2022年高频电子线路教案第五章振幅调制解调与混频电路 .pdf

学习必备欢迎下载5.1 相乘器与频谱搬移电路5.1.1 相乘器及其频率变换作用非线性特性的幂级数表示法ia0 a1ua2u2 一、为什么要调制二、几个基本概念三、调制的方式1、调制：就是将含有信息（声音，图像等）的频率较低的信号（控制信号或基带信号）加载到信息载体上以便进行传输的处理过程。载波：运载信息的工具（高频等幅信号）调制信号：被调制的低频信号已调信号：调制以后形成的信号2、调制的方式（连续波调制）：调频 FM、调幅 AM 和调相 PM 二、解调1、解调：从高频已调信号中恢复出调制信号的过程。2、解调的方式：检波、鉴频、鉴相5.1.2 振幅调制基本原理一、普通调幅（AM ） 什么是调幅？2. 普通调幅电路模型3. 普通调幅信号的表达式uoUom（1ma cost）coswCt UomAUCm 是未经调制的输出载波电压振幅ma AmU m kaUmUCm 调幅系数4.调幅波的波形5.调幅波的频谱及其带宽BW= （ fc+F）-（fc-F）=2F 6. 调幅波的功率关7. 调幅波的几种调制方式（AM 、DSB、SSB、VSB）二、双边带调制和单边带调制补充：一、调幅信号的数学表达式和波形1. 普通调幅信号的表达式uoUom（1ma cost）coswCt 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 10 页学习必备欢迎下载UomAUCm 是未经调制的输出载波电压振幅ma AmU m kaUmUCm 调幅系数2. 调幅波的波形（P39 图 3.1）1）包络：已调波峰值所形成的。2）波形特点：当调幅度小于或等于1 时，调幅信号的振幅变化反映了调制信号的变化规律，当调幅度大于1 时，调幅波产生失真（过调幅失真）。二、调幅波的频谱及其带宽频谱：是指组成信号的各频率正弦分量按频率的分布情况1) 单频正弦信号调制的调幅波A、频谱组成：载波分量、下边频分量、上边频分量。B、带宽（信号所占有的频率范围）BW= （ fc+F）-（fc-F）=2F 1) 若调制信号为含有限带宽的多频信号A、频谱组成：载波分量、下边频带、上边频带。B、带宽BW= （ fc+Fm）-（fc-Fm ）=2Fm 结论： 1、表示信号的方法有三种：数学表达式、波形和频谱；2、调幅电路的作用是在时域实现调制信号和载波相乘，反映到波形上就是将调制信号不失真的搬移到高频振荡的振幅上，而在频域则是将调制信号的频谱搬移到载频的两边。三、调幅波的功率关系（一）调制信号为单频正弦波（二）调制信号为多频信号调制后的调幅波平均功率等于载波和各边频功率之和四、调幅波的几种调制方式1. AM （广播通信系统）1）概念：传输两个边带和载波的调制方式2）特点：所需功率大，带宽宽，接受和发射机简单2. DSB（应用少）1）概念：只传输两个边带的调制方式2）特点：节省功率，但带宽不变3. SSB（短波无线通信）1）概念：只传输一个边带的调制方式2）特点：节省功率，带宽减半4.VSB （电视通信）精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 10 页学习必备欢迎下载5.1.3 振幅解调基本原理一、解调器的频谱变换二、检波器的分类按器件分：二极管检波、三极管检波；按解调方法分：包络检波、同步检波。三、主要技术指标5.1.4 混频基本原理一、混频的概念 将频率为 fc 的高频已调载波信号不失真地变换成频率为fI 的中频已调信号。（ 调制规律不变）二、混频器组成框图及工作原理一、调制5.2 相乘器电路5.3 振幅调制电路5.2.1 模拟乘法器一、乘法器的电路符号精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 10 页学习必备欢迎下载二、恒流可变差分放大器的相乘特性 恒流源差分放大器的相乘特性Uo= ICRCI0RC（ Ui /2 UT ） 恒流可变差分放大器的相乘特性（两象限相乘器）Uo= ICRC（ RC/Re） （Ux Uy /2 UT ）三、双差分对模拟相乘器（四象限变跨导相乘器）当 Ux 、Uy UT 时IC I0（Ux/2UT ） （Uy/2UT ）因此，对小信号而言，电路起模拟相乘作用。调幅电路的分类1、按照产生调幅波的不同：AM 、DSB 、SSB、VSB 2、按照输出功率的高低分：低电平调幅：功率小，后需接线性功放（模拟调幅、平衡调幅等）高电平调幅：功率大，不需接线性功放（基极调幅等）5.3.1 低电平调制电路一、模拟相乘器调幅原理二、集成模拟乘法器实现调幅1.典型的调制解调器MC1596 内部电路图2. MC1596 实现普通调幅的电路5.3.2 高电平调制电路一、基极调幅：效率低，所需调制信号的功率小，电路简单二、集电极调幅精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 10 页学习必备欢迎下载5.4 振幅检波电路1、解调：从高频已调信号中恢复出调制信号的过程，调幅波的解调成为检波2、检波器：完成检波任务的电路3、检波原理4、分类：包络检波和同步检波精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 10 页学习必备欢迎下载5.4.1 二极管包络检波电路一、二极管包络检波电路的工作原理结论：利用二极管的单向导电性和检波负载电阻、电容的充放电过程来完成检波任务。二、主要技术指标 检波效率 大直流传输系数Kd=UD/UCm 1 交流传输系数Ka=U| ? m/Ma UCm 1 检波器的输入阻抗Ri =Ucm/Ic1m RL/2 三、二极管包络检波电路中的失真1. 对角线失真（惰性失真） 原因： RLCL 选得太大，放电太慢，跟不上输入信号包络线的变化。2. 底部切割失真（负峰切割失真）是指耦合电容Cc 通过电阻RL 放电，对二极管引入一附加偏置电压，导致二极管截止而引入的失真。5.4.2 同步检波电路1. 叠加型同步检波电路工作原理：是将双边带信号与同步信号叠加，叠加后的信号是普通调幅波，然后再经包络检波器，解调出调制信号。2. MC1596 模拟乘法器构成的同步检波器精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 10 页学习必备欢迎下载5.5 混频电路1、混频电路的作用：将收到的已调信号的载频变换成某一固定的频率，而保持已调信号的调制类型和调制参数不变2、输入输出波形和频谱图（1）从波形看，输入输出的包络波形完全相同，只是载波的频率由高频变为中频（2）从频谱看，只是将已调波的频谱从高频位置搬移到中频位置，而频谱的内部结构不变5.5.1 混频器的组成和工作原理一、组成及作用1、非线性器件：混频精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 10 页学习必备欢迎下载2、本地振荡器：产生本振信号3、滤波器：选择中频信号二、变频与调幅的区别1、相同点：输入输出信号类似2、不同点：调幅输出信号频率相差很大，而变频输入信号频率相差很小。三、混频器的主要技术指标1、变频增益（混频增益）：混频器输出中频电压（中频信号功率）与输入高频电压振幅（输入的高频信号功率）之比称为混频电压增益（混频功率增益）。2、失真 ：变频失真、频率失真和非线性失真3、干扰 ：会产生各种组合频率干扰5.5.2 混频电路混频电路按所用器件分二极管混频器、晶体三极管、场效应管 、差分对管 ；混频电路按工作特点分单管混频器、平衡、环形 。一、晶体三极管混频电路1. 混频电路的基本形式共 e 组态： b 极输入、 b 极注入； b 极输入、 e 极注入（适用于工作频率不高的场合）共 b 组态： e 极输入、 e 极注入；e 极输入、 b 极注入（适用于工作频率较高的场合）2. 工作原理3. 三极管混频电路4. 实用混频电路二、二极管平衡混频电路三、二极管平衡混频电路（环形混频器）四、模拟相乘器混频电路5.5.4 混频干扰一、组合频率干扰 干扰哨声1、 原因：有用信号频率fs与本振信号频率fLo的组合频率接近于有用中频而产生的干扰。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 10 页学习必备欢迎下载2、特点： 是信号本身 （或其谐波） 与本振的各次谐波组合形成的，与外来干扰无关。3、措施：正确选择中频数值，应将接收机的中频选在接收频段之外。二、寄生通道干扰（外来干扰）1、原因：外来干扰信号与本振的组合频率产生的干扰。即|p fLoq fN|=fI。2、最强的两种干扰：中频干扰、镜像干扰。3、措施：提高混频电路前级的选择性。三、交叉调制干扰（交调干扰）（与有用信号同在）四、互调干扰倍频器采用倍频器的优点1、降低振荡器频率，增加频率稳定性2、提高主振器的振荡频率，满足石英晶体稳频时的要求3、扩展发射机输出级的工作波段4、加深调制度，获得大的频偏或相移一、丙类倍频器1、电路组成（ P75 图 4.14）2、特点：可调元件少，调整方便。二、集成模拟乘法器精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 10 页学习必备欢迎下载精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 10 页