Chapter7振幅調(diào)制與解調(diào)解析

無線電放射機(jī)方框圖Chapter7

振幅調(diào)制與解調(diào)調(diào)制：將要傳送的信息裝載到某一高頻振蕩(載頻)信號上去的過程。按調(diào)制信號的形式分模擬調(diào)制數(shù)字調(diào)制按載波的不同連續(xù)波調(diào)制脈沖波調(diào)制調(diào)幅(AM)調(diào)頻(FM)調(diào)相(PM)脈沖振幅調(diào)制(PAM)脈寬調(diào)制(PWM)脈位調(diào)制(PPM)脈沖編碼調(diào)制(PCM)2023/12/6Copyrightsyaoping.Allrightsreserved.3解調(diào)：將接收到的信號經(jīng)過反調(diào)制的過程，把載波所攜帶的信號取出來，得到原來的信號的過程。檢波器的作用：從振幅受調(diào)制的高頻信號中復(fù)原出原調(diào)制信號。檢波調(diào)幅波的解調(diào)：振幅檢波，簡稱檢波調(diào)頻波的解調(diào)：頻率檢波，簡稱鑒頻調(diào)相波的解調(diào)：相位檢波，簡稱鑒相實現(xiàn)調(diào)幅的方法低電平調(diào)幅高電平調(diào)幅平方律調(diào)幅斬波調(diào)幅集電極(陽極)調(diào)幅基極(控制柵極)調(diào)幅2023/12/6Copyrightsyaoping.Allrightsreserved.4Chapter7

振幅調(diào)制與解調(diào)§7.1頻譜搬移電路的特性§7.2振幅調(diào)制原理§7.3振幅調(diào)制方法與電路§7.4振幅解調(diào)〔檢波〕原理與電路2023/12/6Copyrightsyaoping.Allrightsreserved.5當(dāng)頻率變換前后，信號的頻譜構(gòu)造不變，只是將信號頻譜無失真在頻率軸上搬移，則稱之為線性頻率變換，具有這種特性的電路稱之為頻譜搬移電路?！?.1頻譜搬移電路的特性(a)混頻原理2023/12/6Copyrightsyaoping.Allrightsreserved.6(b)調(diào)幅原理(c)檢波原理2023/12/6Copyrightsyaoping.Allrightsreserved.7§7.2

振幅調(diào)制原理一、調(diào)幅波的性質(zhì)設(shè)簡諧調(diào)制信號載波信號1.調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表達(dá)式則調(diào)幅信號振幅為：是調(diào)幅波的主要參數(shù)之一，它表示載波電壓振幅受調(diào)制信號把握后轉(zhuǎn)變的程度調(diào)幅指數(shù)(調(diào)幅度)2023/12/6Copyrightsyaoping.Allrightsreserved.82.一般調(diào)幅波的波形圖(a)調(diào)制信號(b)已調(diào)波形2023/12/6Copyrightsyaoping.Allrightsreserved.9假設(shè)ma>1，AM信號波形某一段時間振幅為將為零，稱為過調(diào)制。過調(diào)制波形圖2023/12/6Copyrightsyaoping.Allrightsreserved.103.調(diào)幅信號的頻譜及帶寬將調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表達(dá)式開放，可得到未調(diào)幅的載波上邊頻下邊頻正弦調(diào)制的調(diào)幅波頻譜單頻調(diào)制時，其調(diào)幅波的頻譜寬度為調(diào)制信號的兩倍，2023/12/6Copyrightsyaoping.Allrightsreserved.11非正弦波調(diào)幅信號的頻譜圖由圖看出調(diào)幅過程實際上是一種頻譜搬移過程，立刻調(diào)制信號的頻譜搬移到載波四周，成為對稱排列在載波頻率兩側(cè)的上、下邊頻。調(diào)制信號頻譜下邊帶上邊帶2023/12/6Copyrightsyaoping.Allrightsreserved.124.一般調(diào)幅波的功率關(guān)系將作用在負(fù)載電阻R上載波功率：上邊頻功率：在調(diào)幅信號一周期內(nèi)，AM信號的平均輸出功率：邊頻功率之和占總輸出功率是很小的，整機(jī)效率很低，但其調(diào)制設(shè)備簡潔，解調(diào)更簡潔，便于接收。通常無線電播送就是承受這種方法。下邊頻功率：2023/12/6Copyrightsyaoping.Allrightsreserved.13二、抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波與單邊帶調(diào)幅波1.抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波為了抑制一般調(diào)幅波效率低的缺點，提高設(shè)備的功率利用率，可以不發(fā)送載波，而只發(fā)送邊帶信號。這種調(diào)制方式稱為抑制載波的雙邊帶調(diào)幅(DSB)其所占據(jù)的頻帶寬度仍為調(diào)制信號頻譜中最高頻率的兩倍，即進(jìn)入其數(shù)學(xué)表達(dá)式為2023/12/6Copyrightsyaoping.Allrightsreserved.14單頻調(diào)制雙邊帶調(diào)幅涉及其頻譜返回2023/12/6Copyrightsyaoping.Allrightsreserved.152.單邊帶調(diào)幅波單邊帶調(diào)幅：既抑制載波，又只傳送一個邊帶的調(diào)制方式，用SSB表示。其表達(dá)式為：

其頻帶寬度為：或2023/12/6Copyrightsyaoping.Allrightsreserved.16電壓表達(dá)式一般調(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表7-1三種振幅調(diào)制信號★2023/12/6Copyrightsyaoping.Allrightsreserved.173.殘留邊帶調(diào)幅殘留邊帶調(diào)幅(記為VSB)：在放射端發(fā)送一個完整的邊帶信號，但載波信號和邊帶信號局部被抑制的調(diào)制方式。這樣它保存了單邊帶調(diào)幅節(jié)省頻帶的優(yōu)點，且具有濾波器易于實現(xiàn)、解調(diào)電路簡潔的特點。在播送電視系統(tǒng)中圖象信號承受殘留邊帶調(diào)幅。2023/12/6Copyrightsyaoping.Allrightsreserved.18例7.1兩個信號電壓的頻譜如以下圖，要求：①寫出兩個信號電壓的數(shù)學(xué)表達(dá)式，并指出已調(diào)波的性質(zhì)；②計算在單位電阻上消耗的邊帶功率和總功率以及調(diào)幅波的頻帶寬度。解：①(a)為一般調(diào)幅波，(b)為抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波。(a)(b)2023/12/6Copyrightsyaoping.Allrightsreserved.19②載波功率：雙邊帶信號功率：故一般調(diào)幅波和抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波的頻譜寬度相等，即

作業(yè)：

7-57-82023/12/6Copyrightsyaoping.Allrightsreserved.21非線性調(diào)幅原理框圖如下：§7.3振幅調(diào)制方法與電路按調(diào)制電路輸出功率的凹凸可分為：一般置于放射機(jī)的前級，再由線性功率放大器放大已調(diào)信號，得到所要求功率的調(diào)幅波。一般置于放射機(jī)的最終一級，是在功率電平較高的狀況下進(jìn)展調(diào)制。高電平調(diào)幅電路：低電平調(diào)幅電路：2023/12/6Copyrightsyaoping.Allrightsreserved.22一、低電平調(diào)幅電路1.簡潔的二極管調(diào)幅電路二極管調(diào)幅電路平方律調(diào)幅——信號較小時的工作狀態(tài)當(dāng)vD很小時，級數(shù)可只取前四項經(jīng)分類整理可知：ω0±Ω是我們所需要的上、下邊頻。這對邊頻是由平方項產(chǎn)生的，故稱為平方律調(diào)幅。其中最為有害的重量是ω0±2Ω項。由于二極管不簡潔得到較抱負(fù)的平方特性，因而調(diào)制效率低,無用成分多，目前較少承受平方律調(diào)幅器。2023/12/6Copyrightsyaoping.Allrightsreserved.23(2)斬波調(diào)幅由兩個二極管組成的平衡斬波調(diào)幅器2023/12/6Copyrightsyaoping.Allrightsreserved.24平衡調(diào)制器輸出的電壓波形輸出調(diào)幅波有用電流重量2023/12/6Copyrightsyaoping.Allrightsreserved.252.環(huán)形調(diào)制器在平衡調(diào)制器的根底上，再增加兩個二極管，使電路中4個二極管首尾相接構(gòu)成環(huán)形，這就是環(huán)形調(diào)制器。環(huán)行調(diào)制器原理圖振幅比平衡調(diào)制器提高了一倍，并抑制了低頻重量，因而獲得了廣泛應(yīng)用。環(huán)形調(diào)制器輸出電流的有用重量3.模擬相乘器調(diào)幅電路〔自學(xué)〕2023/12/6Copyrightsyaoping.Allrightsreserved.264.產(chǎn)生單邊帶信號的方法(1)濾波器法濾波器法實現(xiàn)單邊帶調(diào)制實際濾波器法單邊帶放射機(jī)方框圖為什么實際中使用的單邊帶濾波器不是在高頻段直接進(jìn)展濾波，而是先在低頻進(jìn)展濾波，然后進(jìn)展頻率搬移？★2023/12/6Copyrightsyaoping.Allrightsreserved.27(2)相移法相移法是利用移相的方法，消去不需要的邊帶。相移法單邊帶調(diào)制器方框圖故輸出電壓為2023/12/6Copyrightsyaoping.Allrightsreserved.28(3)修正的移相濾波法2023/12/6Copyrightsyaoping.Allrightsreserved.29二、高電平調(diào)幅電路●集電極調(diào)幅電路集電極調(diào)幅電路為了獲得有效的調(diào)幅，集電極調(diào)幅電路必需總是工作在過壓狀態(tài)。放大器的有效集電極電源電壓等于(Vcc+vΩ)，它隨調(diào)制信號的波形變化而變化。2023/12/6Copyrightsyaoping.Allrightsreserved.30集電極調(diào)幅在調(diào)制信號一周期內(nèi)的各平均功率：⑤集電極平均耗散功率①直流輸入功率：②總輸入功率：③總輸出功率：④調(diào)幅器供給的調(diào)制功率：⑥集電極效率2023/12/6Copyrightsyaoping.Allrightsreserved.31故：②總輸入功率分別由VCC與v所供給，VCC供給用以產(chǎn)生載波功率的直流功率P=T，v則供給用以產(chǎn)生邊帶功率的平均功率PDSB。①平均功率均為載波點各功率的()倍④輸出的邊頻功率由調(diào)制器供給的功率轉(zhuǎn)換得到，大功率集電極調(diào)幅就需要大功率的調(diào)制信號電源。③集電極平均耗散功率等于載波點耗散功率的()倍，應(yīng)根據(jù)這一平均耗散功率來選擇晶體管，以使PCM≥Pcav。2023/12/6Copyrightsyaoping.Allrightsreserved.32例7.2有一載波輸出功率等于15W的集電極被調(diào)放大器，它在載波點(未調(diào)制時)的集電極效率ηT=75%。試求各項功率(包括未調(diào)幅與100％調(diào)幅時的功率)。解：直流輸入功率未調(diào)幅時的集電極耗散功率100％調(diào)幅時調(diào)幅器供給的調(diào)制功率為：邊帶功率2023/12/6Copyrightsyaoping.Allrightsreserved.33總輸出功率：總輸入功率：集電極平均耗散功率集電極效率2023/12/6Copyrightsyaoping.Allrightsreserved.34直流輸入功率直流輸出功率集電極耗散功率效率結(jié)論：不管調(diào)制與否，集電極的效率保持不變！2023/12/6Copyrightsyaoping.Allrightsreserved.35一、概述檢波器的組成應(yīng)包括三局部，高頻已調(diào)信號源，非線件，RC低通濾波器?！?.4振幅解調(diào)(檢波)原理與電路載波被抑制的已調(diào)波解調(diào)原理2023/12/6Copyrightsyaoping.Allrightsreserved.36檢波器的分類方法有很多種:根據(jù)所用器件的不同，分為三極管檢波器二極管檢波器并聯(lián)式串聯(lián)式根據(jù)信號大小的不同，分為大信號檢波器小信號檢波器根據(jù)信號特點的不同，分為脈沖波檢波器連續(xù)波檢波器根據(jù)工作特點的不同，分為同步檢波器包絡(luò)檢波器平方律檢波峰值包絡(luò)檢波平均包絡(luò)檢波包絡(luò)檢波器2023/12/6Copyrightsyaoping.Allrightsreserved.37二、包絡(luò)檢波器——連續(xù)波串聯(lián)式二極管大信號包絡(luò)檢波器串聯(lián)型二極管包絡(luò)檢波器圖中：R—負(fù)載電阻，值很大C—負(fù)載電容，低頻時:Zc>>R高頻時:Zc<<RRC電路：②作為檢波器的負(fù)載，在其兩端輸出已恢復(fù)的調(diào)制信號。①起高頻濾波作用。二極管包絡(luò)檢波器波形圖1.工作原理2023/12/6Copyrightsyaoping.Allrightsreserved.382.包絡(luò)檢波器的質(zhì)量指標(biāo)1)電壓傳輸系數(shù)(檢波效率)Kd可以證明：當(dāng)R>>Rd時，

0，cos

1。即檢波效率Kd接近于1，這是包絡(luò)檢波的主要優(yōu)點。電流通角2)等效輸入電阻Rid2023/12/6Copyrightsyaoping.Allrightsreserved.39由于負(fù)載電阻R與負(fù)載電容C的時間常數(shù)RC太大所引起的。這時電容C上的電荷不能很快地隨調(diào)幅波包絡(luò)變化,從而產(chǎn)生失真。3)失真①惰性失真(對角線切割失真)惰性失真為了防止惰性失真，必需減小RC的數(shù)值，加快電容器的放電速度，使檢波器能跟上高頻信號電壓包絡(luò)的變化。也就是要求或?qū)懗稍诠こ躺峡砂碦C

max≤1.5計算。不產(chǎn)生惰性失真的條件2023/12/6Copyrightsyaoping.Allrightsreserved.40②負(fù)峰切割失真(底邊切割失真)由于交、直流負(fù)載電阻不同所產(chǎn)生的失真。考慮了耦合電容Cc和低放輸入電阻ri2后的檢波電路檢波過程中，Cc兩端建立了直流電壓經(jīng)電阻R和ri2分壓，在R上得到的直流電壓為：負(fù)峰切割失真波形為了避開這種失真，必需滿足不產(chǎn)生負(fù)峰切割失真的條件2023/12/6Copyrightsyaoping.Allrightsreserved.41③非線性失真④頻率失真由檢波二極管伏安特性曲線的非線性所引起的。由于耦合電容Cc和濾波電容C所引起的。Cc的存在主要影響檢波的下限頻率

min。為使頻率為min時，Cc上的電壓降不大，不產(chǎn)生頻率失真，必需滿足以下條件：電容C的容抗應(yīng)在上限頻率max時，不產(chǎn)生旁路作用，即它應(yīng)滿足以下條件：2023/12/6Copyrightsyaoping.Allrightsreserved.42乘積型檢波電路三、同步檢波器乘積型同步檢波疊加型同步檢波1.乘積型同步檢波器疊加型檢波電路經(jīng)過低通濾波后2023/12/6Copyr