1、第第6 6章振幅調(diào)制、章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻解調(diào)及混頻 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)制振幅調(diào)制 6.2 調(diào)幅信號(hào)的解調(diào)調(diào)幅信號(hào)的解調(diào)6.3 混頻混頻第第6 6章振幅調(diào)制、章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻解調(diào)及混頻 u 熟練掌握振幅調(diào)制原理與實(shí)現(xiàn)電路；熟練掌握振幅調(diào)制原理與實(shí)現(xiàn)電路；u 掌握振幅解調(diào)的原理和解調(diào)電路以及混頻原理。掌握振幅解調(diào)的原理和解調(diào)電路以及混頻原理。重點(diǎn)：重點(diǎn)：u振幅調(diào)制與解調(diào)原理以及實(shí)現(xiàn)電路。振幅調(diào)制與解調(diào)原理以及實(shí)現(xiàn)電路。難點(diǎn)：難點(diǎn)：u振幅調(diào)制與解調(diào)原理、調(diào)制解調(diào)電路的性振幅調(diào)制與解調(diào)原理、調(diào)制解調(diào)電路的性能參數(shù)理解。能參數(shù)理解。學(xué)習(xí)目

2、的重點(diǎn)難點(diǎn)第第6 6章振幅調(diào)制、章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻解調(diào)及混頻 6.1 振幅調(diào)制振幅調(diào)制 （amplitude modulation ） 調(diào)制調(diào)制（modulation）：要傳送的信號(hào)（要傳送的信號(hào)（調(diào)制信號(hào)調(diào)制信號(hào)）附加到高頻振蕩信號(hào)（附加到高頻振蕩信號(hào)（載波信號(hào)載波信號(hào)）上去，形成）上去，形成已已調(diào)信號(hào)調(diào)信號(hào)。為什么要調(diào)制呢？為什么要調(diào)制呢？四不許！四不許！第第6 6章振幅調(diào)制、章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻解調(diào)及混頻 四不許：四不許：低頻信號(hào)直接發(fā)送，天線長(zhǎng)的離譜！低頻信號(hào)直接發(fā)送，天線長(zhǎng)的離譜！第一不許！第一不許！信號(hào)的頻率變化范圍大，導(dǎo)致天線和諧振回路參數(shù)應(yīng)信號(hào)的頻率變化范圍大，導(dǎo)致天

3、線和諧振回路參數(shù)應(yīng)該在很寬的范圍內(nèi)變化，太困難！該在很寬的范圍內(nèi)變化，太困難！第二不許！第二不許！發(fā)射音頻信號(hào)，發(fā)射機(jī)工作于同一頻率范圍，接收多發(fā)射音頻信號(hào)，發(fā)射機(jī)工作于同一頻率范圍，接收多個(gè)節(jié)目，導(dǎo)致無(wú)法加以選擇。結(jié)果無(wú)法接受個(gè)節(jié)目，導(dǎo)致無(wú)法加以選擇。結(jié)果無(wú)法接受第三第三不許！不許！直接發(fā)送，信道利用率極低直接發(fā)送，信道利用率極低第四不許！第四不許！結(jié)論：必須調(diào)制！結(jié)論：必須調(diào)制！第第6 6章振幅調(diào)制、章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻解調(diào)及混頻 調(diào)制原理：調(diào)制原理：利用調(diào)制信號(hào)去控制載波信號(hào)的某一參數(shù)。利用調(diào)制信號(hào)去控制載波信號(hào)的某一參數(shù)。可 控 參 數(shù) 有可 控 參 數(shù) 有 幅 度幅 度 （ 振

4、幅 調(diào) 制振 幅 調(diào) 制 ） 、） 、 頻 率頻 率 （ 頻 率 調(diào)頻 率 調(diào)制制:frequency modulation）、）、相位相位（相位調(diào)制相位調(diào)制:phase modulation）。）。解調(diào)解調(diào)(demodulation)：反解調(diào)，又稱檢波反解調(diào)，又稱檢波(detection )。振幅調(diào)制振幅調(diào)制(三類三類)：普通振幅調(diào)制普通振幅調(diào)制（amplitude modulation ,AMamplitude modulation ,AM）；抑制載波雙邊帶調(diào)制抑制載波雙邊帶調(diào)制( (double side band modulation double side band modulati

5、on suppressed suppressed carrier,DSB-SCcarrier,DSB-SC) )；單邊帶調(diào)制單邊帶調(diào)制( (single side band modulation -SC,SSB-SCsingle side band modulation -SC,SSB-SC) )。第第6 6章振幅調(diào)制、章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻解調(diào)及混頻 6.1.1振幅調(diào)制信號(hào)分析振幅調(diào)制信號(hào)分析1. 調(diào)幅波的分析調(diào)幅波的分析 1) 數(shù)學(xué)表示式及波形（調(diào)制信號(hào)：?jiǎn)晤l正弦信號(hào)）數(shù)學(xué)表示式及波形（調(diào)制信號(hào)：?jiǎn)晤l正弦信號(hào)） 設(shè)設(shè)載波信號(hào)載波信號(hào)電壓為電壓為: 調(diào)制信號(hào)調(diào)制信號(hào)電壓為電壓為:（61）

6、（62） 第第6 6章振幅調(diào)制、章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻解調(diào)及混頻 已調(diào)信號(hào)已調(diào)信號(hào)的的振幅振幅隨隨調(diào)制信號(hào)調(diào)制信號(hào)u線性變化：線性變化：調(diào)制靈敏度調(diào)制靈敏度ka：為比例系數(shù)為比例系數(shù), 調(diào)制電路確定。調(diào)制電路確定。調(diào)幅波調(diào)幅波信號(hào)的表達(dá)式：信號(hào)的表達(dá)式：)cos1 (UcosUU(t)UU(t)UCCCCmtmtka（63） t t)coswmcos(1Ut(t)coswU(t)ucCcMAM（65） 第第6 6章振幅調(diào)制、章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻解調(diào)及混頻 調(diào)幅度（調(diào)制度）調(diào)幅度（調(diào)制度）m：振幅振幅UC=kaU與載波振幅與載波振幅之比。范圍：之比。范圍：m1，過(guò)調(diào)制失真過(guò)調(diào)制失真 。調(diào)制

7、信號(hào)為連續(xù)頻譜信號(hào)調(diào)制信號(hào)為連續(xù)頻譜信號(hào)f（t），則調(diào)幅波），則調(diào)幅波: ( )1( )cosAMCcutUmf tt（66 ） CaCCUk UmUU (64) 第第6 6章振幅調(diào)制、章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻解調(diào)及混頻 如果將調(diào)制信號(hào)分解為：如果將調(diào)制信號(hào)分解為：則則調(diào)幅波調(diào)幅波表示式為：表示式為：)cos()(1nnnntUtf(67) twtmUtucnnnnCAMcos)cos(1 )(1第第6 6章振幅調(diào)制、章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻解調(diào)及混頻 2) 調(diào)幅波的頻譜調(diào)幅波的頻譜單一頻率的正弦信號(hào)的調(diào)制情況下，調(diào)幅波：?jiǎn)我活l率的正弦信號(hào)的調(diào)制情況下，調(diào)幅波：將上式用三角公式展開，可得：將上

8、式用三角公式展開，可得：( )coscos()cos()22AMCcCcCcmmutUtUtUt(68)t t)coswmcos(1Ut(t)coswU(t)ucCcMAM第第6 6章振幅調(diào)制、章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻解調(diào)及混頻 頻譜分析：頻譜分析：?jiǎn)我活l率的正弦信號(hào)的單一頻率的正弦信號(hào)的已調(diào)制波已調(diào)制波：三個(gè)分量：三個(gè)分量 也即：也即：中心頻率：只含載波分量。中心頻率：只含載波分量。上邊頻，下邊頻：包含了調(diào)制信號(hào)的幅度和頻率信息。上邊頻，下邊頻：包含了調(diào)制信號(hào)的幅度和頻率信息。帶寬：帶寬：2F。多頻信號(hào)多頻信號(hào)：上下邊頻帶。：上下邊頻帶。屬于線性頻譜搬移。屬于線性頻譜搬移。帶寬：帶寬：2Fm

9、ax。,cccwwwFfFffccc,第第6 6章振幅調(diào)制、章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻解調(diào)及混頻 3）調(diào)幅波的功率）調(diào)幅波的功率調(diào)幅波的功率：調(diào)幅波的功率：載波功率，最大功率，和最小功載波功率，最大功率，和最小功率以及平均功率。率以及平均功率。在負(fù)載電阻在負(fù)載電阻RL上消耗的載波功率：上消耗的載波功率：(69) 第第6 6章振幅調(diào)制、章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻解調(diào)及混頻 在負(fù)載電阻在負(fù)載電阻RL上，一個(gè)載波周期內(nèi)調(diào)幅波消耗上，一個(gè)載波周期內(nèi)調(diào)幅波消耗的功率：的功率：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:(610) 2min2max)1 ()1 (mPPmPPcc第第6 6章振幅調(diào)制

10、、章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻解調(diào)及混頻 上、下邊頻的平均功率均：上、下邊頻的平均功率均：AM信號(hào)的平均功率信號(hào)的平均功率: (611) (612)第第6 6章振幅調(diào)制、章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻解調(diào)及混頻 結(jié)論：結(jié)論：AM波的平均功率波的平均功率為為載波功率載波功率與與兩個(gè)兩個(gè)邊帶功率邊帶功率之之和和。兩個(gè)邊頻功率與載波功率的比則為：兩個(gè)邊頻功率與載波功率的比則為：結(jié)論：結(jié)論：變頻功率所占比重很小，變頻功率所占比重很小，U時(shí)時(shí)，流，流過(guò)二極管的電流過(guò)二極管的電流iD:（P150）濾波器濾波器H(jw)：中心頻率中心頻率wc，帶寬，帶寬2F。(629) .)cos()cos(cos2cos2twUg

11、twUgtwUgtUgUgicCDcCDcCDDCDD第第6 6章振幅調(diào)制、章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻解調(diào)及混頻 二極管平衡電路：二極管平衡電路：u1=uC , u2=u ,且且UCU時(shí)，時(shí)，濾波器濾波器H(jw)：中心頻率中心頻率wc，帶寬，帶寬2F。(544) 1112112112112122coscos()cos()22cos(3)cos(3)33LDDDDDig Utg Utg Utg Utg Ut第第6 6章振幅調(diào)制、章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻解調(diào)及混頻 (2) 模擬乘法器產(chǎn)生普通調(diào)幅波。模擬乘法器產(chǎn)生普通調(diào)幅波。(P147) 模擬乘法器：模擬乘法器：?jiǎn)尾罘謱?duì)單差分對(duì)和和雙差分對(duì)電路雙差

12、分對(duì)電路，集成，集成模擬模擬乘法器（乘法器（BG314、MC15496）。單差分對(duì)電路：?jiǎn)尾罘謱?duì)電路：伏安特性伏安特性)2tanh()1 (00TAeBVuEuIi(630) 第第6 6章振幅調(diào)制、章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻解調(diào)及混頻 若將若將uC加至加至uA，u加到加到uB，則有：，則有：其中，其中，m=U/Ee，x=UCVT。(調(diào)制過(guò)程調(diào)制過(guò)程) (631) .5cos)(3cos)(cos)()cos1 ()cos2tanh()cos1 (531000twxtwxtwxtmItwVUtEUIiccccTCe濾波回路的中心頻率為濾波回路的中心頻率為fc，帶寬為，帶寬為2F，諧振阻，諧振阻抗為

13、抗為RL，則經(jīng)濾波后的輸出電壓：，則經(jīng)濾波后的輸出電壓：01( )(1cos)cosoLcuI Rxmtt第第6 6章振幅調(diào)制、章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻解調(diào)及混頻 雙差分對(duì)電路雙差分對(duì)電路（模擬乘法器）（模擬乘法器）：采用采用BG314、MC15496模擬乘法器實(shí)現(xiàn)。模擬乘法器實(shí)現(xiàn)。 2. DSB調(diào)制電路調(diào)制電路 1)二極管調(diào)制電路二極管調(diào)制電路實(shí)現(xiàn)電路：實(shí)現(xiàn)電路：二極管二極管平衡電路平衡電路和二極管和二極管環(huán)形電路環(huán)形電路。平衡電路：平衡電路： u1=u, u2=uC ,且且UCU時(shí)時(shí)(633) 第第6 6章振幅調(diào)制、章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻解調(diào)及混頻 輸出濾波器的輸出濾波器的中心頻率為中心

14、頻率為fc，帶寬為帶寬為2F，諧振阻諧振阻抗為抗為RL，則，則輸出電壓輸出電壓為：為： 2()22coscos()cos()22cos(3)cos(3)33LDcDDcDcDcDcig Kt ug Utg Utg Utg Utg Ut (633) ttwgRUtwUgRtwUgRtucDLcDLcDLocoscos4)cos(2)cos(2)(第第6 6章振幅調(diào)制、章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻解調(diào)及混頻 2) 差分對(duì)調(diào)制器差分對(duì)調(diào)制器與與AM不同：不同：將將uC加至加至uB，u加到加到uA，則有：，則有：13( )(1cos)tanh(cos)2(1cos)( )cos( )cos3oocTocU

15、i tImttVImtxtxt (639) 經(jīng)濾波后的輸出電壓經(jīng)濾波后的輸出電壓uo(t)：01( )( )coscoscoscosoLcocu tI R mxttUtt(640) 第第6 6章振幅調(diào)制、章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻解調(diào)及混頻 3. SSB調(diào)制電路調(diào)制電路SSB信號(hào)是將雙邊帶信號(hào)信號(hào)是將雙邊帶信號(hào)DSB濾除濾除一個(gè)邊帶一個(gè)邊帶形形成的。產(chǎn)生方法主要有成的。產(chǎn)生方法主要有濾波法濾波法和和移相法移相法兩種。兩種。濾波法（濾波法（filtering method ）：DSB濾掉一個(gè)邊帶，濾掉一個(gè)邊帶，留下一個(gè)邊帶。濾波器要求很高。（原理）留下一個(gè)邊帶。濾波器要求很高。（原理）移相法（移相

16、法（phase-shift method）：適當(dāng)?shù)囊祈?xiàng)，在適當(dāng)?shù)囊祈?xiàng)，在相加時(shí)實(shí)現(xiàn)邊帶的抑制。移相網(wǎng)路要求高。相加時(shí)實(shí)現(xiàn)邊帶的抑制。移相網(wǎng)路要求高。 （原理）（原理）第第6 6章振幅調(diào)制、章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻解調(diào)及混頻 振幅調(diào)制實(shí)現(xiàn)電路總結(jié)振幅調(diào)制實(shí)現(xiàn)電路總結(jié)AM: AM: 高電平調(diào)制（高電平調(diào)制（基極調(diào)制和集電極調(diào)制基極調(diào)制和集電極調(diào)制）和和低低電平調(diào)制（電平調(diào)制（單二極管、平衡二極管、差分對(duì)電路、單二極管、平衡二極管、差分對(duì)電路、模擬乘法器模擬乘法器）實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)。環(huán)形電路環(huán)形電路無(wú)法實(shí)現(xiàn)無(wú)法實(shí)現(xiàn)。DSBDSB：低電平調(diào)制（：低電平調(diào)制（平衡二極管、環(huán)形電路、差平衡二極管、環(huán)形電路、差分對(duì)

17、電路、模擬乘法器）分對(duì)電路、模擬乘法器）實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)。單二極管。單二極管無(wú)法實(shí)無(wú)法實(shí)現(xiàn)。現(xiàn)。SSBSSB：DSBDSB實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)上，上，濾波器法濾波器法和和移相法移相法實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)。第第6 6章振幅調(diào)制、章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻解調(diào)及混頻 6.2 調(diào)幅信號(hào)的解調(diào)調(diào)幅信號(hào)的解調(diào) 6.2.1 調(diào)幅解調(diào)的方法調(diào)幅解調(diào)的方法 振幅解調(diào)方法：振幅解調(diào)方法：包絡(luò)檢波包絡(luò)檢波(envelope detection)和和同同步檢波步檢波(synchronous detection) 。包絡(luò)檢波包絡(luò)檢波：解調(diào)器：解調(diào)器輸出電壓輸出電壓與與輸入已調(diào)波輸入已調(diào)波的的包包絡(luò)成正比絡(luò)成正比的檢波方法。只適用于的檢波方法。

18、只適用于AM波波。同步檢波：兩個(gè)輸入（一個(gè)：同步檢波：兩個(gè)輸入（一個(gè)：DSB或者或者SSB，第二個(gè)：插入載波或恢復(fù)載波），一個(gè)輸出。第二個(gè)：插入載波或恢復(fù)載波），一個(gè)輸出。第第6 6章振幅調(diào)制、章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻解調(diào)及混頻 6.2.2 二極管峰值包絡(luò)檢波器二極管峰值包絡(luò)檢波器 1原理電路及工作原理原理電路及工作原理電路組成電路組成：輸入回路輸入回路、二極管二極管VD和和RC低通濾波低通濾波器器。RC電路作用電路作用：負(fù)載負(fù)載；旁路作用旁路作用。則應(yīng)滿足：。則應(yīng)滿足：理想狀態(tài)，理想狀態(tài)，RC阻抗阻抗Z應(yīng)為：應(yīng)為：11cRRCC()0()cZZR 第第6 6章振幅調(diào)制、章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混

19、頻解調(diào)及混頻 二極管串聯(lián)型大信號(hào)峰值包絡(luò)檢波器：二極管串聯(lián)型大信號(hào)峰值包絡(luò)檢波器：各部分各部分串串聯(lián)，聯(lián)，工作在工作在大信號(hào)狀態(tài)大信號(hào)狀態(tài)(0.5V)，獲取，獲取峰值包絡(luò)。峰值包絡(luò)。工作過(guò)程：工作過(guò)程：二極管導(dǎo)通：二極管導(dǎo)通：電源經(jīng)過(guò)二極管給電容充電。此電源經(jīng)過(guò)二極管給電容充電。此時(shí)充電時(shí)常時(shí)充電時(shí)常rDC。充電快。充電快。二極管截至：二極管截至：電容給電阻放電。放電時(shí)常電容給電阻放電。放電時(shí)常RC，放電慢。放電慢。再次導(dǎo)通，充電。再次截至，放電。交替進(jìn)行。再次導(dǎo)通，充電。再次截至，放電。交替進(jìn)行。且很快到達(dá)平衡狀態(tài)。且很快到達(dá)平衡狀態(tài)。第第6 6章振幅調(diào)制、章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻解調(diào)及混頻

20、 結(jié)論：結(jié)論：檢波過(guò)程：即檢波過(guò)程：即信號(hào)源通過(guò)二極管給電容充電信號(hào)源通過(guò)二極管給電容充電與與電容對(duì)電阻電容對(duì)電阻R放電放電的的交替重復(fù)過(guò)程交替重復(fù)過(guò)程。充電常數(shù)：其過(guò)程是充電常數(shù)：其過(guò)程是放電時(shí)放電時(shí)RC，慢慢；充電充電時(shí)時(shí)rDC，快快。二極管二極管導(dǎo)通處導(dǎo)通處為輸入電壓的為輸入電壓的峰值附近峰值附近，故稱，故稱為為峰值包絡(luò)檢波峰值包絡(luò)檢波(peak envelope detection)。第第6 6章振幅調(diào)制、章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻解調(diào)及混頻 二極管電流二極管電流iD為一為一窄脈沖序列，窄脈沖序列，包含平均分量包含平均分量Iav及高頻分量。及高頻分量。 Iav也即直流分量。也即直流分量。

21、 Iav在在R上獲上獲得平均電壓得平均電壓Uav（ Udc ）。高頻分量被旁路電容。高頻分量被旁路電容旁路，但會(huì)殘留很小的高頻電壓旁路，但會(huì)殘留很小的高頻電壓 ，即輸出，即輸出電壓電壓uo= Uav + 。(輸出電壓輸出電壓)輸入輸入AM信號(hào)信號(hào)：輸出電壓波形輸出電壓波形與與輸入信號(hào)包絡(luò)形狀輸入信號(hào)包絡(luò)形狀相同相同。平均電壓有。平均電壓有直流分量直流分量和和低頻分量低頻分量（調(diào)制信（調(diào)制信號(hào)）號(hào)）。 Uo（t） Uav Udc uuu第第6 6章振幅調(diào)制、章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻解調(diào)及混頻 低頻分量輸出低頻分量輸出：隔直電容隔直電容；負(fù)載電阻負(fù)載電阻。獲取調(diào)。獲取調(diào)制信號(hào)。制信號(hào)。直流分量輸出

22、直流分量輸出：低通濾波器低通濾波器。獲取載波的振幅。獲取載波的振幅信號(hào)。信號(hào)。RC的選擇：的選擇：太小不行：太小不行：放電快，高頻波紋快，平均電壓放電快，高頻波紋快，平均電壓下降。下降。太大也不行：太大也不行：放電慢，導(dǎo)致跟蹤峰值不上，放電慢，導(dǎo)致跟蹤峰值不上，造成失真（惰性失真）。造成失真（惰性失真）。第第6 6章振幅調(diào)制、章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻解調(diào)及混頻 2性能分析性能分析 1) 傳輸系數(shù)傳輸系數(shù)Kd( transmission coefficient )檢波器傳輸系數(shù)檢波器傳輸系數(shù)Kd：檢波系數(shù)檢波系數(shù)、檢波效率檢波效率，描，描述檢波器對(duì)述檢波器對(duì)輸入已調(diào)信號(hào)的解調(diào)能力輸入已調(diào)信號(hào)的解

23、調(diào)能力或或效率效率的的一個(gè)物理量。一個(gè)物理量。Kd定義定義：odmdCUKUUKm U(643a) (643b)第第6 6章振幅調(diào)制、章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻解調(diào)及混頻 由二極管折線近似分析法可證明由二極管折線近似分析法可證明： KdUO/Umcos 當(dāng)當(dāng)gDR=50,有有結(jié)論：結(jié)論：電路一定，電路一定，恒定，恒定，Kd一定一定，也即傳輸系數(shù)與也即傳輸系數(shù)與輸入信號(hào)大小無(wú)關(guān)輸入信號(hào)大小無(wú)關(guān)。越小，越小， Kd越大，且當(dāng)越大，且當(dāng)gDR=50， Kd0.9。33RgD第第6 6章振幅調(diào)制、章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻解調(diào)及混頻 2) 輸入電阻輸入電阻Ri (input impedance ) 檢波器

24、的輸入阻抗檢波器的輸入阻抗：輸入電阻輸入電阻Ri，輸入電容，輸入電容Ci。輸入電阻輸入電阻Ri：輸入載波電壓的輸入載波電壓的振幅振幅Um與檢波器電與檢波器電流的流的基頻分量振幅基頻分量振幅I1之比值，即之比值，即在一定條件下，根據(jù)能量守恒，輸入電阻在一定條件下，根據(jù)能量守恒，輸入電阻Ri與與R關(guān)系：關(guān)系：1miURI(652) 2222RRRURUioim第第6 6章振幅調(diào)制、章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻解調(diào)及混頻 性能分析總結(jié)性能分析總結(jié)從傳輸系數(shù)從傳輸系數(shù)Kd分析：分析：R越大，檢波效率就越高。越大，檢波效率就越高。想想要大要大R R！從等效輸入電阻從等效輸入電阻Ri分析分析：R越大，等效輸入

25、電阻越大，等效輸入電阻Ri就越大，對(duì)上級(jí)影響就越小。就越大，對(duì)上級(jí)影響就越小。想要大想要大R R！從高頻殘留濾除分析：從高頻殘留濾除分析：C C越大，高頻波紋就越小。越大，高頻波紋就越小。想要大想要大C C！ 結(jié)論：結(jié)論：RCRC越大越好！越大越好！非非 也！也！ 第第6 6章振幅調(diào)制、章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻解調(diào)及混頻 3檢波器的失真檢波器的失真兩種失真：兩種失真：惰性失真惰性失真(inert distortion )；底部切削失；底部切削失真真(bottom cutting distortion )。 1)惰性失真惰性失真原因：原因：輸入輸入AM信號(hào)的信號(hào)的包絡(luò)下降速度包絡(luò)下降速度大于大于

26、電容電容C兩兩端放電速度端放電速度。調(diào)幅度調(diào)幅度和和調(diào)制頻率調(diào)制頻率有關(guān)。有關(guān)。解決辦法：解決辦法：只需使只需使電容電容C放電速度放電速度大于或等于大于或等于包絡(luò)包絡(luò)的下降速度的下降速度。( )ouU ttt第第6 6章振幅調(diào)制、章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻解調(diào)及混頻 不失真條件如下不失真條件如下:結(jié)論：結(jié)論：調(diào)制度和調(diào)制信號(hào)頻率越大，則要求調(diào)制度和調(diào)制信號(hào)頻率越大，則要求RC越小。越小。工程檢驗(yàn)公式：工程檢驗(yàn)公式：mmRC21maxmax2max1mmRC第第6 6章振幅調(diào)制、章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻解調(diào)及混頻 2) 底部切削失真底部切削失真造成原因造成原因：Cg很大，就會(huì)在兩端建立起直流電很大

27、，就會(huì)在兩端建立起直流電源源UC，其值近似等于載波電壓振幅。在，其值近似等于載波電壓振幅。在R上產(chǎn)上產(chǎn)生分壓生分壓UR，此直流分壓反過(guò)來(lái)影響二極管的工，此直流分壓反過(guò)來(lái)影響二極管的工作狀態(tài)。作狀態(tài)。分析分析：直流負(fù)載：直流負(fù)載：R= =R; 交流負(fù)載：交流負(fù)載：RgR/R+Rg。 RCgRUURR(662) 第第6 6章振幅調(diào)制、章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻解調(diào)及混頻 調(diào)幅波的最小幅度為調(diào)幅波的最小幅度為UC(1-m), 要避免底部切削要避免底部切削失真失真, 應(yīng)滿足應(yīng)滿足: (1)CCggRUmURRRRmRRR(663) (664) 第第6 6章振幅調(diào)制、章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻解調(diào)及混頻 總

28、 結(jié)RCRC回路實(shí)現(xiàn)在峰值包絡(luò)檢回路實(shí)現(xiàn)在峰值包絡(luò)檢波器中作用必須滿足條件：波器中作用必須滿足條件：消除惰性失真，必須滿足：消除惰性失真，必須滿足：要滿足不底部切削失真，要滿足不底部切削失真，必須滿足：必須滿足：11cRRCCmaxmax2max1mmRCRRRRRmgg第第6 6章振幅調(diào)制、章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻解調(diào)及混頻 6.2.3 同步檢波同步檢波 方法分類方法分類：乘積型乘積型(product model )和和疊加型疊加型(superposition model )。 1乘積型乘積型輸入信號(hào)為輸入信號(hào)為DSB信號(hào)：信號(hào)：us=Uscostcosct， 本地恢復(fù)載波：本地恢復(fù)載波：u

29、r=Urcos(rt+)。相乘可得：相乘可得：(672) )cos()cos(cos21)cos(coscostwwtwwtUUtwtwtUUuucrcrrsrcrsrs第第6 6章振幅調(diào)制、章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻解調(diào)及混頻 (673) 經(jīng)低通濾波器的輸出，且考慮經(jīng)低通濾波器的輸出，且考慮r-c=c在低通在低通濾波器頻帶內(nèi)，有：濾波器頻帶內(nèi)，有：發(fā)射載波發(fā)射載波和和恢復(fù)載波恢復(fù)載波同頻同相同頻同相,即即r=c,=0 ： cos()cosoocuUtt(674) t cosUuoo第第6 6章振幅調(diào)制、章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻解調(diào)及混頻 (675) 如果恢復(fù)載波與發(fā)射載頻有一定的頻差，如果恢復(fù)

30、載波與發(fā)射載頻有一定的頻差，即即 r=c+c若有一定的相差：若有一定的相差：實(shí)現(xiàn)辦法：乘法器。實(shí)現(xiàn)辦法：乘法器。 (676) ttwUucOocoscostUuOocoscos第第6 6章振幅調(diào)制、章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻解調(diào)及混頻 6.3 混混 頻頻 6.3.1 混頻混頻(mixing)的概述的概述 功能功能：獲取一個(gè)新的頻率信號(hào)獲取一個(gè)新的頻率信號(hào)。頻域加減法器頻域加減法器。產(chǎn)生：產(chǎn)生：兩個(gè)輸入電壓：兩個(gè)輸入電壓：輸入信號(hào)輸入信號(hào)us（ fc ）和和本地振蕩本地振蕩信號(hào)信號(hào)uL （ fL ） 。一個(gè)輸出信號(hào)為一個(gè)輸出信號(hào)為uI（中頻信號(hào)），中頻（中頻信號(hào)），中頻fI，fI=fLfc。第第6

31、 6章振幅調(diào)制、章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻解調(diào)及混頻 特點(diǎn)特點(diǎn)：頻譜結(jié)構(gòu)同。頻譜結(jié)構(gòu)同。線性搬移。線性搬移。中頻：中頻：上變頻：上變頻：高中頻高中頻，即取和頻即取和頻。下變頻下變頻：低中頻低中頻，即取差頻即取差頻。實(shí)現(xiàn)：實(shí)現(xiàn)：頻譜搬移電路。頻譜搬移電路。調(diào)制、解調(diào)和混頻都屬于調(diào)制、解調(diào)和混頻都屬于頻譜搬移頻譜搬移。第第6 6章振幅調(diào)制、章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻解調(diào)及混頻 2混頻器的工作原理混頻器的工作原理輸入已調(diào)信號(hào)輸入已調(diào)信號(hào)us： us=Uscostcosct 本振電壓本振電壓uL： uL=ULcosLt 其乘積：其乘積：中頻信號(hào)獲取：信號(hào)通過(guò)帶通濾波器即可獲得。中頻信號(hào)獲取：信號(hào)通過(guò)帶通濾

32、波器即可獲得。111coscos1coscos()cos() 2coscossLsLLsLLcLcu uU UttU UtttuUtt(685) (686) 第第6 6章振幅調(diào)制、章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻解調(diào)及混頻 3混頻器的主要性能指標(biāo)混頻器的主要性能指標(biāo)主要性能指標(biāo)：主要性能指標(biāo)：變頻增益，噪聲系數(shù)，失變頻增益，噪聲系數(shù)，失真和干擾，變頻壓縮特性，選擇性。真和干擾，變頻壓縮特性，選擇性。變頻增益變頻增益(conversion gain)：變頻電壓增益變頻電壓增益和和變頻功率增益。變頻功率增益。變頻電壓增益變頻電壓增益：1v csUKU第第6 6章振幅調(diào)制、章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻解調(diào)及混頻

33、 變頻功率增益變頻功率增益：分貝數(shù)表示：分貝數(shù)表示：物理意義物理意義：變換為中頻的能力變換為中頻的能力。 (689) (690) (691) 第第6 6章振幅調(diào)制、章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻解調(diào)及混頻 噪聲系數(shù)噪聲系數(shù)：混頻器的噪聲系數(shù)：混頻器的噪聲系數(shù)NF定義為定義為物理意義：物理意義：混頻器的引入噪聲影響。其值越小混頻器的引入噪聲影響。其值越小越好。越好。選擇性選擇性(selectivity)：輸出只留下中頻信號(hào)，其輸出只留下中頻信號(hào)，其它干擾信號(hào)全部濾掉。它干擾信號(hào)全部濾掉。FN輸入信噪比輸入信噪比(信號(hào)頻率信號(hào)頻率) 輸出信噪比輸出信噪比(中頻頻率中頻頻率) (692) 第第6 6章振幅

34、調(diào)制、章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻解調(diào)及混頻 6.3.2 混頻電路混頻電路 混頻實(shí)現(xiàn)電路：混頻實(shí)現(xiàn)電路：三極管混頻器，二極管混頻電三極管混頻器，二極管混頻電路（平衡電路和環(huán)形電路），差分對(duì)電路。路（平衡電路和環(huán)形電路），差分對(duì)電路。 第第6 6章振幅調(diào)制、章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻解調(diào)及混頻 第第6 6章振幅調(diào)制、章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻解調(diào)及混頻 第第6 6章振幅調(diào)制、章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻解調(diào)及混頻 第第6 6章振幅調(diào)制、章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻解調(diào)及混頻 (b)uAM(t)f (t)tt(a)包絡(luò)未調(diào)制00第第6 6章振幅調(diào)制、章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻解調(diào)及混頻 圖63 AM信號(hào)的產(chǎn)生原理圖

35、 uAMucu常數(shù)(a)uAMucu(b)第第6 6章振幅調(diào)制、章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻解調(diào)及混頻 已調(diào)波的頻譜已調(diào)波的頻譜 第第6 6章振幅調(diào)制、章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻解調(diào)及混頻 第第6 6章振幅調(diào)制、章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻解調(diào)及混頻 圖圖65 語(yǔ)音信號(hào)及已調(diào)信號(hào)頻譜語(yǔ)音信號(hào)及已調(diào)信號(hào)頻譜 （a）語(yǔ)音頻譜（）語(yǔ)音頻譜（b）已調(diào)信號(hào)頻譜）已調(diào)信號(hào)頻譜 振幅0(a)f / Hz3003 400振幅0(b)f / Hzfc 3 400fc 3 400fc第第6 6章振幅調(diào)制、章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻解調(diào)及混頻 第第6 6章振幅調(diào)制、章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻解調(diào)及混頻 第第6 6章振幅調(diào)制、章振

36、幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻解調(diào)及混頻 uSSB(t)0tfc FU第第6 6章振幅調(diào)制、章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻解調(diào)及混頻 0F(a)f0(b)ffcfc F0(c)f第第6 6章振幅調(diào)制、章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻解調(diào)及混頻 圖圖612 集電極調(diào)幅電路集電極調(diào)幅電路 ucT1EcT2Ec0uuAMT3第第6 6章振幅調(diào)制、章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻解調(diào)及混頻 第第6 6章振幅調(diào)制、章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻解調(diào)及混頻 圖圖613 集電極調(diào)幅的波形集電極調(diào)幅的波形 (a)t(b)ttttuCEc0 uEc000ic0ic10Ic10Ecu0t0Ic1Ec0臨界欠壓區(qū)過(guò)壓區(qū)第第6 6章振幅調(diào)制、章振幅調(diào)制、

37、 解調(diào)及混頻解調(diào)及混頻 圖圖614 基極調(diào)幅電路基極調(diào)幅電路 RLuC1C2ucC3C4C6C5EcR1LBCBLB1第第6 6章振幅調(diào)制、章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻解調(diào)及混頻 圖圖615 基極調(diào)幅的波形基極調(diào)幅的波形 t0EbIc1Ebmin欠壓區(qū)過(guò)壓區(qū)Ic1ic1ub00ttEb0EbmaxEbcr第第6 6章振幅調(diào)制、章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻解調(diào)及混頻 圖圖616 單二極管調(diào)制電路單二極管調(diào)制電路第第6 6章振幅調(diào)制、章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻解調(diào)及混頻 圖圖616 單二極管調(diào)制頻譜單二極管調(diào)制頻譜 第第6 6章振幅調(diào)制、章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻解調(diào)及混頻 圖圖57 二極管平衡電路二極管平衡

38、電路第第6 6章振幅調(diào)制、章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻解調(diào)及混頻 圖圖517 差分對(duì)頻譜搬移電路差分對(duì)頻譜搬移電路 H(j)H(j)EcuAEcuBV3V1V2uoRe第第6 6章振幅調(diào)制、章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻解調(diào)及混頻 圖圖617 差分對(duì)差分對(duì)AM調(diào)制器的輸出波形調(diào)制器的輸出波形 UU0 U00uut(a)(b)iot0未加調(diào)制電 壓I0 II0 I第第6 6章振幅調(diào)制、章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻解調(diào)及混頻 第第6 6章振幅調(diào)制、章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻解調(diào)及混頻 第第6 6章振幅調(diào)制、章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻解調(diào)及混頻 圖圖619 二極管平衡調(diào)制電路二極管平衡調(diào)制電路 帶通濾波器T1RLT2ucVD1VD2N2uD1uD2AN1N1OBN2ON1uN2uo(t)第第6 6章振幅調(diào)制、章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻解調(diào)及混頻 圖圖626 濾波法產(chǎn)生濾波法產(chǎn)生SSB信號(hào)的框圖信號(hào)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(hào)產(chǎn)生器fc F1fc F2頻率合成器第 一混頻器第 二混頻器線性放大功放f1f2fc500 kHz第第6 6章振幅調(diào)制、章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻解調(diào)及混頻 第第6 6章振幅調(diào)制、章振幅調(diào)制、 解調(diào)及混頻解調(diào)及混頻 圖圖630 包絡(luò)檢波的原理框圖包絡(luò)檢波的原理框圖 ui非線性電路(器件)低 通濾波器u