射頻電路第四章

1、第第4章章 調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與解調(diào)4.1 概述概述 調(diào)制調(diào)制，就是讓?zhuān)褪亲尭哳l振蕩信號(hào)的某個(gè)參數(shù)高頻振蕩信號(hào)的某個(gè)參數(shù)，例如振，例如振幅、頻率、相位，幅、頻率、相位，隨調(diào)制信號(hào)的大小而線性變化隨調(diào)制信號(hào)的大小而線性變化的過(guò)程的過(guò)程； 調(diào)制信號(hào)可以調(diào)制信號(hào)可以是數(shù)字的是數(shù)字的，也可以是，也可以是模擬的模擬的,通常用通常用 f（t）或）或v表示表示； 未受調(diào)制的未受調(diào)制的高頻振蕩信號(hào)高頻振蕩信號(hào)稱(chēng)為稱(chēng)為載波載波； 已調(diào)制后的高頻振蕩波稱(chēng)為已調(diào)制后的高頻振蕩波稱(chēng)為已調(diào)信號(hào)已調(diào)信號(hào)，它帶有調(diào)，它帶有調(diào)制信號(hào)的特征信息制信號(hào)的特征信息； 解調(diào)解調(diào)是調(diào)制的逆過(guò)程，其作用是從已調(diào)信號(hào)中取是調(diào)制的逆過(guò)程，其作

2、用是從已調(diào)信號(hào)中取出調(diào)制信號(hào)。出調(diào)制信號(hào)。 調(diào)制調(diào)制的必要性的必要性：（1）對(duì)于無(wú)線頻譜的使用，國(guó)際上有嚴(yán)格的管理）對(duì)于無(wú)線頻譜的使用，國(guó)際上有嚴(yán)格的管理和分配，在頻譜擁擠的條件下，無(wú)線電高頻可和分配，在頻譜擁擠的條件下，無(wú)線電高頻可提提供較大的通信容量供較大的通信容量。（2）在有線系統(tǒng)中，同軸線對(duì)于高頻信號(hào)可以提）在有線系統(tǒng)中，同軸線對(duì)于高頻信號(hào)可以提供有效的供有效的屏蔽屏蔽，使信號(hào)不致泄漏。，使信號(hào)不致泄漏。趨膚效應(yīng)、網(wǎng)趨膚效應(yīng)、網(wǎng)狀屏蔽狀屏蔽。（3）在無(wú)線系統(tǒng)中，只有當(dāng)）在無(wú)線系統(tǒng)中，只有當(dāng)天線尺寸天線尺寸與波長(zhǎng)可比與波長(zhǎng)可比擬時(shí)才能有效地輻射射頻功率。擬時(shí)才能有效地輻射射頻功率。未調(diào)信

3、號(hào)頻率太未調(diào)信號(hào)頻率太低低，天線尺寸太大。，天線尺寸太大。（4）利用調(diào)制解調(diào)技術(shù)可以提供有效的方法來(lái)）利用調(diào)制解調(diào)技術(shù)可以提供有效的方法來(lái)克克服信道缺陷。服信道缺陷。 從頻域看，從頻域看，已調(diào)信號(hào)的頻譜（能量）集中在高頻已調(diào)信號(hào)的頻譜（能量）集中在高頻正弦波（載波）的附近正弦波（載波）的附近，但它們所占有的頻帶寬，但它們所占有的頻帶寬度是不同的。度是不同的。調(diào)制波都占據(jù)一定的頻帶寬度調(diào)制波都占據(jù)一定的頻帶寬度； 模擬調(diào)制模擬調(diào)制中常見(jiàn)的中常見(jiàn)的連續(xù)信號(hào)調(diào)制連續(xù)信號(hào)調(diào)制有：有：振幅調(diào)制（振幅調(diào)制（AM）、頻率調(diào)制（）、頻率調(diào)制（FM）及相位調(diào)制（）及相位調(diào)制（PM）； 脈沖調(diào)制脈沖調(diào)制有：脈沖有

4、：脈沖幅度幅度調(diào)制（調(diào)制（PAM）、脈沖）、脈沖寬度寬度調(diào)制（調(diào)制（PWM）、脈沖）、脈沖位置位置調(diào)制（調(diào)制（PPM）等）等； 數(shù)字調(diào)制數(shù)字調(diào)制有：幅度鍵控（有：幅度鍵控（ASK）、頻移鍵控（）、頻移鍵控（FSK）、移相鍵控（）、移相鍵控（PSK）等）等； 振幅調(diào)制屬于頻譜的線性變換振幅調(diào)制屬于頻譜的線性變換，而，而頻率調(diào)制及相頻率調(diào)制及相位調(diào)制則屬于頻譜的非線性變換位調(diào)制則屬于頻譜的非線性變換（已調(diào)波的某參（已調(diào)波的某參數(shù)隨調(diào)制信號(hào)的大小是線性變化，否則會(huì)失真）數(shù)隨調(diào)制信號(hào)的大小是線性變化，否則會(huì)失真）。4.2 頻譜線性變換的一般概念頻譜線性變換的一般概念 調(diào)制、解調(diào)、調(diào)制、解調(diào)、混頻混頻等

5、，需使用等，需使用非線性電路非線性電路，在頻域，在頻域上，這些功能都屬于上，這些功能都屬于頻譜搬移頻譜搬移； 頻譜變換電路頻譜變換電路分為分為頻譜線性變換頻譜線性變換和和頻譜非線性變換頻譜非線性變換電路兩大類(lèi)電路兩大類(lèi)； 頻譜頻譜線性變換線性變換實(shí)質(zhì)上是實(shí)質(zhì)上是將輸入信號(hào)頻譜將輸入信號(hào)頻譜沿頻率軸沿頻率軸進(jìn)進(jìn)行不失真的搬移行不失真的搬移，如，如振幅調(diào)制與解調(diào)、混頻振幅調(diào)制與解調(diào)、混頻等等； 頻譜非線性變換頻譜非線性變換的作用是對(duì)輸入信號(hào)頻譜進(jìn)行特定的作用是對(duì)輸入信號(hào)頻譜進(jìn)行特定的的非線性變換非線性變換，如，如頻率調(diào)制、相位調(diào)制頻率調(diào)制、相位調(diào)制等。等。 頻譜搬移要靠頻譜搬移要靠非線性器件非線性

6、器件來(lái)實(shí)現(xiàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)，即使是線性變換即使是線性變換 對(duì)常用的對(duì)常用的有源器件有源器件提供適當(dāng)?shù)奶峁┻m當(dāng)?shù)拇笮盘?hào)大信號(hào)，就可構(gòu)成非，就可構(gòu)成非線性特性線性特性；討論實(shí)際存在的有源器件的非線性討論實(shí)際存在的有源器件的非線性時(shí)時(shí)，假設(shè)器件不存在非線性電抗假設(shè)器件不存在非線性電抗，即不考慮器件（晶體，即不考慮器件（晶體管）的電荷儲(chǔ)存效應(yīng)。管）的電荷儲(chǔ)存效應(yīng)。 根據(jù)根據(jù)輸入輸入-輸出關(guān)系輸出關(guān)系的的非線性類(lèi)型可以劃分為兩大非線性類(lèi)型可以劃分為兩大類(lèi)類(lèi)：一一是是折線形式或開(kāi)關(guān)段形式折線形式或開(kāi)關(guān)段形式；二二是是漸變形式漸變形式斜率無(wú)突變斜率無(wú)突變。 某些器件的非線性特性不能用簡(jiǎn)單解析式表達(dá)，某些器件的非線性特

7、性不能用簡(jiǎn)單解析式表達(dá)，但在理論上總可以用但在理論上總可以用多項(xiàng)式來(lái)表示多項(xiàng)式來(lái)表示。 非線性電路不能用疊加原理來(lái)求解非線性電路不能用疊加原理來(lái)求解，這意味著輸，這意味著輸出信號(hào)的出信號(hào)的直流直流（平均值）和（平均值）和交流交流（時(shí)間變量）分（時(shí)間變量）分量是量是互相關(guān)聯(lián)互相關(guān)聯(lián)的，這與線性電路不同。的，這與線性電路不同。圖圖4-1 電壓控制折線特性源電壓控制折線特性源c1o1o1o() 0 cg vvvVivVcmaxccmax22coscos223amxiiiittc maxc maxc maxc max2222coscos3cos5235iiiiittt方波入：1cP2cos2V g R

8、vt正弦波激勵(lì)時(shí)的選頻輸出為：含義：當(dāng)含義：當(dāng)v1用用一個(gè)低頻和載波同時(shí)加入時(shí)，由諧振功放原理知：一個(gè)低頻和載波同時(shí)加入時(shí)，由諧振功放原理知：在欠壓區(qū)內(nèi)，輸出電流幅度在欠壓區(qū)內(nèi)，輸出電流幅度imax正比于輸入低頻信號(hào)正比于輸入低頻信號(hào)V1的幅度。的幅度。即輸出幅度正比于兩輸入信號(hào)的乘積。即輸出幅度正比于兩輸入信號(hào)的乘積。這就是這就是調(diào)幅的原理調(diào)幅的原理。4.2.1 單間斷點(diǎn)折線特性源單間斷點(diǎn)折線特性源正弦波：正弦波：11cosvVt1maxccig VP110中，中，2c方波輸入時(shí)，選頻輸出比正弦波大方波輸入時(shí)，選頻輸出比正弦波大4/4.2.2 平方律特性源平方律特性源 平方律的輸入電壓與輸出

9、電壓特性可以用平方律的輸入電壓與輸出電壓特性可以用二極管、二極管、電阻和電源電阻和電源三者三者串聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)來(lái)近似串聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)來(lái)近似； 工作在工作在恒流區(qū)域恒流區(qū)域的的結(jié)型和結(jié)型和MOS型型場(chǎng)效應(yīng)管（場(chǎng)效應(yīng)管（FET）的特性是一種典型的平方律特性的特性是一種典型的平方律特性，可用下列關(guān)系式可用下列關(guān)系式表示：表示： 設(shè)設(shè) 上式中，上式中，Vx=VP Vb，進(jìn)一步簡(jiǎn)化可得，進(jìn)一步簡(jiǎn)化可得21DSS1DP11 0 PPvIvViVvV1b1cosvVVt222b1DSS2DSS1122cos12coscosXXPPVVtIiIVV VtVtVV 1202coscos2itIItIt 式中式中 定義大信號(hào)

10、平均跨導(dǎo)定義大信號(hào)平均跨導(dǎo) 為：為： 與激勵(lì)電壓與激勵(lì)電壓V1無(wú)關(guān)無(wú)關(guān)（一般來(lái)說(shuō)，（一般來(lái)說(shuō)，gm與與V1是有關(guān)是有關(guān)的）。的）。 平方律特性有一個(gè)重要性質(zhì)平方律特性有一個(gè)重要性質(zhì)：即任何特定工作點(diǎn)即任何特定工作點(diǎn)Q上的小信號(hào)跨導(dǎo)上的小信號(hào)跨導(dǎo)gm等于同一工作點(diǎn)上的大信號(hào)等于同一工作點(diǎn)上的大信號(hào)平均跨導(dǎo)平均跨導(dǎo)。22DSS1022XPIVIVVDSS1122XPIIV VV 2DSS1222PIVIVDSS1212mxPIIgVVV bbDSSDSS2P22PP22v vmxmv vIIigVvVgvVV 22DSS211120222coscos=coscos2XXPIiVV VtVtIItI

11、tV2cos= 1cos2/2ttVx=VP Vbmgmg22DSSDSS221pPpvIiIVvVV圖圖4-2 電壓控制平方律特性源電壓控制平方律特性源大信號(hào)平均跨導(dǎo)大信號(hào)平均跨導(dǎo) 為為21DSS1DP11 0 PPvIvViVvV1b1cosvVVt222b1DSS2DSS1122cos12coscosXXPPVVtIiIVV VtVtVV 1202coscos2itIItIt22DSS1022XPIVIVVDSS1122XPIIV VV 2DSS1222PIVIVDSS1212mxPIIgVVV mg 設(shè)設(shè) ，丙類(lèi)激勵(lì)平方律器件丙類(lèi)激勵(lì)平方律器件 如圖如圖4-4所示，這是一種平方律正弦波

12、端頂周期所示，這是一種平方律正弦波端頂周期脈沖串，其最大值為：脈沖串，其最大值為： 導(dǎo)通角導(dǎo)通角 i2可展開(kāi)為無(wú)窮多項(xiàng)正弦信號(hào)之和可展開(kāi)為無(wú)窮多項(xiàng)正弦信號(hào)之和1b1( )costVVt2DSS2max12XpIiVVV11arccosXcVV圖圖4-4 正弦波丙類(lèi)激勵(lì)平方律器件正弦波丙類(lèi)激勵(lì)平方律器件22b1DSSDSS2max121pbPPVVIiIVVVVVVx=VP Vb 在小信號(hào)工作時(shí)，即在小信號(hào)工作時(shí)，即 時(shí)時(shí)，令，令 顯然，小信號(hào)下可認(rèn)為顯然，小信號(hào)下可認(rèn)為i（t）與）與 （t）呈線性關(guān)系，可用）呈線性關(guān)系，可用小信號(hào)跨導(dǎo)表示為：小信號(hào)跨導(dǎo)表示為： gm是偏置電流的線性函數(shù)，這是是

13、偏置電流的線性函數(shù)，這是小信號(hào)線性增益控制的小信號(hào)線性增益控制的基礎(chǔ)基礎(chǔ)，當(dāng)當(dāng)Idc受控于音頻信號(hào)時(shí)，可實(shí)現(xiàn)頻譜搬移受控于音頻信號(hào)時(shí)，可實(shí)現(xiàn)頻譜搬移。 1qv tKT b( )u tVv t 2dceee1( )bbqv tqVqVKTKTKTssqv tiIIIi tKTbdcseqVKTIIdc( )( )qIti tKT dcmi tqIgv tKT4.2.3 指數(shù)特性源指數(shù)特性源結(jié)型二極管或晶體管中，結(jié)型二極管或晶體管中，PN結(jié)加上正向偏置，發(fā)射電流近似為結(jié)加上正向偏置，發(fā)射電流近似為( )2squ tKTiI e1xex V V1 1V V2 2+ +_ _+ +_ _= =f f(

14、 ) ( ) V V1 1I I2 2i i2 2= =Ise Ise i i2 2v v1 1q qKTKT i2 + 1V+ 2V 21()If V 2qu tKTsiI e圖圖4-5 指數(shù)型受控電流源指數(shù)型受控電流源u(t)是峰值為是峰值為V1的對(duì)稱(chēng)方波的對(duì)稱(chēng)方波時(shí)時(shí)，i2也是方波也是方波b1( )cosu tVVt 2dce1( )bqVKTsqv tiIIi tKTbdcseqVKTIIdc( )( )qIti tKT dcmi tqIgv tKT2P P2tanhIIxV V1 1V V2 2+ +_ _+ +_ _= =f f( ) ( ) V V1 1I I2 2i i2 2=

15、 =Ise Ise i i2 2v v1 1q qKTKT i2 + 1V+ 2V 21()If V 2qu tKTsiI e4.2.4 受控差分特性源受控差分特性源 雙晶體管連接成差分形式，總發(fā)射極電流雙晶體管連接成差分形式，總發(fā)射極電流IK由恒由恒流源提供（如圖流源提供（如圖4-6所示）。設(shè)所示）。設(shè) u1-u2=V1cos t，令令 ，則：，則：1qVxKT12KIii22KIiitanhcos22KIxit 結(jié)論：結(jié)論：只要能產(chǎn)生出兩個(gè)正弦函數(shù)的相乘項(xiàng)（從而產(chǎn)生只要能產(chǎn)生出兩個(gè)正弦函數(shù)的相乘項(xiàng)（從而產(chǎn)生頻譜）的器件就可以實(shí)現(xiàn)頻譜搬移頻譜）的器件就可以實(shí)現(xiàn)頻譜搬移模擬乘法器模擬乘法器就是

16、一種就是一種理想的頻譜線性搬移器件理想的頻譜線性搬移器件1cP2cos2V g Rvt4.3 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào) 使使高頻正弦波的振幅按照低頻信號(hào)高頻正弦波的振幅按照低頻信號(hào)f（t）成比例地）成比例地變化變化，就，就可可產(chǎn)生已調(diào)幅信號(hào)產(chǎn)生已調(diào)幅信號(hào)； 振幅調(diào)制屬于頻譜的線性變換振幅調(diào)制屬于頻譜的線性變換； 模擬信號(hào)的調(diào)幅通常又分為四種方式：模擬信號(hào)的調(diào)幅通常又分為四種方式：普通振幅普通振幅調(diào)制（調(diào)制（AM）、抑制載波的雙邊帶調(diào)制（抑制載波的雙邊帶調(diào)制（DSB-SC）、）、抑制載波的單邊帶調(diào)制（抑制載波的單邊帶調(diào)制（SSB-SC）和）和殘留邊殘留邊帶調(diào)制（帶調(diào)制（VSB）。Ka為比例系

17、數(shù)為比例系數(shù)。令調(diào)制信號(hào)為單音余弦波令調(diào)制信號(hào)為單音余弦波 ， ，則：，則：調(diào)幅指數(shù)或調(diào)制度調(diào)幅指數(shù)或調(diào)制度 ，表示，表示載波幅度受調(diào)制信號(hào)控制載波幅度受調(diào)制信號(hào)控制的程度的程度。載波的振幅載波的振幅：最大值：最大值：最小值：最小值：可見(jiàn)：可見(jiàn)：音單調(diào)幅波由三個(gè)頻率分量組成音單調(diào)幅波由三個(gè)頻率分量組成 cos1cosacmaccmccmKv tVK f ttVf ttV 1coscos1coscosacmccmccmK Vv tVttVmttaVcmaaK VmV coscoscos11coscoscos22cmccacmcmcacmcacmcv tVtm VttVtm Vtm Vt cosf

18、 tVtccma(1cos)Vmt(1)cmaVm1cmaVm4.3.1 AM波的基本特性及其波的基本特性及其數(shù)學(xué)表達(dá)式數(shù)學(xué)表達(dá)式 調(diào)幅波的振幅應(yīng)正比于信息（調(diào)制信號(hào)）調(diào)幅波的振幅應(yīng)正比于信息（調(diào)制信號(hào)）f（t），設(shè)高頻載），設(shè)高頻載波波 ，則調(diào)幅波為：，則調(diào)幅波為：cosccmcVt圖圖4-7 普通調(diào)幅度的波形、頻譜及矢量合成普通調(diào)幅度的波形、頻譜及矢量合成 峰值調(diào)幅指數(shù)峰值調(diào)幅指數(shù) 谷值調(diào)幅指谷值調(diào)幅指數(shù)數(shù)maxcmacmVVmV上mincmacmVVmV下CB 以角速度以角速度逆時(shí)針逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)，CB”以角速度以角速度順時(shí)針順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)，合成矢量方向不變合成矢量方向不變。圖圖4-

19、8 時(shí)的過(guò)調(diào)幅失真時(shí)的過(guò)調(diào)幅失真峰值調(diào)幅指數(shù)峰值調(diào)幅指數(shù) 谷值調(diào)幅指谷值調(diào)幅指數(shù)數(shù)1am maxcmacmVVmV上mincmacmVVmV下調(diào)幅波的功率調(diào)幅波的功率與帶寬：與帶寬：載波作用在單位電阻上的功率為載波作用在單位電阻上的功率為AM波作用在單位電阻上的功率波作用在單位電阻上的功率最大狀態(tài)功率最大狀態(tài)功率最小狀態(tài)功率最小狀態(tài)功率調(diào)制信號(hào)的一個(gè)周期內(nèi)調(diào)制信號(hào)的一個(gè)周期內(nèi)的平均功率為的平均功率為OT212cmPV22OT211cos1cos2cmaaPVmtPmt2OTmax1aPPm2OTin1maPPm2OTav11cosd2aPPmtt2avOTOTSB12aOTPPm PPPOT2

20、14SBSBaPPm P上下 1coscoscmcv tVmtta/2cmam V邊頻振幅邊頻振幅OT22OT111 2cos1cos2/2 d122aaaPmtmttPmOTSBavOTOTSBav111,322aPPmPPPPP圖圖4-9 調(diào)幅波的上下邊帶調(diào)幅波的上下邊帶maxmaxmaxmax2222ccBFB調(diào)幅波所占的頻帶寬度為調(diào)幅波所占的頻帶寬度為Fmax為調(diào)制信號(hào)的最高頻率為調(diào)制信號(hào)的最高頻率中短波廣播的帶寬為中短波廣播的帶寬為9kHz圖圖4-10 模模擬擬乘法器實(shí)現(xiàn)普通振幅波調(diào)制乘法器實(shí)現(xiàn)普通振幅波調(diào)制“1”代表直流代表直流【例【例4.1】某一調(diào)幅波，其載波功率】某一調(diào)幅波，其

21、載波功率PoT=150W 。（1）若調(diào)幅指數(shù)）若調(diào)幅指數(shù)ma=0.3，求邊頻功率。，求邊頻功率。（2）若調(diào)幅指數(shù)）若調(diào)幅指數(shù)ma=1，求邊頻功率及最大狀態(tài)功，求邊頻功率及最大狀態(tài)功率。率。解：（解：（1）ma=0.3時(shí)，有：時(shí)，有：（2）ma=1時(shí)，有：時(shí)，有： 最大狀態(tài)功率為：最大狀態(tài)功率為： 要保證要保證AM波不失真，必須波不失真，必須最大狀態(tài)功率最大狀態(tài)功率下也不失下也不失真?？梢?jiàn)，真?？梢?jiàn)，AM波的放大效率較低波的放大效率較低。OT22SBSSB10.321506.75(W)22aPPm P2SBSSB11215075(W)22OTaPPm PmaxOT211504600(W)aPPm

22、4.3.2 雙邊帶調(diào)制雙邊帶調(diào)制(DSB)和單邊帶調(diào)制和單邊帶調(diào)制(SSB) 調(diào)幅波的上下邊帶或調(diào)幅波的上下邊帶或上下邊頻反映了調(diào)制信號(hào)本上下邊頻反映了調(diào)制信號(hào)本身的頻譜結(jié)構(gòu)，身的頻譜結(jié)構(gòu)，載波僅起頻譜搬移的作用載波僅起頻譜搬移的作用，不反，不反映調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律映調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律； 從信息傳輸?shù)慕嵌瓤?，從信息傳輸?shù)慕嵌瓤矗冀^大部分功率的載波分占絕大部分功率的載波分量是無(wú)用的量是無(wú)用的；如果頻譜搬移后在傳輸前將它抑制如果頻譜搬移后在傳輸前將它抑制掉，可以在不影響傳輸信息的條件下大大節(jié)省發(fā)掉，可以在不影響傳輸信息的條件下大大節(jié)省發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率射機(jī)的發(fā)射功率； 這種模式稱(chēng)為這種模式稱(chēng)為抑制

23、載波的雙邊帶調(diào)制（抑制載波的雙邊帶調(diào)制（DSB），），它的它的數(shù)學(xué)表達(dá)式數(shù)學(xué)表達(dá)式為：為： DSBcoscmcvtV f t t 1cosacmccmKv tVf ttV圖圖4-11 DSB波形譜結(jié)構(gòu)與實(shí)現(xiàn)模型波形譜結(jié)構(gòu)與實(shí)現(xiàn)模型 DSBcoscmcvtV f t tmaxDSBmax222BF 即即帶寬帶寬與普通的與普通的AM波是一樣的波是一樣的，只是發(fā)射功率大幅只是發(fā)射功率大幅度下降。度下降。 觀察觀察DSB的頻譜結(jié)構(gòu)可以發(fā)現(xiàn)的頻譜結(jié)構(gòu)可以發(fā)現(xiàn)：上邊帶和下邊帶上邊帶和下邊帶都反都反映了調(diào)制信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)，映了調(diào)制信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)，區(qū)別僅在于下邊帶頻譜倒區(qū)別僅在于下邊帶頻譜倒置置；從傳輸信息的

24、角度看，這是無(wú)關(guān)緊要的。從傳輸信息的角度看，這是無(wú)關(guān)緊要的。 進(jìn)一步將一個(gè)邊帶抑制掉，僅傳輸一個(gè)邊帶，這種調(diào)進(jìn)一步將一個(gè)邊帶抑制掉，僅傳輸一個(gè)邊帶，這種調(diào)制方式稱(chēng)為制方式稱(chēng)為單邊帶調(diào)制（單邊帶調(diào)制（SSB）。SSB占據(jù)頻帶寬度占據(jù)頻帶寬度為：為：SSBmaxBF SSB可用乘法器加可用乘法器加單邊帶單邊帶濾波器來(lái)實(shí)現(xiàn)濾波器來(lái)實(shí)現(xiàn)，稱(chēng)為，稱(chēng)為濾波濾波法法，對(duì)濾波器的矩形系數(shù)，對(duì)濾波器的矩形系數(shù)要求過(guò)高，工程中常采用要求過(guò)高，工程中常采用逐級(jí)調(diào)制濾波的方法逐級(jí)調(diào)制濾波的方法。圖圖4-12 SSB的實(shí)現(xiàn)及頻譜結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)及頻譜結(jié)構(gòu)(濾波法濾波法)相對(duì)帶寬相對(duì)帶寬圖圖4-12 SSB的實(shí)現(xiàn)及頻譜結(jié)構(gòu)的實(shí)

25、現(xiàn)及頻譜結(jié)構(gòu)（移相法移相法）SSBmaxBF coscos2211coscos22ccmcmccmcv tVttVtVt DSBcoscmcvtV f t t圖圖4-13 修正移相法修正移相法 111coscos211coscos2222cmcmcmv tVttVtVt 濾邊帶濾邊帶4.3.3 振幅調(diào)制電路振幅調(diào)制電路 按輸出功率的高低按輸出功率的高低(即前級(jí)調(diào)制，還是末級(jí)調(diào)制即前級(jí)調(diào)制，還是末級(jí)調(diào)制)，可分為可分為高電平調(diào)幅高電平調(diào)幅和和低電平調(diào)幅低電平調(diào)幅兩大類(lèi)兩大類(lèi)； 高電平調(diào)幅為集電極調(diào)幅和基極調(diào)幅高電平調(diào)幅為集電極調(diào)幅和基極調(diào)幅（載（載波大波大） 。高電平調(diào)幅一般高電平調(diào)幅一般用在大

26、功率調(diào)幅發(fā)射機(jī)用在大功率調(diào)幅發(fā)射機(jī)中中； 在在雙邊帶和單邊帶調(diào)制發(fā)射機(jī)中，一般采用低電平雙邊帶和單邊帶調(diào)制發(fā)射機(jī)中，一般采用低電平調(diào)制電路調(diào)制電路。對(duì)它提出的要求主要是。對(duì)它提出的要求主要是調(diào)制線性好，載調(diào)制線性好，載波抑制能力強(qiáng)波抑制能力強(qiáng)（載載波泄波泄漏小漏?。?。1模擬乘法器振幅調(diào)制電路模擬乘法器振幅調(diào)制電路 幾種典型的幾種典型的單片集成雙平衡模擬乘法器單片集成雙平衡模擬乘法器的應(yīng)用電路的應(yīng)用電路 MCl496/1596雙平衡模擬乘法器是最具有代表性的雙平衡模擬乘法器是最具有代表性的產(chǎn)品之一產(chǎn)品之一圖圖4-14 MC1496/1596應(yīng)用圖及應(yīng)用圖及平衡調(diào)幅電路平衡調(diào)幅電路 圖圖4-15

27、MC1496/1596平衡調(diào)幅電路平衡調(diào)幅電路圖圖4-16 AD834應(yīng)用電路圖應(yīng)用電路圖 應(yīng)用中要注意各端口的應(yīng)用中要注意各端口的匹配和電源去耦，這對(duì)匹配和電源去耦，這對(duì)保證指標(biāo)非常重要。保證指標(biāo)非常重要。2平方律調(diào)幅器平方律調(diào)幅器 場(chǎng)效應(yīng)管具有典型的平方律特性場(chǎng)效應(yīng)管具有典型的平方律特性 令令 則有則有201122111dDSSDSSDSSDSS212ppp12vvviIIIIaava vVVV0DSSaIDSS1P2IaV DSS22PIaV1( )cos ( )cos ( )coscosccmccmcf tVttVttVtVt,012201122222coscoscoscos12cos

28、2coscos21cos2coscos2dcmccmccmccmccmcciaa VtVta VtVta VtaaVtaVta Vta V Vtt利用濾波器取出利用濾波器取出 c、 c 分量，則完成調(diào)幅分量，則完成調(diào)幅圖圖4-17 平方律調(diào)幅器平方律調(diào)幅器 201122111dDSSDSSDSSDSS212ppp12vvviIIIIaava vVVV0DSSaIDSS1P2IaV DSS22PIaV1( )cos ( )cos ( )coscosccmccmcf tVttVttVtVt,012201122222coscoscoscos12cos2coscos21cos2coscos2dcmcc

29、mccmccmccmcciaa VtVta VtVta VtaaVtaVta Vta V Vtt 由于由于實(shí)際的場(chǎng)效應(yīng)管特性不可能完全是平方律特實(shí)際的場(chǎng)效應(yīng)管特性不可能完全是平方律特性，因此，性，因此，id中除了中除了 、2 、 c、2 c、 c 分分量之外，還會(huì)產(chǎn)生很多難以濾除的雜散分量。量之外，還會(huì)產(chǎn)生很多難以濾除的雜散分量。 采用平衡調(diào)幅器可以抵消許多組合頻率分量采用平衡調(diào)幅器可以抵消許多組合頻率分量。平方律平衡調(diào)幅器平方律平衡調(diào)幅器載波分量被抵消載波分量被抵消，輸出為，輸出為DSB信號(hào)信號(hào)01221cdciaa vvavv01222dcciaavvavv121224cddiia va

30、v v圖圖4-19 斬波調(diào)幅斬波調(diào)幅 1cos00cos0cctS tt 1222coscos3cos5235cccS tttt 1222coscos3cos5235cccavf t S tf tttt輸出不含載波的耦次諧波項(xiàng)輸出不含載波的耦次諧波項(xiàng)3斬波調(diào)幅斬波調(diào)幅 斬波調(diào)幅就是用載波頻斬波調(diào)幅就是用載波頻率的變化來(lái)通斷率的變化來(lái)通斷f（t），），把把f（t）信號(hào)）信號(hào)“斬?cái)亍背芍艹芍芷跒槠跒?的間斷信號(hào)，的間斷信號(hào)，再通過(guò)中心頻率為再通過(guò)中心頻率為 c的的帶通濾波器取出調(diào)幅信帶通濾波器取出調(diào)幅信號(hào)號(hào)2c不是過(guò)調(diào)幅，無(wú)明顯失真不是過(guò)調(diào)幅，無(wú)明顯失真雙向斬波雙向斬波二極管斬波調(diào)幅電路二極管斬波

31、調(diào)幅電路 （b b）S S ( (t t) )*t t- -1 11 1V V0 0V Va a( (t t) )R Rs sV VcmcmcoscosW tW tc cf f( (t t) )（e e）R R1 1a ab bD DD DD DD DV V ( (t t) )a a3 34 42 21 1f f( (t t) )+ +- -( (f f) )V Vc c+ +- -f f( (t t) )( (g g) )D D3 3D D4 4D D1 1D D2 2a aV V ( (t t) )V V ( (t t) )c ca ab bf f( (t t) )( (t t) )u u

32、0( (a a) )( (d d) )0 00 0t tV Va a ( (t t) )( (c c) )0 0t tt t t Va(t) O t f(t) O （a） S*(t) 1 t 1 （b） RS f(t) Vcmcoswct （e） Va(t) V0 f(t) D1 （c） uo(t) O t （d） R1 D1 a D3 D2 D4 b Va(t) Vc + + （f） D4 D2 a f(t) D3 Vc(t) （g） b Va(t) 1cos0*1cos0cctStt 444*coscos3cos535cccStttt 444coscos3cos535acccVtf ttt

33、t為提高調(diào)幅信號(hào)的幅度為提高調(diào)幅信號(hào)的幅度，還可以采用雙向斬波還可以采用雙向斬波。輸出不含載波的耦次諧輸出不含載波的耦次諧波項(xiàng)，且幅度加倍。波項(xiàng)，且幅度加倍。4.3.4 振幅調(diào)制波的解調(diào)模型及電路振幅調(diào)制波的解調(diào)模型及電路1振幅波的解調(diào)模型振幅波的解調(diào)模型解調(diào)是調(diào)制的逆過(guò)程解調(diào)是調(diào)制的逆過(guò)程； 從頻譜搬移的角度看，解調(diào)是從頻譜搬移的角度看，解調(diào)是頻譜從高頻端搬到基帶頻譜從高頻端搬到基帶的過(guò)程的過(guò)程； 普通振幅波的普通振幅波的解調(diào)常常稱(chēng)為檢波解調(diào)常常稱(chēng)為檢波 檢波器必須由可完成頻譜搬移的檢波器必須由可完成頻譜搬移的非線性器件及低通濾波器組成非線性器件及低通濾波器組成 普通調(diào)幅波通過(guò)檢波普通調(diào)幅波

34、通過(guò)檢波輸出信號(hào)輸出信號(hào) 0，實(shí)際上是調(diào)幅波的包絡(luò)，這，實(shí)際上是調(diào)幅波的包絡(luò)，這種檢波器又稱(chēng)為種檢波器又稱(chēng)為包絡(luò)檢波器包絡(luò)檢波器。如果輸入信號(hào)是等幅波，檢波后。如果輸入信號(hào)是等幅波，檢波后的輸出是直流分量，當(dāng)然也是的輸出是直流分量，當(dāng)然也是“包絡(luò)包絡(luò)”。 既然檢波是一種頻譜搬移，乘法器可用以完成頻既然檢波是一種頻譜搬移，乘法器可用以完成頻譜搬移。譜搬移。將將抑制載波的雙邊帶信號(hào)與參考信號(hào)相抑制載波的雙邊帶信號(hào)與參考信號(hào)相乘，設(shè)乘，設(shè)參考信號(hào)與被抑制的載波信號(hào)同頻同相參考信號(hào)與被抑制的載波信號(hào)同頻同相，僅幅度為僅幅度為Vr，于是經(jīng)低通濾波后，有：于是經(jīng)低通濾波后，有： 輸出信號(hào)輸出信號(hào) 0是與是

35、與f（t）成正比的信號(hào)，即調(diào)制信）成正比的信號(hào)，即調(diào)制信號(hào)。這種檢波方式號(hào)。這種檢波方式需要一個(gè)與載波同頻同相的參需要一個(gè)與載波同頻同相的參考信號(hào)，考信號(hào)，因此稱(chēng)為因此稱(chēng)為同步檢波或相干檢波同步檢波或相干檢波。 如參考信號(hào)與載波信號(hào)如參考信號(hào)與載波信號(hào)不同頻同相不同頻同相，會(huì)產(chǎn)生失真，會(huì)產(chǎn)生失真，使檢波性能下降，即：，使檢波性能下降，即： 經(jīng)過(guò)低通后的輸出為：經(jīng)過(guò)低通后的輸出為： 即即輸出解調(diào)信號(hào)產(chǎn)生了失真輸出解調(diào)信號(hào)產(chǎn)生了失真。 011cos22mcmrmcmrvK VV f tK V V f tKf t 0coscosccmcmrvtf t K V Vtt ocosvtKf tt 11co

36、scos22acmcacmcv tm Vtm Vt 圖圖4-21 振幅調(diào)制波的解調(diào)振幅調(diào)制波的解調(diào) 01cos2cmcmrvK VV f tKf t 0coscosccmcmrvtf t K V Vtt ocosvtKf tt 圖圖4-22 乘積檢波乘積檢波 01cos2cmcmrvK VV f tKf t ocosvtKf tt 0coscosccmcmrvtf t K V Vtt 利用模乘法器也可實(shí)行利用模乘法器也可實(shí)行SSB解調(diào)、普通振幅波的解解調(diào)、普通振幅波的解調(diào)調(diào)。結(jié)論：相干檢波適用于結(jié)論：相干檢波適用于AM、DSB、SSB 本地載波的產(chǎn)生方法：本地載波的產(chǎn)生方法： （1）接收機(jī)內(nèi)振

37、蕩器（本振），難同步；）接收機(jī)內(nèi)振蕩器（本振），難同步； （2）發(fā)送導(dǎo)頻，使接收本振與之同步；）發(fā)送導(dǎo)頻，使接收本振與之同步； （3）用非線性器件從已調(diào)波中提?。┯梅蔷€性器件從已調(diào)波中提取(載波提取載波提取)。 普通振幅波普通振幅波中包含載波分量，可以直接利用非線性中包含載波分量，可以直接利用非線性器件器件（限幅器）（限幅器）的作用進(jìn)行的作用進(jìn)行相干相干解調(diào)解調(diào)，不需額外加，不需額外加入提供載波的電路。入提供載波的電路。 普通振幅波普通振幅波中包含載波分量中包含載波分量，可以直接利用非線性可以直接利用非線性器件的作用進(jìn)行器件的作用進(jìn)行包絡(luò)檢波（非相干，包絡(luò)檢波（非相干，不需不需本振）本振）。如

38、可用如可用三極管三極管和和RLC低通濾波器組成三極管低通濾波器組成三極管檢波電檢波電路路（如圖（如圖4-23所示）。低通濾波器取出所示）。低通濾波器取出ic中的平均中的平均分量，這即是調(diào)制信號(hào)分量，這即是調(diào)制信號(hào)（其中包含有失真成分其中包含有失真成分）。）。圖圖4-23 三極管檢波電路三極管檢波電路 2二極管包絡(luò)檢波器的工作原理二極管包絡(luò)檢波器的工作原理 （1）對(duì)普通調(diào)幅波的解調(diào)）對(duì)普通調(diào)幅波的解調(diào) 目前目前用得最廣泛的是二極管包絡(luò)檢波器用得最廣泛的是二極管包絡(luò)檢波器（如圖（如圖4-24所示），它由二極管與所示），它由二極管與RLC并聯(lián)構(gòu)成的低通濾并聯(lián)構(gòu)成的低通濾波器構(gòu)成波器構(gòu)成； 當(dāng)輸入端輸

39、入一正弦電壓（當(dāng)輸入端輸入一正弦電壓（ i=Visin ct）時(shí)，正弦電壓的）時(shí)，正弦電壓的頻率為頻率為 c。設(shè)二極管正向?qū)娮铻椤ＴO(shè)二極管正向?qū)娮铻镽d，而且滿(mǎn)足，而且滿(mǎn)足 ，輸入的正弦電壓幾乎全部加到二極管，輸入的正弦電壓幾乎全部加到二極管D上。當(dāng)信號(hào)為正上。當(dāng)信號(hào)為正半周時(shí)，二極管半周時(shí)，二極管D導(dǎo)通，導(dǎo)通電流為導(dǎo)通，導(dǎo)通電流為id，該電流對(duì)電容，該電流對(duì)電容C充充電。注意，電容電。注意，電容C上的電壓上的電壓 c對(duì)二極管是反向偏置的，該對(duì)二極管是反向偏置的，該電壓與輸入電壓疊加后加到二極管。因此，高頻電壓到達(dá)電壓與輸入電壓疊加后加到二極管。因此，高頻電壓到達(dá)A點(diǎn)后再減小，二極管截

40、止（忽略二極管導(dǎo)通電壓）。此點(diǎn)后再減小，二極管截止（忽略二極管導(dǎo)通電壓）。此時(shí)，電容上的電壓通過(guò)時(shí)，電容上的電壓通過(guò)RL放電，由于放電，由于 ，放電緩慢，放電緩慢，放電電壓與高頻電壓交于放電電壓與高頻電壓交于B點(diǎn)點(diǎn)。dc1 0LRRC,dLRR 動(dòng)態(tài)平衡后，二極管導(dǎo)通時(shí)間很短，即導(dǎo)通角很動(dòng)態(tài)平衡后，二極管導(dǎo)通時(shí)間很短，即導(dǎo)通角很小，電容小，電容C上有一個(gè)脈動(dòng)的電壓，脈動(dòng)的頻率就上有一個(gè)脈動(dòng)的電壓，脈動(dòng)的頻率就是載波頻率是載波頻率 c； 當(dāng)當(dāng)RL足夠大時(shí)，電容足夠大時(shí)，電容C上充的電壓近似與上充的電壓近似與Vi接近接近，所以這種檢波方式有時(shí)又稱(chēng)為，所以這種檢波方式有時(shí)又稱(chēng)為峰值包絡(luò)檢波器峰值包絡(luò)

41、檢波器。電壓傳輸系數(shù)（或稱(chēng)為檢波效率）。電壓傳輸系數(shù)（或稱(chēng)為檢波效率）定義為：定義為： 峰值包絡(luò)檢波器的峰值包絡(luò)檢波器的 （實(shí)際總是小于（實(shí)際總是小于1）。 尖頂余弦脈動(dòng)電流：尖頂余弦脈動(dòng)電流： 定義定義檢波器的輸入電阻檢波器的輸入電阻 ： ，由式（，由式（4-39）可見(jiàn)）可見(jiàn)I1 2Iav，峰值檢波，峰值檢波Vi c，所，所以有以有結(jié)論結(jié)論：cdivKVidi1/RVIav12cos4cos2dcciIttcidiav122iLVvRRII圖圖4-24 二極管包絡(luò)檢波及波形二極管包絡(luò)檢波及波形 （2）二極管包絡(luò)檢波器的近似數(shù)學(xué)分析）二極管包絡(luò)檢波器的近似數(shù)學(xué)分析 近似條件：近似條件： 假設(shè)假

42、設(shè)RLC具有理想的濾波能力，電容具有理想的濾波能力，電容C上的電壓只存在其上的電壓只存在其平均電壓平均電壓 c； 輸入是等幅波，則電容輸入是等幅波，則電容C上的電壓上的電壓 c為直流電壓為直流電壓； 二極管工作在大信號(hào)二極管工作在大信號(hào)； 其特性用通過(guò)原點(diǎn)的折線代表（忽略導(dǎo)通電壓），見(jiàn)圖其特性用通過(guò)原點(diǎn)的折線代表（忽略導(dǎo)通電壓），見(jiàn)圖4-25。折線的斜率為。折線的斜率為 。這樣假設(shè)后，可用折線近似分。這樣假設(shè)后，可用折線近似分析法來(lái)分析二極管包絡(luò)檢波器。析法來(lái)分析二極管包絡(luò)檢波器。 設(shè)設(shè) 根據(jù)幾何關(guān)系根據(jù)幾何關(guān)系1/ddgR000dddddg vviv,icoscosiicdccVVtvvVt

43、 icosccvV圖圖4-25 大信號(hào)二極管包絡(luò)檢波波器大信號(hào)二極管包絡(luò)檢波波器近似的數(shù)學(xué)關(guān)系近似的數(shù)學(xué)關(guān)系 類(lèi)似于諧振功率放大器的分析方法類(lèi)似于諧振功率放大器的分析方法 說(shuō)明說(shuō)明 c為很小的值，于是，有為很小的值，于是，有maxiiicos1cosddcdcigVVg Vcmaxicoscoscos1cosdddiccccviig VttV0max01max1maxddcddcdndncIiIiIi 0max0iisincos1cos 1cossincosddccccdcdcccIig Vcg V1c0sincossincosdidcccLdidLcccg VIR g VvIRcisinco

44、sLdcccvR gVcicossincosLdccccvR gVcossincostancLdcccccR g 結(jié)論：結(jié)論：大信號(hào)包絡(luò)檢波器的導(dǎo)通角與輸入信號(hào)的大信號(hào)包絡(luò)檢波器的導(dǎo)通角與輸入信號(hào)的大小無(wú)關(guān)大小無(wú)關(guān)（在大信號(hào)檢波的前提下），（在大信號(hào)檢波的前提下）， c只取決于只取決于Rd、RL。一旦。一旦Rd、RL確定，確定， c為定值，此時(shí)有：為定值，此時(shí)有： 等幅波輸入時(shí)大信號(hào)包絡(luò)檢波器的效率等幅波輸入時(shí)大信號(hào)包絡(luò)檢波器的效率（也是一也是一個(gè)定值個(gè)定值）：）： 從而有：從而有： 即即 c與與Vi呈線性關(guān)系，所以呈線性關(guān)系，所以大信號(hào)二極管峰值包絡(luò)大信號(hào)二極管峰值包絡(luò)檢波器有時(shí)稱(chēng)為線性檢波

45、檢波器有時(shí)稱(chēng)為線性檢波。輸入信號(hào)為等幅波時(shí)。輸入信號(hào)為等幅波時(shí)，有：，有：31tan3ccc133dcLRRicosccdvKVcdivK V13ci3cosddcLvRKVR 對(duì)對(duì)調(diào)幅波調(diào)幅波 而言，由于而言，由于 ，包絡(luò)檢波的過(guò)程同樣是通過(guò)電容，包絡(luò)檢波的過(guò)程同樣是通過(guò)電容C上充放電完成上充放電完成的（如圖的（如圖4-26所示）所示）； 由等幅波建立的物理概念在這里仍舊適用，因?yàn)榭捎傻确ń⒌奈锢砀拍钤谶@里仍舊適用，因?yàn)榭烧J(rèn)為認(rèn)為在幾個(gè)高頻周期內(nèi)，振幅在幾個(gè)高頻周期內(nèi)，振幅 基本不變基本不變 此時(shí)有：此時(shí)有： 直流分量直流分量：Vicos c； 交流交流流分量流分量： 解出來(lái)的是調(diào)制信號(hào)

46、分量振幅值：解出來(lái)的是調(diào)制信號(hào)分量振幅值： 對(duì)調(diào)幅波而言，大信號(hào)包絡(luò)檢波器的檢波效率定義對(duì)調(diào)幅波而言，大信號(hào)包絡(luò)檢波器的檢波效率定義為：為： 結(jié)論：結(jié)論：無(wú)論是調(diào)幅波還是等幅波，檢波效率都是無(wú)論是調(diào)幅波還是等幅波，檢波效率都是相相同的。同的。c(1cos)cosiiacVmtt(1cos)iaVmt1coscoscoscoscosciacicaicvVmtVm Vticoscoscosacvm VtVtcosaicvm Viicoscosacdcaiam VVKm Vm V圖圖4-26 調(diào)幅波包絡(luò)檢波調(diào)幅波包絡(luò)檢波 （3）大信號(hào)二極管包絡(luò)檢波器的失真）大信號(hào)二極管包絡(luò)檢波器的失真 頻率失真頻率

47、失真 二極管包絡(luò)檢波器的二極管包絡(luò)檢波器的輸輸出出端端通過(guò)隔直電容加到低通過(guò)隔直電容加到低頻放大器的輸入端（如圖頻放大器的輸入端（如圖4-27所示）所示），Cc引起低引起低頻失真頻失真； 引起失真的原因與放大器的低頻失真是一樣的引起失真的原因與放大器的低頻失真是一樣的； 由于檢波二極管的結(jié)電容由于檢波二極管的結(jié)電容Cd引起對(duì)高頻的旁路作引起對(duì)高頻的旁路作用而造成用而造成高頻失真。高頻失真。 非線性失真非線性失真 實(shí)際二極管實(shí)際二極管特性曲線是彎曲的特性曲線是彎曲的，檢波輸出電壓與，檢波輸出電壓與輸入高頻電壓的振幅并非完全線性產(chǎn)生輸入高頻電壓的振幅并非完全線性產(chǎn)生的的失真，失真，就是就是非線性失

48、真非線性失真。電容。電容C上的電壓是一種負(fù)反饋上的電壓是一種負(fù)反饋，RLC越大，電容越大，電容C上的電壓越高，上的電壓越高，負(fù)反饋越深，負(fù)反饋越深，非線性失真得到改善非線性失真得到改善。圖圖4-27 實(shí)際的大信號(hào)二極管包絡(luò)檢波器實(shí)際的大信號(hào)二極管包絡(luò)檢波器大信號(hào)二極管包絡(luò)檢波器的失真大信號(hào)二極管包絡(luò)檢波器的失真頻率失真頻率失真非線性失真非線性失真惰性失真惰性失真負(fù)峰切割失真負(fù)峰切割失真 惰性失真惰性失真 從充放電的角度看，從充放電的角度看，RLC的乘積越大，輸出的的乘積越大，輸出的 c越越接近峰值。接近峰值。 當(dāng)輸入當(dāng)輸入調(diào)幅波調(diào)幅波時(shí)，過(guò)分大的時(shí)，過(guò)分大的RLC使在二極管截止期使在二極管截止

49、期間間C通過(guò)通過(guò)RL放電的速度過(guò)慢放電的速度過(guò)慢，跟不上輸入調(diào)幅波包，跟不上輸入調(diào)幅波包絡(luò)變化的速度（如圖絡(luò)變化的速度（如圖4-28所示），輸出的平均電所示），輸出的平均電壓就會(huì)不沿著包絡(luò)走，而產(chǎn)生壓就會(huì)不沿著包絡(luò)走，而產(chǎn)生惰性失真惰性失真。 避免產(chǎn)生惰性失真避免產(chǎn)生惰性失真：必須在任何一個(gè)高頻周期內(nèi)必須在任何一個(gè)高頻周期內(nèi)，C通過(guò)通過(guò)RL的放電速度大于包絡(luò)的下降速度，即：的放電速度大于包絡(luò)的下降速度，即：11cimt tt tvVttimia(1cos)VVmt1i1sinimt taVm Vtt 1ceLt tR CcovV1111co1cos1eLt tiaR Cct tt tLLVmt

50、vVtR CR C 1(1cos)coiaVVmt圖圖4-28 RLC過(guò)大時(shí)產(chǎn)生惰性失真過(guò)大時(shí)產(chǎn)生惰性失真 不產(chǎn)生隋性失真的條件是不產(chǎn)生隋性失真的條件是：11cimt tt tvVtt1i1sinimt taVm Vtt 1ceLt tR CcovV1111co1cos1eLt tiaR Cct tt tLLVmtvVtR CR C 1111sin1cosimt taLcat tVtmtAR Cvmtt2max1aLamR Cm 負(fù)峰切割失真負(fù)峰切割失真 檢波器到下一級(jí)放大器中間加隔直電容檢波器到下一級(jí)放大器中間加隔直電容Cc（如圖（如圖4-29（a）所示）所示）； 二極管的交流負(fù)載為二極管的

51、交流負(fù)載為RL與與rie并聯(lián)，直流負(fù)載就是并聯(lián)，直流負(fù)載就是RL； 為能有效地傳輸?shù)皖l信號(hào)，一般要求為能有效地傳輸?shù)皖l信號(hào)，一般要求 ，因而通常因而通常Cc的取值較大（一般為的取值較大（一般為510 F）； 隔直電容隔直電容Cc上降有直流電壓，如上降有直流電壓，如Kd 1，則，則Cc上的上的直流電壓近似等于載波的振幅值直流電壓近似等于載波的振幅值Vi，該電壓在，該電壓在rie及及RL上分壓，上分壓，RL上分得的電壓為：上分得的電壓為： VRL電壓的極性方向?qū)ΧO管而言是反向的，而且電壓的極性方向?qū)ΧO管而言是反向的，而且在整個(gè)檢波過(guò)程中基本不變。因此，如輸入信號(hào)在整個(gè)檢波過(guò)程中基本不變。因此，

52、如輸入信號(hào)調(diào)幅波的包絡(luò)低于調(diào)幅波的包絡(luò)低于VRL，則二極管始終是截止的，則二極管始終是截止的，這就產(chǎn)生了這就產(chǎn)生了負(fù)峰切割失真負(fù)峰切割失真。min1iecrCieiRLLLVVRRr圖圖4-29 負(fù)峰切割失真負(fù)峰切割失真不產(chǎn)生負(fù)峰切割失真的條件不產(chǎn)生負(fù)峰切割失真的條件，包絡(luò)最低時(shí)仍大于包絡(luò)最低時(shí)仍大于VRLmin1iecrCieiRLLLVVRRriiiiieieie1aRLaLLaLVm VVVVmRRrrmRrieie(j)LLLr RZRr(0)LLZR j0LaLZmZiiie1aLLVVmRRr大信號(hào)二極管包絡(luò)檢波器的設(shè)計(jì)思路大信號(hào)二極管包絡(luò)檢波器的設(shè)計(jì)思路設(shè)計(jì)關(guān)鍵在于設(shè)計(jì)關(guān)鍵在于正

53、確選檢波二極管正確選檢波二極管，合理取合理取RL、C的數(shù)值。的數(shù)值。檢波二極管選擇原則是檢波二極管選擇原則是導(dǎo)通電壓越小越好導(dǎo)通電壓越小越好（檢波效率高）（檢波效率高） 頻率低用點(diǎn)接觸式鍺二極管（頻率低用點(diǎn)接觸式鍺二極管（2AP系列），頻率高用肖特基系列），頻率高用肖特基二極管（金屬半導(dǎo)體二極管，二極管（金屬半導(dǎo)體二極管，Cd?。┬。㏑L和和C的選擇原則如下：考慮到電壓傳輸系數(shù)的選擇原則如下：考慮到電壓傳輸系數(shù)Kd和高頻濾和高頻濾波能力，波能力，RLC應(yīng)盡可能大應(yīng)盡可能大，工程上要求其最小值滿(mǎn)足下列條，工程上要求其最小值滿(mǎn)足下列條件：件： ； 為為避免惰性失真避免惰性失真，RLC的的 最大值應(yīng)

54、滿(mǎn)足下列條件：最大值應(yīng)滿(mǎn)足下列條件： 確定確定RLC的乘積值后，根據(jù)下列幾個(gè)的乘積值后，根據(jù)下列幾個(gè) 條件來(lái)分別確定條件來(lái)分別確定RL和和C的值：的值：輸入阻抗輸入阻抗： ，避免產(chǎn)生負(fù)峰切割失真避免產(chǎn)生負(fù)峰切割失真： 確定確定RL后，由后，由RLC乘積值求得乘積值求得C，最，最后檢驗(yàn)后檢驗(yàn)C值是否滿(mǎn)足：值是否滿(mǎn)足：510LcR C2max1aLamR Cm2max1510aLcamR Cmid2LRRie1aLamRrmidie12aLamRRrm10DCC 【例【例4.2】大信號(hào)二極管包絡(luò)檢波器電路如圖】大信號(hào)二極管包絡(luò)檢波器電路如圖4-24（a）所示。已知二極管正向電阻）所示。已知二極管正

55、向電阻Rd= 100 ，RL=10k ，高頻輸入信號(hào)，高頻輸入信號(hào) （V）。）。 （1）求電容）求電容C的數(shù)值。的數(shù)值。 （2）求檢波電流及負(fù)載上的低頻信號(hào)電壓振幅值。）求檢波電流及負(fù)載上的低頻信號(hào)電壓振幅值。4.4 角度調(diào)制與解調(diào)角度調(diào)制與解調(diào)頻譜的非線性頻譜的非線性變換變換 角度調(diào)制是讓載波的角度調(diào)制是讓載波的瞬時(shí)頻率瞬時(shí)頻率或或瞬時(shí)相位瞬時(shí)相位與與調(diào)制調(diào)制信號(hào)信號(hào)成成線性關(guān)系線性關(guān)系，而，而載波的振幅不變載波的振幅不變； 由于由于角頻率角頻率與與相位相位的變化都會(huì)引起載波的相位角的變化都會(huì)引起載波的相位角變化，所以把這兩種變化，所以把這兩種調(diào)制稱(chēng)為角度調(diào)制調(diào)制稱(chēng)為角度調(diào)制。 角度調(diào)制角度

56、調(diào)制的優(yōu)點(diǎn)：的優(yōu)點(diǎn)：具有比振幅調(diào)制具有比振幅調(diào)制更強(qiáng)的抗干擾更強(qiáng)的抗干擾能力。能力。例如，例如，調(diào)頻指數(shù)為調(diào)頻指數(shù)為5，保證相同接收信噪，保證相同接收信噪比的情況下，調(diào)頻波所需發(fā)射功率僅為調(diào)幅波所比的情況下，調(diào)頻波所需發(fā)射功率僅為調(diào)幅波所需功率的需功率的1/112.5。 應(yīng)用：應(yīng)用：調(diào)頻調(diào)頻廣泛地應(yīng)用于衛(wèi)星電視廣播、調(diào)頻廣廣泛地應(yīng)用于衛(wèi)星電視廣播、調(diào)頻廣播、通信及遙控等，播、通信及遙控等，調(diào)相調(diào)相主要應(yīng)用于數(shù)字通信系主要應(yīng)用于數(shù)字通信系統(tǒng)中的統(tǒng)中的移相鍵控移相鍵控和和間接調(diào)頻間接調(diào)頻。 調(diào)頻波的主要指標(biāo)：調(diào)頻波的主要指標(biāo)： （1）頻譜寬度頻譜寬度：調(diào)頻波所占的頻帶寬度與調(diào)頻指：調(diào)頻波所占的頻帶

57、寬度與調(diào)頻指數(shù)有關(guān)。數(shù)有關(guān)。系統(tǒng)對(duì)信道占的頻帶寬度是有限制的系統(tǒng)對(duì)信道占的頻帶寬度是有限制的，例如衛(wèi)星模擬電視廣播每信道占的帶寬為例如衛(wèi)星模擬電視廣播每信道占的帶寬為35MHz。根據(jù)信息論的觀點(diǎn)，調(diào)頻之所以具有好的信噪。根據(jù)信息論的觀點(diǎn)，調(diào)頻之所以具有好的信噪比，就是由于它所占的頻帶寬（與調(diào)幅波相比較比，就是由于它所占的頻帶寬（與調(diào)幅波相比較）。）。 （2）寄生調(diào)幅寄生調(diào)幅：調(diào)角波應(yīng)是等幅波，在：調(diào)角波應(yīng)是等幅波，在調(diào)制調(diào)制和傳和傳輸輸過(guò)程過(guò)程中，往往會(huì)附加中，往往會(huì)附加寄生調(diào)幅寄生調(diào)幅。寄生調(diào)幅應(yīng)盡。寄生調(diào)幅應(yīng)盡可能小?？赡苄?。 （3）抗干擾能力抗干擾能力：調(diào)頻具有良好的抗干擾能力，：調(diào)頻具

58、有良好的抗干擾能力，特別是在寬帶調(diào)頻時(shí)。特別是在寬帶調(diào)頻時(shí)。 4.5 角度調(diào)制波的基本特性角度調(diào)制波的基本特性 4.5.1 瞬時(shí)頻率與瞬時(shí)相位瞬時(shí)頻率與瞬時(shí)相位 余余弦弦信號(hào)可以看成信號(hào)可以看成旋轉(zhuǎn)矢量旋轉(zhuǎn)矢量某一瞬時(shí)某一瞬時(shí)t在實(shí)軸上的在實(shí)軸上的投影；投影；正弦正弦波可看成是在虛軸上的投影，分別寫(xiě)波可看成是在虛軸上的投影，分別寫(xiě)成成Vcos （t）及）及Vsin （t） 假如該旋轉(zhuǎn)矢量在時(shí)間假如該旋轉(zhuǎn)矢量在時(shí)間t1時(shí)的相位角為時(shí)的相位角為 ，在，在時(shí)間時(shí)間t2時(shí)的相位角為時(shí)的相位角為 ， ，則，則旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)平均角頻率平均角頻率 。如果。如果 t0，可求得該旋，可求得該旋轉(zhuǎn)矢量的轉(zhuǎn)矢量的瞬時(shí)角頻

59、率瞬時(shí)角頻率為：為： 時(shí)間時(shí)間t對(duì)應(yīng)的相位對(duì)應(yīng)的相位 （t）稱(chēng)為）稱(chēng)為瞬時(shí)相位瞬時(shí)相位：1( ) t221( ) tttt ,21 ( )( )ttt 0dd ( )limdttttdt 00dtttt 余弦波也可寫(xiě)成：余弦波也可寫(xiě)成： 圖圖4-30 簡(jiǎn)諧振蕩的矢量表示簡(jiǎn)諧振蕩的矢量表示 00coscosdtv tVtVtt4.5.2 調(diào)頻波與調(diào)相波的數(shù)學(xué)表達(dá)式、調(diào)頻波與調(diào)相波的數(shù)學(xué)表達(dá)式、頻移與相移、最大頻移與最大相移頻移與相移、最大頻移與最大相移設(shè)設(shè)調(diào)制信號(hào)為調(diào)制信號(hào)為 （t），）， kf為調(diào)頻靈敏度為調(diào)頻靈敏度，則，則調(diào)頻波調(diào)頻波（FM）的的瞬時(shí)角頻率瞬時(shí)角頻率與與調(diào)制信號(hào)成線性關(guān)系調(diào)制

60、信號(hào)成線性關(guān)系未調(diào)制時(shí)的未調(diào)制時(shí)的“中心中心”頻率頻率為為： 0 ，為常數(shù)為常數(shù)瞬時(shí)頻移瞬時(shí)頻移(頻偏頻偏) ；（相對(duì)于；（相對(duì)于“中心中心”頻率頻率 0）最大瞬時(shí)頻移，也稱(chēng)為最大瞬時(shí)頻移，也稱(chēng)為最大頻偏最大頻偏：瞬時(shí)相位瞬時(shí)相位：瞬時(shí)相移瞬時(shí)相移： ；相對(duì)；相對(duì) “中心中心”頻率頻率上的參考相上的參考相位位最大瞬時(shí)相移最大瞬時(shí)相移（調(diào)頻指數(shù)調(diào)頻指數(shù)）：FM波的一般表達(dá)式波的一般表達(dá)式：若若調(diào)制信號(hào)調(diào)制信號(hào) 則則調(diào)頻指數(shù)調(diào)頻指數(shù)最大頻偏最大頻偏調(diào)頻波的表達(dá)式調(diào)頻波的表達(dá)式 0ftk vt( )( )ftkt maxmfk vt00000000( )( )d( )d( )dtttfftttk v