ok高頻電路第十四講13-12-06

射頻電子線路

第十四講復(fù)習(xí)上一講內(nèi)容作業(yè)：4-1、

4-2、4-3、4-4、4-6

4.3.4振幅調(diào)制波的解調(diào)模型及電路4.5角度調(diào)制波的基本特性4.5.1瞬時角頻率與瞬時相位4.5.2調(diào)頻波與調(diào)相波的數(shù)學(xué)表達式、最大頻移與最大相移4.5.3調(diào)角波的頻譜及頻帶寬度4.4角度調(diào)制與解調(diào)-頻譜的非線性變換若調(diào)制信號為單音余弦波:

由于調(diào)幅信號的振幅與調(diào)制信號成線性關(guān)系即有：

ma為調(diào)制度，表示載波幅度受調(diào)制信號控制的程度

常用百分比數(shù)表示。4-3振幅調(diào)制與解調(diào)4-3-1普通振幅調(diào)制波的基本特性及其數(shù)學(xué)表達式由于：乘法器相加器標(biāo)準(zhǔn)AM信號的產(chǎn)生原理框圖可見要完成AM調(diào)制，其核心部分是實現(xiàn)調(diào)制信號與載波相乘載波角頻率上邊頻下邊頻為載波的振幅載波振幅邊頻振幅峰值調(diào)幅指數(shù)單音調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表達式標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅波信號示波器測試圖標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅波信號頻譜儀測試圖(3)上、下邊頻的平均功率：

(2)在調(diào)制信號一周期內(nèi)，調(diào)幅信號輸出的平均總功率

單位電阻上消耗的載波功率：

(1)設(shè)調(diào)幅波傳輸信號至單位電阻上，調(diào)幅波各分量的功率為：4、

調(diào)幅波的功率(4)邊帶功率，載波功率與平均功率之間的關(guān)系：

由于在普通調(diào)幅波信號中，有用信息只攜帶在邊頻帶內(nèi)，而載波本身并不攜帶信息，但它的功率卻占了整個調(diào)幅波功率的絕大部分，因而調(diào)幅波的功率浪費大，效率低。但AM波調(diào)制方便，解調(diào)方便，便于接收。如當(dāng)100%調(diào)制時(ma=1)，雙邊帶功率為載波功率的1/2,只占用了調(diào)幅波功率的1/3，而當(dāng)

ma=1/2時，POT=(8/9)P0對標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅信號的分析得出：從傳輸信息的角度看，載波分量是多余的，而且它還占去了調(diào)幅波總功率的一半以上，這對充分利用發(fā)射機功率不利。由于載波分量的存在有時會對其它信號形成干擾。從傳輸信號的角度看，邊帶有一半是多余的，這對節(jié)省頻率資源不利。解決方案：雙邊帶調(diào)幅(doublesidebandDSB)單邊帶調(diào)幅（SingleSidebandAM，記為SSBAM）殘留邊帶調(diào)幅（VestigialSidebandAM，簡記為VSBAM）4.3.2雙邊帶調(diào)幅(DSB)單邊帶調(diào)幅(SSB)電壓表達式普通調(diào)幅波載波被抑制雙邊帶調(diào)幅波單邊帶信號波形圖頻譜圖信號帶寬三種振幅調(diào)制信號例1：設(shè)調(diào)制信號f(t)為,載波頻率為10KHZ。試畫出相應(yīng)的DSB和SSB信號波形圖及ma=0.75時的AM的波形圖。解：（1）DSB的波形4.3.2雙邊帶調(diào)制(DSB)和單邊帶調(diào)制(SSB)

SDSB(t)t04.3.2雙邊帶調(diào)制(DSB)和單邊帶調(diào)制(SSB)例1：設(shè)調(diào)制信號f(t)為,載波頻率為10KHZ。試畫出相應(yīng)的DSB和SSB信號波形圖及ma=0.75時的AM的波形圖。解：（2）SSB的波形SSSB(t)t04.3.2雙邊帶調(diào)制(DSB)和單邊帶調(diào)制(SSB)例1：設(shè)調(diào)制信號f(t)為,載波頻率為10KHZ。試畫出相應(yīng)的DSB和SSB信號波形圖及ma=0.75時的AM的波形圖。解：（3）AM的波形SAM(t)0?1ms按電路特點振幅調(diào)制可分為高電平調(diào)制：功放和調(diào)制同時進行，主要用于AM信號。低電平調(diào)制：先調(diào)制后功放，主要用于DSB、SSB以及FM信號。4.3.3振幅調(diào)制電路低頻高頻調(diào)幅波集電極有效動態(tài)電源為：集電極調(diào)幅電路iCCB12uAM基極有效動態(tài)偏壓為+VBO-基極調(diào)幅電路icMC1596模擬乘法器電路低電平調(diào)幅電路1.模擬乘法器振幅調(diào)制電路RcRcEcVT1VT2VT3VT4VT5VT6Io根據(jù)差分電路的工作原理輸出電壓：+ux-+uy-+uo-iAiBi2i1i3i4i5i6當(dāng)輸入為小信號并滿足：2.平方律調(diào)幅器場效應(yīng)管具有典型的平方律特性，可用平方律一般特性描述.單音調(diào)幅的實現(xiàn)：圖4-18平方律調(diào)幅器實際的場效應(yīng)管調(diào)幅電路常采用平衡調(diào)幅器來抵消許多組合頻率分量。下圖是實際電路圖

斬波調(diào)幅斬波調(diào)幅就是用載波頻率的變化來把連續(xù)信號斬成間斷信號，再通過中心頻率為f的帶通濾波器取出調(diào)幅信號。S(t)若輸出濾波器的中心頻率為fc,帶寬為2F,得到DSB調(diào)幅波為提高調(diào)幅信號的幅度，還可采用雙向斬波。雙向開關(guān)函數(shù)

雙向斬波調(diào)幅電路雙向開關(guān)函數(shù)

雙向斬波調(diào)幅電路上節(jié)內(nèi)容回顧與擴展

+-+-大載波，小調(diào)制?。?）uc(t)正半周時，V1和V2導(dǎo)通，V3和V4截止，V（t)=2f(t)；uc(t)負半周時，V1和V2截止，V3和V4導(dǎo)通，V0（t)=-2f(t)。即輸出電壓為2f(t）uc(t)≥0uo(t)≈-2f(t）uc(t)＜0uo(t)≈2

S*(t)二極管環(huán)形斬波調(diào)幅電路

解調(diào)是調(diào)制的逆過程，是從高頻已調(diào)波中恢復(fù)出原低頻調(diào)制信號的過程。從頻譜上看，解調(diào)也是一種信號頻譜的線性搬移過程，是將高頻端的信號頻譜搬移到低頻端，解調(diào)過程是和調(diào)制過程相對應(yīng)的，不同的調(diào)制方式對應(yīng)于不同的解調(diào)。振幅調(diào)制過程：

解調(diào)過程

AM調(diào)制

DSB調(diào)制

SSB調(diào)制包絡(luò)檢波(非相干）：

同步檢波（相干）：

峰值包絡(luò)檢波平均包絡(luò)檢波乘積型同步檢波疊加型同步檢波4.3.4振幅調(diào)制波的解調(diào)模型及電路一、振幅波的解調(diào)模型

1包絡(luò)檢波

非線形

電路低通濾波器從已調(diào)波中檢出包絡(luò)信息，只適用于AM信號

輸入AM信號檢出包絡(luò)信息圖4―21振幅調(diào)制波的解調(diào)二極管包絡(luò)檢波器的工作原理

它由二極管與RLC并聯(lián)構(gòu)成的低通濾波器構(gòu)成。D:檢波二極管，結(jié)電容小，反向電流小?？蛇x擇點接觸二極管，肖特基二極管。RL:負載電阻，數(shù)值較大，低頻電流流過時產(chǎn)生低頻電壓。C:負載電容，高頻短路和濾波。條件：VDCC++vWRL++充電放電iDvi–––串聯(lián)型二極管包絡(luò)檢波器二極管包絡(luò)檢波器的工作原理

ViVcVΩ

電壓傳輸系數(shù)（檢波效率）、輸入電阻和失真。1)電壓傳輸系數(shù)(檢波效率)定義：二極管包絡(luò)檢波器的指標(biāo)二極管包絡(luò)檢波器的指標(biāo)二極管工作在大信號，其特性用通過原點的折線代表(忽略導(dǎo)通電壓)，折線的斜率為gd。這樣假設(shè)后，可用折線近似分析法來分析二極管包絡(luò)檢波器。

大信號二極管包絡(luò)檢波器波近似的數(shù)學(xué)關(guān)系證明二極管包絡(luò)檢波器的近似分析二極管包絡(luò)檢波器的指標(biāo)二極管包絡(luò)檢波器的近似分析條件：折線近似分析法

折線的斜率為

值很小！波形分解系數(shù)級數(shù)分解二極管包絡(luò)檢波器的近似分析二極管包絡(luò)檢波器的近似分析二極管包絡(luò)檢波器的近似分析等幅波輸入時大信號包絡(luò)檢波器的效率

輸入為等幅波時：定值與成線性關(guān)系，稱為線性檢波1)電壓傳輸系數(shù)(檢波效率)vDiD-vCVimθ用分析高頻功放的折線近似分析法可以證明其中，θ是二極管電流通角，Ｒ為檢波器負載電阻，Ｒd為檢波器內(nèi)阻。二極管包絡(luò)檢波器的指標(biāo)二極管包絡(luò)檢波器的指標(biāo)在幾個高頻周期內(nèi)為恒定值直流分量解出來的是調(diào)制信號分量振幅值

如果輸入是調(diào)幅波，1)電壓傳輸系數(shù)(檢波效率)2)等效輸入電阻考慮到包絡(luò)檢波電路一般作為諧振回路的負載，它勢必影響回路選頻特性（Q），下面分析其等效輸入電阻其中，Vim是輸入高頻電壓振幅，

Iim是輸入高頻電流振幅。二極管包絡(luò)檢波器的指標(biāo)流過二極管的電流是窄脈沖序列，它的級數(shù)展開式近似表示為：

檢波器的輸入電阻

利用功率等效可證明！3)失真產(chǎn)生的失真主要有：①惰性失真；②負峰切割失真；③非線性失真；④頻率失真。如果檢波電路的時間常數(shù)RC太大，當(dāng)調(diào)幅波包絡(luò)朝較低值變化時，電容上的電荷來不及釋放以跟蹤其變化，所造成的失真稱作惰性失真。

①惰性失真(對角線切割失真)二極管包絡(luò)檢波器的指標(biāo)

①惰性失真(對角線切割失真)調(diào)幅波包絡(luò)如圖所示，在某一點，如果電容兩端電壓的放電速度小于包絡(luò)的下降速度，就可能發(fā)生惰性失真。包絡(luò)變化率電容放電二極管包絡(luò)檢波器的指標(biāo)

①惰性失真(對角線切割失真)放電速率假定此時調(diào)幅波包絡(luò)包絡(luò)變化率電容放電為避免失真二極管包絡(luò)檢波器的指標(biāo)

①惰性失真(對角線切割失真)實際上，調(diào)幅波往往是由多個頻率成分組成，即Ω=Ωmin～Ωmax。為了保證不產(chǎn)生失真，必須滿足二極管包絡(luò)檢波器的指標(biāo)如為不產(chǎn)生隋性失真的條件考慮了耦合電容Cc和低放輸入電阻RL后的檢波電路②負峰切割失真(底邊切割失真)隔直電容Cc數(shù)值很大，可認為它對調(diào)制頻率Ω交流短路，電路達到穩(wěn)態(tài)時，其兩端電壓VC≈Vim。失真最可能在包絡(luò)的負半周發(fā)生。假定二極管截止，Cc將通過R和RL緩慢放電，相對于高頻載波一個周期內(nèi)，其電壓VC≈Vim將在R和RL上分壓。直流負載電阻R上的電壓為二極管包絡(luò)檢波器的指標(biāo)②負峰切割失真(底邊切割失真)Vim（1-m）V

imV

RVRVRV

RV

RV

R二極管包絡(luò)檢波器的指標(biāo)考慮了耦合電容Cc和低放輸入電阻RL后的檢波電路②負峰切割失真(底邊切割失真) 要避免二極管截止發(fā)生，包絡(luò)幅度瞬時值必須滿足 交、直流負載電阻越懸殊，ma越大，越容易發(fā)生該失真。二極管包絡(luò)檢波器的指標(biāo)考慮了耦合電容Cc和低放輸入電阻RL后的檢波電路二極管包絡(luò)檢波器的指標(biāo)和C的選擇原則

考慮到電壓傳輸系數(shù)和高頻濾波能力，應(yīng)盡可能大，工程上要求其最小值滿足下列條件：

為避免惰性失真，的最大值應(yīng)滿足下列條件：

③非線性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。 如果負載電阻R選得足夠大，則檢波管非線性特性影響越小，它所引起的非線性失真即可以忽略。二極管包絡(luò)檢波器的指標(biāo)考慮了耦合電容Cc和低放輸入電阻RL后的檢波電路④頻率失真如左圖所示，檢波器中存在檢波電容C和隔直電容Cc兩個電容。檢波電容C用于跟蹤調(diào)幅波包絡(luò)變化，隔直電容Cc用于去除載波分量對應(yīng)的直流輸出。對調(diào)制頻率Ω=Ωmin～Ωmax，要求檢波電容C對高頻載波短路但不能對低頻調(diào)制波旁路，隔直電容Cc對低頻調(diào)制波短路。二極管包絡(luò)檢波器的指標(biāo)考慮了耦合電容Cc和低放輸入電阻RL后的檢波電路可以取非線性電路低通濾波器從已調(diào)波中檢出包絡(luò)信息，只適用于AM信號，何種電路同時也可以解調(diào)DSB信號？

輸入AM信號檢出包絡(luò)信息4.3.4振幅調(diào)制波的解調(diào)模型及電路

同步檢波器用于對載波被抑制的雙邊帶或單邊帶信號進行解調(diào)。它的特點是必須外加一個頻率和相位都與被抑制的載波相同的信號。同步檢波的名稱即由此而來。同步檢波器方框圖同步檢波電路載波信號相位對檢波結(jié)果的影響1.乘積檢波器同步檢波電路輸入雙邊帶信號時乘積檢波器的有關(guān)波形和頻譜同步檢波電路

本地載波與輸入信號載波相位相同而頻率不同對檢波結(jié)果的影響

本地載波與輸入信號載波頻率相同而相位不同對檢波結(jié)果的影響同步檢波電路這種檢波方式需要一個與載波同頻率同相位的參考信號。若參考信號與載波信號不同頻不同相，則會產(chǎn)生失真，使檢波性能下降。頻譜的線性：幅度調(diào)制（AM）：頻譜的結(jié)構(gòu)不變。搬移：非線性：角度調(diào)制（FM、PM）：頻譜結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，且調(diào)制后的帶寬比調(diào)制信號的帶寬大得多。

頻率調(diào)制

（FM調(diào)頻）：高頻振蕩信號的頻率按調(diào)制信號的規(guī)律變化（瞬時頻率變化的大小與調(diào)制信號成線性關(guān)系），而振幅保持恒定的一種調(diào)制方式。解調(diào)：鑒頻或頻率檢波。

相位調(diào)制

（PM調(diào)相）：高頻振蕩信號的相位按調(diào)制信號的規(guī)律變化，而振幅保持恒定的一種調(diào)制方式。解調(diào)：鑒相或相位檢波。

角度調(diào)制4.4角度調(diào)制與解調(diào)-頻譜的非線性變換調(diào)頻波的主要指標(biāo):(1)頻譜寬度；(2)寄生調(diào)幅；(3)抗干擾能力

角度調(diào)制雖然頻帶利用率不高，但其抗干擾和噪聲的能力較強。調(diào)頻波和調(diào)相波都表現(xiàn)為相位角的變化，只是變化的規(guī)律不同而已。4.4角度調(diào)制與解調(diào)AMFM4.5角度調(diào)制波的基本特性4.5.1瞬時頻率與瞬時相位故余弦波也可寫成4.5.2調(diào)頻波與調(diào)相波的數(shù)學(xué)表達式、頻移與相移最大頻偏調(diào)頻波瞬時相位為調(diào)頻波(FM)定義:瞬時角頻率與調(diào)制信號成線性關(guān)系。瞬時相移的最大值稱為最大瞬時相移，用調(diào)頻指數(shù)mf

表示:調(diào)頻(FM)波的一般表達式為調(diào)相(PM)波的瞬時相位與調(diào)制信號呈線性關(guān)系若調(diào)制信號調(diào)相波為調(diào)頻波為調(diào)頻和調(diào)相波都滿足：這兩種調(diào)制都表現(xiàn)為高頻振蕩波的總瞬時相角受到調(diào)變，故將它們統(tǒng)稱為角度調(diào)制(簡稱調(diào)角)。

結(jié)論：單音調(diào)制時，兩種已調(diào)信號的(t)

和

(t)

均為簡諧波，但

m