1、非線性電路具有頻率變換的功能，即通過非線性器件非線性電路具有頻率變換的功能，即通過非線性器件相乘的作用產生與輸入信號波形的頻譜不同的信號。相乘的作用產生與輸入信號波形的頻譜不同的信號。當頻率變換前后，信號的頻譜結構不變，只是將信號當頻率變換前后，信號的頻譜結構不變，只是將信號頻譜無失真的在頻率軸上搬移，則稱之為線性頻率變換，頻譜無失真的在頻率軸上搬移，則稱之為線性頻率變換，具有這種特性的電路稱之為頻譜搬移電路。如下圖所示具有這種特性的電路稱之為頻譜搬移電路。如下圖所示非線性器 件主振帶通f0, 2Fmax調制信號f0ff0fmaxf02f0ff0f(a) 調幅原理調幅原理中放來非線性器 件低通

2、Fmax到功放0Fmaxf0fFmaxf12f1f1f(b) 檢波原理檢波原理2) 從頻譜結構看，上述頻率從頻譜結構看，上述頻率變換電路都只是對輸入信號變換電路都只是對輸入信號頻譜實行橫向搬移而不改變頻譜實行橫向搬移而不改變原來的譜結構，因而都屬于原來的譜結構，因而都屬于所謂的線性頻率變換。所謂的線性頻率變換。1) 它們的實現框圖幾乎是它們的實現框圖幾乎是相同的，都是利用非線性相同的，都是利用非線性器件對輸入信號頻譜實行器件對輸入信號頻譜實行變換以產生新的有用頻率變換以產生新的有用頻率成分后，濾除無用頻率分成分后，濾除無用頻率分量。量。3) 頻譜的橫向平移從時域頻譜的橫向平移從時域角度看相當于

3、輸入信號與角度看相當于輸入信號與一個參考正弦信號相乘，一個參考正弦信號相乘，而平移的距離由此參考信而平移的距離由此參考信號的頻率決定，它們可以號的頻率決定，它們可以用乘法電路實現。用乘法電路實現。非線性器 件本振帶通fi, 2Fmax高放f0f到中放fi=fO-fSfSffiffif(c) 混頻原理混頻原理6.2.1概述概述調制是將要傳送的信息裝載到某一高頻振蕩調制是將要傳送的信息裝載到某一高頻振蕩(載頻載頻)信信號上去的過程。號上去的過程。按照所采用的載波波形區分，調制可分為連續波按照所采用的載波波形區分，調制可分為連續波(正正弦波弦波)調制和脈沖調制。調制和脈沖調制。連續波調制以單頻正弦波

4、為載波，可用數學式表示，連續波調制以單頻正弦波為載波，可用數學式表示，受控參數可以是載波的幅度受控參數可以是載波的幅度A，頻率，頻率 或相位或相位 。因而有調。因而有調幅幅(AM)、調頻、調頻(FM)和調相和調相(PM)三種方式。三種方式。脈沖調制以矩形脈沖為載波，受控參數可以是脈沖脈沖調制以矩形脈沖為載波，受控參數可以是脈沖高度、脈沖重復頻率、脈沖寬度或脈沖位置。相應地，高度、脈沖重復頻率、脈沖寬度或脈沖位置。相應地，就有脈沖調幅就有脈沖調幅(PAM，包括脈沖編碼調制，包括脈沖編碼調制PCM)，脈沖調，脈沖調頻頻(PFM)，脈沖調寬，脈沖調寬(PWM)和脈沖調位和脈沖調位(PPM)。本課程只

5、研究各種正弦調制方法性能和電路。本課程只研究各種正弦調制方法性能和電路。設設 簡諧調制信號簡諧調制信號 載波信號載波信號 tcosV) t (vtcosV) t (o00v1. 調幅波的數學表達式調幅波的數學表達式 稱為調幅指數即調幅度，是調幅波的主要參數之稱為調幅指數即調幅度，是調幅波的主要參數之一，它表示載波電壓振幅受調制信號控制后改變的程度。一一，它表示載波電壓振幅受調制信號控制后改變的程度。一般般0ma1。 odaVVKm通常調制要傳送的信號波形是比較復雜的，但無論多么通常調制要傳送的信號波形是比較復雜的，但無論多么復雜的信號都可用傅氏級數分解為若干正弦信號之和。為了復雜的信號都可用傅

6、氏級數分解為若干正弦信號之和。為了分析方便起見，我們一般把調制信號看成一簡諧信號。分析方便起見，我們一般把調制信號看成一簡諧信號。則則 調幅信號為調幅信號為tcostcosVKVtVdo0tcostcosVVKVodo01tcostcosmVao012. 普通調幅波的波形圖普通調幅波的波形圖當載波頻率當載波頻率 調制信號頻率調制信號頻率 ，0ma1，則可畫出，則可畫出和已調幅波形分別如下圖所示。從圖中可看出調幅波是一個和已調幅波形分別如下圖所示。從圖中可看出調幅波是一個載波振幅按照調制信號的大小線性變化的高頻振蕩，其振蕩載波振幅按照調制信號的大小線性變化的高頻振蕩，其振蕩頻率保持載波頻率不變。

7、頻率保持載波頻率不變。oominooomaxominmaxaVVVVVVV)VV(21m 當時當時ma 1時，調幅達到最大值，稱為百分之百調幅。時，調幅達到最大值，稱為百分之百調幅。若若ma 1，AM信號波形某一段時間振幅為將為零，稱為過調信號波形某一段時間振幅為將為零，稱為過調制。制。 V v o t (a) mav0 Vmax v(t) V0 Vmin t o (c) V0 V0 o (b) tov(a) 調制信號調制信號v oVm axt(b)已已調調波波形形由非正弦波調制所得到的調幅波形由非正弦波調制所得到的調幅波形v(t)ot過調制波形圖過調制波形圖若調制信號為非對稱信號，如圖所示，

8、若調制信號為非對稱信號，如圖所示，則此時調幅度分與上調幅度則此時調幅度分與上調幅度m ma a上上和下調幅度和下調幅度m ma a下下 omin0aoomaxaVVVmVVVm下上若1ma3. 調幅信號的頻譜及帶寬調幅信號的頻譜及帶寬將調幅波的數學表達式展開，可得到將調幅波的數學表達式展開，可得到tcos) tcosm1 (V) t (oaovt )cos(Vm21t )cos(Vm21tcosVooaooaoo max 0 0max 0+max 非正弦波調幅信號的頻譜圖非正弦波調幅信號的頻譜圖由圖看出調幅過程實際上是由圖看出調幅過程實際上是一種頻譜搬移過程，即將調一種頻譜搬移過程，即將調制信

9、號的頻譜搬移到載波附制信號的頻譜搬移到載波附近，成為對稱排列在載波頻近，成為對稱排列在載波頻率兩側的上、下邊頻，幅度率兩側的上、下邊頻，幅度均等于均等于oaVm21對于單音信號調制已調幅波，從頻譜圖上可知其占據對于單音信號調制已調幅波，從頻譜圖上可知其占據的頻帶寬度的頻帶寬度B=2 或或B=2F ( =2 F)，對于多音頻的調制信，對于多音頻的調制信號，若其頻率范圍是號，若其頻率范圍是Fmin-Fmax，則已調信號的頻帶寬度等，則已調信號的頻帶寬度等于調制信號最高頻率的兩倍于調制信號最高頻率的兩倍 。調制信號頻率變化對輸出波形的影響調制信號頻率變化對輸出波形的影響)HZ)(2(2F2Bmaxm

10、axAM4. 普通調幅波的功率關系普通調幅波的功率關系將將 作用在負載電阻作用在負載電阻R R上上tcos) tcosm1 (Voao) t (v載波功率載波功率RV21P2ooT每個邊頻功率每個邊頻功率( (上邊頻或下邊頻上邊頻或下邊頻) )2212111224aoSBSBaoTm VPPm PR在調幅信號一周期內，在調幅信號一周期內，AM信號的平均輸出功率是信號的平均輸出功率是oT2aDSBoTAMP)m211 (PPP因為因為ma1，所以邊頻功率之和最多占總輸出功率的，所以邊頻功率之和最多占總輸出功率的1/3。 調幅波中至少有調幅波中至少有2/3的功率不含信息，從有效地利用的功率不含信息

11、，從有效地利用發射機功率來看，普通調幅波是很不經濟的。發射機功率來看，普通調幅波是很不經濟的。6.2.3抑制載波的雙邊帶調幅波與單邊帶調幅波抑制載波的雙邊帶調幅波與單邊帶調幅波1. 抑制載波的雙邊帶調幅波抑制載波的雙邊帶調幅波 為了克服普通調幅波效率低的缺點，提高設備的功率利用為了克服普通調幅波效率低的缺點，提高設備的功率利用率，可以不發送載波，而只發送邊帶信號。率，可以不發送載波，而只發送邊帶信號。 這就是抑制載波的雙邊帶調幅波這就是抑制載波的雙邊帶調幅波(DSB AM)其數學表達式為其數學表達式為t )cos(Vm21t )cos(Vm21) t (VooaooaDSBtcostcosV)

12、 t (VooDSB 其所占據的頻帶寬度仍為調制信號頻譜中最高頻率的兩其所占據的頻帶寬度仍為調制信號頻譜中最高頻率的兩倍，即倍，即maxDSBF2B2. 單邊帶調幅波單邊帶調幅波 上邊頻與下邊頻的頻譜分量對稱含有相同的信息。也上邊頻與下邊頻的頻譜分量對稱含有相同的信息。也可以只發送單個邊帶信號，稱之為單邊帶通信可以只發送單個邊帶信號，稱之為單邊帶通信(SSB)。t )cos(Vm21) t (Vooat )cos(Vm21) t (Vooa其表達式為：其表達式為： 或或maxSSBFB其頻帶寬度為：其頻帶寬度為：電壓電壓表達式表達式普通調幅波普通調幅波tcos) tcosm1 (V0a0載波被

13、抑制雙邊帶調幅波載波被抑制雙邊帶調幅波tcostcosVm00a單邊帶信號單邊帶信號t )cos(V2m00a00(cos() )2amVt或波形圖波形圖頻譜圖頻譜圖0-0+m0aVm210-0+m0aVm21信號信號帶寬帶寬)2(2)2(2()20-0+表表6-1 三種振幅調制信號三種振幅調制信號3. 殘留邊帶調幅殘留邊帶調幅0.75MHz6MHz1.25MHz6.25MHzfcf0.75MHz中頻6.25MHzf0.75MHz50%(a) 廣播電視臺系統發端濾波器特性廣播電視臺系統發端濾波器特性 (b) 電視接收系統中頻濾波器特性電視接收系統中頻濾波器特性殘留邊帶調幅殘留邊帶調幅(記為記為

14、VSB AM)它在發射端發送一個完整的它在發射端發送一個完整的邊帶信號、載波信號和另一個部分被抑制的邊帶信號。邊帶信號、載波信號和另一個部分被抑制的邊帶信號。這樣它既保留了單邊帶調幅節省頻帶的優點，且具有濾這樣它既保留了單邊帶調幅節省頻帶的優點，且具有濾波器易于實現、解調電路簡單的特點。波器易于實現、解調電路簡單的特點。在廣播電視系統中圖象信號就是采用殘留邊帶調幅。在廣播電視系統中圖象信號就是采用殘留邊帶調幅。調幅波的共同之處都是在調幅前后產生了新的頻率分量，調幅波的共同之處都是在調幅前后產生了新的頻率分量，也就是說都需要用非線性器件來完成頻率變換。也就是說都需要用非線性器件來完成頻率變換。帶

15、通v AM(t)ov(t)V0(t)(a) 普通調幅波實現框圖普通調幅波實現框圖 v(t)vDSB(t)vo(t)(b) 抑制載波的雙邊帶調幅波抑制載波的雙邊帶調幅波v(t)v DSB(t)帶通v SSB(t)v o(t) 0+或0(c) 單邊帶調幅波實現框圖單邊帶調幅波實現框圖原理框圖如下：原理框圖如下：6.3.1概述概述高電平調幅電路高電平調幅電路一般置于發射機的最后一級，是在功率電平較高的情一般置于發射機的最后一級，是在功率電平較高的情況下進行調制。況下進行調制。低電平調幅電路低電平調幅電路一般置于發射機的前級，再由線性功率放大器放大已一般置于發射機的前級，再由線性功率放大器放大已調幅信

16、號，得到所要求功率的調幅波。調幅信號，得到所要求功率的調幅波。按調制電路輸出功率的高低可分為：按調制電路輸出功率的高低可分為：1. 簡單的二極管調幅電路簡單的二極管調幅電路+CLR+vov+vo+vDi二極管調幅電路二極管調幅電路調制信號和載波信號相加后，調制信號和載波信號相加后，通過二極管非線性特性的變換，在通過二極管非線性特性的變換，在電流電流i中產生了各種組合頻率分量，中產生了各種組合頻率分量，將諧振回路調諧于將諧振回路調諧于0，便能取出組合頻率的成分，這便是普通，便能取出組合頻率的成分，這便是普通調幅波。調幅波。(1) 平方律調幅平方律調幅二極管信號較小時的工作狀態二極管信號較小時的工

17、作狀態3D32D2D10vavavaaitcosVtcosVc000Dvvv當當vD很小時，級數可只取前四項很小時，級數可只取前四項經分類整理可知：經分類整理可知： 是我們所需要的上、是我們所需要的上、下邊頻。這對邊頻是由平方項產生的，故稱為平方下邊頻。這對邊頻是由平方項產生的，故稱為平方律調幅。其中最為有害的分量是律調幅。其中最為有害的分量是 項。項。020由于二極管不容易得到較理想的平方特性，由于二極管不容易得到較理想的平方特性，因而調制效率低因而調制效率低,無用成分多，目前較少采用平方無用成分多，目前較少采用平方律調幅器。律調幅器。 ( 2).( 2).平衡調幅器平衡調幅器 平衡調制是由

18、兩個簡單的二極管調幅電路對稱連接組成。平衡調制是由兩個簡單的二極管調幅電路對稱連接組成。載波成分由于對稱而被抵消，在輸出中不再出現，因而平衡調載波成分由于對稱而被抵消，在輸出中不再出現，因而平衡調制器是產生制器是產生DSBDSB和和SSBSSB信號的基本電路。信號的基本電路。+D1Tr11:12+vv+vD2+D2Tr3Tr221:1voviLi1i2vD1i1i2+vvRDD2RD2RL2RLvo 單管調幅器頻譜中所含的直流分量、載波分量以及載波的各單管調幅器頻譜中所含的直流分量、載波分量以及載波的各次諧波分量，在平衡調制器里都被抑制掉了。次諧波分量，在平衡調制器里都被抑制掉了。平衡調制器原

19、理圖及其等效電路平衡調制器原理圖及其等效電路 (2)普通調幅波的高頻振蕩是連續的，可是雙邊帶調幅波在調制普通調幅波的高頻振蕩是連續的，可是雙邊帶調幅波在調制信號極性變化時，它的高頻振蕩的相位要發生信號極性變化時，它的高頻振蕩的相位要發生180 的突變，這是的突變，這是因為雙邊帶波是由因為雙邊帶波是由v0和和v 相乘而產生的。相乘而產生的。（1）它雖然是調幅波，但因失去了載波，因而包絡不能完全反）它雖然是調幅波，但因失去了載波，因而包絡不能完全反映調制信號變化的規律，這就給以后的解調工作帶來困難；映調制信號變化的規律，這就給以后的解調工作帶來困難； 平衡調制器的重要優點就是有效地抑制了載波，其條

20、件是平衡調制器的重要優點就是有效地抑制了載波，其條件是Tr1和和Tr2對中心抽頭來說必須嚴格對稱，對中心抽頭來說必須嚴格對稱，D1，D2兩管的特性完全相兩管的特性完全相同。實際上，這是很難做到的。如果電路稍有不平衡，載波電壓同。實際上，這是很難做到的。如果電路稍有不平衡，載波電壓就會泄漏到輸出端。就會泄漏到輸出端。抑制載波的雙邊帶信號波形如圖所示，它有兩個重要的特點：抑制載波的雙邊帶信號波形如圖所示，它有兩個重要的特點：tvo平衡調制器輸出的電壓波形平衡調制器輸出的電壓波形平衡開關調幅器平衡開關調幅器 在大信號情況應運時，依靠二極管的導通和截止來實現頻在大信號情況應運時，依靠二極管的導通和截止

21、來實現頻率變換，這時二極管就相當于一個開關。率變換，這時二極管就相當于一個開關。 滿足滿足 的條件時，二極管的通、斷由載波電壓決定。的條件時，二極管的通、斷由載波電壓決定。 VV0輸出調幅波有用電流分量輸出調幅波有用電流分量tvo平衡調制器輸出的電壓波形平衡調制器輸出的電壓波形tsctcoVgiD00s20(3) (3) 環形調制器環形調制器在平衡調制器的基礎上，再增加在平衡調制器的基礎上，再增加兩個二極管，使電路中兩個二極管，使電路中4 4個二極管首尾個二極管首尾相接構成環形，這就是環形調制器。相接構成環形，這就是環形調制器。D1Tr1Tr2iLD4D321:1v021:1v RLvv +v

22、0+v +D2環行調制器原理圖環行調制器原理圖 D1 Tr1 Tr2 i1 21:1 v0 21:1 RL + v + + D2 v i2 iL1 Tr1 Tr2 i3 21:1 v0 21:1 RL + v + + v i4 iL1 iLK D4 D3 (b) (a) 環型調制器等效電路環型調制器等效電路 從其正負半周期的原理圖從其正負半周期的原理圖可知環形調制器輸出電流可知環形調制器輸出電流的有用分量的有用分量= gDVcos(0+)t+cos(0)t0i4 振幅比平衡調制器提高了一倍，并抑制了低頻振幅比平衡調制器提高了一倍，并抑制了低頻 分量，分量，因而獲得了廣泛應用。因而獲得了廣泛應用

23、。調節直流電壓VDC的大小，可以改變調幅系數ma的值。) t () t (k) t (210vvv0000001( )coscoscos()cos( -) 2tkVVttkVVtt v)(tV) t (V0) tcosVV( tcoskV) t (DC000vtVkVtVkVtVkVmDC)cos(21)cos(21cos000000模擬相乘器的輸出電壓與輸入電壓的關系為模擬相乘器的輸出電壓與輸入電壓的關系為如果如果v v1 1(t)(t)為高頻載波為高頻載波，v v2 2(t)(t)為低頻調制信號為低頻調制信號則輸出電壓則輸出電壓如果在調制信號如果在調制信號v v2 2(t)(t)上疊加一直

24、流電壓，則可以得到普通調幅信號的輸出上疊加一直流電壓，則可以得到普通調幅信號的輸出抑制載波的雙邊帶調幅信號。抑制載波的雙邊帶調幅信號。3. 模擬相乘器調幅電路模擬相乘器調幅電路 (1) 普通調幅電路普通調幅電路+15V10k5.1kvovcvxosv48912BG314C帶通濾波器V+voutL) t (v 疊加在調制信號疊加在調制信號 上的直流電壓上的直流電壓V V0 0是通過電源電壓是通過電源電壓(+15V)(+15V)和和電阻電阻(10k(10k ) )、可變電阻、可變電阻(5.1k(5.1k ) )獲得的。調節可變電阻即可改變獲得的。調節可變電阻即可改變m ma a值，應使值，應使m

25、ma a1 max，上、下邊帶之間的距離很近，要想通過，上、下邊帶之間的距離很近，要想通過一個邊帶而濾除另一個邊帶，就對濾波器提出了嚴格的要求。一個邊帶而濾除另一個邊帶，就對濾波器提出了嚴格的要求。為什么實際中使用的單邊帶濾波器不是在高頻為什么實際中使用的單邊帶濾波器不是在高頻段直接進行濾波，而是先在低頻進行濾波，然后進段直接進行濾波，而是先在低頻進行濾波，然后進行頻率搬移？行頻率搬移？問題：問題： F BM1 音頻 1 BM2 2 BM3 3 強放 f2+f1+F f1F f1+F f2(f1+F) f3(f2+f1+F) OSC1 OSC2 OSC3 f1 f0+F f1+f2+f3+F=

26、f0+F f2 f3 實際濾波器法單邊帶發射機方框圖實際濾波器法單邊帶發射機方框圖(2) 相移法相移法相移法是利用移相的方法，消去不需要的邊帶。如圖所示相移法是利用移相的方法，消去不需要的邊帶。如圖所示 調制信號 V0sint 調制信號 90移相網絡 載波 90 移相網絡 平 衡 調幅器 A 平 衡 調幅器 B V0cos0t v 2=Vcostcos0t V0sin0t V1=Vsintsin0t 合 并 網 絡 v3 單邊帶 輸 出 載 波 振蕩器 V0cost 相移法單邊帶調制器方框圖相移法單邊帶調制器方框圖 圖中兩個平衡調幅器的調圖中兩個平衡調幅器的調制信號電壓和載波電壓都是制信號電壓

27、和載波電壓都是互相移相互相移相90。)tcos()tVcos(0021 sinsin01ttVv)cos()cos(21 coscos0002ttVttVv因此，輸出電壓為因此，輸出電壓為t )cos(KV)(K0213vvv這種方法原則上能把相距很近的兩個邊頻帶這種方法原則上能把相距很近的兩個邊頻帶分開，而不需要多次重復調制和復雜的濾波器。分開，而不需要多次重復調制和復雜的濾波器。但這種方法要求調制信號的移相網絡和載但這種方法要求調制信號的移相網絡和載波的移相網絡在整個頻帶范圍內，都要準確地波的移相網絡在整個頻帶范圍內，都要準確地移相移相90。這一點在實際上是很難做到的。這一點在實際上是很難

28、做到的。(3) 修正的移相濾波法修正的移相濾波法 BM1 v1= vv 低通 濾波器 BM3 90移相 網絡 v=cos1t BM2 低通 濾波器 BM4 v2= vv v=sin1t 音頻 振蕩器 BM-平衡調幅器 音頻輸入 V(t)=sint 90移相 網絡 v0=cos2t v0=sin2t 載波 振蕩器 合并 網絡 v3v4 SSB輸出 v1=sint sin1t v1=cos(1)t v3= v0v2 =sin2t cos(1-)t v2=sint cos1t v2=sin(1)t v4=v0 v2=cos2t sin(1)t 這種方法所需要的這種方法所需要的90移相網絡工作于固定頻

29、率移相網絡工作于固定頻率 1與與 2，因此制造和維護都比較簡單。它特別適用于小型輕便，因此制造和維護都比較簡單。它特別適用于小型輕便設備，是一種有發展前途的方法。設備，是一種有發展前途的方法。高電平調幅電路需要兼顧輸出功率、效率和調制線性高電平調幅電路需要兼顧輸出功率、效率和調制線性的要求。最常用的方法是對功放的供電電壓進行調制。的要求。最常用的方法是對功放的供電電壓進行調制。根據調制信號控制方式的不同，對晶體管而言，高電根據調制信號控制方式的不同，對晶體管而言，高電平調幅又可分為基極調幅和集電極調幅。平調幅又可分為基極調幅和集電極調幅。1. 集電極調幅電路集電極調幅電路 vb(t) + +

30、VcT + VBB + Vc(t) + vCE vBE + L C vc v + 集電極調幅電路集電極調幅電路調制信號調制信號 經低頻變經低頻變壓器加在集電極上，并與直流壓器加在集電極上，并與直流電源電壓電源電壓VcT相串饋。相串饋。高頻載波高頻載波v0(t)=v0cos經高頻變壓器經高頻變壓器加在基極回路中。加在基極回路中。tcosvvoebtVBvItebo(a) 基 極 電 壓oVcVcttVcVcvc(b) 集 電 極 電 源 電 壓 VCootiootIcic(c) 集 電 極 電 流 icictoto(d) 回路電壓 vc(或電流 ik)toecVcTtoec(e) 集電極一發射極

31、之間的電位差vcvcoiBtoiBt(f) 基 極 電 流 iB集電極調幅電路波形圖集電極調幅電路波形圖集集電電極極調調幅幅應應工工作作在在過過壓壓區區集電極調幅在調制信號一周期內的各平均功率為：集電極調幅在調制信號一周期內的各平均功率為：1) 集電極有效電源電壓集電極有效電源電壓Vc(t)供給被調放大器的總平均功率供給被調放大器的總平均功率)m211(PP2aTav2) 集電極直流電源集電極直流電源VcT所供給的平均功率則為所供給的平均功率則為COTCTTIVPP3) 調制信號源調制信號源Vc 供給的平均功率供給的平均功率COTCT2aavcIV2mPPP4) 平均輸出功率平均輸出功率)m2

32、11 (PP2aT0oav5) 集電極平均耗散功率集電極平均耗散功率2c211aCTavmPP6) 集電極效率集電極效率T2aT2aoTavoavav)2m1 (P)2m1 (PPP故：故：2) 總輸入功率分別由總輸入功率分別由VCT與與VC 所供給，所供給，VCT供給用以產供給用以產 生載波功率的直流功率生載波功率的直流功率P=T，VC 則供給用以產生邊則供給用以產生邊 帶功率的平均功率帶功率的平均功率PDSB。1) 平均功率均為載波點各功率的平均功率均為載波點各功率的( )( )倍倍2am2113) 集電極平均耗散功率等于載波點耗散功率的集電極平均耗散功率等于載波點耗散功率的( )倍，倍，

33、 應根據這一平均耗散功率來選擇晶體管，以使應根據這一平均耗散功率來選擇晶體管，以使PCMPcav。2am2114) 輸出的邊頻功率由調制器供給的功率轉換得到，大功輸出的邊頻功率由調制器供給的功率轉換得到，大功 率集電極調幅就需要大功率的調制信號電源。率集電極調幅就需要大功率的調制信號電源。5) 集電極調幅為等效率、等電壓利用系數調幅。集電極調幅為等效率、等電壓利用系數調幅。2. 基極調幅電路基極調幅電路 C vb(t) Vcc + L + VBT vb + + + VB(t) Vcc vc(t) 基極調幅電路基極調幅電路與集電極調幅電與集電極調幅電路同樣的分析，可以路同樣的分析，可以認為認為V

34、B(t)=VBT+v (t)是放大器的基極等效是放大器的基極等效低頻供電電源。低頻供電電源。因為因為VB(t)隨調制信號隨調制信號v (t)變化，如果要求放大器的輸變化，如果要求放大器的輸出電壓也隨調制信號變化，則應使輸出電壓隨出電壓也隨調制信號變化，則應使輸出電壓隨VB(t)變化。變化。放大器應工作在欠壓區，保證輸出回路中的基波電流放大器應工作在欠壓區，保證輸出回路中的基波電流Ic1m、輸出電壓、輸出電壓Vc(t)按基極供電電壓按基極供電電壓VBT(t)變化，從而實現變化，從而實現輸出電壓隨調制電壓變化的調幅。輸出電壓隨調制電壓變化的調幅。6.4.1概述概述振幅解調振幅解調(又稱檢波又稱檢波

35、)是振幅調制的逆過程。它的作用是是振幅調制的逆過程。它的作用是從已調制的高頻振蕩中恢復出原來的調制信號。從已調制的高頻振蕩中恢復出原來的調制信號。從頻譜上看，檢波就是將幅度調制波中的邊帶信號不失從頻譜上看，檢波就是將幅度調制波中的邊帶信號不失真地從載波頻率附近搬移到零頻率附近真地從載波頻率附近搬移到零頻率附近,因此，檢波器也屬于因此，檢波器也屬于頻譜搬移電路。頻譜搬移電路。中放來非線性器 件低通 Fmax到功放0Fmaxf0fFmaxf12f1f1f 輸入電壓為輸入電壓為v1，輸出電壓為，輸出電壓為v2，則檢波前后的波形如圖所示，則檢波前后的波形如圖所示，輸出電壓輸出電壓v2是已恢復的原調制信

36、號。是已恢復的原調制信號。檢波器v1v2vittt輸入高頻等幅波則輸出是直流電壓輸入信號是調幅波輸出為原調制信號輸入脈沖調制波輸出為脈沖信號vottt檢波前后的波形圖檢波器的組成應包括三部分，高頻已調信號源，非線性器件，檢波器的組成應包括三部分，高頻已調信號源，非線性器件，RCRC低通濾波器。其組成原理框圖如下圖所示，它適于解調普低通濾波器。其組成原理框圖如下圖所示，它適于解調普通調幅波。通調幅波。 解調輸出 載波信號 v0(t)=cos0t v(t) 調幅信號 vs(t) 低 通 濾波器 包絡檢波包絡檢波同步檢波同步檢波檢波器分類檢波器分類: :平方率檢波平方率檢波峰值包絡檢波峰值包絡檢波平

37、均包絡檢波平均包絡檢波 串聯式二極管（大信號）包絡檢波器如圖串聯式二極管（大信號）包絡檢波器如圖(a)(a)所示。圖中的所示。圖中的R RL L、C C為二極管檢波器的負載，同時也起低通濾波器作用。一般要求為二極管檢波器的負載，同時也起低通濾波器作用。一般要求檢波器的輸入信號大于檢波器的輸入信號大于0.5V0.5V，所以稱為大信號檢波器。，所以稱為大信號檢波器。 二極管（大信號）峰值包絡檢波器二極管（大信號）峰值包絡檢波器C+vRL+充電放電(a)iDviC+vRL(b)vcvi+ RLC電路：電路：二是作為檢波器的負載，在其兩端輸出已恢復的調制信二是作為檢波器的負載，在其兩端輸出已恢復的調制

38、信號號一是起高頻濾波作用。一是起高頻濾波作用。故必須滿足故必須滿足LoRc1LmaxRC1及及 1. 工作原理工作原理 串聯型二極管包絡檢波器的物理過程如圖所示。串聯型二極管包絡檢波器的物理過程如圖所示。 大信號的檢波的原理大信號的檢波的原理: :主要是利用二極管的單向導電特性和主要是利用二極管的單向導電特性和檢波負載檢波負載RCRC的充放電過程來完成調制信號的提取。的充放電過程來完成調制信號的提取。 o vi t vc t1 t2 C + + v RL + + 充電 放電 i D vi vc Cc cosicvv coscoscos cos)cos1 (cosiaiaiicVmVtmVvv若

39、輸入信號為等幅波時則電容若輸入信號為等幅波時則電容C上的輸出電壓為上的輸出電壓為若輸入信號為調幅波時則電容若輸入信號為調幅波時則電容C上的輸出電壓為上的輸出電壓為coscos iaVmv若輸入信號為調幅波時則輸出電壓為若輸入信號為調幅波時則輸出電壓為輸出電壓振幅為輸出電壓振幅為cos iaVmV2. 包絡檢波器的質量指標包絡檢波器的質量指標1)電壓傳輸系數電壓傳輸系數(檢波效率檢波效率)iadVmVK 輸入調幅波包絡振幅輸入調幅波包絡振幅 檢波器的音頻輸出電壓檢波器的音頻輸出電壓另外：另外： cosKd -電流通角電流通角3dRR3R -檢波器負載電阻檢波器負載電阻Rd -檢波器二極管內阻檢波

40、器二極管內阻當當RRd時，時，0，cos1。即檢波效率。即檢波效率Kd接近接近于于1，這是包絡檢波的主要優點。，這是包絡檢波的主要優點。2)等效輸入電阻等效輸入電阻RidVim - 輸入高頻電壓的振幅輸入高頻電壓的振幅Iim - 輸入高頻電流的的基波振幅輸入高頻電流的的基波振幅 由于二極管輸入電阻的影響，使輸入諧振回路的由于二極管輸入電阻的影響，使輸入諧振回路的Q值降值降低，消耗一些高頻功率。這是二極管檢波器的主要缺點。低，消耗一些高頻功率。這是二極管檢波器的主要缺點。dimdimimimidKRRVKVIVR2/22/RRid 即大信號二極管的輸入電阻約等于負載電阻的一半。即大信號二極管的輸

41、入電阻約等于負載電阻的一半。通常通常1Kd因此因此0ddimI2) t(d1) t(tdcos1Iii負載負載R R兩端的平均電壓為兩端的平均電壓為K Kd dV Vimim，因此平均電流，因此平均電流 R/VKIimd03)失真失真 惰性失真惰性失真ovitvct1t2惰性失真惰性失真原因原因:由于負載電阻由于負載電阻R與負載電容與負載電容C的時間常數的時間常數RC太大所引起的。太大所引起的。這時電容這時電容 C上的電荷不能很快地上的電荷不能很快地隨調幅波包絡變化隨調幅波包絡變化,從而產生失真。從而產生失真。不產生失真的條件不產生失真的條件:為了防止惰性失真，只要適當選擇為了防止惰性失真，只

42、要適當選擇RC的的數值，使檢波器能跟上高頻信號電壓包絡的變化就行了。數值，使檢波器能跟上高頻信號電壓包絡的變化就行了。 也就是要求也就是要求dtdcvdtVdi 或寫成或寫成 a2amaxmm1RC在工程上可按在工程上可按 maxRC1.5 計算。計算。現象現象:dtdcvRCvc= =tsinVmdtVdimaim負峰切割失真負峰切割失真(底部切割失真底部切割失真)檢波器輸出常用隔直流電容檢波器輸出常用隔直流電容Cc與下級耦合，如圖所示。與下級耦合，如圖所示。Rg代代表下級電路的輸入電阻。表下級電路的輸入電阻。+vC+RRgVCCcviD考慮了耦合電容考慮了耦合電容Cc和低放和低放輸入電阻輸

43、入電阻Rg后的檢波電路后的檢波電路為了有效地傳送低頻信號，要求為了有效地傳送低頻信號，要求gcRC1在檢波過程中，在檢波過程中，Cc兩端建立了直流電壓經電阻兩端建立了直流電壓經電阻R和和Rg分壓，在分壓，在R上得到的直流電壓為：上得到的直流電壓為：imgRVRRRV 對于二極管來說，對于二極管來說，VR是是反偏壓，它有可能阻止二極反偏壓，它有可能阻止二極管導通，從而產生失真。管導通，從而產生失真。VimOvVRmaVim負峰切割失真波形負峰切割失真波形 為了避免底部切割失真，為了避免底部切割失真，調幅波的最小幅度調幅波的最小幅度Vim(1ma)必須大于必須大于VRimgaimVRRR)m1 (

44、VRRRR/RRRRmggga即：即：現象現象:原因原因:不產生失真的條件不產生失真的條件:21R10151R68010kR4C32082kR36V中放級中放末線回路至低放D2AP95100pC1R1C2R24.7kCd+305100pR5C4C5 實際電路中，為防止出現負峰切割失真，常采用分負載方法，實際電路中，為防止出現負峰切割失真，常采用分負載方法，即將即將R R分為分為R R1 1和和R R2 2兩部分，如圖所示，通常選用兩部分，如圖所示，通常選用 D D選用點接觸型鍺二極管選用點接觸型鍺二極管2AP92AP9（R RD D 100100 ），），R R1=6801=680 ，R R2

45、=4.7k2=4.7k R R4 4C C3 3構成低通濾波器。構成低通濾波器。C C3 3上僅有直流電壓，它與輸入載波成正比，上僅有直流電壓，它與輸入載波成正比，并加到中放級的基極作為偏壓，以便自動控制該級增益。如果輸入信并加到中放級的基極作為偏壓，以便自動控制該級增益。如果輸入信號強，號強，C C3 3上直流電壓大，則加到放大管偏壓大，增益下降，使檢波器上直流電壓大，則加到放大管偏壓大，增益下降，使檢波器輸出電壓下降。輸出電壓下降。為了更好地濾波，也將負載為了更好地濾波，也將負載電容分成電容分成C C1 1和和C C2 2兩部分。兩部分。 非線性失真非線性失真 頻率失真頻率失真這種失真是由

46、檢波二極管伏安特性曲線的非線性所引起的。這種失真是由檢波二極管伏安特性曲線的非線性所引起的。這種失真是由于耦合電容這種失真是由于耦合電容C Cc c和濾波電容和濾波電容C C所引起的。所引起的。Cc的存在主要影響檢波的下限頻率的存在主要影響檢波的下限頻率 min。為使頻率為為使頻率為 min時，時，Cc上的電壓降不大，不產生頻率失真，上的電壓降不大，不產生頻率失真，必須滿足下列條件：必須滿足下列條件：gcminRC1gmincR1C或或電容電容C的容抗應在上限頻率的容抗應在上限頻率 max時，不產生旁路作用，即它時，不產生旁路作用，即它應滿足下列條件：應滿足下列條件：RC1max或或RCmax

47、1一般一般Cc約為幾約為幾 F，C約為約為0.01 F。低 通濾波器包 絡檢波器vsvtvivsvtvv(a)(b) 抑制載波的雙邊帶信號和單邊帶信號，因其波形包絡不抑制載波的雙邊帶信號和單邊帶信號，因其波形包絡不直接反映調制信號的變化規律，不能用包絡檢波器解調，又直接反映調制信號的變化規律，不能用包絡檢波器解調，又因其頻譜中不含有載頻分量，解調時必須在檢波器輸入端另因其頻譜中不含有載頻分量，解調時必須在檢波器輸入端另加一個與發射載波同頻同相并保持同步變化的參考信號，此加一個與發射載波同頻同相并保持同步變化的參考信號，此參考信號與調幅信號共同作用于非線性器件電路，經過頻率參考信號與調幅信號共同

48、作用于非線性器件電路，經過頻率變換，恢復出調制信號。這種檢波方式稱為同步檢波。變換，恢復出調制信號。這種檢波方式稱為同步檢波。 在某些應用中，為了改善性能，對普通調幅信號的解調在某些應用中，為了改善性能，對普通調幅信號的解調也可以采用同步檢波。也可以采用同步檢波。同步檢波有兩種實現電路同步檢波有兩種實現電路:同步檢波電路同步檢波電路乘積檢波電路平衡同步檢波非線性器件低通濾波器包絡檢波器vsv1v0同步檢波實現模型同步檢波實現模型其原理電路見右其原理電路見右+v rDCRL+v0+vs同步檢波原理電路同步檢波原理電路設輸入信號為抑制載波的雙邊帶設輸入信號為抑制載波的雙邊帶tcostcosV0sm

49、sv本地振蕩信號本地振蕩信號tcosV0rmrv則它們的合成信號則它們的合成信號tcostcosVV1V0rmsrmrsvvv故當故當smrmVV1VVmrmsma時時因此，通過包絡檢波器便可檢出所需的調制信號。因此，通過包絡檢波器便可檢出所需的調制信號。包絡檢波器構成同步檢波電路包絡檢波器構成同步檢波電路tcostcosV111v)tcos(V000v0110)tcos() tcost(cosVV11012t )2cos(VV41tcoscosVV2110101t )2cos(VV4110112tcoscosVV2101v已調波為載波分量被抑止的雙邊帶信號已調波為載波分量被抑止的雙邊帶信號

50、準確地等于輸入信號載波的角頻率準確地等于輸入信號載波的角頻率即即但二者的相位可能不同；這里但二者的相位可能不同；這里 表示它們的相位差。表示它們的相位差。這時相乘輸出（假定相乘器傳輸系數為這時相乘輸出（假定相乘器傳輸系數為1 1） 低通濾波器濾除低通濾波器濾除附近的頻率分量后，就得到頻率為附近的頻率分量后，就得到頻率為 的低頻信號，的低頻信號， 本地載波電壓本地載波電壓 本地載波的角頻率本地載波的角頻率乘積檢波電路乘積檢波電路cos0 由式可見，低頻信號的輸出幅度與由式可見，低頻信號的輸出幅度與成正比。當成正比。當低頻信號電壓最大，隨著相位差低頻信號電壓最大，隨著相位差 加大，輸出電壓減弱。加

51、大，輸出電壓減弱。在理想情況下，除本地載波與輸入信號載波的角頻率必須相等在理想情況下，除本地載波與輸入信號載波的角頻率必須相等外，希望二者的相位也相同。此時，乘積檢波稱為外，希望二者的相位也相同。此時，乘積檢波稱為“同步檢波同步檢波”。 乘積檢波也可用來解調普通調幅波，這時參考信號的作用僅是乘積檢波也可用來解調普通調幅波，這時參考信號的作用僅是加強了輸入信號中的載波分量。加強了輸入信號中的載波分量。由上分析得在同步檢波中，需要有與發送端同頻同相的本地振由上分析得在同步檢波中，需要有與發送端同頻同相的本地振蕩信號，才能完全恢復原調制信號。蕩信號，才能完全恢復原調制信號。時，時，產生本地振蕩信號的

52、方法：產生本地振蕩信號的方法：（1 1）由發送端發出導頻信號，控制本地振蕩器，使本地振蕩器）由發送端發出導頻信號，控制本地振蕩器，使本地振蕩器的頻率和相位與發送端一致。的頻率和相位與發送端一致。（2 2）對于雙邊帶調制來說，可以從雙邊帶調制信號中提取所需）對于雙邊帶調制來說，可以從雙邊帶調制信號中提取所需的同頻同相的載波信號作本地振蕩信號。的同頻同相的載波信號作本地振蕩信號。 對于單邊帶調制信號來說，無法直接從單邊帶信號中提取載對于單邊帶調制信號來說，無法直接從單邊帶信號中提取載波信號，因此在發射單邊帶信號的同時，還發射受到一定程度波信號，因此在發射單邊帶信號的同時，還發射受到一定程度抑制的載

53、波信號（稱為導頻信號）。在接收端，用導頻信號控抑制的載波信號（稱為導頻信號）。在接收端，用導頻信號控制本機振蕩信號使其同步中。制本機振蕩信號使其同步中。（3 3）采用鎖相方法從抑制載波的信號中提取載波。）采用鎖相方法從抑制載波的信號中提取載波。單邊帶信號的接收單邊帶信號的接收(SSB)單邊帶信號的接收過程正好和發送過程相反。單邊帶信號的接收過程正好和發送過程相反。f0+F第一混頻高放第一中放第二混頻第二中放帶通濾波乘積檢波器低通濾波第一本振第二本振第三本振低放f0+Ffi1+Ffi1+Ffi2+Ffi2+Ff1=fi1+f0f2=fi2+fi1fi2F單邊帶接收機方框圖單邊帶接收機方框圖它是二

54、次變頻電路。它是二次變頻電路。fi1較高，用調諧回路即可選出所需的邊帶。較高，用調諧回路即可選出所需的邊帶。fi2較低，一般采用帶通濾波器取出單邊帶信號。較低，一般采用帶通濾波器取出單邊帶信號。單邊帶信號與第三本振載波信號在乘積檢波器中進行解調，單邊帶信號與第三本振載波信號在乘積檢波器中進行解調，經過低通濾波器后，即可獲得原調制信號。經過低通濾波器后，即可獲得原調制信號。tffo非線性器件濾波器混頻器vsv0tff0tviffi本機振蕩器1. 混頻器的作用與組成混頻器的作用與組成混頻即對信號進行頻率變換，將其載頻變換到某一混頻即對信號進行頻率變換，將其載頻變換到某一固定的頻率上固定的頻率上(常

55、稱為中頻常稱為中頻)，而保持原信號的特征，而保持原信號的特征(如調如調幅規律幅規律)不變。不變。混頻器的電路組成如圖所示混頻器的電路組成如圖所示2. 為什么要變頻？為什么要變頻？變頻的優點：變頻的優點：1)變頻可提高接收機的靈敏度變頻可提高接收機的靈敏度2)提高接收機的選擇性提高接收機的選擇性3)工作穩定性好工作穩定性好4)波段工作時其質量指標一致性好波段工作時其質量指標一致性好變頻的缺點：變頻的缺點：容易產生鏡像干擾、中頻干擾等干擾容易產生鏡像干擾、中頻干擾等干擾3. 變頻器的分類變頻器的分類平衡混頻、平衡混頻、按器件分：按器件分： 二極管混頻器、二極管混頻器、三極管混頻器三極管混頻器、三極

56、管變頻器、三極管變頻器、場效應管混頻器、場效應管變頻器場效應管混頻器、場效應管變頻器模擬乘法器混頻器、模擬乘法器混頻器、按工作特點分：按工作特點分： 單管混頻單管混頻、環型混頻環型混頻從兩個輸入信號在時域上的處理過程看：從兩個輸入信號在時域上的處理過程看：疊加型混頻器、疊加型混頻器、乘積型混頻器乘積型混頻器4. 混頻器的性能指標混頻器的性能指標1)1)變頻變頻( (混頻混頻) )增益增益：混頻器輸出中頻電壓混頻器輸出中頻電壓Vim與輸入信號電壓與輸入信號電壓Vsm的的 幅值之比幅值之比。2)2)噪聲系數：噪聲系數：高頻輸入端信噪比與中頻輸出端信噪比的比值。高頻輸入端信噪比與中頻輸出端信噪比的比

57、值。3)3)選擇性：選擇性：抑制中頻信號以外的干擾的能力。抑制中頻信號以外的干擾的能力。4)4)非線性干擾：非線性干擾：抑制組合頻率干擾、交調、互調干擾等干擾的能力。抑制組合頻率干擾、交調、互調干擾等干擾的能力。上述的幾個質量指標是相互關聯的，應該正確選擇管子的工上述的幾個質量指標是相互關聯的，應該正確選擇管子的工作點、合理選擇本振電路和中頻頻率的高低，使得幾個質量作點、合理選擇本振電路和中頻頻率的高低，使得幾個質量指標相互兼顧，整機取得良好的效果。指標相互兼顧，整機取得良好的效果。5)5)工作穩定性：主要指振蕩器的頻率穩定度工作穩定性：主要指振蕩器的頻率穩定度 vs(t)v非線性器件vI(t

58、)ivo(t)帶通疊加型混頻器實現模型332210)(fvavavaavi圖示中的非線圖示中的非線性器件具有性器件具有如下特性：如下特性：對其對其2 2次方進行分析：次方進行分析：os22o22s22os2222)(vvavavavvava在二次方項中出現了和的相乘項，因而可以得到在二次方項中出現了和的相乘項，因而可以得到( ( 0 0+ + s s) )和和( ( 0 0- - s s) )。若用帶通濾波器取出所需的中頻成分。若用帶通濾波器取出所需的中頻成分( (和頻或差和頻或差頻頻) )，可達到混頻的目的。，可達到混頻的目的。所用非線性器件的不同，疊加型混頻器有下列幾種：所用非線性器件的不

59、同，疊加型混頻器有下列幾種：1. 晶體三極管混頻器晶體三極管混頻器它有一定的混頻增益它有一定的混頻增益2. 場效應管混頻器場效應管混頻器它交調、互調干擾少它交調、互調干擾少3. 二極管平衡混頻器和環形混頻器二極管平衡混頻器和環形混頻器 它們具有動態范圍大它們具有動態范圍大組合頻率干擾少的優點組合頻率干擾少的優點 vs(t)帶通vI(t)vL(t)vo(t)乘積型混頻器實現模型乘積型混頻器由模擬乘法器乘積型混頻器由模擬乘法器和帶通濾波器組成和帶通濾波器組成其實現模型如圖所示其實現模型如圖所示設輸入信號為普通調幅波設輸入信號為普通調幅波tcos) tcosm1 (V) t (vsasmstcosV

60、) t (oomov)cos()cos(cos1 (2)()(0000tttmVVKtktssaomsmsvvV采用中心頻率不同的帶通濾波器采用中心頻率不同的帶通濾波器( 0 s)或或( 0+ s)則可則可完成低中頻混頻或高中頻混頻。完成低中頻混頻或高中頻混頻。晶體管混頻器的分析晶體管混頻器的分析1. 基本電路和工作原理基本電路和工作原理viv0VCCVBBL1C1C2eceicebeTvs+L2+ 上圖為晶體三極管混頻器的原理電路。圖中，上圖為晶體三極管混頻器的原理電路。圖中，VBB為基為基極偏置電壓，極偏置電壓，VCC為集電極直流電壓，為集電極直流電壓，L1C1組成輸入回路，組成輸入回路，