電子線路-非線性部分(第五版)謝嘉奎-第4章

第四章振幅調(diào)制、解調(diào)與混頻電路振幅調(diào)制、解調(diào)、混頻的概念振幅調(diào)制、解調(diào)、混頻的實現(xiàn)模型振幅調(diào)制、解調(diào)、混頻的實現(xiàn)電路1一振幅調(diào)制、解調(diào)與混頻的概念●發(fā)射機(jī)框圖●接收機(jī)框圖2二實現(xiàn)模型波形調(diào)制度1振幅調(diào)制的數(shù)學(xué)描述調(diào)制信號載波信號AM信號（已調(diào)信號）調(diào)制信號單音調(diào)制一般形式3單音調(diào)制2振幅調(diào)制實現(xiàn)模型復(fù)雜音調(diào)制（語音）頻譜分析4AM波帶寬功率分析載波功率邊頻功率3雙邊帶調(diào)制、單邊帶調(diào)制及實現(xiàn)模型DSB5SSB單音調(diào)制波形濾波法（相乘器+帶通）移相法4-1-864振幅解調(diào)數(shù)學(xué)描述及實現(xiàn)模型AM信號同步信號振幅解調(diào)——檢波同步檢波包絡(luò)檢波75混頻實現(xiàn)模型及數(shù)學(xué)描述頻譜分析混頻是將已調(diào)波中載波頻率變換為中頻頻率，而保持調(diào)制規(guī)律不變的頻率變換過程。實現(xiàn)框圖86關(guān)于調(diào)制用調(diào)制的信號控制高頻信號某個物理量（幅度、頻率、相位）實現(xiàn)頻率變換的過程稱為調(diào)制；解調(diào)是調(diào)制的逆過程調(diào)制類型連續(xù)波調(diào)制（載波為高頻正弦波）脈沖波調(diào)制波（載波為脈沖波)調(diào)幅調(diào)頻調(diào)相調(diào)幅調(diào)相調(diào)寬振幅調(diào)制與檢波是頻譜的線性搬移，可以用相乘器實現(xiàn)。普通調(diào)幅波（AM）雙邊帶調(diào)制波(DSB)單邊帶調(diào)制波（SSB）9三實現(xiàn)電路實現(xiàn)任意兩個互不相關(guān)模擬信號相乘的三端口非線性電子器件。（AM為相乘增益，亦稱比例系數(shù)或標(biāo)尺因子）振幅調(diào)制電路、振幅解調(diào)電路和混頻電路都是典型的頻譜搬移電路。在它們的實現(xiàn)模型中，都必須包含乘法器。1模擬相乘器101）非線性器件的相乘作用當(dāng)同時作用著兩個輸入電壓時．非線性器件的響應(yīng)電流中出現(xiàn)了兩個電壓的相乘項，它是由特性的二次方項產(chǎn)生的。但同時也出現(xiàn)了眾多無用相乘項。包含下列頻率通式表示的眾多組合頻率分量。減少無用組合頻率分量的數(shù)目減少無用組合頻率分量的幅度目標(biāo)

(1)從器件的特性考慮。選用具有平方律特性的場效應(yīng)管等。

(2)從電路考慮。用多個非線性器件組成平衡電路。

(3)從輸入電壓大小考慮。使器件工作在線性時變狀態(tài)。措施112）非線性器件的線性時變工作P184例1單個二極管線性時變工作P184例2差分對管線性時變工作線性時變狀態(tài)的器件最適宜于構(gòu)成頻譜搬移電路雖然線性時變器件輸出電流中仍存在著眾多無用組合頻率分量，但是它們的頻率均遠(yuǎn)離有用信號頻率，因此，用濾波器可以較容易地將它們?yōu)V除掉。V1、V2作用于非線性器件，從輸入電壓大小考慮：V1為大信號，V2為小信號，可推得：其中只與V1有關(guān)輸出組合頻率123）非線性器件組成平衡電路I-1二極管平衡相乘器工作原理V1m>>V2m

V1m>>VD(on)

v1控制D1、

D2開關(guān)工作若v1>0，D1、D2導(dǎo)通；若v1<0，D1、D2截止13I-2二極管雙平衡相乘器（環(huán)形相乘器）vL正半周vL負(fù)半周14II-1雙差分對乘法器1)V1m<26mv,V2m<26mv

實現(xiàn)近似理想相乘2)26mv<V1m<260mv,V2m<26mv3)V1m≥260mv,V2m<26mv輸出i經(jīng)LC帶通濾波器，（中心頻率諧振在,）可實現(xiàn)不失真的相乘欲實現(xiàn)理想相乘存在的問題：i實現(xiàn)理想相乘,要受到V1m<26mv，V2m<26mv的限制ii相乘增益與溫度T2成反比（即AM∝）15II-2XFC1596集成模擬乘法器改進(jìn)：擴(kuò)大v2的動態(tài)范圍措施：負(fù)反饋技術(shù)（接入反饋電阻Re）16II-3四象限模擬乘法器目的：擴(kuò)大v1,v2的動態(tài)范圍，實現(xiàn)任意兩個模擬信號的相乘。17國產(chǎn)BG314集成模擬乘法器的內(nèi)部電路AD630、AD831184）集成模擬乘法器指標(biāo)參數(shù)工作象限輸出失調(diào)電壓饋通誤差總誤差非線性誤差小信號帶寬BW轉(zhuǎn)移速率SR全功率帶寬BWP建立時間tset192混頻電路混頻增益（混頻損耗）噪聲系數(shù)1dB壓縮電平PI1dBm混頻失真隔離度1）主要性能指標(biāo)202）二極管混頻電路作混頻器使用，二極管雙平衡相乘器各端口間有良好的隔離，習(xí)慣上規(guī)定信號輸入端口、本振輸入端口、中頻輸出瑞口分別用R、L、I表示，各端口的匹配阻抗均為50歐,二極管工作在受νL控制的開關(guān)狀態(tài)。二極管環(huán)形相乘器213）三極管混頻電路22晶體三極管混頻電路234）集成電路——雙差分對平衡混頻電路1496理想乘法V1,V2受限1596擴(kuò)大V2動態(tài)范圍BG314擴(kuò)大V1、V2動態(tài)范圍AD630大動態(tài)范圍，高增益、高隔離度AD831高增益、高隔離度245）混頻失真1干擾哨聲表現(xiàn)：聽到頻率為F的哨叫聲原因：有用輸入信號fc

滿足(4-3-7)式最強(qiáng)干擾：fc=fI

(p=0,q=1)預(yù)防:中頻fI在接收頻段之外2寄生通道干擾表現(xiàn)：聽到干擾（電臺）信號的聲音原因：fM干擾信號進(jìn)入混頻器,滿足(4-3-9)最強(qiáng)兩個干擾：中頻干擾、鏡像干擾預(yù)防:低中頻方案；高中頻方案，二次混頻253交調(diào)失真4互調(diào)失真表現(xiàn)：聽到干擾（電臺）信號的聲音原因：干擾信號的包絡(luò)交叉轉(zhuǎn)移到中頻信號上消除:有用電臺停止發(fā)送表現(xiàn)：聽到干擾（電臺）信號的聲音原因：兩個干擾信號進(jìn)入混頻器

滿足(4-3-12)式最強(qiáng)干擾：三階互調(diào)失真fM1

、fM2靠近有用頻率r+s=3上式容易滿足263振幅調(diào)制電路1）振幅調(diào)制電路的基本組成輸入回路

非線性器件

帶通濾波器輸入回路作用:

將載波信號和調(diào)制信號直接耦合或相加后直接加到非線性器件上。非線性器件(二極管、三極管、乘法器)作用:

實現(xiàn)產(chǎn)生新的頻率（頻譜搬移）。帶通濾波器作用:

取出調(diào)幅波的頻率成分，抑制不需要的頻率成分。按輸出功率高低，分為高電平調(diào)制電路和低電平調(diào)制電路272）高電平調(diào)幅電路I集電極調(diào)幅(1)基本原理:用調(diào)制信號控制丙類諧振功放（過壓狀態(tài)）的集電極電壓，從而實現(xiàn)調(diào)幅。(2)電路及波形圖4－4－1p92圖2－2－7既能調(diào)制又能功率放大II基極調(diào)幅(1)基本原理:用調(diào)制信號控制丙類諧振功放（欠壓狀態(tài)）的基極偏壓，從而實現(xiàn)調(diào)幅。(2)電路及波形圖4－4－2p92圖2－2－8上述兩種調(diào)制均屬于普通振幅調(diào)制283）低電平調(diào)幅電路低電平調(diào)制電路主要實現(xiàn)DSB波，SSB波，要求調(diào)制線性好，抑制載波能力強(qiáng)。二極管平衡DSB調(diào)制器二極管環(huán)形DSB調(diào)制器模擬乘法器29304振幅解調(diào)電路包絡(luò)檢波同步檢波對AM波進(jìn)行檢波對DSB、SSB解調(diào)A串聯(lián)型二極管包絡(luò)檢波電路C并聯(lián)型二極管包絡(luò)檢波電路輸入電阻、大信號檢波條件1）包絡(luò)檢波電路B三極管包絡(luò)檢波電路312）二極管包絡(luò)檢波電路中的失真A.惰性失真（或稱對角失真）現(xiàn)象原因：RLC太大，放電速度跟不上包絡(luò)下降的速度克服條件：32B負(fù)峰切割失真（削波失真）現(xiàn)象原因：檢波器與下一級級聯(lián)時，加入隔直耦合電容因為Cc很大，直流負(fù)載為RL，而低頻交流負(fù)載則為RL||Ri2。這種失真是因檢波器的交直流負(fù)載不同引起的，克服條件：333)同步檢波器(對DSB、SSB解調(diào))乘積型低通濾波器疊加型包絡(luò)檢波器3435本章總結(jié)調(diào)制、解調(diào)、混頻的概念波形、數(shù)