高頻無(wú)線接收機(jī)原理及方法

關(guān)于高頻無(wú)線接收機(jī)原理及方法二、接收機(jī)的核心部分-解調(diào)器1.接收機(jī)接收的信號(hào)(1)模擬調(diào)制信號(hào)普通調(diào)幅波(AM)；雙邊帶調(diào)幅波(DSB)；

單邊帶調(diào)幅波(SSB)；調(diào)頻波(FM)；調(diào)相波(PM)。

(2)數(shù)字調(diào)制信號(hào)數(shù)字振幅鍵控(ASK)；數(shù)字頻移鍵控(FSK)；數(shù)字相位鍵控(PSK)。第2頁(yè),共50頁(yè)，2024年2月25日，星期天2.調(diào)幅解調(diào)器(振幅檢波器)(1)分類：非相干解調(diào)(振幅檢波器)—AM波、等幅波相干解調(diào)(同步檢波器)—DSB波、SSB波(2)二極管大信號(hào)檢波電路

大信號(hào)包絡(luò)檢波是高頻輸入信號(hào)的振幅大于0.5V，利用二極管兩端加正向電壓時(shí)導(dǎo)通，通過二極管對(duì)電容C充電，加反向電壓時(shí)截止，電容C上電壓對(duì)電阻R放電這一特性實(shí)現(xiàn)檢波的。

第3頁(yè),共50頁(yè)，2024年2月25日，星期天大信號(hào)檢波的工作原理

檢波電路的主要技術(shù)指標(biāo)

①電壓傳輸系數(shù)Kd

②等效輸入電阻Rid

③非線性失真系數(shù)Kf

第4頁(yè),共50頁(yè)，2024年2月25日，星期天大信號(hào)檢波器的分析與結(jié)論電壓傳輸系數(shù)：等幅波

調(diào)幅波(rad)

等效輸入電阻：

第5頁(yè),共50頁(yè)，2024年2月25日，星期天例1.二極管檢波器如圖(a)、(b)所示。二極管的導(dǎo)通電阻=80Ω，=0V,R=10kΩ，C=0.01μF，當(dāng)輸入信號(hào)電壓為①②③試分別計(jì)算圖(a)、圖(b)的檢波輸出電壓各為多大?第6頁(yè),共50頁(yè)，2024年2月25日，星期天解：1.圖(a)二極管為正向連接電壓傳輸系數(shù)由于二極管為正向連接，輸入正半周導(dǎo)通，檢波輸出電壓為正，取正，①②③第7頁(yè),共50頁(yè)，2024年2月25日，星期天

2.圖(b)二極管為反向連接電壓傳輸系數(shù)由于二極管為反向連接，輸入負(fù)半周導(dǎo)通，在計(jì)算時(shí)，可認(rèn)為是負(fù)值，即①

②③第8頁(yè),共50頁(yè)，2024年2月25日，星期天例2.二極管檢波器如圖(a)、(b)所示。二極管的導(dǎo)通電阻rd=80Ω,UBZ

=0,R=5kΩ，C=0.01μF,Cc

=20μF,RL=10kΩ，若輸入信號(hào)電壓

(1)(2)

試分別求出、、。

第9頁(yè),共50頁(yè)，2024年2月25日，星期天解：對(duì)于圖(a)檢波器

(1)(2)

第10頁(yè),共50頁(yè)，2024年2月25日，星期天對(duì)于圖(b)檢波器(1)(2)第11頁(yè),共50頁(yè)，2024年2月25日，星期天檢波器的失真

①頻率失真當(dāng)輸入信號(hào)是調(diào)制頻率為的普通調(diào)幅波時(shí)，檢波器輸出端A點(diǎn)的電壓的頻率包含直流、，而輸出B點(diǎn)的電壓的頻率包含。低通濾波器具有一定的頻率特性，電容C的主要作用是濾除普通調(diào)幅波中的載波分量，為此應(yīng)滿足當(dāng)C取得過大時(shí)，對(duì)于檢波后輸出電壓的上限頻率,C的容抗將產(chǎn)生旁路作用。不同的將產(chǎn)生不同的旁路作用，這樣便引起了頻率失真。第12頁(yè),共50頁(yè)，2024年2月25日，星期天

不產(chǎn)生頻率失真，應(yīng)滿足

耦合電容的容抗將影響檢波器輸出的下限頻率，即在范圍內(nèi)，電容上電壓降大小不同，在輸出端B點(diǎn)的電壓會(huì)因此而產(chǎn)生頻率失真。不產(chǎn)生頻率失真的條件必滿足②惰性失真當(dāng)?shù)屯V波器的RC放電時(shí)間常數(shù)過大時(shí),會(huì)產(chǎn)生惰性失真見圖所示。

第13頁(yè),共50頁(yè)，2024年2月25日，星期天不產(chǎn)生惰性失真的條件調(diào)制信號(hào)頻率為時(shí)，則不產(chǎn)生惰性失真的條件為第14頁(yè),共50頁(yè)，2024年2月25日，星期天③負(fù)峰切割失真當(dāng)輸入信號(hào)電壓為普通調(diào)幅波時(shí)，檢波器輸出端A點(diǎn)的輸出，而輸出端B點(diǎn)因采用了隔直耦合電容，其輸出，在電容兩端建立直流電壓。因?yàn)榈碾娙萘看?，其上電壓可認(rèn)為在一周內(nèi)保持不變。這個(gè)電壓在通過和的分壓，將會(huì)在上建立分壓電壓。對(duì)二極管D來說是反向電壓，當(dāng)輸入普通調(diào)幅波的振幅的最小值附近電壓數(shù)值小于時(shí)，二極管截止，將會(huì)產(chǎn)生輸出電壓波形底部被切割，如圖所示，通常稱其為負(fù)峰切割失真。

第15頁(yè),共50頁(yè)，2024年2月25日，星期天不產(chǎn)生負(fù)峰切割失真的條件是

其中為交流電阻，

第16頁(yè),共50頁(yè)，2024年2月25日，星期天減小負(fù)峰切割失真的檢波電路

電路中的直流電阻為，而交流電阻為

在R

一定條件下，越大，與的差別越小，負(fù)峰切割失真也就不易產(chǎn)生。

一般取。

第17頁(yè),共50頁(yè)，2024年2月25日，星期天

(3)同步檢波器

同步檢波器主要用于對(duì)抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波和單邊帶調(diào)幅波進(jìn)行解調(diào)，也可以用來解調(diào)普通調(diào)幅波。同步檢波器是由相乘器和低通濾波器兩部分組成。它與包絡(luò)檢波器的區(qū)別在于檢波器的輸入除了有需要進(jìn)行解調(diào)的調(diào)幅信號(hào)電壓ui外，還必須外加一個(gè)頻率和相位與輸入信號(hào)載頻完全相同的本地載頻信號(hào)電壓u0。經(jīng)過相乘和濾波后得到原調(diào)制信號(hào)。第18頁(yè),共50頁(yè)，2024年2月25日，星期天

MC1596G同步檢波器第19頁(yè),共50頁(yè)，2024年2月25日，星期天

3.調(diào)相信號(hào)解調(diào)電路(鑒相器)

鑒相電路通?？煞譃槟M電路型和數(shù)字電路型兩大類。而在集成電路系統(tǒng)中，常用的電路有乘積型鑒相和門電路鑒相。鑒相器的主要指標(biāo)是

(1)鑒相特性曲線，即鑒相器輸出電壓與輸入信號(hào)的瞬時(shí)相位偏移Δφ的關(guān)系。通常要求是線性關(guān)系。

(2)鑒相跨導(dǎo)，鑒相器輸出電壓與輸入信號(hào)的瞬時(shí)相位偏移Δφ的關(guān)系的比例系數(shù)。

(3)鑒相線性范圍，通常應(yīng)大于調(diào)相波最大相移的二倍。

(4)非線性失真，應(yīng)盡可能小。第20頁(yè),共50頁(yè)，2024年2月25日，星期天(1)

乘積型鑒相器

這種鑒相電路采用模擬乘法器作為非線性器件進(jìn)行頻率變換，然后通過低通濾波器取出原調(diào)制信號(hào)。令根據(jù)U1m和U2m的大小不同，鑒相電路有三種工作情況：u1和u2均為小信號(hào)；u1和u2均為大信號(hào)；u1為小信號(hào)，u2為大信號(hào)。第21頁(yè),共50頁(yè)，2024年2月25日，星期天

①u1和u2均為小信號(hào)(均小于26mV)根據(jù)模擬乘法器特性，其輸出電流為式中第二項(xiàng)高頻成分經(jīng)低通濾波器濾除，在負(fù)載RL上可得輸出電壓為

是u1與u2兩信號(hào)的瞬時(shí)相位差。通?？捎?/p>

表示。畫出uo與

的關(guān)系曲線，稱其為鑒相器的鑒相特性曲線。這是一個(gè)周期性的正弦曲線。

第22頁(yè),共50頁(yè)，2024年2月25日，星期天鑒相跨導(dǎo)，其定義為的單位為V/rad

對(duì)于u1、u2均為小信號(hào)且時(shí)的鑒相跨導(dǎo)為小信號(hào)正交乘積鑒相特性曲線

線性鑒相范圍

第23頁(yè),共50頁(yè)，2024年2月25日，星期天②u1為小信號(hào)，u2為大信號(hào)(大于100mV)因?yàn)閡2是大信號(hào)，雙曲正切函數(shù)具有開關(guān)函數(shù)的形式，對(duì)上式按傅氏級(jí)數(shù)展開為相乘后的輸出電流為第24頁(yè),共50頁(yè)，2024年2月25日，星期天經(jīng)低通濾波器，在負(fù)載RL上得到輸出電壓為鑒相特性曲線仍是正弦形,鑒相跨導(dǎo)為

線性鑒相范圍仍為

第25頁(yè),共50頁(yè)，2024年2月25日，星期天③u1和u2均為大信號(hào)(均大于100mV)乘法器的輸出電流i可表示為

因?yàn)閡1是大信號(hào)，雙曲正切函數(shù)也具有開關(guān)函數(shù)的形式傅氏級(jí)數(shù)展開為第26頁(yè),共50頁(yè)，2024年2月25日，星期天經(jīng)低通濾波器在負(fù)載RL上建立電壓為

第27頁(yè),共50頁(yè)，2024年2月25日，星期天對(duì)應(yīng)于

區(qū)間，輸出電壓為對(duì)應(yīng)于區(qū)間，輸出電壓為兩個(gè)輸入信號(hào)均為大信號(hào)時(shí)，其鑒相特性為三角波形。在區(qū)間，鑒相特性是線性的。線性鑒相范圍為第28頁(yè),共50頁(yè)，2024年2月25日，星期天

(2)門電路鑒相器門電路鑒相器的電路簡(jiǎn)單，線性鑒相范圍大、易于集成化，得到較為廣泛的應(yīng)用。常用的有或門鑒相器和異或門鑒相器。右圖(a)是一個(gè)異或門鑒相器的原理圖。它是由異或門電路和低通濾波器組成。

因?yàn)楫惢蜷T電路的兩個(gè)輸入電平不同時(shí)，輸出為“1”電平，而其它情況均為“0”電平。第29頁(yè),共50頁(yè)，2024年2月25日，星期天4.調(diào)頻信號(hào)解調(diào)電路(鑒頻器)

調(diào)頻信號(hào)解調(diào)電路可分為三類

(1)調(diào)頻-調(diào)幅調(diào)頻變換型。通過線性網(wǎng)絡(luò)把等幅調(diào)頻波變換成振幅與調(diào)頻波瞬時(shí)頻率成正比的調(diào)幅調(diào)頻波，然后用振幅檢波器進(jìn)行振幅檢波。例如雙失諧回路鑒頻器、相位鑒頻器和比例鑒頻器等。

(2)相移乘法鑒頻型。將調(diào)頻波經(jīng)過移相電路變成調(diào)相調(diào)頻波，其相位的變化正好與調(diào)頻波瞬時(shí)頻率的變化成線性關(guān)系，然后將調(diào)相調(diào)頻波與原調(diào)頻波進(jìn)行相位比較(鑒相)，通過低通濾波器取出解調(diào)信號(hào)。因?yàn)橄辔槐容^器通常用乘法器組成，所以稱為相移乘法鑒頻。

(3)脈沖均值型。把調(diào)頻信號(hào)通過過零比較器變換成重復(fù)頻率與調(diào)頻信號(hào)瞬時(shí)頻率相等的單極性等幅脈沖序列，然后通過低通濾波器取出脈沖序列的平均值，這就恢復(fù)出與瞬時(shí)頻率變化成正比的信號(hào)。第30頁(yè),共50頁(yè)，2024年2月25日，星期天(1)雙失諧回路鑒頻器

第31頁(yè),共50頁(yè)，2024年2月25日，星期天第32頁(yè),共50頁(yè)，2024年2月25日，星期天

(2)相位鑒頻器

第33頁(yè),共50頁(yè)，2024年2月25日，星期天第34頁(yè),共50頁(yè)，2024年2月25日，星期天相位鑒頻電路第35頁(yè),共50頁(yè)，2024年2月25日，星期天第36頁(yè),共50頁(yè)，2024年2月25日，星期天(3)比例鑒頻器第37頁(yè),共50頁(yè)，2024年2月25日，星期天(4)相移乘法鑒頻器

第38頁(yè),共50頁(yè)，2024年2月25日，星期天第39頁(yè),