振幅調(diào)制與解調(diào)

1、 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào)25.1 概述概述 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào)3 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào)4 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào)5 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(chǎn)生與輸入信號波形的頻譜不同的信號。相乘的作用產(chǎn)生與輸入信號波形的頻譜不同的信號。 當(dāng)頻率變換前后，信號的頻譜結(jié)構(gòu)不變，只是將信號當(dāng)頻率變換前后，信號的頻譜結(jié)構(gòu)不變，只是將信號頻譜無失真在頻率軸上搬移，則稱之為線性頻率變換，具頻譜無失真在頻率軸上搬移，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。如下圖所示有這種特性的電路稱之為頻譜搬移

2、電路。如下圖所示(a) 調(diào)幅原理調(diào)幅原理(b) 檢波原理檢波原理 非線性 器 件 主振 帶通 f0, 2Fmax 調(diào)制信號 f0 f f 0 fmax f0 2f0 f f0 f 中放來非線性器 件低通Fmax到功放0Fmaxf0fFmaxf12f1f1f 振幅調(diào)制原理振幅調(diào)制原理 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào)62) 2) 從頻譜結(jié)構(gòu)看，上述頻率從頻譜結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)，因而都屬于原來的譜結(jié)構(gòu)，因而都屬于所謂的線性頻率變換。所謂的線性頻率變換。1) 1) 它們的實現(xiàn)框圖幾乎它們的實現(xiàn)框圖幾

3、乎是相同的，都是利用非線是相同的，都是利用非線性器件對輸入信號頻譜實性器件對輸入信號頻譜實行變換以產(chǎn)生新的有用頻行變換以產(chǎn)生新的有用頻率成分后，濾除無用頻率率成分后，濾除無用頻率分量。分量。3) 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(dāng)于輸入信號與一角度看相當(dāng)于輸入信號與一個參考正弦信號相乘，而平個參考正弦信號相乘，而平移的距離由此參考信號的頻移的距離由此參考信號的頻率決定，它們可以用乘法電率決定，它們可以用乘法電路實現(xiàn)。路實現(xiàn)。(c) 混頻原理混頻原理非線性器 件本振帶通fi, 2Fmax高放f0f到中放fi=fO-fSfSffiffif 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào)75.1

4、.15.1.1調(diào)幅波的性質(zhì)調(diào)幅波的性質(zhì)設(shè)設(shè) 簡諧調(diào)制信號簡諧調(diào)制信號 載波信號載波信號 tVtmcos)(vtVtccmccos)(v1. 調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表達(dá)式調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表達(dá)式則則 調(diào)幅信號的調(diào)幅信號的 振幅為振幅為tVKVtVmcmmcos)()cos1(tVVKVcmmcm)cos1(tmVacm 通常調(diào)制要傳送的信號波形是比較復(fù)雜的，但無論多么通常調(diào)制要傳送的信號波形是比較復(fù)雜的，但無論多么復(fù)雜的信號都可用傅氏級數(shù)分解為若干正弦信號之和。為了復(fù)雜的信號都可用傅氏級數(shù)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(diào)制信號看成一簡諧信號。分析方便起見，我們一般把調(diào)制信號看成一簡諧信號。

5、 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào)8 ma 稱為調(diào)幅指數(shù)即調(diào)幅度，是調(diào)幅波的主要稱為調(diào)幅指數(shù)即調(diào)幅度，是調(diào)幅波的主要參數(shù)之一，它表示載波電壓振幅受調(diào)制信號控制后參數(shù)之一，它表示載波電壓振幅受調(diào)制信號控制后改變的最大程度。一般改變的最大程度。一般0ma1。 cmaVVKm 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào)92. 普通調(diào)幅波的波形圖普通調(diào)幅波的波形圖 當(dāng)載波頻率當(dāng)載波頻率 調(diào)制信號頻率調(diào)制信號頻率 ，0ma1，則可畫出調(diào)制信號和已調(diào)幅波形分別如下圖所示。則可畫出調(diào)制信號和已調(diào)幅波形分別如下圖所示。從圖中可看出調(diào)幅波是一個載波振幅按照調(diào)制信號從圖中可看出調(diào)幅波是一個載波振幅按照調(diào)制信號的大小線性變化的高頻振

6、蕩，其振蕩頻率保持載波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。頻率不變。c 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào)10 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào)11cmcmcmcmcmaVVVVVVVVVmminmaxminmax)(21 當(dāng)當(dāng)ma 1時，調(diào)幅達(dá)到最大值，稱為百分之百時，調(diào)幅達(dá)到最大值，稱為百分之百調(diào)幅。若調(diào)幅。若ma 1，AM信號波形某一段時間振幅將為信號波形某一段時間振幅將為零，稱為過調(diào)制。零，稱為過調(diào)制。 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào)12 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào)133. 調(diào)幅信號的頻譜及信號帶寬調(diào)幅信號的頻譜及信號帶寬將調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表達(dá)式展開，可得到將調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表達(dá)式展開

7、，可得到ttmVtcacmcos)cos1 ()(vtVmtVmtVccmaccmaccm)cos(21)cos(21cos 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào)14 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào)15由圖看出調(diào)幅過程實際上是一種頻譜搬由圖看出調(diào)幅過程實際上是一種頻譜搬移過程，即將調(diào)制信號的頻譜搬移到載移過程，即將調(diào)制信號的頻譜搬移到載波附近，成為對稱排列在載波頻率兩側(cè)波附近，成為對稱排列在載波頻率兩側(cè)的上、下邊頻，幅度均等于的上、下邊頻，幅度均等于cmaVm21 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào)16 對于單音信號調(diào)制的已調(diào)幅波，對于單音信號調(diào)制的已調(diào)幅波，從頻譜圖上可知其占據(jù)的頻帶寬度從頻譜圖上可知其占據(jù)

8、的頻帶寬度B=2 或或B=2F ( =2 F)，對于多音頻的，對于多音頻的調(diào)制信號，若其頻率范圍是在調(diào)制信號，若其頻率范圍是在FminFmax之間，則已調(diào)信號的頻帶之間，則已調(diào)信號的頻帶寬度等于調(diào)制信號最高頻率的兩倍。寬度等于調(diào)制信號最高頻率的兩倍。 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào)174. 普通調(diào)幅波的功率關(guān)系普通調(diào)幅波的功率關(guān)系將將 作用在負(fù)載電阻作用在負(fù)載電阻R R上上ttmVcacmtcos)cos1 ()(v載波功率載波功率LcmoRVP221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) )oaLcmaSBSBPmRVmPP2214122121 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解

9、調(diào)18在調(diào)幅信號一周期內(nèi)，在調(diào)幅信號一周期內(nèi)，AM信號的平均輸出功率是信號的平均輸出功率是oaDSBoAMPmPPP)211 (2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(diào)幅波中至少有調(diào)幅波中至少有2/3的功率不含信息，從有效地利用發(fā)射的功率不含信息，從有效地利用發(fā)射機功率來看，普通調(diào)幅波是很不經(jīng)濟的。機功率來看，普通調(diào)幅波是很不經(jīng)濟的。 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào)195.1.2 5.1.2 抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波與單邊帶調(diào)幅波抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波與單邊帶調(diào)幅波1. 1. 抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波 為了克服普通調(diào)幅

10、波效率低的缺點，提高設(shè)備的功率利用為了克服普通調(diào)幅波效率低的缺點，提高設(shè)備的功率利用率，可以不發(fā)送載波，而只發(fā)送邊帶信號。率，可以不發(fā)送載波，而只發(fā)送邊帶信號。 這就是抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波這就是抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波(DSB AM)其數(shù)學(xué)表達(dá)式為其數(shù)學(xué)表達(dá)式為tVmtVmtVccmaccmaDSB)cos(21)cos(21)(ttVtVcmDSBcoscos)( 其所占據(jù)的頻帶寬度仍為調(diào)制信號頻譜中最高頻率的兩其所占據(jù)的頻帶寬度仍為調(diào)制信號頻譜中最高頻率的兩倍，即倍，即maxDSBF2B 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào)202. 單邊帶調(diào)幅波單邊帶調(diào)幅波 上邊頻與下邊頻的頻譜分量對稱含有相同的

11、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(fā)送單個邊帶信號，稱之為單邊帶通信可以只發(fā)送單個邊帶信號，稱之為單邊帶通信(SSB)。tVmtVccma)cos(21)(tVmtVccma)cos(21)(其表達(dá)式為：其表達(dá)式為： 或或maxSSBFB其頻帶寬度為：其頻帶寬度為： 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào)21 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào)22例5-1 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào)23 問題：問題：n傳送無線信號時為何要進(jìn)行調(diào)制？載波的傳送無線信號時為何要進(jìn)行調(diào)制？載波的概念？概念？n調(diào)制與解調(diào)都是什么變換的過程？需要何調(diào)制與解調(diào)都是什么變換的過程？需要何種電路才能完成？種電路才

12、能完成？n在模擬連續(xù)波調(diào)制中振幅調(diào)制分為幾種方在模擬連續(xù)波調(diào)制中振幅調(diào)制分為幾種方式？式？n普通調(diào)幅波、普通調(diào)幅波、DSB、SSB調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表達(dá)式，頻譜及信號帶寬和功率？達(dá)式，頻譜及信號帶寬和功率？n振幅調(diào)制中調(diào)制系數(shù)的概念？振幅調(diào)制中調(diào)制系數(shù)的概念？ 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào)245.2 低電平調(diào)幅電路低電平調(diào)幅電路 調(diào)幅波的共同之處都是在調(diào)幅前后產(chǎn)生了新的調(diào)幅波的共同之處都是在調(diào)幅前后產(chǎn)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頻率分量，也就是說都需要用非線性器件來完成頻率變換。率變換。 高電平調(diào)幅電路高電平調(diào)幅電路 一般置于發(fā)射機的最后一級，是在功率電平較高的

13、一般置于發(fā)射機的最后一級，是在功率電平較高的情況下進(jìn)行調(diào)制。情況下進(jìn)行調(diào)制。 低電平調(diào)幅電路低電平調(diào)幅電路 一般置于發(fā)射機的前級，再由線性功率放大器放大一般置于發(fā)射機的前級，再由線性功率放大器放大已調(diào)幅信號，得到所要求功率的調(diào)幅波。已調(diào)幅信號，得到所要求功率的調(diào)幅波。按調(diào)制電路輸出功率的高低可分為：按調(diào)制電路輸出功率的高低可分為： 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào)25 DSB DSB和和SSBSSB信號一般采用低電平調(diào)幅實信號一般采用低電平調(diào)幅實現(xiàn)，而普通調(diào)幅波采用高電平調(diào)幅實現(xiàn)，現(xiàn)，而普通調(diào)幅波采用高電平調(diào)幅實現(xiàn)，高電平調(diào)幅時一般是將調(diào)制和功放合二為高電平調(diào)幅時一般是將調(diào)制和功放合二為一，一級完

14、成。一，一級完成。 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào)265.2.1 實現(xiàn)調(diào)幅的方法實現(xiàn)調(diào)幅的方法 1 雙邊帶調(diào)幅雙邊帶調(diào)幅)()()(tvtkvtvcDSB 可見，輸出電壓與兩輸入電壓乘積成正比的可見，輸出電壓與兩輸入電壓乘積成正比的器件均可實現(xiàn)抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波。器件均可實現(xiàn)抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波。 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào)27用模擬乘法器實現(xiàn)：用模擬乘法器實現(xiàn)： 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào)28單邊帶調(diào)制單邊帶調(diào)制 1）濾波法）濾波法 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào)292）移相法）移相法 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào)30 相移法是利用移相的方法，消去不需要的邊帶。相移法是利用移相的方法，

15、消去不需要的邊帶。 圖中兩個平衡調(diào)幅器的調(diào)制信號電壓和載圖中兩個平衡調(diào)幅器的調(diào)制信號電壓和載波電壓都是互相移相波電壓都是互相移相90。21 sinsin1)tcos()tcos(VccttVcv)cos()cos(21 coscosc2ttVttVccv因此，輸出電壓為因此，輸出電壓為tKVKc)cos()(213vvv 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào)31 這種方法原則上能把相距很近的兩個邊頻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(fù)調(diào)制和復(fù)雜的濾波帶分開，而不需要多次重復(fù)調(diào)制和復(fù)雜的濾波器。器。 但這種方法要求調(diào)制信號的移相網(wǎng)絡(luò)和載但這種方法要求調(diào)制信號的移相網(wǎng)絡(luò)和載波的移相

16、網(wǎng)絡(luò)在整個頻帶范圍內(nèi)，都要準(zhǔn)確地波的移相網(wǎng)絡(luò)在整個頻帶范圍內(nèi)，都要準(zhǔn)確地移相移相9090。這一點在實際上是很難做到的。這一點在實際上是很難做到的。 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào)32 修正的移相濾波法修正的移相濾波法修正的移相濾波法修正的移相濾波法 這種方法所用這種方法所用的的90移相網(wǎng)絡(luò)工移相網(wǎng)絡(luò)工作于固定頻率，因作于固定頻率，因而克服了實際的移而克服了實際的移頻網(wǎng)絡(luò)在很寬的音頻網(wǎng)絡(luò)在很寬的音頻范圍內(nèi)不能準(zhǔn)確頻范圍內(nèi)不能準(zhǔn)確地移相地移相90的缺點。的缺點。 這種方法所需要的移相網(wǎng)絡(luò)工作于固定頻率這種方法所需要的移相網(wǎng)絡(luò)工作于固定頻率 1與與 2，因此制造和維護(hù)都比較簡單。它特別適用于小型輕便設(shè)

17、備，因此制造和維護(hù)都比較簡單。它特別適用于小型輕便設(shè)備，是一種有發(fā)展前途的方法。是一種有發(fā)展前途的方法。BM1v1= vv低通濾波器BM390移相網(wǎng)絡(luò)v=cos1tBM2低通濾波器BM4v2= vv v=sin1t音頻振蕩器BM-平衡調(diào)幅器音頻輸入V(t)=sint90移相網(wǎng)絡(luò)v0=cos1tv0=sin2t載波振蕩器合并網(wǎng)絡(luò)v3v4SSB輸出v1=sint sin1tv2=cos( 1)tv3=v v3=sin2tcos(1-)tv2=sint cos1tv4=cos( 1)tv4=v0v3=sin2t sin(1)t 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào)333）殘留邊帶調(diào)幅）殘留邊帶調(diào)幅0.75M

18、Hz6MHz1.25MHz6.25MHzfcf0.75MHz中頻6.25MHzf0.75MHz50%(a) 廣播電視臺系統(tǒng)發(fā)端濾波器特性廣播電視臺系統(tǒng)發(fā)端濾波器特性 (b) 電視接收系統(tǒng)中頻濾波器特性電視接收系統(tǒng)中頻濾波器特性 殘留邊帶調(diào)幅殘留邊帶調(diào)幅(記為記為VSB AM)它在發(fā)射端發(fā)送一個完整的它在發(fā)射端發(fā)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(diào)幅節(jié)省頻帶的優(yōu)點，且具有濾這樣它既保留了單邊帶調(diào)幅節(jié)省頻帶的優(yōu)點，且具有濾波器易于實現(xiàn)、解調(diào)電路簡單的特點。波器易于實現(xiàn)、解調(diào)電路簡單的特點。在廣播電視系統(tǒng)

19、中圖象信號就是采用殘留邊帶調(diào)幅在廣播電視系統(tǒng)中圖象信號就是采用殘留邊帶調(diào)幅。 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào)345.2.2 二極管調(diào)幅電路二極管調(diào)幅電路1. 簡單的二極管調(diào)幅電路簡單的二極管調(diào)幅電路 調(diào)制信號和載波信號相加后，通過二極管非線性特性的變調(diào)制信號和載波信號相加后，通過二極管非線性特性的變換，在電流換，在電流i中產(chǎn)生了各種組合頻率分量，將諧振回路調(diào)諧于載中產(chǎn)生了各種組合頻率分量，將諧振回路調(diào)諧于載波頻率，便能取出和或差的成分，這便是普通調(diào)幅波。二極管波頻率，便能取出和或差的成分，這便是普通調(diào)幅波。二極管的的工作狀態(tài)可分為小信號和大信號工作狀態(tài)可分為小信號和大信號兩種情況兩種情況,小信號

20、調(diào)幅又稱為小信號調(diào)幅又稱為平方律調(diào)幅平方律調(diào)幅,可用冪級數(shù)法來分析可用冪級數(shù)法來分析;大信號調(diào)幅又稱為大信號調(diào)幅又稱為開關(guān)式調(diào)幅開關(guān)式調(diào)幅,它可用折線法進(jìn)行分析它可用折線法進(jìn)行分析. 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào)35(1) 平方律調(diào)幅平方律調(diào)幅二極管信號較小時的工作狀態(tài)二極管信號較小時的工作狀態(tài)3D32D2D10vavavaaitVtVmccmcDcoscosvvv當(dāng)當(dāng)vD很小時，級數(shù)可只取前四項很小時，級數(shù)可只取前四項 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào)36 經(jīng)分類整理可知：經(jīng)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(chǎn)生的，故稱為平下邊頻。這對邊頻是由平方項產(chǎn)

21、生的，故稱為平方律調(diào)幅。其中最為有害的分量是方律調(diào)幅。其中最為有害的分量是 項。項。c2c 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(diào)制效率低因而調(diào)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(diào)幅器。律調(diào)幅器。 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào)37(2) 開關(guān)式調(diào)幅開關(guān)式調(diào)幅 在大信號情況時，依靠二極管的導(dǎo)通和截止來實現(xiàn)頻在大信號情況時，依靠二極管的導(dǎo)通和截止來實現(xiàn)頻率變換，這時二極管就相當(dāng)于一個開關(guān)。率變換，這時二極管就相當(dāng)于一個開關(guān)。 滿足滿足 的條件時，二極管的通、斷由載波電的條件時，二極管的通、斷由載波電壓決定。先來回憶一

22、下開關(guān)式調(diào)幅電路壓決定。先來回憶一下開關(guān)式調(diào)幅電路: :mcmVV 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào)38 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào)39 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào)40 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào)412. 平衡調(diào)制器平衡調(diào)制器 兩個開關(guān)式調(diào)制器對稱連接的電路，載波成分兩個開關(guān)式調(diào)制器對稱連接的電路，載波成分由于對稱而被抵消，在輸出中不再出現(xiàn)，因而平衡由于對稱而被抵消，在輸出中不再出現(xiàn)，因而平衡調(diào)制器是產(chǎn)生調(diào)制器是產(chǎn)生DSB和和SSB信號的基本電路。信號的基本電路。 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào)42 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào)43mcmVV 設(shè)設(shè) ，二極管又具有理想的開關(guān)特，二極管又具有理想

23、的開關(guān)特性，當(dāng)載波為正半周時，性，當(dāng)載波為正半周時，D1和和D2導(dǎo)通，調(diào)制信導(dǎo)通，調(diào)制信號通過號通過Tr2傳到負(fù)載，當(dāng)載波為負(fù)半周時，傳到負(fù)載，當(dāng)載波為負(fù)半周時，D1和和D2截止，調(diào)制信號被阻斷，不能傳送到輸出端。截止，調(diào)制信號被阻斷，不能傳送到輸出端。此時，加在兩個二極管上的電壓為：此時，加在兩個二極管上的電壓為：vvvvvvcDcD21 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào)441 i2i)(221tSvgiiiDL與與 方向相反，所以：方向相反，所以：i iL L中包含了中包含了cc3 , 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào)45 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào)46 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào)47 振幅調(diào)

24、制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào)482. 環(huán)形調(diào)制器環(huán)形調(diào)制器 在平衡調(diào)制器的基礎(chǔ)上，再增加兩個二極管，使電路中在平衡調(diào)制器的基礎(chǔ)上，再增加兩個二極管，使電路中4個二極管首尾相接構(gòu)成環(huán)形，這就是環(huán)形調(diào)制器。個二極管首尾相接構(gòu)成環(huán)形，這就是環(huán)形調(diào)制器。 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào)49 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào)50 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào)51 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào)52 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào)53= = g gD DV V M Mcos(cos( C C+ + )t+cos()t+cos( C C )t)tci4 振幅比平衡調(diào)制器提高了一倍，并抑制了低頻振幅比平衡調(diào)制器提高了一倍，并

25、抑制了低頻 分量，因而獲得了廣泛應(yīng)用。分量，因而獲得了廣泛應(yīng)用。 從其正負(fù)半周期的原理圖從其正負(fù)半周期的原理圖可知環(huán)形調(diào)制器可知環(huán)形調(diào)制器輸出電流的有用分量輸出電流的有用分量 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào)54 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào)55 普通調(diào)幅波的高頻振蕩是連續(xù)的，可是雙普通調(diào)幅波的高頻振蕩是連續(xù)的，可是雙邊帶調(diào)幅波在調(diào)制信號極性變化時，它的高頻邊帶調(diào)幅波在調(diào)制信號極性變化時，它的高頻振蕩的相位要發(fā)生振蕩的相位要發(fā)生180 的突變，這是因為雙邊的突變，這是因為雙邊帶波是由帶波是由v0和和v 相乘而產(chǎn)生的。相乘而產(chǎn)生的。 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào)56例例 5-25-2： 振幅調(diào)制與解

26、調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào)57 問題問題:n根據(jù)輸入信號的大小根據(jù)輸入信號的大小,二極管調(diào)幅電路可分為哪兩二極管調(diào)幅電路可分為哪兩種調(diào)幅方式種調(diào)幅方式?n開關(guān)式調(diào)幅的核心是什么開關(guān)式調(diào)幅的核心是什么?n簡單的開關(guān)式調(diào)幅電路中的輸出包含哪些主要頻簡單的開關(guān)式調(diào)幅電路中的輸出包含哪些主要頻率分量率分量?完成的已調(diào)波屬什么性質(zhì)完成的已調(diào)波屬什么性質(zhì)?n平衡調(diào)制器的結(jié)構(gòu)平衡調(diào)制器的結(jié)構(gòu)?產(chǎn)生的是何種已調(diào)波產(chǎn)生的是何種已調(diào)波?n載漏的概念載漏的概念?n環(huán)形調(diào)制器的結(jié)構(gòu)環(huán)形調(diào)制器的結(jié)構(gòu)?與平衡調(diào)制器的比較與平衡調(diào)制器的比較(從已調(diào)從已調(diào)波的性質(zhì)及主要頻率分量和振幅方面波的性質(zhì)及主要頻率分量和振幅方面). 振幅調(diào)制與

27、解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào)585.35.3、高電平調(diào)幅電路、高電平調(diào)幅電路 高電平調(diào)幅電路需要兼顧輸出功率、效率和調(diào)制線性高電平調(diào)幅電路需要兼顧輸出功率、效率和調(diào)制線性的要求。的要求。最常用的方法是對功放的供電電壓進(jìn)行調(diào)制。最常用的方法是對功放的供電電壓進(jìn)行調(diào)制。 根據(jù)調(diào)制信號控制方式的不同，對晶體管而言，高電根據(jù)調(diào)制信號控制方式的不同，對晶體管而言，高電平調(diào)幅又可分為基極調(diào)幅和集電極調(diào)幅。平調(diào)幅又可分為基極調(diào)幅和集電極調(diào)幅。過壓 欠壓欠壓 過壓 丙類功率放大電路丙類功率放大電路 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào)595.3.1 基極調(diào)幅電路基極調(diào)幅電路 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào)605.3.2 集電極調(diào)

28、幅電路集電極調(diào)幅電路C1C2 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào)61集電極調(diào)幅在調(diào)制信號一周期內(nèi)的各平均功率為：集電極調(diào)幅在調(diào)制信號一周期內(nèi)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(diào)放大器的總平均功率供給被調(diào)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(diào)制信號源調(diào)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)m211 (PP2aT0oav5) 集電極平均耗散功率集電極平均耗散功率)m211 (PP2a

29、CToav 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào)626) 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(chǎn)供給用以產(chǎn) 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(chǎn)生邊則供給用以產(chǎn)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， 應(yīng)根據(jù)這一平均耗散功率來選擇晶體管，以使應(yīng)根據(jù)這

30、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(diào)制器供給的功率轉(zhuǎn)換得到，大功輸出的邊頻功率由調(diào)制器供給的功率轉(zhuǎn)換得到，大功 率集電極調(diào)幅就需要大功率的調(diào)制信號電源。率集電極調(diào)幅就需要大功率的調(diào)制信號電源。 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào)635.3.3 雙重調(diào)幅 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào)64 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào)65 問題問題:n高電平調(diào)幅分哪幾種高電平調(diào)幅分哪幾種?主要利用丙類功放的主要利用丙類功放的哪些特點哪些特點?n各種高電平調(diào)幅方式的比較各種高電平調(diào)幅方式的比較?n為何要進(jìn)行雙重調(diào)幅為何要進(jìn)行雙重調(diào)幅?主要有哪兩種方式主要有哪兩種方式? 振幅

31、調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào)665.4 包絡(luò)檢波包絡(luò)檢波一、概述一、概述 振幅解調(diào)振幅解調(diào)( (又稱檢波又稱檢波) )是振幅調(diào)制的逆過程。它的作用是是振幅調(diào)制的逆過程。它的作用是從已調(diào)制的高頻振蕩中恢復(fù)出原來的調(diào)制信號。從已調(diào)制的高頻振蕩中恢復(fù)出原來的調(diào)制信號。 從頻譜上看，檢波就是將幅度調(diào)制波中的邊帶信號不從頻譜上看，檢波就是將幅度調(diào)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失真地從載波頻率附近搬移到零頻率附近, ,因此，檢波器也因此，檢波器也屬于頻譜搬移電路。屬于頻譜搬移電路。 檢波器的組成應(yīng)包括三部分，高頻已調(diào)信號源，非檢波器的組成應(yīng)包括三部分，高頻已調(diào)信號源，非線性器件，線性器

32、件，RC低通濾波器。其組成原理框圖如下圖所示。低通濾波器。其組成原理框圖如下圖所示。 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào)67包絡(luò)檢波包絡(luò)檢波同步檢波同步檢波檢波器分類檢波器分類: :平方律檢波平方律檢波峰值包絡(luò)檢波峰值包絡(luò)檢波平均包絡(luò)檢波平均包絡(luò)檢波解調(diào)輸出載波信號v0(t)= cos 0tv(t)已調(diào)幅信號vs(t)低 通濾波器已調(diào)波解調(diào)原理框圖已調(diào)波解調(diào)原理框圖 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào)68 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào)695.4.1 小信號二極管平方律檢波小信號二極管平方律檢波 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào)705.4.2 5.4.2 二極管二極管( (大信號大信號) )峰值包絡(luò)檢波器峰值包

33、絡(luò)檢波器 二極管二極管( (大信號大信號) )包絡(luò)檢波器包絡(luò)檢波器串聯(lián)型二極管包絡(luò)檢波電路串聯(lián)型二極管包絡(luò)檢波電路并聯(lián)型二極管包絡(luò)檢波電路并聯(lián)型二極管包絡(luò)檢波電路 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào)71 RL、C為二極管檢波器的負(fù)載，同為二極管檢波器的負(fù)載，同時也起低通濾波器作用。時也起低通濾波器作用。 一般要求的輸入信號大于一般要求的輸入信號大于0.5V0.5V，所，所以稱為大信號檢波器。以稱為大信號檢波器。 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào)72RLC電路：電路：二是作為檢波器的負(fù)載，在其兩二是作為檢波器的負(fù)載，在其兩 端輸出已恢復(fù)的調(diào)制信號。端輸出已恢復(fù)的調(diào)制信號。一是起高頻濾波作用。一是起高頻濾波

34、作用。故必須滿足故必須滿足LoRc1LmaxRC1ovitvct1t2二極管檢波器的波形圖二極管檢波器的波形圖其檢波圖如右圖其檢波圖如右圖及及 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào)73定量分析定量分析: 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào)742. 包絡(luò)檢波器的質(zhì)量指標(biāo)包絡(luò)檢波器的質(zhì)量指標(biāo)1) 電壓傳輸系數(shù)電壓傳輸系數(shù)(檢波效率檢波效率)imadVmVK 輸入調(diào)幅波包絡(luò)振幅輸入調(diào)幅波包絡(luò)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(fù)載電阻檢波器負(fù)載電阻Rd -檢波器二極管內(nèi)阻檢波器二極管內(nèi)阻 當(dāng)當(dāng)RRd時，時，0，cos1。即檢波效率。即檢波

35、效率Kd接近于接近于1，這是包絡(luò)檢波的主要優(yōu)點。這是包絡(luò)檢波的主要優(yōu)點。 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào)752) 等效輸入電阻等效輸入電阻RidimimidIVRVim - 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值降低，消耗一些高頻功率。這是二極管檢波器的值降低，消耗一些高頻功率。這是二極管檢波器的主要缺點。主要缺點。 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào)763) 檢波失真檢波失真 惰性失真惰性失真ovitvct1t2惰性失真惰性失真 由于負(fù)載電阻由于負(fù)載電阻

36、R與負(fù)載電容與負(fù)載電容C的的時間常數(shù)時間常數(shù)RC太大所引起的。這時太大所引起的。這時電容電容 C上的電荷不能很快地隨調(diào)上的電荷不能很快地隨調(diào)幅波包絡(luò)變化幅波包絡(luò)變化,從而產(chǎn)生失真。從而產(chǎn)生失真。 為了防止惰性失真，只要適當(dāng)選擇為了防止惰性失真，只要適當(dāng)選擇RC的數(shù)值，使檢波器能的數(shù)值，使檢波器能跟上高頻信號電壓包絡(luò)的變化就行了。跟上高頻信號電壓包絡(luò)的變化就行了。 也就是要求也就是要求dtdcvdtVdm 或?qū)懗苫驅(qū)懗?a2amaxmm1RC在工程上可按在工程上可按 maxRC1.5 計算。計算。 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào)77負(fù)峰切割失真負(fù)峰切割失真(底部切割失真底部切割失真) 檢波器輸出常

37、用隔直流電檢波器輸出常用隔直流電容容Cc與下級耦合，如圖所示。與下級耦合，如圖所示。Rg代表下級電路的輸入電阻。代表下級電路的輸入電阻?？紤]了耦合電容考慮了耦合電容Cc和低放和低放輸入電阻輸入電阻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則檢波過程中，則檢波過程中，Cc兩端建立了直流電壓經(jīng)電阻兩端建立了直流電壓經(jīng)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：imgLLRVRRRV+vC+RRgVCCcviDL 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào)78 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

38、有可能阻止二極管導(dǎo)通，從而產(chǎn)生失真。管導(dǎo)通，從而產(chǎn)生失真。 為了避免底部切割失真，為了避免底部切割失真，調(diào)幅波的最小幅度調(diào)幅波的最小幅度Vim(1ma)必須大于必須大于VRimgLLaimVRRRmV)1 (LLgLgLgaRRRRRRRRm/即：即： 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào)79 非線性失真非線性失真 頻率失真頻率失真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(chǎn)生頻率失真，上的電壓降不大，不產(chǎn)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(yīng)在