高頻課程總結(jié)

1、課程總結(jié)以典型的中短波調(diào)幅廣播通信系統(tǒng)為例，介紹其組成及各部分作用調(diào)制的概念及其意義 用基帶信號(hào)去控制高頻信號(hào)的某一參數(shù)，使該參數(shù)按照基帶信號(hào)的規(guī)律變化的過程，稱為調(diào)制。 基帶信號(hào)也稱為調(diào)制信號(hào)；未調(diào)制的高頻信號(hào)稱為載波信號(hào)； 經(jīng)調(diào)制后的高頻信號(hào)稱為已調(diào)信號(hào) 用基帶信號(hào)去控制高頻信號(hào)的振幅，稱為調(diào)幅 AM 頻率，稱為調(diào)頻 FM 相位，稱為調(diào)相 PM1. 天線尺寸大于信號(hào)波長的十分之一，信號(hào)才能有效發(fā)射。例如 f = 1 kHz，則00km3s/10m/s10338fC天線長度需大于300km ，顯然是不現(xiàn)實(shí)的2. 實(shí)現(xiàn)信道的頻率復(fù)用 若能發(fā)射，因各電臺(tái)發(fā)出的信號(hào)均在同一頻率范圍內(nèi)（例如音樂節(jié)目

2、的頻率范圍集中在100Hz10KHz），會(huì)造成各電臺(tái)之間的相互干擾。如：當(dāng) Hz時(shí)， =60米65 10f LC串并聯(lián)諧振回路諧振頻率LCfoo12諧振時(shí))(Y為純電阻品質(zhì)因數(shù)Q的計(jì)算公式0eo00sLSVI RIjQIjLjL 電感電流SSCIjQRICjVCjI000電容電流特點(diǎn)：諧振時(shí)電抗支路的電流比信號(hào)源大Q倍電流特性（歸一化選頻特性）公式：200)2(11)()(QVVS 選擇性回路的 值越高，選擇性越好 Q注意：高的選擇性與寬的通頻帶對(duì) 的要求是矛盾的Q12S 通頻帶令 得:QffBWdB0320fQ 矩形系數(shù) 96. 931 , 01 , 0dBBWBWK進(jìn)一步說明單并聯(lián)回路對(duì)高

3、的選擇性與寬的通頻帶這對(duì)矛盾不能兼顧1幅頻特性 Q 2 Q1 Q 2 02arctgQ公式： 諧振時(shí)0)(0含義：回路阻抗呈純電阻，輸出電壓與信號(hào)電流同相 失諧時(shí)當(dāng) 時(shí) ，并聯(lián)回路阻抗呈感性；當(dāng) 時(shí) ，并聯(lián)回路阻抗呈容性。 00)(00)(注意: 回路的阻抗性質(zhì)會(huì)隨頻率而變 相頻特性曲線斜率 020Qdd特點(diǎn)： 負(fù)斜率 越大，相頻特性越陡 QQ大相頻特性BO電納CB =C 1L1L感性容性PjZrX阻抗22ZrXRZ01j()rLC串聯(lián)諧振回路 + C Vs L r jL1/(jC)諧振條件:0100CLX即信號(hào)頻率LC10或LCf210jZrX阻抗22ZrXrZ0X =0呈純阻性；1) 0時(shí)

4、， X 0時(shí)， X 0呈感性。阻抗性質(zhì)隨頻率變化的規(guī)律： + C Vs L r jZrX阻抗1j()rLC諧振時(shí)CL00100jjssVLLVrrLIVL000j0011jssVVr j CCrCIVC000j1sVQjsVQj串聯(lián)諧振時(shí)，電感和電容兩端的電壓模值大小相等，且等于外加電壓的Q倍；由于Q值較高,常在幾十到幾百左右,必須預(yù)先注意回路元件的耐壓?jiǎn)栴}。 + C Vs L r 回路的品質(zhì)因數(shù) CrrLCLrrQ0011 頻帶寬度和選擇性 定義：頻帶寬度為電路中電流下降到諧振電流的0.707倍時(shí) 對(duì)應(yīng)的帶寬。20.700.7000.70.711212212fQffQffBfQ 由：得：，帶

5、寬2. 阻抗性質(zhì)隨頻率變化的規(guī)律：3.并聯(lián)諧振時(shí)，流經(jīng)電感和電容的電流模值大小相近，方向相反，且約等于外加電流的Q 倍。1. 諧振時(shí)，回路阻抗值最大；當(dāng)信號(hào)源為電流源時(shí)，回路電壓最大，即，具有帶通選頻特性。ps0RIVEnd并聯(lián)諧振回路特點(diǎn):1) 0時(shí)，X 0時(shí)，X 0呈容性。2) = 0時(shí)， X =0呈純阻性；RVIs0，具有帶通選頻特性。1. 諧振時(shí)，回路阻抗值最小，即Z=R；當(dāng)信號(hào)源為電壓源時(shí)，回路電流最大，即1) 0時(shí)，X 0時(shí)， X 0呈感性。2. 阻抗性質(zhì)隨頻率變化的規(guī)律：3.串聯(lián)諧振時(shí)，電感和電容兩端的電壓模值大小相等，且等于外加電壓的Q 倍。串聯(lián)諧振回路特點(diǎn):信號(hào)源內(nèi)阻及負(fù)載對(duì)

6、回路的影響諧振阻抗PLSTRRRR/和 不影響回路諧振頻率只影響諧振阻抗和回路QSRLR有載 為：00TTeRRQQLeQ結(jié)果：通頻帶變寬，選擇性變差回路損耗對(duì)應(yīng)-空載 ：000PLRQrL1 高Q0Q等效有載品質(zhì)因數(shù) Q 自耦合變壓器L2L221L2LL1RpRLLRVVR接入系數(shù)112LLLVVp C RL P L R L C b) a) V VL + - + - L1L2電容分壓式電路 負(fù)載兩端的電壓與LC端電壓之間的關(guān)系為 11pVV等效負(fù)載 2211211()LLLRRRCpCC 其中接入系數(shù) 112CpCC1.2.2如圖所示（a）、（b）電路中，電壓、電流之間的關(guān)系為 電源轉(zhuǎn)換SS

7、IpI 11pVV212LpLL顯然，電路采用部分接入方式時(shí)，通過合理選擇抽頭位置（即p 值），可將負(fù)載變換為理想狀態(tài)，達(dá)到阻抗匹配的目的。1.2.21、石英晶體簡(jiǎn)介(1)石英晶體的壓電效應(yīng) 石英晶體的壓電效應(yīng)石英晶體的符號(hào) 若在晶片的兩極板間加一電場(chǎng)，會(huì)使晶體產(chǎn)生機(jī)械變形；反之若在極板間施加機(jī)械力，又會(huì)在相應(yīng)的方向上產(chǎn)生電場(chǎng)，這種現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。 若在極板間所加的是交變電場(chǎng)，就會(huì)產(chǎn)生機(jī)械變形振動(dòng)，同時(shí)機(jī)械變形振動(dòng)又會(huì)產(chǎn)生交變電場(chǎng)。 當(dāng)然這種機(jī)械振動(dòng)在一般情形下的振幅是很小的，但振動(dòng)頻率卻很穩(wěn)定。 本內(nèi)容結(jié)束頁 當(dāng)外加交變電壓的頻率與晶片的固有頻率( 決定于晶體的尺寸) 相等時(shí)，機(jī)械振動(dòng)的幅

8、度將急劇增加，這種現(xiàn)象稱為壓電諧振，因此石英晶體又稱為石英晶體諧振器。 利用石英晶體作振蕩用，可以得到穩(wěn)定度非常高的頻率，因?yàn)槠渲C振頻率由晶體的幾何尺寸決定，而其幾何尺寸幾乎不隨溫度而變。22SAW結(jié)構(gòu)和基本原理 壓電襯底：壓電效應(yīng)的材料，如石英晶體、PZT 陶瓷材料、 鈮酸鋰等。 叉指換能器（IDT）：通過真空蒸鍍法，沉積約10微米的鋁膜或金膜電極。 d=2(a+b)SAW結(jié)構(gòu)示意圖b表面聲波濾波器SAW （Surface Acoustic Wave)高頻小信號(hào)放大器 功用：一般用在無線電接收設(shè)備中，放大高頻小信號(hào)抑制干擾信號(hào)接收裝置：微伏毫伏含有干擾晶體管工作區(qū)：線性區(qū)放大器工作狀態(tài)：A（

9、甲）類工作穩(wěn)定性 指放大器的工作狀態(tài)，晶體管參數(shù)，電路元件0A0f0.7BW放大器的不穩(wěn)定現(xiàn)象表現(xiàn)為增益的變化，中心頻率的偏移，通頻帶變窄，諧振曲線變形等，其極限狀態(tài)是放大器產(chǎn)生自激。參數(shù)等發(fā)生可能變化時(shí)，其主要質(zhì)量指標(biāo)的穩(wěn)定程度。2.1.1采用內(nèi)反饋小的晶體管，中和法，失配法改善穩(wěn)定性 高頻諧振放大器中，造成工作不穩(wěn)定的王要因素是什么？高頻諧振放大器中，造成工作不穩(wěn)定的王要因素是什么？它有哪些不良影響？為使放大器穩(wěn)定工作，可以采取哪些措它有哪些不良影響？為使放大器穩(wěn)定工作，可以采取哪些措施？施？ 集電結(jié)電容是主要引起不穩(wěn)定的因素，它的反饋可能會(huì)是放大器自激振蕩；環(huán)境溫度的改變會(huì)使晶體管參數(shù)發(fā)

10、生變化，引起頻率和增益的不穩(wěn)定。一般采取提高穩(wěn)定性的措施為：（1）采用外電路補(bǔ)償?shù)霓k法如采用中和法或失配法（2）減小負(fù)載電阻，適當(dāng)降低放大器的增益（3）選用fT比較高的晶體管（4）選用溫度特性比較好的晶體管，或通過電路和其他措施，達(dá)到溫度的自動(dòng)補(bǔ)償。 多級(jí)單調(diào)諧回路諧振放大器 當(dāng)多級(jí)放大器中的每一級(jí)都調(diào)諧在同一頻率上時(shí)，稱為多級(jí)單調(diào)諧放大器。n級(jí)放大器級(jí)聯(lián)，則總電壓增益的振幅值為：1、電壓增益12nnAA AA2.2.32、通頻帶n 級(jí)放大器的通頻帶1100.70.70.7()(2)2121nnnnefBWfBWQ 由上式知，級(jí)聯(lián)的放大器級(jí)數(shù)越多，總增益 A越大，但通頻帶 0.7()nBW越窄

11、。換句話說，當(dāng)多級(jí)放大器帶寬確定后，級(jí)數(shù)越多，要求每一級(jí)的帶寬越寬。2.2.3矩形系數(shù)n1 . 0rk由該表知，級(jí)聯(lián)的放大器級(jí)數(shù)越多， 0.1rK雖有所改善，但效果不大。2.2.3矩形系數(shù)與級(jí)數(shù)n的關(guān)系如下表所示：1 1、使用高頻功率放大器的目的、使用高頻功率放大器的目的 放大高頻大信號(hào)放大高頻大信號(hào), ,使發(fā)射機(jī)末級(jí)獲得足夠大的發(fā)射功率。使發(fā)射機(jī)末級(jí)獲得足夠大的發(fā)射功率。2 2、高頻功率放大器使用中需要解決的兩個(gè)問題、高頻功率放大器使用中需要解決的兩個(gè)問題高效率輸出高效率輸出高功率輸出高功率輸出 功率放大器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)能量轉(zhuǎn)換器，把電源供給的直功率放大器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)能量轉(zhuǎn)換器，把電源供給的直

12、流能量轉(zhuǎn)化為交流能量，能量轉(zhuǎn)換的能力即為功率放大器流能量轉(zhuǎn)化為交流能量，能量轉(zhuǎn)換的能力即為功率放大器的效率。的效率。 諧振功率放大器通常用來放大窄帶高頻信號(hào)諧振功率放大器通常用來放大窄帶高頻信號(hào)( (信號(hào)的通帶信號(hào)的通帶寬度只有其中心頻率的寬度只有其中心頻率的1%或更小或更小) )，其工作狀態(tài)通常選為丙，其工作狀態(tài)通常選為丙類工作狀態(tài)類工作狀態(tài)( ( c c9090 ) )，為了不失真的放大信號(hào)，它的負(fù)載，為了不失真的放大信號(hào)，它的負(fù)載必須是諧振回路。必須是諧振回路。高頻功率放大器的工作原理 1 基基本本電電路路結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)晶晶體體管管：大大功功率率晶晶體體管管，能能承承受受高高電電壓壓，大大電電

13、流流， Tf一一般般工工作作時(shí)時(shí)發(fā)發(fā)射射極極反反偏偏(C 類類)； 輸輸入入激激勵(lì)勵(lì)電電路路：提提供供所所需需信信號(hào)號(hào)電電壓壓；輸輸出出諧諧振振回回路路：（1）濾濾波波選選頻頻，(2)阻阻抗抗匹匹配配。+ub-RpCL+uCE-icECUBB(b) 等效電路等效電路+uc1-UBBCECL+uS-+ub-(a) 原理電路原理電路+ub-RpCL+uCE-ECUBB+uc1-ic2 工作原理分析uBEic-UBBUBZubCCicCC(1) 集集電電極極電電流流ci UbmgC+uBE _iC頻譜頻譜(2) 集電極輸出電壓 2 3LC回回路阻路阻抗抗 Rp故故回回路路輸輸出出的的基基波波電電壓壓

14、：tcosUtcosRIRiucmpcmpcc1111tcosUEucmCCE10+ub-RpCL+uCE-ECUBB+uc1-ic+uBE _ictccic1ic2ic3IcoIcmax 高頻功放的欠壓、臨界、過壓狀態(tài)是如何區(qū)分的？各有什么特高頻功放的欠壓、臨界、過壓狀態(tài)是如何區(qū)分的？各有什么特點(diǎn)？當(dāng)點(diǎn)？當(dāng)EC、E Eb b、Ub、RL四個(gè)外界因素只變化其中的一個(gè)時(shí)，高頻功四個(gè)外界因素只變化其中的一個(gè)時(shí)，高頻功放的工作狀態(tài)如何變化？放的工作狀態(tài)如何變化？ 當(dāng)晶體管工作在線性區(qū)時(shí)的工作狀態(tài)叫欠壓狀態(tài)，此時(shí)集電極電流隨激勵(lì)而改變，電壓利用率相對(duì)較低。如果激勵(lì)不變，則集電極電流基本不變，通過改變負(fù)

15、載電阻可以改變輸出電壓，輸出功率隨之改變；該狀態(tài)輸出功率和效率都比較低。當(dāng)晶體管工作在飽和區(qū)時(shí)的工作狀態(tài)叫過壓狀態(tài)，此時(shí)集電極電流脈沖出現(xiàn)平頂凹陷，輸出電壓基本不發(fā)生變化，電壓利用率較高。過壓和欠壓狀態(tài)分界點(diǎn)，及晶體管臨界飽和時(shí)，叫臨界狀態(tài)。此時(shí)的輸出功率和效率都比較高。當(dāng)單獨(dú)改變RL時(shí)，隨著RL的增大，工作狀態(tài)的變化是從欠壓逐步變化到過壓狀態(tài)。當(dāng)單獨(dú)改變EC時(shí)，隨著EC的增大，工作狀態(tài)的變化是從過壓逐步變化到欠壓狀態(tài)。當(dāng)單獨(dú)改變Eb時(shí)，隨著Eb的負(fù)向增大，工作狀態(tài)的變化是從過壓逐步變化到欠壓狀態(tài)。當(dāng)單獨(dú)改變Ub時(shí)，隨著Ub的增大，工作狀態(tài)的變化是從欠壓逐步變化到過壓狀態(tài)。 已知高頻功放工作在

16、過壓狀態(tài)，現(xiàn)欲將它調(diào)整到臨界狀態(tài)，可已知高頻功放工作在過壓狀態(tài)，現(xiàn)欲將它調(diào)整到臨界狀態(tài)，可以改變哪些外界因素來實(shí)現(xiàn)，變化方向如何？在此過程中集電極輸以改變哪些外界因素來實(shí)現(xiàn)，變化方向如何？在此過程中集電極輸出功率如何變化？出功率如何變化？ 可以通過采取以下措施減小激勵(lì)Ub，集電極電流Ic1和電壓振幅UC基本不變，輸出功率和效率基本不變。增大基極的負(fù)向偏置電壓，集電極電流Ic1和電壓振幅UC基本不變，輸出功率和效率基本不變。減小負(fù)載電阻RL，集電極電流Ic1增大，IC0也增大，但電壓振幅UC減小不大，因此輸出功率上升。1.增大集電極電源電壓，Ic1、IC0和UC增大，輸出功率也隨之增大，效率基本

17、不變。 當(dāng)工作頻率提高后，高頻功放通常出現(xiàn)增益下降，最大輸當(dāng)工作頻率提高后，高頻功放通常出現(xiàn)增益下降，最大輸出功率和集電極效率降低，這是由哪些因素引起的？出功率和集電極效率降低，這是由哪些因素引起的？ 主要原因是放大器本身參數(shù)，如、隨頻率下降。電路失諧，集電極阻抗減小。少數(shù)載流子渡越時(shí)間效應(yīng)。非線性電抗效應(yīng)，如CbC 的影響。1.發(fā)射極引線電感的影響，對(duì)高頻反饋加深。反饋振蕩器的原理分析調(diào)諧放大器無源線性網(wǎng)絡(luò)與Us(s) 同相正反饋?zhàn)约ふ袷幓舅枷耄赫答伔椒▉慝@得等幅的正弦振蕩（自激振蕩）構(gòu)成：放大器和反饋網(wǎng)絡(luò)組成的一個(gè)閉合環(huán)路4.1 反饋型正弦波振蕩器的工作原理起振條件：1)()()(jF

18、jKjT1)( KFjT起振的相位條件 正反饋條件 2 , 1 , 02nnFKT單調(diào)諧放大器起振的振幅條件4.1 反饋型正弦波振蕩器的工作原理1)()()(jFjKjT 2 , 1 , 021)(nnKFjTFKT相位平衡條件平衡條件0iAiUUiUT 穩(wěn)定條件單調(diào)諧放大器4.1 反饋型正弦波振蕩器的工作原理01L電感反饋振蕩器哈特萊（Hartley）振蕩器 三端式振蕩器兩種基本電路電容反饋振蕩器考必茲(Colpitts)振蕩器反饋網(wǎng)絡(luò)是由電容元件完成反饋網(wǎng)絡(luò)是由電感元件完成晶體管放大器的增益隨輸入信號(hào)振幅變化滿足振幅條件組成原則滿足相位條件4.2 LC振蕩器 所示振蕩器交流等效電路中，三個(gè)

19、LC并聯(lián)回路的諧振頻率分別是： 1111(2)fLC2221(2)fL C3331(2)fL C試問 1f2f3f、 、 滿足什么條件時(shí)該振蕩器能正常工作？ 3.2.24.2 LC振蕩器 圖示是一電容反饋振蕩器的實(shí)際電路，已知C1=50 pF，C2=100 pF，C3= 10260pF，要求工作在波段范圍，即f=1020MHz，試計(jì)算回路電感L和電容C0，電路反饋系數(shù)是多少？4 9 題圖12030312min00max006max0min6minmax00C CCCC33.33CCCCC33.3310C43.33CC33.33260C293.33C1120 10f2L(43.33C )2LC,

20、11f10 102LC2L(293.33C )C40pF,L0. 回路總電容因此得到方程組如下代入數(shù)值后得解之得76 H 基頻上的等效電路：串并聯(lián)的振蕩回路C0pFF Lq 10-3H102 H Cq 10-4pF10-1pF rq 幾十歐到幾百歐001)1()1(1CjCLjrCLjrCjZqqqqqqe阻抗的一般表示式：4.5 石英晶體振蕩器 石英晶體諧振器知識(shí)回顧：石英晶體振蕩器以石英晶體諧振器作為濾波元件構(gòu)成的正弦波振蕩器。串聯(lián)諧振頻率并聯(lián)諧振頻率電抗特性曲線：220220111qeeCjjXZ忽略rq：并聯(lián)型石英晶體振蕩電路工作于 fq f0 之間為，晶體等效為高 Q 電感串聯(lián)型石英

21、晶體振蕩電路工作于 fq 附近，晶體相當(dāng)于短路。6.1.1 振幅調(diào)制信號(hào)分析1. 調(diào)幅波的分析1) 表示式及波形 設(shè)載波電壓為 uC=UCcosct 調(diào)制電壓為 u=U cost 通常滿足 c。根據(jù)定義，已調(diào)信號(hào)的振幅隨調(diào)制信號(hào)u線性變化，由此可得振幅調(diào)制信號(hào)振幅Um(t)： 調(diào)幅度(調(diào)制度)：ka又稱為調(diào)制靈敏度?？傻谜{(diào)幅信號(hào)的表達(dá)式：mCCCaCaC( )( ) cos(1cos)UtUUtUk uUk UtUmtCaCCUUkUUmttmUttUtucCcmAMcos)cos1 (cos)()(49 波形特點(diǎn)： 調(diào)幅波的振幅（包絡(luò)）變化規(guī)律與調(diào)制信號(hào)波形一致 調(diào)幅度m反映了調(diào)幅的強(qiáng)弱度

22、max(1)cmVVmcmVmin(1)cmVVmmaxminmaxmin1()2cmcmcmcmcmVVVVVUmVVV 已知載波電壓uc=UCsinCt，調(diào)制信號(hào)如圖所示，fC1/T。分別畫出m=0.5及m=1兩種情況下所對(duì)應(yīng)的AM波波形以及DSB波波形。2) 調(diào)幅波的頻譜兩個(gè)邊頻分量c+及c則以載頻為中心對(duì)稱分布，兩個(gè)邊頻幅度相等并與調(diào)制信號(hào)幅度成正比。邊頻相對(duì)于載頻的位置僅取決于調(diào)制信號(hào)的頻率，這說明調(diào)制信號(hào)的幅度及頻率消息只含于邊頻分量中。tUmtUmtUtu)cos(2 )cos(2cos)(cCcCcCAMttmUttUtucCcmAMcos)cos1 (cos)()(單音調(diào)制時(shí)

23、已調(diào)波的頻譜調(diào)制信號(hào)頻譜載波信號(hào)頻譜AM信號(hào)頻譜單頻調(diào)制時(shí)，調(diào)幅波占用的帶寬BAM2F，F(xiàn)=/2。3) 調(diào)幅波的功率平均功率(簡(jiǎn)稱功率)是對(duì)恒定幅度、恒定頻率的正弦波而言的。調(diào)幅波的幅度是變化的，所以它存在幾種狀態(tài)下的功率，如載波功率、最大功率及最小功率、調(diào)幅波的平均功率等。在負(fù)載電阻RL上消耗的載波功率L2CcL2Cc2d21RUtRuPc22CL4221PmmURP邊頻21 d212cavmPtPP完成AM調(diào)制的原理框圖：其關(guān)鍵在于實(shí)現(xiàn)調(diào)制信號(hào)和載波的相乘。ttmUttUtucCcmAMcos)cos1 (cos)()( 在AM調(diào)制過程中，如果將載波分量抑制就形成抑制載波的雙邊帶信號(hào)，簡(jiǎn)稱

24、雙邊帶信號(hào)，它可以用載波和調(diào)制信號(hào)直接相乘得到，即：ttVkVttVkVvccccDSB)cos()cos(21coscos0調(diào)制信號(hào)為單一頻率信號(hào)： )()(tvtkvvcDSB2. 雙邊帶調(diào)制由于DSB信號(hào)不含載波，它的全部功率為邊帶占有，所以發(fā)送的全部功率都載有消息, 功率利用率高于AM信號(hào)。由于兩個(gè)邊帶所含消息完全相同，故從消息傳輸角度看，發(fā)送一個(gè)邊帶的信號(hào)即可，這種方式稱為單邊帶調(diào)制。 c mc mc jVAM 下邊帶 上邊帶 c mc mc jVDSB 下邊帶 上邊帶 DSB信號(hào)的頻譜相當(dāng)于從AM波頻譜圖中將載頻分量去掉后的頻譜。BDSB=2Fmax3、雙邊帶調(diào)幅信號(hào)的產(chǎn)生 圖中帶

25、通濾波器應(yīng)該具有中心頻率為 cf帶寬為 DSBBW的頻率特性。 4.1.1ttVkVtvcccDSB)cos()cos(21)(tVtVkVtvcccSSBU)cos()cos(21)(tVtVkVtvcccSSBL)cos()cos(21)(單邊帶(SSB)信號(hào)是由雙邊帶調(diào)幅信號(hào)中取出其中的任一個(gè)邊帶部分，即可成為單邊帶調(diào)幅信號(hào)。其單頻調(diào)制時(shí)的表示式為：上邊帶信號(hào)下邊帶信號(hào)3. 單邊帶調(diào)制 在現(xiàn)代電子通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，為節(jié)約頻帶，提高系統(tǒng)的功率和帶寬效率，常采用單邊帶（SSB）調(diào)制系統(tǒng) max 限帶信號(hào)c載波c-max 下邊頻帶信號(hào) c+max上邊頻帶信號(hào)c+maxc-max 6.2 調(diào)幅信

26、號(hào)的解調(diào)6.2.1 調(diào)幅解調(diào)的方法從高頻已調(diào)幅信號(hào)中恢復(fù)出調(diào)制信號(hào)的過程稱為解調(diào)，又稱為檢波。對(duì)于振幅調(diào)制信號(hào), 解調(diào)就是從它的幅度變化上提取調(diào)制信號(hào)的過程。解調(diào)是調(diào)制的逆過程，實(shí)質(zhì)上是將高頻信號(hào)搬移到低頻端，這種搬移正好與調(diào)制的搬移過程相反。搬移是線性搬移，故所有的線性搬移電路均可用于解調(diào)。振幅解調(diào)方法可分為包絡(luò)檢波和同步檢波兩大類。 包絡(luò)檢波是指解調(diào)器輸出電壓與輸入已調(diào)波的包絡(luò)成正比的檢波方法。由于AM信號(hào)的包絡(luò)與調(diào)制信號(hào)成線性關(guān)系，因此包絡(luò)檢波只適用于AM波。包絡(luò)檢波的原理框圖 DSB和SSB信號(hào)的包絡(luò)不同于調(diào)制信號(hào)，不能用包絡(luò)檢波，必須使用同步檢波。為了正常地進(jìn)行解調(diào)，恢復(fù)載波應(yīng)與調(diào)制

27、端的載波電壓完全同步(同頻同頻同相同相) 。同步檢波也可解調(diào)AM信號(hào)，但因它比包絡(luò)檢波器復(fù)雜，所以很少采用。同步檢波的框圖及輸入、輸出信號(hào)頻譜6.3 混 頻6.3.1 混頻的概述 混頻，又稱變頻，也是一種頻譜的線性搬移過程，它是使信號(hào)自某一個(gè)頻率變換成另一個(gè)頻率。完成這種功能的電路稱為混頻器(或變頻器)。1 混頻器的功能混頻器是頻譜線性搬移電路，是一個(gè)六端網(wǎng)絡(luò)。它有兩個(gè)輸入電壓，輸入信號(hào)us和本地振蕩信號(hào)uL， 輸出信號(hào)為uI，稱為中頻信號(hào)，其頻率是fc和fL的差頻或和頻，稱為中頻fI，fI=fLfc(同時(shí)也可采用諧波的差頻或和頻)。由此可見，混頻器在頻域上起著減(加)法器的作用?；祛l器、振幅

28、調(diào)制器與解調(diào)器是在頻域上起加法器和減法器的作用，同屬頻譜的線性搬移。 調(diào)制 解調(diào) 混頻混頻器的組成框圖 圖示為單邊帶（上邊帶）發(fā)射機(jī)方框圖。調(diào)制信號(hào)為圖示為單邊帶（上邊帶）發(fā)射機(jī)方框圖。調(diào)制信號(hào)為 3003003000 HZ3000 HZ的音頻信號(hào)，其頻譜分布如圖中所示。試畫出圖中各方的音頻信號(hào)，其頻譜分布如圖中所示。試畫出圖中各方框輸出端的頻譜圖。框輸出端的頻譜圖。BEGACDF/ MHzf / MHzf / MHzf / MHzf / MHzf / MHzf / Hzf BCDEFG3003000551551020200000000 已知載波電壓 調(diào)制電壓 Ka1。試求： （1）寫出調(diào)幅波

29、表達(dá)式； （2）求調(diào)幅指數(shù)及頻帶寬度； （3）畫出此調(diào)幅波的波形和頻譜圖。 6( )5cos210cu tt3( )2cos210utt 與單二極管電路的條件相同,二極管處于大信號(hào)工作狀態(tài),主要工作在截止區(qū)和線性區(qū),二極管的伏安特性可用折線近似。U2U1,二極管開關(guān)主要受u2控制。 二極管平衡電路試分析圖示調(diào)制器。圖中，Cb對(duì)載波短路，對(duì)音頻開路； uC=UCcosct, u=Ucost（1）設(shè)UC及U均較小，二極管特性近似為i=a0+a1u2+a2u2.求 輸出uo(t)中含有哪些頻率分量（忽略負(fù)載反作用）？ （2）如UCU,二極管工作于開關(guān)狀態(tài)，試求uo(t)的表示式。 （忽略負(fù)載反作用時(shí)

30、的情況（1）設(shè)二極管的正向?qū)ǚ较驗(yàn)樗碾妷汉碗娏鞯恼较颍瑒t： 210121222012,ccDcDccciaauuauuuuuuuuiaauuauu 221201201212121212222cos2coscos( )2cos2coscoscccccCcoLLLCciiaauuauuaauuauua ua u ua Uta U Uttu tiiRR a UtR a U Utt cc 因此，輸出信號(hào)中包含了 的基頻分量和、頻率分量。 12112212,()()2()()22()12222coscos3cos5. cos235DcDccDcDDccDcDDcoLLDcLDcccuuuuuuui

31、gKt ugKtuuigKt ugKtuuiiRR gKt uR g Utttt 在忽略負(fù)載的反作用時(shí)，（2） cccc 因此，與(1)相比，輸出信號(hào)也中包含了 的基頻分量和、頻率分量,但多了的奇次諧波與 的組合頻率（2n+1)分量振幅調(diào)制電路調(diào)制的方法有兩種：4.3 這種調(diào)制是在高頻功率放大器中進(jìn)行的，通常分為：AM信號(hào)大都用于無線電廣播，因此多用于高電平調(diào)制。 高電平調(diào)幅電路 基極調(diào)幅(Base AM) 集電極調(diào)幅電路(Collector AM) 高電平調(diào)制-AM波調(diào)制集電極調(diào)幅電路：UCC=Ucc0+u, 即集電極電源電壓隨調(diào)制信號(hào)變化，從而使集電極電流的基波分量隨u的規(guī)律變化。由功放的

32、分析已知，當(dāng)功率放大器工作于過壓狀態(tài)時(shí)，集電極電流的基波分量與集電極偏置電壓成線性關(guān)系。因此，要實(shí)現(xiàn)集電極調(diào)幅，應(yīng)使放大器工作在過壓狀態(tài)。CCU0ccU0ccUCCU0ccU基極調(diào)幅電路：圖中LB1是高頻扼流圈，LB為低頻扼流圈，C1、C3、C5為低頻旁路電容，C2、C4、C6為高頻旁路電容?；鶚O調(diào)幅與諧振功放的區(qū)別是基極偏壓隨調(diào)制電壓變化。如果UBB隨u變化，Ic1將隨之變化, 從而得到已調(diào)幅信號(hào)。從調(diào)制特性看，為了使Ic1受UBB的控制明顯, 放大器應(yīng)工作在欠壓狀態(tài)?；鶚O調(diào)幅的波形 BBU0bbU電路組成：輸入回路、二極管VD和RC低通濾波器。輸入回路提供信號(hào)源，在超外差接收機(jī)中，檢波器的

33、輸入回路通常就是末級(jí)中放的輸出回路。二極管通常選用導(dǎo)通電壓小、rD小的鍺管。RC電路有兩個(gè)作用: 一是作為檢波器的負(fù)載，在其兩端產(chǎn)生調(diào)制頻率電壓; 二是起到高頻電流的旁路作用。RC網(wǎng)絡(luò)須滿足： Z(c)=0 Z()=R11 , cRRCC 二極管峰值包絡(luò)檢波器1.原理電路及工作原理-2-1012345678-1.5-1-0.500.511.5二極管是在輸入電壓的每個(gè)高頻周期的峰值附近導(dǎo)通，因此其輸出電壓波形與輸入信號(hào)包絡(luò)形狀相同。平均電壓Uav包含直流及低頻調(diào)制分量，即Uo(t)=Uav=Udc+u。輸入信號(hào)為AM波3 檢波器的失真在二極管峰值包絡(luò)檢波器中，存在著兩種特有的失真惰性失真和底部切

34、削失真。1) 惰性失真在二極管截止期間，電容C兩端電壓下降的速度取決于RC的時(shí)間常數(shù)。如RC數(shù)值很大，則下降速度很慢，將會(huì)使得輸入電壓的下一個(gè)正峰值來到時(shí)仍小于uC，形成輸出波形不隨包絡(luò)形狀而變化，產(chǎn)生了失真。由于是由電容放電的惰性引起的，故稱惰性失真或失隨失真。mmRC 12maxmax2max 1mmRC 得出不失真條件如下: 由此可見，m、越大，包絡(luò)下降速度就越快，要求的RC就越小。在設(shè)計(jì)中，應(yīng)用最大調(diào)制度及最高調(diào)制頻率檢驗(yàn)有無惰性失真，其檢驗(yàn)公式為2) 底部切削失真底部切削失真又稱為負(fù)峰切削失真。這種失真是因檢波器的交直流負(fù)載不同引起的。因?yàn)镃g較大，在音頻一周內(nèi)，其兩端的直流電壓基本

35、不變，其大小約為載波振幅值UC，可以把它看作一直流電源。它在電阻R和Rg上產(chǎn)生分壓。在電阻R上的壓降為調(diào)幅波的最小幅度為UC(1m)，若小于UR,二極管會(huì)截止，產(chǎn)生底部切削失真。CgRURRRU要避免底部切削失真，應(yīng)滿足 即CgC)1 (URRRmURRRRRmgFM波的表示式為調(diào)頻波的數(shù)學(xué)表達(dá)式sin()co s(sin ) R efejmtj tF MCcfCu t Ut mtUe e (74) 式中，調(diào)頻指數(shù)mf表示在載波信號(hào)的相位上附加的最大相位偏移 最大角頻偏mmffUkm例： 已知載波頻率fc=100MHZ，載波振幅Ucm=5V，調(diào)制信號(hào)u(t)=( cos2103t + 2cos

36、2500t) V，調(diào)頻靈敏度Kf=1000HZ/V。試寫出該調(diào)頻波的數(shù)學(xué)表達(dá)式。調(diào)頻波的數(shù)學(xué)表達(dá)式單頻調(diào)角信號(hào)頻譜特點(diǎn): (1)由載頻和無窮多組上、下邊頻組成, 這些頻率分量滿足cn,即各邊頻分量之間的距離是調(diào)制信號(hào)角頻率 。1Fm0.770.440.440.110.110.020.02c23調(diào) 頻 波 的 頻 譜 調(diào)頻波所占的帶寬，理論上說是無窮寬的，因?yàn)樗袩o窮多個(gè)頻率分量。 但實(shí)際上，在調(diào)制指數(shù)一定時(shí)，超過某一階數(shù)的貝塞爾函數(shù)的值已經(jīng)相當(dāng)小，其影響可以忽略。調(diào) 頻 波 的 帶 寬 通常的準(zhǔn)則是信號(hào)的頻帶寬度應(yīng)包括幅度大于未調(diào)載波10%以上的邊頻分量,即|Jn(mf)| 0.1，此時(shí)

37、0.12(1)2()fmBWmFfF卡森（Carson）公式LFMFMRtuP/ )(2調(diào)頻波的功率調(diào)頻信號(hào)的平均功率：結(jié)論：CCLFMPURP221(713) (715) 調(diào)頻波的平均功率與未調(diào)載波的平均功率相等。當(dāng)mf由零增加時(shí)，已調(diào)波的載頻功率下降，而分散給其他邊頻分量。即調(diào)制的過程是進(jìn)行功率的重新分配，而總功率不變。Rb2Rb1ReEcCcLCcVDuEQCbLcCjL(a)(b)Cc變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路( )cosmtVt211( )(1cos)(1cos)osccjQtmtLCLCmt為1cjQLC0時(shí)的振蕩角頻率，即中心角頻率（載波角頻率），由 QE控制。 當(dāng)變?nèi)荻O管變?nèi)葜笖?shù)為2時(shí)( )(1cos)( )cosccccBQtm