1、5.1 概述概述5.2 振幅調制原理及特性振幅調制原理及特性 5.4 調調幅幅信號的解調信號的解調 第第5章章 振幅調制、解調及混頻振幅調制、解調及混頻 5.5 混頻器原理及電路混頻器原理及電路 返回休息1休息25.3 振幅調制電路振幅調制電路 (1) 調制：調制：用調制信號去控制載波信號的某一個參量的過程用調制信號去控制載波信號的某一個參量的過程。 定義：定義：信號信號 載波信號：（等幅）高頻振蕩信號載波信號：（等幅）高頻振蕩信號 正弦波正弦波 方波方波 三角波三角波 )cos( tUuccc鋸齒波鋸齒波調制信號：調制信號：需要傳輸的信號需要傳輸的信號（原始信號）（原始信號） 語言語言圖像圖

2、像 tUu cos密碼密碼已調信號（已調波）：經過調制后的高頻信號（已調信號（已調波）：經過調制后的高頻信號（射頻信號射頻信號）振幅調制振幅調制解調（檢波解調（檢波)混頻（變頻）混頻（變頻）屬于屬于 頻譜線性搬移電路頻譜線性搬移電路 (2)解調：解調：調制的逆過程調制的逆過程，即從已調波中恢復原調制信號的過程。，即從已調波中恢復原調制信號的過程。51概述概述休息1休息2 調調相相的的逆逆過過程程鑒鑒相相調調頻頻的的逆逆過過程程鑒鑒頻頻振振幅幅調調制制的的逆逆過過程程振振幅幅檢檢波波(7)振幅調制分三種方式：振幅調制分三種方式： )()()(SSBDSBAM單單過過帶帶調調制制抑抑制制載載波波的

3、的雙雙邊邊帶帶調調幅幅普普通通調調幅幅 （5）相位調制：）相位調制：調制信號控制載波相位調制信號控制載波相位，使，使已調波的相位隨調已調波的相位隨調 制信號線變化。制信號線變化。 （ 6）解調方式：）解調方式：（4）頻率調制：）頻率調制：調制信號控制載波頻率調制信號控制載波頻率，使，使已調波的頻率隨調制已調波的頻率隨調制 信號線性變化。信號線性變化。（3）振幅調制：由）振幅調制：由調制信號去控制載波振幅調制信號去控制載波振幅，使，使已調信號的振已調信號的振 幅幅 隨調制信號線性變化。隨調制信號線性變化。休息1休息25.2 振幅調制原理及特性振幅調制原理及特性一、振幅調制信號分析一、振幅調制信號

4、分析二、雙邊帶信號二、雙邊帶信號三三 、單邊帶信號、單邊帶信號返回休息1休息2（1） 設：載波信號：設：載波信號： tUuccc cos 調制信號：調制信號： tUu cos那么調那么調 幅信號（已調波）可表達為：幅信號（已調波）可表達為： ttUucmAM cos)( 由于由于調調 幅信號的振幅與調制信號成線性關系幅信號的振幅與調制信號成線性關系，即有：，即有： tUkUtUacm cos)(，式中，式中ak為比例常數為比例常數即：即： )cos1()cos1()(tmUtUUkUtUaccacm 式中式中ma為調制為調制 度，度， caaUUkm 常用百分比數表示。常用百分比數表示。ttm

5、UucacAM cos)cos1( 1. AM調幅波的數學調幅波的數學表達式表達式 返回5.2.1 標準振幅調制（標準振幅調制（AM）信號分析）信號分析休息1休息2則有則有 ttmUucnnnncAM cos)cos(11 其中：其中： nanUkm 若將若將 )(tf分解為：分解為： 1)cos()(nnnntUtf 一般，實際中傳送的調制信號并非單一頻率的信號，常為一般，實際中傳送的調制信號并非單一頻率的信號，常為一個連續頻譜的限帶信號一個連續頻譜的限帶信號 。) t ( f則則ttfkUucacAM cos)(1 2、調幅信號波形、調幅信號波形 波形特點：波形特點： （1）調幅波的振幅（

6、包絡）變化規律）調幅波的振幅（包絡）變化規律 與調制信號波形一致與調制信號波形一致 (2) 調幅度調幅度ma反映了調幅的強弱程度反映了調幅的強弱程度， 可以看出：可以看出： caUUUmminmax21 一般一般m值越大調幅越深：值越大調幅越深： ttmUucacAM cos)cos1( )cos1()(tmUtUacm tUuccc cos tUu cos)1 (maxacmUU cU)1 (minacmUU 實實際際電電路路中中必必須須避避免免包包絡絡失失真真過過調調幅幅時時百百分分之之百百最最大大調調幅幅時時未未調調幅幅時時,1)(10aaammm返回休息1休息21ma 1ma 仿真仿真

7、（1）由單一頻率信號調）由單一頻率信號調 幅幅 tmtmtUttmUucacacccacAM)cos(21)cos(21coscos)cos1( 含含傳傳輸輸信信息息下下邊邊頻頻分分量量含含傳傳輸輸信信息息上上邊邊頻頻分分量量不不含含傳傳輸輸信信息息載載波波分分量量:)(ccc 可見可見,調幅波并不是一個簡單的正弦波，包含有三個頻率分量：調幅波并不是一個簡單的正弦波，包含有三個頻率分量： 3、調幅波的頻譜、調幅波的頻譜 調制信號調制信號c載波載波調幅波調幅波返回c +上邊頻上邊頻caUm21c - 下邊頻下邊頻caUm21cU同樣含有三部分頻率成份同樣含有三部分頻率成份 nncnnncnccn

8、ncnncncccnnncAMtmtmtUtmtmtUttmUu)cos(21)cos(21cos)cos(21)cos(21coscoscos1 含含信信息息下下邊邊帶帶含含信信息息上上邊邊帶帶不不含含信信息息載載波波分分量量)()(:ncncc (2) 限帶信號的調幅波限帶信號的調幅波返回max c c限帶限帶信號信號 c c載波載波調幅波調幅波c c- -max 下邊頻帶下邊頻帶c c+max上邊頻帶上邊頻帶max max max 由于：由于：tUtmtUttmUuccacccacAM coscoscoscos)cos1( 相加器相加器 乘法器乘法器AMu直流直流cu u 乘法器乘法器

9、相加器相加器 uAMucu4、AM信號的產生原理框圖信號的產生原理框圖可見可見要完成要完成AM調制，其核心部分是實現調制信號與載波相乘。調制，其核心部分是實現調制信號與載波相乘。仿真仿真返回LccRUP221 caLcaPmRUmPP422122 下下邊邊上上邊邊 212accAMmPPPPP下下邊邊上上邊邊22am 載載波波功功率率雙雙邊邊帶帶功功率率42am 載載波波功功率率單單邊邊帶帶功功率率22222212aaaammmm 平平均均總總功功率率雙雙邊邊帶帶功功率率2224aamm 平平均均總總功功率率單單邊邊帶帶功功率率(2) 上、下邊帶的平均功率：上、下邊帶的平均功率： (3) 在調

10、制信號一周期內，調幅信號輸出的平均總功率在調制信號一周期內，調幅信號輸出的平均總功率 (4)邊帶功率，載波功率與平均功率之間的關系：邊帶功率，載波功率與平均功率之間的關系： RL上消耗的載波功率：上消耗的載波功率： (1)5、調制波的功率、調制波的功率那么調幅波各分量的功率為：那么調幅波各分量的功率為： 設調幅波傳輸信號至負載電阻設調幅波傳輸信號至負載電阻RL上，上，由于由于在普通調幅波信號中，有用信息只攜帶在邊頻帶內，而載波本身在普通調幅波信號中，有用信息只攜帶在邊頻帶內，而載波本身并不攜帶信息，但它的功率卻占了整個調幅波功率的絕大部分，因而并不攜帶信息，但它的功率卻占了整個調幅波功率的絕大

11、部分，因而調幅波的功率浪費大，效率低。調幅波的功率浪費大，效率低。但但AM波調制方便，解調方便，便于接波調制方便，解調方便，便于接收。如當收。如當100%調制時調制時(ma=1) ，雙邊帶功率為載波功率的，雙邊帶功率為載波功率的 ，只占用了，只占用了調幅波功率的調幅波功率的 ，而當，而當 ,213121 maPc98PAM 休息1 休息2 在在AM調制過程中，如果調制過程中，如果將載波分量抑制將載波分量抑制就形成就形成抑制抑制載波的雙邊帶信號載波的雙邊帶信號，簡稱雙邊帶信號，它可以，簡稱雙邊帶信號，它可以用載波和調制用載波和調制信號直接相乘得到信號直接相乘得到，即：，即： ttUkUttUkU

12、ucccDSB)cos()cos(21coscos00 nncnnncnccnnncDSBtUtUkUttUkUu)cos()cos(21coscos 調制信號為單一頻率信號調制信號為單一頻率信號： 調制信號為限帶信號的調制調制信號為限帶信號的調制： )()(tutkuucDSB 5.2.2雙邊帶雙邊帶( double sideband DSB)調幅調幅信號信號 、 數學表達式數學表達式返回休息1 休息22. 波形與頻譜波形與頻譜5.2.2雙邊帶雙邊帶( double sideband DSB)調幅調幅信號信號 tU cos(1) DSB信號的包絡正比于調制信號信號的包絡正比于調制信號 (2)

13、 DSB信號載波的相位反映了調制信號的極性，信號載波的相位反映了調制信號的極性，即在調制信號負半周即在調制信號負半周時，已調波高頻與原載波反相。時，已調波高頻與原載波反相。因此嚴格地說，因此嚴格地說，DSB信號已非單純的振信號已非單純的振幅調制信號，而是既調幅又調相的信號幅調制信號，而是既調幅又調相的信號。(3) DSB波的頻譜成份中抑制了載波分量，全部功率為邊帶占有，功率利波的頻譜成份中抑制了載波分量，全部功率為邊帶占有，功率利用率高于用率高于AM波。波。maxmax22FB (4) 占用頻帶占用頻帶 調制信號調制信號 載波載波c 上邊頻上邊頻下邊頻下邊頻仿真仿真返回休息1 休息2 ttUk

14、UtucccDSB)cos()cos(21)( tUtUkUtucccSSBU)cos()cos(21)( tUtUkUtucccSSBL)cos()cos(21)( 單單邊帶邊帶(SSB)信號是由雙邊帶調幅信號中取出其中的任一個信號是由雙邊帶調幅信號中取出其中的任一個邊帶部分，即可成為單邊帶調幅信號。其單頻調制時的表示式邊帶部分，即可成為單邊帶調幅信號。其單頻調制時的表示式為：為：上邊帶信號上邊帶信號下邊帶信號下邊帶信號5.2.3 單邊帶單邊帶( single sideband SSB)信號信號 返回休息1 休息21. SSB信號的信號的性質性質 在現代電子通信系統的設計中，為節約頻帶，提高

15、系統的在現代電子通信系統的設計中，為節約頻帶，提高系統的功率和帶寬效率，常采用單邊帶（功率和帶寬效率，常采用單邊帶（SSB）調制系統）調制系統 max 限帶限帶信號信號c c載波載波c c- -max 下邊頻帶信號下邊頻帶信號 c c+max上邊頻帶信號上邊頻帶信號c c+maxc c- -max 5.2.3 單邊帶單邊帶( single sideband SSB)信號信號 返回休息1 休息21. SSB信號的信號的性質性質 似乎幅度沒有變，沒有調幅！似乎幅度沒有變，沒有調幅！不容易看出其特性不容易看出其特性 1cos()ssbcuU 單音調制時：單音調制時：雙音調制時，調制信號如下：雙音調制

16、時，調制信號如下：像雙邊帶調幅像雙邊帶調幅信號信號！載波為和頻！載波為和頻 122121coscos()()2coscos22ssssuUtUtUtt此時為獲得此時為獲得ssbssb，與真正的載波相乘再濾波：，與真正的載波相乘再濾波：21212121212121()()2cos*cos*cos|22()()()112cos cos()cos() |22222()()=coscos()22ssbscsccscuUtttUtttUtt加濾波濾掉后半部分乘出來可驗證乘出來可驗證確實只有和頻確實只有和頻或差頻，確實或差頻，確實為為ssbssb信號信號 與調制信號比：包絡沒變，填充頻率變了。與調制信號比

17、：包絡沒變，填充頻率變了。與載波比：包絡變成了調制信號的包絡，載波頻率變了。與載波比：包絡變成了調制信號的包絡，載波頻率變了。 本質上說，包絡變，載波頻率也變，為本質上說，包絡變，載波頻率也變，為調幅調頻波調幅調頻波。5.2.3 單邊帶單邊帶( single sideband SSB)信號信號 返回休息1 休息2SSB雙音輸入波形雙音輸入波形圖中包絡的頻率：圖中包絡的頻率：差頻一半差頻一半的的兩倍（兩倍（DSBDSB相位反轉，頻率提高）相位反轉，頻率提高）小結：小結： AM AM 包絡包絡 正比于正比于 調制信號調制信號載波的幅度變化載波的幅度變化DSB DSB 包絡包絡 正比于正比于 調制信

18、號的模調制信號的模幅度和相位變化幅度和相位變化SSB SSB 包絡包絡 正比于正比于 調制信號的包絡調制信號的包絡幅度和頻率變化幅度和頻率變化三者都屬于頻譜的線性搬移（頻譜結構不變）。三者都屬于頻譜的線性搬移（頻譜結構不變）。122121coscos()()2coscos22ssssuUtUtUtt ttUkUtucccDSB)cos()cos(21)( tUtUkUtucccSSBU)cos()cos(21)( tUtUkUtucccSSBL)cos()cos(21)( 由由DSB信號經過邊帶濾波器濾除了一個邊帶而形成，信號經過邊帶濾波器濾除了一個邊帶而形成，如：如：上邊帶信號上邊帶信號下邊

19、帶信號下邊帶信號2. 單邊帶調幅信號的實現單邊帶調幅信號的實現 上邊帶濾波器上邊帶濾波器SSBUu下邊帶濾波器下邊帶濾波器SSBLu乘法乘法 器器 ucuDSBu返回休息1 休息2(1) (1) 濾波法濾波法 有三種基本的電路實現方法：濾波法、相移法和移相濾波法有三種基本的電路實現方法：濾波法、相移法和移相濾波法 ：下邊頻帶信號下邊頻帶信號DSB信號信號c c- -max c c+max上邊頻帶信號上邊頻帶信號c c+maxc c- -max 看上去很容易，實際很難。看上去很容易，實際很難。難點：上下邊帶相對距離太小，濾波器過渡帶相對寬度太窄。難點：上下邊帶相對距離太小，濾波器過渡帶相對寬度太

20、窄。2. 單邊帶調幅信號的實現單邊帶調幅信號的實現 返回休息1 休息2(1) (1) 濾波法濾波法 有三種基本的電路實現方法：濾波法、相移法和移相濾波法有三種基本的電路實現方法：濾波法、相移法和移相濾波法 ：缺點：不能直接發送，因為載波頻率太小。缺點：不能直接發送，因為載波頻率太小。解決辦法：載波頻率降低，同樣的絕對距離，相對距離變大。解決辦法：載波頻率降低，同樣的絕對距離，相對距離變大。解決辦法：混頻解決辦法：混頻 另外由三角公式：另外由三角公式： (2) 相移法相移法 ttUttUtuccSSBU sinsincoscos)( ttUttUtuccSSBL sinsincoscos)( 利

21、用上三角公式的實現電路如下圖所示：利用上三角公式的實現電路如下圖所示：tU cosSSBUuSSBLutUcc cos乘法乘法 器器乘法乘法 器器00相移相移00相移相移加法加法 器器減法減法 器器tUcc sintU sin返回休息1 休息2仿真仿真 移相濾波法是將移相和濾波兩種方法相結合，并且只需對移相濾波法是將移相和濾波兩種方法相結合，并且只需對某一固定的單頻率信號移相某一固定的單頻率信號移相900，從而回避了難以在寬帶內準，從而回避了難以在寬帶內準確移相確移相900的缺點。的缺點。 (3) 移相濾波法移相濾波法 移相濾波法實現單邊帶調幅的電路框圖移相濾波法實現單邊帶調幅的電路框圖 返回

22、休息1 休息2u=sintu =sin1t單頻信號單頻信號uc =sinct載波載波u1 = sint sin 1tu2 = sint cos 1tu3 = cos(1- -)tu4 = sin (1- -)tu5 = cos(1- -)t sin ctu 6 = sin (1- -)t cos ct+乘法器乘法器900移相移相低通濾波低通濾波乘法器乘法器低通濾波低通濾波乘法器乘法器900移相移相乘法器乘法器相加器相加器相減器相減器- -u5 + u 6u5 - - u 6相加器相加器輸出電壓：輸出電壓：u SSBL = u 5+ u 6= sin (c+ 1)-t = sin c1-t 相減

23、器相減器輸出電壓輸出電壓：u SSBU = u 5- u 6= sin (c- 1)+t= sin c2+t 5.3 振幅調制電路振幅調制電路 5.3 .1 低電平調幅電路低電平調幅電路 5.3 .2 高電平調幅電路高電平調幅電路 1 . 二極管調幅電路二極管調幅電路 2. 集成模擬乘法器調幅電路集成模擬乘法器調幅電路 1. 集電極調幅電路集電極調幅電路 返回2. 基極基極調幅電路調幅電路 通常分為：通常分為：)sinsincos(cos:信號coscos:信號cos)cos1(:信號ttttUuSSBttUkUuDSBttmUuAMccSSBccDSBccAM5.3 振幅調制電路振幅調制電路

24、 三種信號都有一個調制信號和載波的乘積項三種信號都有一個調制信號和載波的乘積項，所以，所以振幅調制振幅調制電路的實現是以乘法器為核心的頻譜線性搬移電路電路的實現是以乘法器為核心的頻譜線性搬移電路。具體的說調制可分為具體的說調制可分為高電平調制高電平調制：功放和調制同時進行，主要用于：功放和調制同時進行，主要用于AM信號。信號。低電平調制低電平調制：先調制后功放，主要用于：先調制后功放，主要用于DSB、SSB以及以及FM信號。信號。5.3 .1 低電平調幅電路低電平調幅電路 低電平調幅電路常采用第低電平調幅電路常采用第4章介紹的頻率變換電路來實現章介紹的頻率變換電路來實現 二極管調幅電路二極管調

25、幅電路 集成模擬乘法器調幅電路集成模擬乘法器調幅電路 信信號號可可產產生生平平衡衡二二極極管管電電路路信信號號都都可可產產生生單單二二極極管管電電路路DSBAM如下圖所示的電路設如下圖所示的電路設:tUum costUuccmc cos mcmUU dddutSgi)( dLdLdLutSZgZiu)( 0001)(ccuutStUtUuccmmd coscos (1)單二極管電路單二極管電路且且 則回路電流則回路電流: LddZrg 1而而 1 . 二極管調幅電路二極管調幅電路 tUtUttZguccmmccLdL coscos.3cos32cos221 的頻譜成份的頻譜成份：di ccnn

26、 122 ,0 c 2 c 3 c)(tuLc 2B如果選頻回路工作在如果選頻回路工作在 處，且帶寬為處，且帶寬為 而諧振時的負載電阻為而諧振時的負載電阻為RL，則輸出電壓，則輸出電壓為：為： ttmUttUURUgttRUgtRUgtucccmmLcmdoccLmdoLcmdoL coscos1coscos4121coscos1cos21)(00 為一個為一個AM信號信號仿真仿真 c c 返回休息1 休息2B=2VDusuc+- -+- -RLLCid+- -uL+- -udZLLddoRrg 1 上半部分與下半部分電路上半部分與下半部分電路對稱其等效電路如右圖所示。對稱其等效電路如右圖所示

27、。 1 電路結構：電路結構：(2)二極管平衡電路二極管平衡電路 2 工作原理分析：工作原理分析：設：設： mcmccmcmUUtUutUu 且且 coscos 22211121)()()()()()(ddddddcdcdutSgiutSgitutuututuu式中式中 LdddRrgg2121 而而 0001)(ccuutSLdLLdLRiuRiu22112;2 )()(4)(2)(2212121tutSgRuutSgRiiRuuudLdddLddLLLL 繼續反回仿真仿真休息1 休息2tUttgRumccdLL cos.3cos32cos2214 的頻的頻Z譜成份：譜成份：Lu ,.)2 ,

28、 1 , 0()12(nnc c+ c-3c+3c-如果上半部分與下半部分諧振回路諧振在頻率如果上半部分與下半部分諧振回路諧振在頻率c處，且帶寬處，且帶寬B=2 ，諧振時，諧振時的負載阻抗的負載阻抗ZL=2RL，則實際輸出電壓，則實際輸出電壓uL為：為：ttURgucoscos8mLdLc T2的初、次級匝比為的初、次級匝比為2:1，T2的次級輸的次級輸出電壓為：出電壓為： ttUttURguuLcccoscoscoscos421mLdL能實現能實現DSB調幅信號的調幅。調幅信號的調幅。 更好理解的 二極管平衡電路 二極管平衡調制器采用平衡方式，將載波抑制掉， 從而獲得抑制載波的DSB信號。加

29、在VD1、VD2上的電壓僅u的相位不同，故電流i1和i2僅包絡反相。電流i1i2的波形如圖所示。經次級帶通濾波器濾除低頻和3c等高頻分量后，負載上得到DSB信號電壓uo(t)，如圖所示。類似于C類功放的基極調制，載波為開關信號，使有源器件輸出尖頂余弦脈沖，調制信號改變輸入有效值的峰值。VD1VD32C2LRLT2VD4VD2T3T1 在平衡電路的基礎上，再增加兩在平衡電路的基礎上，再增加兩個二極管個二極管D3,D4使電路中四個二極使電路中四個二極管首尾相接。管首尾相接。 T1的初、次級匝數的初、次級匝數比為比為1:2，T2的的2:1，T3的的1:1。 1. 電路結構電路結構3241VDVDVD

30、VD構成環形，構成環形， mcmccmcmcoscosUUtUutUu 且且 設：設：（3）二極管環形電路實現）二極管環形電路實現DSB信號信號 IIVDVDVDVDtuIVDVDVDVDtucc組組成成平平衡衡電電路路截截止止導導通通組組成成平平衡衡電電路路截截止止導導通通,0)(,0)(21434321則有則有 休息1 休息2仿真仿真VD1VD32C2LRLT2VD4VD2T3T1+uL- -u+- -u+- -u+- -+ - -uc+ - -uc2. 工作原理分析工作原理分析當當0)( tuc時，平衡電路時，平衡電路I在負載回路中產生的電壓為：在負載回路中產生的電壓為：)()(4)(1

31、L1tutSRgtuLd )()(4)(2L2tutSRgtuLd 0)( tuc時，平衡電路時，平衡電路II在負載回路中產生的電壓為：在負載回路中產生的電壓為：當當 而其中：而其中： 0)(00)(1)(1tututScc 0)(10)(0)(2tututScc（3）二極管環形電路實現）二極管環形電路實現DSB信號信號返回休息1 休息2仿真仿真那么在一個周期內平衡電路那么在一個周期內平衡電路I，II在負載在負載RL上產生的電壓為：上產生的電壓為： )()(4)()()(42121tutSgRtutStSgRuuudLdLLLL 0)(10)(1)(tututScc式中式中稱為雙向開關函數稱為

32、雙向開關函數的付里葉級數展開式為：的付里葉級數展開式為：) t (S而而.5cos543cos34cos4)( ttttSccc tUtttgRucccdLL cos.5cos543cos34cos44 有有 的頻率成份：只有組合頻率的頻率成份：只有組合頻率Lu cn 12性能更接近理想乘法器。性能更接近理想乘法器。30- 3+0- +經濾波后的輸出電壓：經濾波后的輸出電壓： 返回ttURgtuLdL0coscos16)(休息1 休息2仿真 )()(4)()()(42121tutSgRtutStSgRuuudLdLLLL T2的次級輸出電壓為：的次級輸出電壓為：ttRUguuLcLmdLcos

33、cos82tS (t)uc (t)t1- -1雙平衡調制器電路及波形 0)(00)(1)(1tututScc 0)(10)(0)(2tututScc2. 集成模擬乘法器調幅電路集成模擬乘法器調幅電路返回休息1休息2仿真仿真 用集成模擬相乘器來實現各種用集成模擬相乘器來實現各種調幅電路，電路簡單，性能優越且穩調幅電路，電路簡單，性能優越且穩定，調整方便，利于設備的小型化。定，調整方便，利于設備的小型化。 R151R6RW50k21k3.9k1kC2C4uo- -EE= - -8V694178Ry3MC1596510EC=12VR4R4R5uxuyR2R3R7R8R9C3C11k51516.8k7

34、507503.9k 1）MC1596構成的調幅電路構成的調幅電路RcRcEcVT1VT2VT3VT4VT5VT6VT7VT8VDRyRy-EE X通道兩輸入端通道兩輸入端8腳和腳和7腳直流電腳直流電位相同，位相同，Y通道兩通道兩輸入端輸入端1腳和腳和4腳之腳之間接有調零電路間接有調零電路 可通過調節電位器可通過調節電位器RW，使，使1腳腳電位比電位比4腳高腳高Uo，相當于在，相當于在1、4腳腳之間加了一個直流電壓之間加了一個直流電壓Uo，以產生，以產生普通調普通調幅波幅波 。 實際應用中，高頻載波電壓實際應用中，高頻載波電壓uc加加到到X輸入端口，調制信號電壓輸入端口，調制信號電壓u及及直流電

35、壓直流電壓Uo加到加到Y輸入端口（輸入端口（非線非線性失真較小性失真較小），從），從6腳單端輸出腳單端輸出AM信號。信號。 RW用來調節引出腳1、4之間的平衡，器件采用雙電源方式供電（12V，8V），所以5腳偏置電阻R5接地。電阻R1、R2、R4、R4、R3為器件提供靜態偏置電壓，保證器件內部的各個晶體管工作在放大狀態。載波信號加在V1V4的輸入端，即引腳8、7之間；載波信號Vc經高頻耦合電容C1從8腳輸入，C3為高頻旁路電容，使8腳交流接地。調制信號加在差動放大器V5、V6的輸入端，即引腳1、4之間，調制信號V經低頻偶合電容E1從4腳輸入。2、3腳外接1K電阻，以擴大調制信號動態范圍。當電阻

36、增大，線性范圍增大，但乘法器的增益隨之減小。已調制信號取自雙差動放大器的兩集電極（即引出腳6、9之間）輸出。2. 集成模擬乘法器調幅電路集成模擬乘法器調幅電路仿真仿真返回休息1 休息22) BG314構成的調幅電路構成的調幅電路 RLuxuy13kIox10k28.2kR11141294Rw8133R13R37- -EE=-15V+15V561011IoyEC=15V- -15V10kRwxRwy2k2kRxRy BG314（MC1595）8.2k10k10k10k6.8k3.3kCLN1N2uo 8腳附加補償調零電壓腳附加補償調零電壓UXIS，12腳除附加補償零電壓腳除附加補償零電壓UYIS

37、。ux=uc=Ucmcosctuy=u- -(- -Uo)=Uo+Umcost 若若2、14腳兩端外接腳兩端外接LC諧振回諧振回路的等效諧振電阻為路的等效諧振電阻為RL ，則則2(或或14)腳與地之間的負載為腳與地之間的負載為 RL 21 由式由式(4-50)可推出變壓器次級可推出變壓器次級回路輸出的調幅波電壓為：回路輸出的調幅波電壓為： ttUURRIUUnRuucomoyoxOXcmoLAMocos)cos1(如果如果uy=u= Umcost ttRRIUUnRuucoyoxOXcmmLDSBocoscos 這種調制是在高頻功率放大器中進行的，通常分為：這種調制是在高頻功率放大器中進行的，

38、通常分為：5.3 振幅調制電路振幅調制電路AM信號大都用于無線電廣播，因此多用于高電平調制。信號大都用于無線電廣播，因此多用于高電平調制。5.3 .2 高電平調幅電路高電平調幅電路 基極調幅基極調幅(Base AM) 集電極調幅電路集電極調幅電路(Collector AM)RbCbVTCCcT1T2T3Libo 電路中電路中Cb為高頻旁路電容；為高頻旁路電容；Cc對高頻旁路，而對低頻調制對高頻旁路，而對低頻調制信號呈高阻抗；信號呈高阻抗；Rb為基極自給為基極自給偏壓電阻。放大器工作在丙類偏壓電阻。放大器工作在丙類狀態狀態 ，集電極電路中除直流電集電極電路中除直流電壓壓EC外，還串有調制信號外，

39、還串有調制信號tUtu cos)(tUEtUCC cos)(集電極有效動態電源為集電極有效動態電源為： +uc- -+u- -+uo- -+ECUC(t)1. 集電極調幅電路集電極調幅電路 臨界臨界過壓過壓欠壓欠壓ECu(t)UC(t)iC1m(t)icicuCEEcu(t)ic tiC1 tUc(t) tuBEmaxVTT1T2LCLBC1Ce1Ce2CCC2C3C4CReR1R2 在基極調幅電路中：在基極調幅電路中：LC高頻扼高頻扼流圈，流圈，LB低頻扼流圈，低頻扼流圈，Ce1、Ce2、C2、C3、C4、CC 高頻旁路電容，高頻旁路電容，Re射極偏置電阻。低頻射極偏置電阻。低頻調制信號調制

40、信號u(t)通過耦合電容通過耦合電容C1加在加在電感線圈電感線圈LB上上。電源電源EC經經R1、R2分壓為基極提供直分壓為基極提供直流偏置電壓流偏置電壓UBO ，即，即基極有效動態基極有效動態偏壓為：偏壓為：tUUtuUtUBOBOB cos)()(基極調幅電路的調幅效率較低（欠壓），但所要求基極調幅電路的調幅效率較低（欠壓），但所要求基極輸入調制信號的功率較小。基極輸入調制信號的功率較小。ECUBO+- -+uc- -+u- -+uo- -UB(t)2. 基極基極調幅電路調幅電路 icuCEuBEmax臨界臨界過壓過壓欠壓欠壓UBou(t)UB(t)ic1m(t)uCE tic1 tic t

41、u(t)ic解調是調制的逆過程解調是調制的逆過程，是從高頻已調波中恢復出原低頻調制是從高頻已調波中恢復出原低頻調制信號的過程。從頻譜上看，解調也是一種信號頻譜的線性搬移過信號的過程。從頻譜上看，解調也是一種信號頻譜的線性搬移過程，是將高頻端的信號頻譜搬移到低頻端，程，是將高頻端的信號頻譜搬移到低頻端，解調過程是和調制過解調過程是和調制過程相對應的，不同的調制方式對應于不同的解調。程相對應的，不同的調制方式對應于不同的解調。振幅調制過程：振幅調制過程： 解調過程解調過程 AM調制調制 DSB調制調制 SSB調制調制包絡檢波：包絡檢波： 同步檢波：同步檢波： 峰值包絡檢波峰值包絡檢波平均包絡檢波平

42、均包絡檢波 乘積型同步檢波乘積型同步檢波 疊加型同步檢波疊加型同步檢波 5.4 調調幅幅信號的解調信號的解調 5.4.1調幅解調的方法調幅解調的方法 1 包絡檢波包絡檢波 休息1 休息1t調幅波調幅波調幅波頻譜調幅波頻譜c+c- - c輸出信號頻譜輸出信號頻譜包絡檢波輸出包絡檢波輸出t 非線形電路非線形電路低通濾波器低通濾波器t調幅波調幅波t調幅波調幅波t調幅波調幅波包絡檢波輸出包絡檢波輸出t包絡檢波輸出包絡檢波輸出t包絡檢波輸出包絡檢波輸出t 由于由于DSB和和SSB信號的包絡不同于調制信號，不能用包信號的包絡不同于調制信號，不能用包絡檢絡檢 波器，波器，只能用同步檢波器，但只能用同步檢波器

43、，但需注意同步檢波過程中，需注意同步檢波過程中，為了正常解調，必須恢復載波信號，而所恢復的載波必須與為了正常解調，必須恢復載波信號，而所恢復的載波必須與原調制載波同步（即同頻同相）。原調制載波同步（即同頻同相）。 乘法器乘法器低通濾波器低通濾波器uDSBuou2 同步檢波同步檢波包絡檢波器包絡檢波器 加法器加法器uDSBuou仿真仿真uAM解調解調載波載波休息1 休息1 (1) 電壓傳輸系數電壓傳輸系數Kd 3. 檢波電路的檢波電路的主要技術指標主要技術指標 是指檢波電路的輸出電壓和輸入高頻電壓振幅之比。是指檢波電路的輸出電壓和輸入高頻電壓振幅之比。 當檢波電路的輸入當檢波電路的輸入信號信號為

44、高頻等幅波，即為高頻等幅波，即ui(t)=Uimcosct時，時，Kd定義為輸出直流電壓定義為輸出直流電壓Uo與輸入高頻電壓振幅與輸入高頻電壓振幅Uim的比值，即的比值，即 當輸入高頻調幅波當輸入高頻調幅波ui(t)=Uim(1+macost)cosct時，時，Kd定義定義為輸出低頻信號為輸出低頻信號分量的振幅分量的振幅Um與輸入高頻調幅波包絡變化與輸入高頻調幅波包絡變化的振幅的振幅maUim的比值，即的比值，即 (2) 等效輸入電阻等效輸入電阻Rid imodUUK imamdUmUK 因為檢波器是非線性電路，因為檢波器是非線性電路，Rid的定義與線性放大器是不相的定義與線性放大器是不相同的

45、。同的。Rid定義為輸入高頻等幅電壓的振幅定義為輸入高頻等幅電壓的振幅Uim，與輸入端高頻，與輸入端高頻脈沖電流基波分量的振幅之比，即脈沖電流基波分量的振幅之比，即 1mimidIUR (3) 非線性失真系數非線性失真系數Kf 非線性失真的大小，一般用非線性失真系數非線性失真的大小，一般用非線性失真系數Kf表示。當輸入表示。當輸入信號信號為單頻調制的調幅波時，為單頻調制的調幅波時，Kf定義為定義為 UUUKf2322式中，式中，U、U2、U3分別為輸出電壓中調制信號的基波和各分別為輸出電壓中調制信號的基波和各次諧波分量的有效值。次諧波分量的有效值。 (4) 高頻濾波系數高頻濾波系數F 休息1

46、休息1 檢波器輸出電壓中的高頻分量應該盡可能的被濾除，以免檢波器輸出電壓中的高頻分量應該盡可能的被濾除，以免產生高頻寄生反饋，導致接收機工作不穩定。產生高頻寄生反饋，導致接收機工作不穩定。 高頻濾波系數的定義為，輸入高頻電壓的振幅高頻濾波系數的定義為，輸入高頻電壓的振幅Uim與輸出高與輸出高頻電壓的振幅頻電壓的振幅Uom的比值，即的比值，即moim UUF 在輸入高頻電壓一定的情況下，濾波系數在輸入高頻電壓一定的情況下，濾波系數F越大，則檢波器輸出越大，則檢波器輸出端的高頻電壓越小，濾波效果越好。通常要求端的高頻電壓越小，濾波效果越好。通常要求F(50100)。 5.4.2 二極管大信號包絡檢

47、波器二極管大信號包絡檢波器 休息1 休息11. 大信號大信號包絡包絡檢波的工作原理檢波的工作原理 (1) 電路組成電路組成 ZL+- -uiVDRC+- -uiRui+- -Crd它是由輸入回路、二極管它是由輸入回路、二極管VD和和RC低低通濾波器組成。通濾波器組成。 RC低通濾波電路有兩個作用：低通濾波電路有兩個作用： 對低頻調制信號對低頻調制信號u來說，電容來說，電容C的的容抗容抗 ，電容，電容C相當于開路，電阻相當于開路，電阻R就作為檢波器的負載，其兩端產生輸就作為檢波器的負載，其兩端產生輸出低頻解調電壓出低頻解調電壓 RC1 對高頻載波信號對高頻載波信號uc來說，電容來說，電容C的容抗

48、的容抗 ，電容，電容C相當于相當于短路，起到對高頻電流的旁路作用，即濾除高頻信號。短路，起到對高頻電流的旁路作用，即濾除高頻信號。 RC c1理想情況下，理想情況下，RC低通濾波網絡所呈現的阻抗為低通濾波網絡所呈現的阻抗為: : RZZZ)(0)()(cL1. 大信號大信號包絡包絡檢波的工作原理檢波的工作原理休息1 休息1(2) 工作原理分析工作原理分析 + uD - -+- -uoiduD= ui- - uoRi充充+- -uoi放放+- -ui+- -uiVDRCui+- -Crd 當輸入信號當輸入信號ui(t)為調幅波時，那么載波為調幅波時，那么載波正半周時二極管正向導通，輸入高頻電壓正

49、半周時二極管正向導通，輸入高頻電壓通過二極管對電容通過二極管對電容C充電，充電時間常數充電，充電時間常數為為rdC。因為因為rdC較小，充電很快，電容上較小，充電很快，電容上電壓建立的很快電壓建立的很快,輸出電壓輸出電壓uo(t) 很快增長很快增長 。 作用在二極管作用在二極管VD兩端上的電壓為兩端上的電壓為ui(t)與與uo(t)之差，即之差，即uD= ui- - uo。所以二。所以二極管的導通與否取決于極管的導通與否取決于uD 當當uD= ui- - uo0，二極管導通；二極管導通；當當uD= ui- - uo50)3533115231 tg3333RrRgdd 代入上式可得：代入上式可得

50、：ttmUucaimi cos)cos1( )cos1()(tmUKtuaimdo cosKRd（2）檢波的等效輸入電阻）檢波的等效輸入電阻idR 峰值檢波器常作為超外差接收機峰值檢波器常作為超外差接收機中放末級的負載中放末級的負載，故其輸入故其輸入阻抗對前級的有載阻抗對前級的有載Q值及回路阻抗有直接影響值及回路阻抗有直接影響，這也是峰值檢波這也是峰值檢波器的主要缺點。器的主要缺點。討論：討論： 當當VD和和R確定后，確定后，即即為恒定值，與輸入信號大小無關，為恒定值，與輸入信號大小無關，亦即檢波效率恒定，與輸入信號的值無關。表明輸入已調波的包絡亦即檢波效率恒定，與輸入信號的值無關。表明輸入已

51、調波的包絡與輸出信號之間為線性關系，故稱為線性檢波與輸出信號之間為線性關系，故稱為線性檢波 則輸出信號為：則輸出信號為： 當當1 dK1 dK但但理想值理想值50 gR9 . 0 dK一般當一般當，一般計算方法為：一般計算方法為：當輸入信號為：當輸入信號為：3333RrRgDd 檢波器的輸入電阻檢波器的輸入電阻Rid是為研究檢波器是為研究檢波器對其輸入諧振回路影響的大小而定義的，對其輸入諧振回路影響的大小而定義的，因而，因而，Rid是對載波頻率信號呈現的參量是對載波頻率信號呈現的參量。若設輸入信號為等幅載波信號若設輸入信號為等幅載波信號tUucimi cos 休息3休息1休息2+- -uo中放

52、末級中放末級RsVDRCsCLsisRid+- -uiKdUimui(t)t 忽略二極管導通電阻忽略二極管導通電阻rd上的損耗功率，上的損耗功率，由能量守恒的原則，檢波器輸入端口的高由能量守恒的原則，檢波器輸入端口的高頻功率頻功率 id2im2RURUK2im2d 全部轉換為輸出端負載電阻全部轉換為輸出端負載電阻R上消耗上消耗的功率的功率 即有即有 RUKRU2im2did2im2 又因又因Kd=cos 1 RR21id 所以所以 (1) 惰性失真惰性失真會造成輸出波形不隨輸入信號包絡而變化，從而產生失真，會造成輸出波形不隨輸入信號包絡而變化，從而產生失真，這種失這種失真是由于電容放電惰性引起

53、的，故稱為惰性失真。真是由于電容放電惰性引起的，故稱為惰性失真。 在二極管峰值型檢波器中，存在著兩種特有失真在二極管峰值型檢波器中，存在著兩種特有失真： 惰性失真惰性失真 底部切割失真底部切割失真3. 檢波器的失真檢波器的失真 一般為了提高檢波效率和濾波效果，（一般為了提高檢波效率和濾波效果，（C越大，高頻波紋越小），越大，高頻波紋越小），總希望選取較大的總希望選取較大的R，C值，但值，但如果如果R，C 取值過大，使取值過大，使R，C的放電時的放電時間常數間常數RC 所對應的放電速度小于輸入信號所對應的放電速度小于輸入信號(AM)包絡下降速度時，包絡下降速度時，(2) 產生惰性失真的原因：產生

54、惰性失真的原因： 輸入輸入AM信號包絡的變化率信號包絡的變化率RC放電的速率放電的速率(3)避免產生惰性失真的條件：避免產生惰性失真的條件： 在任何時刻，電容在任何時刻，電容C上電壓的上電壓的變化率應大于或等于包絡信號的變化率應大于或等于包絡信號的變化率，即變化率，即ttUtuAMC )(仿真仿真休息3休息1休息2tui(t)與與uc(t)uc(t)ui(t)另外，另外，在二極管截止瞬間，電容兩端所保持的電壓近似等于輸入信號在二極管截止瞬間，電容兩端所保持的電壓近似等于輸入信號的峰值。的峰值。即即ttmUuaimi0cos)cos1( )cos1()(tmUtUaimAM 1sin)(tUmt

55、tUimaAM )cos1(tmUuaimC RCttaimCetmUtu1)cos1()(1 )cos1(111tmURCtuaimttC 11sin)cos1(1tmUmtmURCaimaim 若設輸入信號若設輸入信號AM信號：信號： 包絡信號為：包絡信號為：在在t1時刻包絡時刻包絡的的變化率變化率:那么電容那么電容C通過通過R放電的電壓關系為：放電的電壓關系為： 時刻不產生惰性失真的條件為：時刻不產生惰性失真的條件為：1t所以要求在所以要求在(4)分析：分析：則有：則有：1cos1sin11 tmtmRCAaa1t)(tUAMCu實際上不同的實際上不同的 ，和和下降速度不同。下降速度不同

56、。為為在任何時刻都避免產生惰性失真，在任何時刻都避免產生惰性失真，必須保證必須保證A值取最大時仍有值取最大時仍有1max A故令故令:0 dtdA休息3休息1休息2 0cos1sincos)cos1(22222 tmtRCmttmmRCdtdAaaaa即：即：;cosamt 221cos1sinamtt 可解得：可解得：aammRC 21有有 實際應用中，實際應用中，由于調制信號總占有一定的頻帶由于調制信號總占有一定的頻帶(minmax)，并，并且各頻率分量所對應的調制系數且各頻率分量所對應的調制系數ma也不相同，設計檢波器時，應該也不相同，設計檢波器時，應該用最大調制度用最大調制度mmax和

57、最高調制頻率和最高調制頻率max來檢驗有無惰性失真，其檢來檢驗有無惰性失真，其檢驗公式為驗公式為可見，可見，ma，越大，信號包絡變化越快，要求越大，信號包絡變化越快，要求RC的值就應該越小。的值就應該越小。maxmax2max1mmRC 仿真仿真)cos1(tmUaim Uim(1-ma)(2)底部切割失真底部切割失真1) 原因：一般為了取出低頻調制信號，檢波器與后級低頻放大器的原因：一般為了取出低頻調制信號，檢波器與后級低頻放大器的連接如圖所示，為能有效地傳輸檢波后的低頻調制信號，要求：連接如圖所示，為能有效地傳輸檢波后的低頻調制信號，要求： Ui mRRRUULDCR UR二極管截止，檢波

58、輸出信號不跟隨輸入調幅波包絡的變化而產生失真。二極管截止，檢波輸出信號不跟隨輸入調幅波包絡的變化而產生失真。當當 UR Uim(1-ma)ttmUucaimi cos)cos1( UR休息3休息1休息2仿真仿真或或mindL1CR mindL1 CR 通常通常Cd取值較大取值較大( (一般為一般為510F) )，在在Cd兩端的直流電壓兩端的直流電壓UDC，大小近似等，大小近似等于載波電壓振幅于載波電壓振幅UDC=KdUim UDC經經R和和RL分壓后在分壓后在R上產生上產生的直流電壓為：的直流電壓為： 由于由于UR對對檢波檢波二極管二極管VD來說來說相當于一個反向偏置電壓，會影相當于一個反向偏

59、置電壓，會影響二極管的工作狀態。響二極管的工作狀態。 在輸入調幅波包絡的負半周峰值處可能會低于在輸入調幅波包絡的負半周峰值處可能會低于UR , 顯然，顯然，RL越小，越小，UR分壓值越大，底部切分壓值越大，底部切割割失真越容易產生；另外，失真越容易產生；另外，ma值越大，調幅波包絡的振幅值越大，調幅波包絡的振幅maUim越大，調幅波包絡的負峰值越大，調幅波包絡的負峰值Uim(1- -ma)越小，底部切越小，底部切割割失真也越易產生。失真也越易產生。 后級放大器后級放大器ui+- -CRLRVDCd+UDC - -+- -UR+u(t)- - 要防止這種失真，必須要求調幅波要防止這種失真，必須要

60、求調幅波包絡的負峰值包絡的負峰值Uim(1- -ma) 大于直流電大于直流電壓壓UR。即即RRRUmUimLaim)1( 避免底部切割失真的條件為：避免底部切割失真的條件為： RRRRRRRRm /LLLa式中，式中，R=RL/R為檢波器輸出為檢波器輸出端的交流負載電阻，而端的交流負載電阻，而R為直為直流負載電阻。流負載電阻。 這一結果表明，為防止底部切削失真，檢波器交流負載與直流負載之比應大于調幅波的調制度m。因此必須限制交、直流負載的差別。在工程上，減小檢波器交、直流負載的差別有兩種常用的措施： 一是在檢波器與低放級之間插入高輸入阻抗的射極跟隨器; 二是將R分成R1和R2，R=R1+R2。