振幅調(diào)制解調(diào)與混頻

振幅調(diào)制解調(diào)與混頻第1頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)AM、DSB、SSB信號分析第二節(jié)振幅調(diào)制及解調(diào)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(diào)幅、檢波與混頻

南昌航空大學第2頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月調(diào)制：就是用調(diào)制信號（或）去控制載波（和）某個參數(shù)的過程。載波：未受調(diào)制的高頻振蕩信號。振幅調(diào)制：由調(diào)制信號去控制載波的振幅，使其幅度的變化量隨調(diào)制信號成正比的變化。振幅調(diào)制分為三種方式：普通的調(diào)幅方式（AM）抑制載波的雙邊帶調(diào)制（DSB－SC）抑制載波的單邊帶調(diào)制（SSB-SC）第一節(jié)AM、DSB、SSB信號分析第3頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月

載波電壓

調(diào)制電壓

振幅調(diào)制信號振幅為

為調(diào)制靈敏度，一般由調(diào)制電路確定。為調(diào)幅度（調(diào)制度）1、振幅調(diào)制信號第4頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月2、調(diào)幅波的頻譜

單頻調(diào)制時，調(diào)幅波占用的帶寬第5頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月語音信號及已調(diào)信號頻譜調(diào)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6頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月3、調(diào)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(diào)幅波的最大功率和最小功率

第7頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月例5.1

有一調(diào)幅波，幅度最大值為16V，最小值為4V，載波頻率為2MHz，調(diào)制信號頻率為400Hz，求：①調(diào)幅系數(shù)；②寫出數(shù)學表示式；③畫出調(diào)幅波的頻譜圖；④各頻率分量的功率（負載電阻為10歐姆）。第8頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月4、雙邊帶信號

在調(diào)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9頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月DSB信號的特點為：●DSB信號的包絡正比于調(diào)制信號的絕對值●DSB信號的相位在調(diào)制信號過零處要突變倒相180度?！袼缓猩?、下邊頻分量，載波分量被抑制掉了。帶寬和AM信號一樣。第10頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月

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

當取上邊帶時當取下邊帶時5、單邊帶信號

第11頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月(a)DSB頻譜(b)上邊帶頻譜(c)下邊帶頻譜

第12頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月SSB信號的特點：●SSB信號包絡與調(diào)制信號的包絡相同。●帶寬只是AM和DSB信號帶寬的一半。●SSB信號的頻率已不是載波頻率，而隨調(diào)制信號頻率的變化而變化。振幅與調(diào)制信號的振幅成線性關(guān)系單音調(diào)制時SSB信號的波形第13頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月6、實現(xiàn)模型

（1）AM信號實現(xiàn)模型：第14頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）DSB信號實現(xiàn)模型：（3）SSB信號實現(xiàn)模型：①濾波法：第15頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月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16頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月

（1）在頻域，振幅調(diào)制是將調(diào)制信號的頻譜不失真地從低頻搬移到載波頻率的兩側(cè)（DSB）或一側(cè)（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(jié)：第17頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月

第二節(jié)振幅調(diào)制及解調(diào)電路

調(diào)制可分為高電平調(diào)制和低電平調(diào)制：

低電平調(diào)制：將調(diào)制和功放分開，調(diào)制后的信號電平較低，還需經(jīng)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(diào)頻（FM）信號均采用這種方式。

●調(diào)制效率高●調(diào)制線性范圍大●失真要小

高電平調(diào)制：將功放和調(diào)制合二為一，調(diào)制后的信號不需再放大就可直接發(fā)送出去。這種調(diào)制主要用于形成AM信號。對調(diào)制器的主要要求：第18頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月1.高電平調(diào)制電路

（1）高電平調(diào)制的集電極調(diào)制第19頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月集電極調(diào)幅的波形

第20頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）高電平調(diào)制的基極調(diào)制欠壓區(qū)過壓區(qū)第21頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月基極調(diào)幅的波形

第22頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月分類：二極管調(diào)制、模擬乘法器調(diào)制，產(chǎn)生DSB、SSB信號（1）二極管調(diào)制電路（AM）：①電路結(jié)構(gòu)：2.低電平調(diào)制電路

②工作原理：第23頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月U2>>U1,而uD＝u1+u2,二極管的通斷主要由u2控制,可得第24頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月

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25頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月第26頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月第27頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月若u1＝U1cosω1t,為單一頻率信號，代入上式有第28頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月

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(diào)制電路頻譜第29頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）二極管平衡調(diào)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30頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月

與單二極管電路的條件相同，。U2>>U1,二極管開關(guān)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31頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月考慮u1＝U1cosω1t,代入上式可得第32頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月

第33頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）二極管雙平衡調(diào)制電路（環(huán)形調(diào)制器）第34頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月第35頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月

當u1=U1cosω1t第36頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月（4）集成模擬乘法器電路調(diào)整調(diào)制度補償失調(diào)電壓調(diào)整靜態(tài)電流擴展線性范圍可單端或雙端輸出第37頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月擴展線性范圍改為10K時，可實現(xiàn)DSB調(diào)整調(diào)制度第38頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月3.調(diào)幅信號的解調(diào)

從高頻已調(diào)信號中恢復出調(diào)制信號的過程稱為解調(diào)，又稱為檢波。振幅解調(diào)方法可分為包絡檢波和同步檢波兩大類。第39頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月通斷通斷（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40頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月二極管包絡檢波器輸入AM信號時檢波器的輸出波形第41頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月包絡檢波器的輸出電路

第42頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月傳輸系數(shù)

：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43頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）檢波器的失真

①惰性失真

不失真條件：

第44頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月②底部切削失真

不失真條件：

第45頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月減小底部切削失真的電路

第46頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月檢波器音量調(diào)節(jié)自動增益控制AGC（4）設計中應該考慮的問題第47頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月二極管的選擇要選擇導通電阻和結(jié)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(chǎn)生底邊切割失真或惰性失真。電容的選擇

C太大容易產(chǎn)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48頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月例：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(shù)；3.輸入電阻；4.是否產(chǎn)生惰性失真；5.是否產(chǎn)生底部切割失真。第49頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月（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50頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月疊加型

包檢第51頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月混頻器1.定義：將輸入已調(diào)波的載頻變換成另外一個頻率，而保持其調(diào)制規(guī)律不變。2.混頻器的功能：頻譜線性搬移，為一六端網(wǎng)絡。為輸入已調(diào)波信號為本振信號為中頻信號輸出常用的中頻數(shù)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52頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月三種頻譜線性搬移功能(a)調(diào)制(b)解調(diào)(c)混頻第53頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月輸入已調(diào)信號本振電壓

經(jīng)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(guān)鍵是乘法器。第54頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月1）變頻增益

變頻電壓增益變頻功率增益

用分貝數(shù)表示變頻增益

2）噪聲系數(shù)

4.混頻器的主要性能指標

第55頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月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(diào)制和互相調(diào)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(guān)系

混頻器輸入、輸出電平的關(guān)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56頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月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57頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月三極管電路中的時變電流第58頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月三極管電路中的時變跨導

第59頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月gC～UL的關(guān)系

第60頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月gC～Eb的關(guān)系

第61頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月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(diào)諧過程中相互牽制。第62頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月中波AM收音機的變頻電路第63頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月輸入信號us為已調(diào)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64頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月經(jīng)中頻濾波后，得輸出中頻電壓:第65頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月干擾：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(diào)干擾●外來干擾與信號形成的交叉調(diào)制干擾（交調(diào)干擾）●阻塞、倒易混頻干擾等等第四節(jié)混頻器中的干擾

第66頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月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(chǎn)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(nèi)，由信號及本振產(chǎn)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(chǎn)生干擾的可能性??；采用平衡、環(huán)形混頻器，抵消一些組合分量；采用高中頻。抑制方法：第67頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月2.外來干擾與本振的組合干擾（寄生通道干