振幅調制解調與混頻

振幅調制解調與混頻第一頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六第一節(jié)AM、DSB、SSB信號分析第二節(jié)振幅調制及解調電路第三節(jié)混頻原理與電路第四節(jié)混頻器中的干擾

第五章調幅、檢波與混頻

南昌航空大學第二頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六調制：就是用調制信號（或）去控制載波（和）某個參數的過程。載波：未受調制的高頻振蕩信號。振幅調制：由調制信號去控制載波的振幅，使其幅度的變化量隨調制信號成正比的變化。振幅調制分為三種方式：普通的調幅方式（AM）抑制載波的雙邊帶調制（DSB－SC）抑制載波的單邊帶調制（SSB-SC）第一節(jié)AM、DSB、SSB信號分析第三頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六

載波電壓

調制電壓

振幅調制信號振幅為

為調制靈敏度，一般由調制電路確定。為調幅度（調制度）1、振幅調制信號第四頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六2、調幅波的頻譜

單頻調制時，調幅波占用的帶寬第五頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六語音信號及已調信號頻譜調制信號為一連續(xù)譜信號或多頻信號，其最高頻率為則AM信號占用的帶寬第六頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六3、調幅波的功率

載波功率

上、下邊頻的平均功率

AM信號的平均功率兩個邊頻功率與載波功率的比值調幅波的最大功率和最小功率

第七頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六例5.1

有一調幅波，幅度最大值為16V，最小值為4V，載波頻率為2MHz，調制信號頻率為400Hz，求：①調幅系數；②寫出數學表示式；③畫出調幅波的頻譜圖；④各頻率分量的功率（負載電阻為10歐姆）。第八頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六4、雙邊帶信號

在調制過程中，將載波抑制就形成了抑制載波雙邊帶信號，簡稱雙邊帶信號。

雙邊帶信號的帶寬：第九頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六DSB信號的特點為：●DSB信號的包絡正比于調制信號的絕對值●DSB信號的相位在調制信號過零處要突變倒相180度?！袼缓猩稀⑾逻咁l分量，載波分量被抑制掉了。帶寬和AM信號一樣。第十頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六

單邊帶（SSB）信號是由DSB信號經邊帶濾波器濾除一個邊帶或在調制過程中,直接將一個邊帶抵消而成。單頻調制時,

當取上邊帶時當取下邊帶時5、單邊帶信號

第十一頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六(a)DSB頻譜(b)上邊帶頻譜(c)下邊帶頻譜

第十二頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六SSB信號的特點：●SSB信號包絡與調制信號的包絡相同?！駧捴皇茿M和DSB信號帶寬的一半?！馭SB信號的頻率已不是載波頻率，而隨調制信號頻率的變化而變化。振幅與調制信號的振幅成線性關系單音調制時SSB信號的波形第十三頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六6、實現(xiàn)模型

（1）AM信號實現(xiàn)模型：第十四頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六（2）DSB信號實現(xiàn)模型：（3）SSB信號實現(xiàn)模型：①濾波法：第十五頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六②相移法：

f(t)中含多種頻率分量，要實現(xiàn)所有f分量都相移90o很難。第十六頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六

（1）在頻域，振幅調制是將調制信號的頻譜不失真地從低頻搬移到載波頻率的兩側（DSB）或一側（SSB）。（2）從功率上講，AM的功率利用是不充分的；DSB載波分量被抑制，功率利用較充分；SSB不但功率利用率高且它所占用頻帶比AM、DSB減小了一半。頻帶利用充分。小結：第十七頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六

第二節(jié)振幅調制及解調電路

調制可分為高電平調制和低電平調制：

低電平調制：將調制和功放分開，調制后的信號電平較低，還需經功率放大后達到一定的發(fā)射功率再發(fā)送出去。DSB、SSB以及調頻（FM）信號均采用這種方式。

●調制效率高●調制線性范圍大●失真要小

高電平調制：將功放和調制合二為一，調制后的信號不需再放大就可直接發(fā)送出去。這種調制主要用于形成AM信號。對調制器的主要要求：第十八頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六1.高電平調制電路

（1）高電平調制的集電極調制第十九頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六集電極調幅的波形

第二十頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六（2）高電平調制的基極調制欠壓區(qū)過壓區(qū)第二十一頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六基極調幅的波形

第二十二頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六分類：二極管調制、模擬乘法器調制，產生DSB、SSB信號（1）二極管調制電路（AM）：①電路結構：2.低電平調制電路

②工作原理：第二十三頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六U2>>U1,而uD＝u1+u2,二極管的通斷主要由u2控制,可得第二十四頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六

Vp較小,有U2>>Vp,可令Vp=0(也可在電路中加一固定偏置電壓Eo,用以抵消Vp,）,進一步寫為第二十五頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六第二十六頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六第二十七頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六若u1＝U1cosω1t,為單一頻率信號，代入上式有第二十八頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六

由上式可以看出，流過二極管的電流iD中的頻率分量有:（1）輸入信號u1和控制信號u2的頻率分量ω1和ω2;（2）控制信號u2的頻率ω2的偶次諧波分量;（3）由輸入信號u1的頻率ω1與控制信號u2的奇次諧波分量的組合頻率分量（2n+1）ω2±ω1,n=0,1,2,…。單二極管調制電路頻譜第二十九頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六（2）二極管平衡調制電路(DSB):

它是由兩個性能一致的二極管及中心抽頭變壓器T1、T2接成平衡電路的。

第三十頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六

與單二極管電路的條件相同，。U2>>U1,二極管開關主要受u2控制。若忽略輸出電壓的反作用，則加到兩個二極管的電壓uD1、uD2

uD1=u2+u1

uD2=u2-u1工作原理第三十一頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六考慮u1＝U1cosω1t,代入上式可得第三十二頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六

第三十三頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六（3）二極管雙平衡調制電路（環(huán)形調制器）第三十四頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六第三十五頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六

當u1=U1cosω1t第三十六頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六（4）集成模擬乘法器電路調整調制度補償失調電壓調整靜態(tài)電流擴展線性范圍可單端或雙端輸出第三十七頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六擴展線性范圍改為10K時，可實現(xiàn)DSB調整調制度第三十八頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六3.調幅信號的解調

從高頻已調信號中恢復出調制信號的過程稱為解調，又稱為檢波。振幅解調方法可分為包絡檢波和同步檢波兩大類。第三十九頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六通斷通斷（1）二極管峰值包絡檢波器原理電路與工作分析原理電路二極管導通二極管截止檢波器穩(wěn)態(tài)時的電流電壓波形加入等幅波時檢波器的工作過程第四十頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六二極管包絡檢波器輸入AM信號時檢波器的輸出波形第四十一頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六包絡檢波器的輸出電路

第四十二頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六傳輸系數

：輸入載波電壓振幅為，輸出直流電壓為，則（2）二極管峰值包絡檢波器性能分析

定義：輸入電阻

：第四十三頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六（3）檢波器的失真

①惰性失真

不失真條件：

第四十四頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六②底部切削失真

不失真條件：

第四十五頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六減小底部切削失真的電路

第四十六頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六檢波器音量調節(jié)自動增益控制AGC（4）設計中應該考慮的問題第四十七頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六二極管的選擇要選擇導通電阻和結電容比較小的二極管，可以提高效率。電阻R1、R2選擇為了不損失效率，R1/R2一般選擇在0.1~0.2，而R1+R2幾千Ω，它不能太大，否則容易產生底邊切割失真或惰性失真。電容的選擇

C太大容易產生惰性失真，太小又會使紋波加大，效率降低。因此應使2πFmax<1/RC<2πfc.Cg一般選的很大。第四十八頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六例：檢波電路如圖所示，其中

，要求：1.畫出A,B,C三點波形（定性）；2.檢波器的電壓傳輸系數；3.輸入電阻；4.是否產生惰性失真；5.是否產生底部切割失真。第四十九頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六（5）同步檢波

乘積型

恢復載波與發(fā)射載波同頻同相時：

恢復載波與發(fā)射載頻有一定的頻差：

恢復載波與發(fā)射載頻有一定的相差：第五十頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六疊加型

包檢第五十一頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六混頻器1.定義：將輸入已調波的載頻變換成另外一個頻率，而保持其調制規(guī)律不變。2.混頻器的功能：頻譜線性搬移，為一六端網絡。為輸入已調波信號為本振信號為中頻信號輸出常用的中頻數值：465kHz，500kHz，1MHz，1.5MHz，4.3MHz，5MHz，10.7MHz，21.4MHz，38MHz，70MHz，140MHz第三節(jié)混頻原理與電路第五十二頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六三種頻譜線性搬移功能(a)調制(b)解調(c)混頻第五十三頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六輸入已調信號本振電壓

經帶通濾波器取出中頻電壓為

混頻器的組成框圖非線性器件BPFBPF3.混頻器的工作原理

由混頻器要完成的功能知，要實現(xiàn)頻譜的線性搬移，關鍵是乘法器。第五十四頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六1）變頻增益

變頻電壓增益變頻功率增益

用分貝數表示變頻增益

2）噪聲系數

4.混頻器的主要性能指標

第五十五頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六3）失真與干擾

4）變頻壓縮（抑制）

失真有頻率失真和非線性失真。各種非線性干擾包括組合頻率、交叉調制和互相調制、阻塞和倒易混頻等。

輸入信號增加到一定程度時，中頻輸出信號的幅度與輸入不再成線性關系

混頻器輸入、輸出電平的關系曲線5）選擇性

混頻器的中頻輸出應該只有所要接收的有用信號，就要求中頻輸出回路有良好的選擇性。3dB3dB壓縮電平輸入電平/dB輸出電平/dB第五十六頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六5.混頻電路（1）晶體三極管混頻器

集電極電流

中頻電流

變頻跨導

第五十七頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六三極管電路中的時變電流第五十八頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六三極管電路中的時變跨導

第五十九頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六gC～UL的關系

第六十頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六gC～Eb的關系

第六十一頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六混頻器本振注入方式：

要求：本振電壓有效加到三極管上的同時，不影響信號加到三極管上；本振回路與輸入信號回路之間的耦合應盡可能小，避免它們之間在調諧過程中相互牽制。第六十二頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六中波AM收音機的變頻電路第六十三頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六輸入信號us為已調信號；本振電壓為uL,有UL>>Us，大信號工作，可得輸出電流io為

輸出端接中頻濾波器，則輸出中頻電壓uI為（2）二極管混頻電路第六十四頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六經中頻濾波后，得輸出中頻電壓:第六十五頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六干擾：除了有用信號外的所有信號統(tǒng)稱為干擾?；祛l器存在下列干擾：●信號與本振的自身組合干擾（也叫干擾哨聲）●外來干擾與本振的組合干擾（也叫副波道干擾、寄生通道干擾）●外來干擾互相作用形成的互調干擾●外來干擾與信號形成的交叉調制干擾（交調干擾）●阻塞、倒易混頻干擾等等第四節(jié)混頻器中的干擾

第六十六頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六1.信號與本振的自身組合干擾（干擾哨聲）

輸入信號

和本振電壓

，則混頻器產生的組合頻率分量為：

當有用中頻為差頻時，即

或稱為變頻比。

特點：一部接收機，當中頻頻率確定后，則在其工作頻率范圍內，由信號及本振產生的上述組合干擾點是確定的。

可能會形成干擾，則可得到：

USUL幅度取小些，諧波小，產生干擾的可能性?。徊捎闷胶?、環(huán)形混頻器，抵消一些組合分量；采用高中頻。抑制方法：第六十七頁，共七十二頁，編輯于2023年，星期六2.外來干擾與本振的組合干擾（寄生