載波振幅的過(guò)程，而