第6章振幅调制、解调及混频.ppt

高频电子线路高频电子线路高频电子线路高频电子线路电邮：电话：18048832518第六章第六章第六章第六章 振幅调制、振幅调制、振幅调制、振幅调制、解调及混频解调及混频解调及混频解调及混频第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频6.1 6.1 振幅调制振幅调制 6.2 6.2 调幅信号的解调调幅信号的解调 6.3 6.3 混频混频 6.4 6.4 混频器的干扰混频器的干扰 思考题与习题思考题与习题 第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频(1)(1)低频部分：低频部分：信息变换与放大信息变换与放大(2)(2)高频部分：高频部分：高频信号产生、高频信号产生、放大、调制放大、调制低频低频放大器放大器高频高频振荡器振荡器高频谐振高频谐振放大器放大器振幅振幅调制器调制器高频高频功放功放换能器换能器消息信号消息信号无线设备发送端无线设备发送端无线设备发送端无线设备发送端 6.1振幅调制振幅调制第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频接收设备端接收设备端接收设备端接收设备端混频器混频器高频谐振高频谐振放大器放大器f fs sf fs s本地本地振荡器振荡器f fo of fo o-f-fs s=f=fi i中频中频放大器放大器f fi i检波器检波器(解调解调)F F低频低频放大器放大器F F 6.1振幅调制振幅调制第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频振幅调制是用调制信号振幅调制是用调制信号控制高频载波控制高频载波的振的振幅，使高频载波的振幅按调制信号的规律变化。幅，使高频载波的振幅按调制信号的规律变化。v振幅调制的实质是将振幅调制的实质是将的频谱线性地搬移到的频谱线性地搬移到的两侧。的两侧。v按照按照调调幅方式，可分幅方式，可分为为普通普通调调幅（幅（AM）、双双边带边带调调幅（幅（DSB）、单边带调单边带调幅（幅（SSB）、残留）、残留边带调边带调幅（幅（VSB）。本。本节节先先讲讲各各类调类调幅波的基本性幅波的基本性质质，然后介然后介绍绍几种不同的几种不同的调调幅幅电电路。路。6.1振幅调制振幅调制第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频信号的三种表示法：表达式、波形图、频谱图。信号的三种表示法：表达式、波形图、频谱图。载载 波波复音复音调制调制波波单音单音调制调制波波频频 谱谱波波形形表达式表达式信号信号 6.1振幅调制振幅调制第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频两种类型的频谱变换电路两种类型的频谱变换电路频谱搬移电路频谱搬移电路：将输入信号的频谱沿频率轴搬移。将输入信号的频谱沿频率轴搬移。例：振幅调制、解调、混频电路例：振幅调制、解调、混频电路(本章讨论本章讨论)。特点：特点：仅频谱搬移，不产生新的频谱分量。仅频谱搬移，不产生新的频谱分量。频频谱谱非非线线性性变变换换电电路路：将将输输入入信信号号的的频频谱谱进进行行特特定定的非线性变换。的非线性变换。例：频率调制与解调电路例：频率调制与解调电路(第第 7 7 章讨论章讨论)。特点：特点：产生新的频谱分量。产生新的频谱分量。6.1振幅调制振幅调制第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频 6.1振幅调制振幅调制 由调制信号去控制载波的振幅，使之按调由调制信号去控制载波的振幅，使之按调制信号的规律变化。制信号的规律变化。(SSB-SC)：抑制载波的单边带调制。抑制载波的单边带调制。振幅调制的三种方式：振幅调制的三种方式：(AM)：普通的调幅；普通的调幅；(DSBSC)：抑制载波的双边带调制；抑制载波的双边带调制；是使高频振荡的振幅与调制信号成线性关系，是使高频振荡的振幅与调制信号成线性关系，其它参数其它参数(频率和相位频率和相位)不变。不变。什么是振幅调制？什么是振幅调制？第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频 6.1振幅调制振幅调制u=Ucost（一）（一）调幅波的分析调幅波的分析1、表示式及波形、表示式及波形设载波电压为设载波电压为:调制电压调制电压:uC=UCcosct已调波振幅：已调波振幅：调幅度调幅度：调幅信号表达式调幅信号表达式:一、振幅调制信号分析一、振幅调制信号分析第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频 6.1振幅调制振幅调制调幅度调幅度调幅信号表达式调幅信号表达式调制信号波形调制信号波形载波波形载波波形已调波波形已调波波形波形表示波形表示第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频 6.1振幅调制振幅调制调幅度调幅度调幅信号表达式调幅信号表达式调制信号波形调制信号波形载波波形载波波形已调波波形已调波波形波形表示波形表示波形表示波形表示第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频 6.1振幅调制振幅调制调幅度调幅度调幅信号表达式调幅信号表达式调制信号波形调制信号波形载波波形载波波形已调波波形已调波波形波形表示波形表示 过调制！过调制！波形表示波形表示第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频 6.1振幅调制振幅调制调幅信号表达式调幅信号表达式连续频谱信号连续频谱信号f(t)uAM(t)=UC1+m f(t)cosct若调制信号为：若调制信号为：则调幅波表示式为：则调幅波表示式为：式中，式中，mn=kaUn/UC第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频 6.1振幅调制振幅调制连续频谱信号连续频谱信号f(t)f(t)调幅波表达式调幅波表达式:uAM(t)=UC1+m f(t)cosct调制信号调制信号已调波已调波第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频 6.1振幅调制振幅调制AM信号的信号的产产生原理生原理图图或或第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频 6.1振幅调制振幅调制2、调幅波的频谱、调幅波的频谱调幅波的三角展开：调幅波的三角展开：带宽带宽:BAM2F分析：分析：单频调制单频调制(1)(1)频谱的中心分量；频谱的中心分量；(2)(2)两个边频分量；两个边频分量；这说明调制信号的幅度及频率消息只含于边频分量中。这说明调制信号的幅度及频率消息只含于边频分量中。调制信号频谱调制信号频谱载波频谱载波频谱已调波频谱已调波频谱第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频 6.1振幅调制振幅调制语音语音频谱：频谱：多频多频调制情况下：调制情况下：已调信号已调信号频谱：频谱：以语音信号为例以语音信号为例BAM=2FmaxAM信号占用带宽：信号占用带宽：信号带宽是决定无线电台频率间隔的主要因素信号带宽是决定无线电台频率间隔的主要因素，如通常广，如通常广播电台规定的带宽为播电台规定的带宽为9kHz，VHF电台的带宽为电台的带宽为25kHz。第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频 6.1振幅调制振幅调制负载电阻负载电阻RL上消耗的上消耗的载波功率：载波功率：负载电阻负载电阻RL上上,一个载波周期内一个载波周期内调幅波调幅波消耗的消耗的功率功率：3、调幅波的功率、调幅波的功率每个边频（上、下边频）平均功率：每个边频（上、下边频）平均功率：调幅波的调幅波的最大功率最大功率和和最小功率：最小功率：第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频 6.1振幅调制振幅调制边频功率、载波功率、边频功率、载波功率、AM波波平均功率平均功率的关系的关系：AM调制方式中：调制方式中：载波功率（载波功率（不含调制信号不含调制信号）占总功率的）占总功率的2/3以上；以上；边频边频总总功率（功率（含调制信号含调制信号）小于总功率的）小于总功率的1/3；功率浪费大，效率低功率浪费大，效率低AM信号的信号的平均功率：平均功率：第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频 6.1振幅调制振幅调制（二）双边带信号（二）双边带信号 为了克服普通调幅波效率低的缺点，提高设备的功率利用为了克服普通调幅波效率低的缺点，提高设备的功率利用率，可以不发送载波，而只发送边带信号。率，可以不发送载波，而只发送边带信号。在在AMAM调制过程中，调制过程中，将载波分量抑制将载波分量抑制就形成就形成抑抑制载波的双边制载波的双边带信号。带信号。DSB信号的数学表达式为信号的数学表达式为:其所占据的频带宽度仍为调制信号频谱中最高频率的两其所占据的频带宽度仍为调制信号频谱中最高频率的两倍，即倍，即 。第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频 6.1振幅调制振幅调制调制信号载波上边频 下边频(1)DSB信号的包络正比于调制信号信号的包络正比于调制信号(2)DSB信号载波的相位反映了调制信号的极性，信号载波的相位反映了调制信号的极性，即在调制信号负半周即在调制信号负半周时，已调波高频与原载波反相。时，已调波高频与原载波反相。因此严格地说，因此严格地说，DSB信号已非单纯的振信号已非单纯的振幅调制信号，而是既调幅又调相的信号幅调制信号，而是既调幅又调相的信号。(3)DSB波波的的频频谱谱成成份份中中抑抑制制了了载载波波分分量量，全全部部功功率率为为边边带带占占有有，功功率率利利用率高于用率高于AM波。波。(4)占用频带：占用频带：第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频 6.1振幅调制振幅调制（三）单边带信号（三）单边带信号 单单边边带带(SSB)(SSB)信信号号是是由由双双边边带带调调幅幅信信号号中中取取出出其其中中的的任任一一个个边边带带部部分分，即即可可成成为为单单边边带带调调幅幅信信号号。其其单单频频调调制制时时的的表表示式为：示式为：上、下边频的频谱分量对称含有相同的信息。上、下边频的频谱分量对称含有相同的信息。为节约频为节约频带，提高系统的功率和带宽效率，带，提高系统的功率和带宽效率，也可以只发送单个边带信也可以只发送单个边带信号，称之为单边带通信号，称之为单边带通信(SSB)(SSB)。上边带信号上边带信号下边带信号下边带信号第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频 6.1振幅调制振幅调制单边带调幅波的频谱单边带调幅波的频谱单边带调幅波的单边带调幅波的波形与频谱（波形与频谱（单频调制时单频调制时）单边带调幅波的波形单边带调幅波的波形 下边频下边频*第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频 6.1振幅调制振幅调制为为了了看看清清SSB信信号号波波形形的的特特点点,下下面面分分析析双双音音调调制制时时产产生生的的SSB信号波形。为分析方便信号波形。为分析方便,设双音频振幅相等设双音频振幅相等,即即且且21,则可以写成下式则可以写成下式:受受u调制的双边带信号为调制的双边带信号为取上边带，得取上边带，得进一步展开，有进一步展开，有第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频 6.1振幅调制振幅调制等幅等幅双音双音信号信号频谱频谱：SSB信号信号频谱频谱：等幅等幅双音双音信号信号波形波形：SSB信号信号波形波形：第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频 6.1振幅调制振幅调制语语音音调调制的制的SSB信号信号频谱频谱SSB波的优点：（波的优点：（1）功率利用率高。（）功率利用率高。（2）频带利用充分）频带利用充分*。目前已成为短波通信中一种重要的调制方式。目前已成为短波通信中一种重要的调制方式。第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频 6.1振幅调制振幅调制u(t)=f(t)，即一般情况下的，即一般情况下的SSB信号表达式：信号表达式：单单音音调调制制SSB信号的另一种表达式：信号的另一种表达式：上边带：上边带：uSSB(t)=Ucostcosct-Usintsinct下边带：下边带：uSSB(t)=Ucostcosct+Usintsinct希尔伯特变换希尔伯特变换的傅里叶变换：的傅里叶变换：第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频 6.1振幅调制振幅调制希尔伯特变换网络及其传递函数：希尔伯特变换网络及其传递函数：第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频 6.1振幅调制振幅调制二、振幅调制电路二、振幅调制电路可分为可分为高电平调制高电平调制和和低电平调制低电平调制。是将功放和调制合二为一，调制后的信号不需再是将功放和调制合二为一，调制后的信号不需再放大就可直接发送出去。放大就可直接发送出去。是将调制和功放分开，调制后的信号电平较低，还是将调制和功放分开，调制后的信号电平较低，还需经功率放大后达到一定的发射功率再发送出去。需经功率放大后达到一定的发射功率再发送出去。调制效率高、调制线性范围大、失真要小等。调制效率高、调制线性范围大、失真要小等。高电平调制：高电平调制：低电平调制：低电平调制：对调制器的主要要求：对调制器的主要要求：第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频 6.1振幅调制振幅调制（一）（一）AM调调制制电电路路高电平调制高电平调制 和和低电平调制低电平调制 目前，目前，AM信号大都用于无线电广播，因此多采用高信号大都用于无线电广播，因此多采用高电平调制方式。电平调制方式。1、高、高电电平平调调制制主要用于主要用于AM调制，是在高频功放中进行的。调制，是在高频功放中进行的。基极调幅；基极调幅；集电极调幅；集电极调幅；集电极集电极-基极基极(或发射极或发射极)组合调幅。组合调幅。利用改变某一电极的直流电压以控制集电极高频利用改变某一电极的直流电压以控制集电极高频电流振幅。电流振幅。基本工作原理：基本工作原理：第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频 6.1振幅调制振幅调制（1 1）集电极调幅）集电极调幅集电极调幅电路集电极调幅电路等幅载波通过高频等幅载波通过高频变压器变压器T1输入到被输入到被调放大器的基极。调放大器的基极。调制信号通过低频变压调制信号通过低频变压器器T2加到集电极回路且加到集电极回路且与电源电压相串联。与电源电压相串联。第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频 6.1振幅调制振幅调制集电极调幅的波形集电极调幅的波形 过压区过压区欠压区欠压区第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频 6.1振幅调制振幅调制第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频 6.1振幅调制振幅调制（2 2）基极调幅）基极调幅LB1是高频扼流圈是高频扼流圈LB为低频扼流圈为低频扼流圈第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频 6.1振幅调制振幅调制但因其工作在欠压但因其工作在欠压状态，集电极效率低是状态，集电极效率低是其一大缺点。一般只用其一大缺点。一般只用于功率不大，对失真要于功率不大，对失真要求较低的发射机中。而求较低的发射机中。而集电极调幅效率较高，集电极调幅效率较高，适用于较大功率的调幅适用于较大功率的调幅发射机中。发射机中。由于基极电路电流由于基极电路电流小，消耗功率小，故小，消耗功率小，故所需调制信号功率很所需调制信号功率很小，调制信号的放大小，调制信号的放大电路比较简单，这是电路比较简单，这是基极调幅的优点。基极调幅的优点。第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频 6.1振幅调制振幅调制2、低、低电电平平调调制制(1)二极管二极管电电路路产产生生AM波波单二极管电路单二极管电路平衡二极管电路平衡二极管电路(2)利用模利用模拟拟乘法器乘法器载波载波调制信号调制信号第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频 6.1振幅调制振幅调制(1)二极管二极管电电路路单二极管电路单二极管电路流过二极管的电流流过二极管的电流i D为为:其频谱图其频谱图:产产生生AM波！波！第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频 6.1振幅调制振幅调制平衡二极管电路平衡二极管电路产产生生AM波！波！载波载波调制信号调制信号第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频 6.1振幅调制振幅调制载波载波调制信号调制信号a)b)VD1导通，导通，VD2截止；截止；VD1截止，截止，VD2导通；导通；总电流总电流：第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频 6.1振幅调制振幅调制总电流：总电流：其频谱图其频谱图:产产生生AM波！波！第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频 6.1振幅调制振幅调制(2)利用模利用模拟拟乘法器乘法器产产生生AM波波对单差分电路对单差分电路若将若将uc加至加至uA，u加到加到uB，则有，则有调调制制信信号号载载波波其中：其中：第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频 6.1振幅调制振幅调制若集电极滤波回路的中心频若集电极滤波回路的中心频率为率为fc，带宽为，带宽为2F，谐振阻抗为，谐振阻抗为RL，则经滤波后的输出电压：，则经滤波后的输出电压：为为AM波！波！调调制制信信号号载载波波第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频 6.1振幅调制振幅调制差分对差分对AM调制器的输出波形调制器的输出波形第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频 6.1振幅调制振幅调制对双差分电路对双差分电路将调制信号叠加上直流成分，将调制信号叠加上直流成分，即可得到即可得到AM信号输出。信号输出。第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频 6.1振幅调制振幅调制第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频 6.1振幅调制振幅调制（二）（二）（二）（二）DSBDSB调调调调制制制制电电电电路路路路DSB信号的获得，关键在于调制电路中的乘积项。信号的获得，关键在于调制电路中的乘积项。单二极管电路只能产单二极管电路只能产生生AM信号，不能产生信号，不能产生DSB信号。信号。1)二极管二极管调调制制电电路路 二极管平衡电路和二极管环形电路可以产生二极管平衡电路和二极管环形电路可以产生DSB信号。信号。载波载波调调制制信信号号第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频 6.1振幅调制振幅调制输出变压器的次级电流输出变压器的次级电流i L为：为：条件：条件：可可获获得得DSB！第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频 6.1振幅调制振幅调制输出变压器的次级电流输出变压器的次级电流iL为：为：若输出滤波器的中心频率若输出滤波器的中心频率fc，带宽，带宽2F，谐振阻抗，谐振阻抗RL，则：，则：第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频 6.1振幅调制振幅调制二极管平衡调制器波形二极管平衡调制器波形*第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频 6.1振幅调制振幅调制实用的平衡调制器电路实用的平衡调制器电路VD1、VD2同时导通；同时导通；a)当当时时b)当当时时VD1、VD2同时截止；同时截止；C1对高频短路、对音频开路对高频短路、对音频开路分析：分析：第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频 6.1振幅调制振幅调制双平衡双平衡调调制器制器电电路：路：调制信号与载波的位置可以互换！调制信号与载波的位置可以互换！波形波形第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频 6.1振幅调制振幅调制双平衡双平衡调调制器制器电电路路经滤波后，有经滤波后，有DSBDSB信号！信号！第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频 6.1振幅调制振幅调制2)差分差分对调对调制器制器设设uB=uC，uA=u，则双端输出电，则双端输出电流流i0(t)为：为：经滤波后的输出电压经滤波后的输出电压u0(t)为：为：单差分对单差分对DSB信号！载波载波调调制制信信号号第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频 6.1振幅调制振幅调制单差分对单差分对差分对差分对DSB调制器的波形调制器的波形第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频 6.1振幅调制振幅调制并不是理并不是理想乘法器！想乘法器！1）信号的注入必须是）信号的注入必须是uA=u，uB=uC，且且U26mV；分析：分析：2）要得）要得DSB信号，必须加接滤波器信号，必须加接滤波器以滤除不必要的分量以滤除不必要的分量;3）必须双端差动输出，单端输出只）必须双端差动输出，单端输出只能得到能得到AM信号信号;4）当输入信号为零时，输出并不为零。）当输入信号为零时，输出并不为零。载波载波调调制制信信号号单差分对单差分对第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频 6.1振幅调制振幅调制双差分对双差分对差动输出电流为：差动输出电流为：若若U、UC均很小，则：均很小，则：双差分对调制器克服了单差分对调制双差分对调制器克服了单差分对调制器上述大部分的缺点。器上述大部分的缺点。第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频 6.1振幅调制振幅调制产生方法主要有滤波法和移相法两种。产生方法主要有滤波法和移相法两种。（三）（三）（三）（三）SSBSSB调调调调制制制制电电电电路路路路1 1、滤波法滤波法滤波法的关键是边带滤波器的制作。滤波法的关键是边带滤波器的制作。第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频 6.1振幅调制振幅调制2 2、移相法、移相法 /2相移网络是移相移网络是移相法的关键部件相法的关键部件。第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频 6.26.2调幅信号的解调调幅信号的解调调幅信号的解调调幅信号的解调 一、调幅解调的方法一、调幅解调的方法*2.同步检波同步检波1.包络检波包络检波只适用于只适用于AM波。波。DSB和和SSB信号的包络不同于调制信号，不能用信号的包络不同于调制信号，不能用包络检波，必须使用同步检波。包络检波，必须使用同步检波。恢复载波应与调制端的载波电压完全同步恢复载波应与调制端的载波电压完全同步(同频同相同频同相)。同步检波的含义？同步检波的含义？第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频 6.26.2调幅信号的解调调幅信号的解调调幅信号的解调调幅信号的解调 其原理框图如图所示。其原理框图如图所示。1.包络检波包络检波第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频 6.26.2调幅信号的解调调幅信号的解调调幅信号的解调调幅信号的解调 2.同步检波同步检波 同步解调器的框图同步解调器的框图第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频 6.26.2调幅信号的解调调幅信号的解调调幅信号的解调调幅信号的解调 2.同步检波同步检波乘积型乘积型叠加型叠加型ur:恢复的载波信号。恢复的载波信号。第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频 6.26.2调幅信号的解调调幅信号的解调调幅信号的解调调幅信号的解调 二、二极管峰值包络检波器二、二极管峰值包络检波器1原理电路及工作原理原理电路及工作原理RC低通滤波器低通滤波器（1）组成）组成输入回路输入回路二极管二极管VD末级中放的输出回路。末级中放的输出回路。导通电压小、导通电压小、rD小的锗管。小的锗管。(a)作为检波器的负载，在其两端产生调制频率电压作为检波器的负载，在其两端产生调制频率电压;(b)起到高频电流的旁路作用。起到高频电流的旁路作用。RC网络须满足网络须满足:第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频 6.26.2调幅信号的解调调幅信号的解调调幅信号的解调调幅信号的解调 理想情况下：理想情况下：对对高频，高频，电容电容C短路短路：对对直流直流、低频低频，电容，电容C开路开路：输入输入大信号大信号二极管串联型大信号二极管串联型大信号峰值包络检波器峰值包络检波器输入为输入为等幅高频信号等幅高频信号时检波器的输出波形时检波器的输出波形信号源、二极管、信号源、二极管、RC网络网络串联串联检波过程：检波过程：第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频 6.26.2调幅信号的解调调幅信号的解调调幅信号的解调调幅信号的解调（2）工作原理）工作原理检波过程分析：检波过程分析：二极管截止二极管截止二极管导通二极管导通第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频 6.26.2调幅信号的解调调幅信号的解调调幅信号的解调调幅信号的解调 检波过程分析检波过程分析u i(t)为等幅波时：为等幅波时：uo=uC=Uav+u检波器输出电压检波器输出电压充充电电过过程程放放电电过过程程高频波纹电压高频波纹电压第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频 6.26.2调幅信号的解调调幅信号的解调调幅信号的解调调幅信号的解调 检波过程是信号源通过二检波过程是信号源通过二极管给电容充电与电容对电极管给电容充电与电容对电阻阻R 放电的交替重复过程；放电的交替重复过程；导通时间很短，电流通角导通时间很短，电流通角很小，二极管电流是一窄脉冲很小，二极管电流是一窄脉冲序列；序列；二极管电流二极管电流i D包含平均分包含平均分量（直流分量）及高频分量。量（直流分量）及高频分量。检波过程总结：检波过程总结：uo=uC=Uav+u第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频 6.26.2调幅信号的解调调幅信号的解调调幅信号的解调调幅信号的解调 大信号检波器在稳定状态电流电压波形大信号检波器在稳定状态电流电压波形二极管伏安特性二极管伏安特性二极管两端电压二极管两端电压 （输入等幅波时）（输入等幅波时）二极管电流二极管电流第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频 6.26.2调幅信号的解调调幅信号的解调调幅信号的解调调幅信号的解调(2)(2)工作原理分析工作原理分析 +uD -+-uouD=ui-uo+-uoi放载波正半周时二极管正向导通，对载波正半周时二极管正向导通，对电容电容C 充电，充电时间常数为充电，充电时间常数为rdC。uD=ui-uo当当uD=ui-uo0，二极管导通，二极管导通当当uD=ui-uo0，二极管截止，二极管截止uo(t)=u(t)+UDCUDCu(t)tuo(t)u uc cu ui i(t t)uo(t)u i(t)与与uo(t)tididi充充i放i放放+-+-u i(t)为调幅波时：为调幅波时：二极管二极管VD两端电压：两端电压：检波器的有用输出电压：检波器的有用输出电压：第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频 6.26.2调幅信号的解调调幅信号的解调调幅信号的解调调幅信号的解调 输入为输入为AM信号时，检波器二极管的电压及电流波形：信号时，检波器二极管的电压及电流波形：二极管伏安特性二极管伏安特性二极管两端电压二极管两端电压 （输入调幅波时）（输入调幅波时）二极管电流二极管电流第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频 6.26.2调幅信号的解调调幅信号的解调调幅信号的解调调幅信号的解调 包络检波器的输出电路包络检波器的输出电路如果只需输出调制频率如果只需输出调制频率电压，则可在原电路上增加电压，则可在原电路上增加隔直电容隔直电容Cg和负载电阻和负载电阻Rg。若需要检波器提供与载波若需要检波器提供与载波电压大小成比例的直流电压，电压大小成比例的直流电压，则可用低通滤波器取出则可用低通滤波器取出直流分量，如图直流分量，如图:第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频 6.26.2调幅信号的解调调幅信号的解调调幅信号的解调调幅信号的解调 2、性能分析、性能分析（传输系数、输入阻抗）（传输系数、输入阻抗）1)传输系数传输系数Kd（或称检波系数、检波效率）（或称检波系数、检波效率）若输入载波电压若输入载波电压若输入若输入AM信号信号（设：载波电压振幅为（设：载波电压振幅为Um，输出直流电压为，输出直流电压为Uo！）！）检波器输出低频电压检波器输出低频电压振幅与输入高频已调波包振幅与输入高频已调波包络振幅之比。络振幅之比。这两个定义是一致的。这两个定义是一致的。第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频 6.26.2调幅信号的解调调幅信号的解调调幅信号的解调调幅信号的解调 1)传输系数传输系数Kd利用两个特殊点：利用两个特殊点：，：二极管导通角！：二极管导通角！下面以等幅波为例推导下面以等幅波为例推导Kd的表达式。的表达式。第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频 6.26.2调幅信号的解调调幅信号的解调调幅信号的解调调幅信号的解调 分析分析:Kd当电路一定当电路一定(管子与管子与R一定一定)时，时，在大信号检波器中在大信号检波器中是恒定的，它是恒定的，它与输入信号大小无关。与输入信号大小无关。越小，越小，Kd越大，并趋近于越大，并趋近于1。由图可知，当由图可知，当gDR50时，时，Kd变化不大，且变化不大，且Kd0.9。第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频 6.26.2调幅信号的解调调幅信号的解调调幅信号的解调调幅信号的解调 2)输入电阻输入电阻Ri输入载波电压的振幅输入载波电压的振幅Um与检波器与检波器电流的基频分量振幅电流的基频分量振幅I1之比值，之比值，即即由此可见，输入电阻与二极管检波器负载电阻由此可见，输入电阻与二极管检波器负载电阻R有关。有关。R越大，越大，Ri越大，对前级的影响就越小。越大，对前级的影响就越小。输入电阻定义：输入电阻定义：第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频 6.26.2调幅信号的解调调幅信号的解调调幅信号的解调调幅信号的解调 1)惰性失真惰性失真在在二二极极管管截截止止期期间间,电电容容C两两端端电电压压下下降降的的速速度度取取决决于于RC的时间常数。的时间常数。惰性失真的波形惰性失真的波形 为为了了避避免免产产生生惰惰性性失失真真,必必须须在在任任何何一一个个高高频频周周期期内内,使使电容电容C通过通过R放电的速度大于或等于包络的下降速度放电的速度大于或等于包络的下降速度,即即3检波器的失真检波器的失真第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频 6.26.2调幅信号的解调调幅信号的解调调幅信号的解调调幅信号的解调 如如果果输输入入信信号号为为单单音音调调制制的的AM波波,在在t1时时刻刻其其包包络络的的变变化化速速度为度为二二极极管管停停止止导导通通的的瞬瞬间间,电电容容两两端端电电压压uC近近似似为为输输入入电电压压包包络络值值,即即uC=Um(1+mcost)。从从t1时时刻刻开开始始通通过过R放放电的速度为电的速度为将以上两式代入式将以上两式代入式(655),可得可得第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频 6.26.2调幅信号的解调调幅信号的解调调幅信号的解调调幅信号的解调 实实际际上上,不不同同的的t1，U(t)和和uc的的下下降降速速度度不不同同,为为避避免免产产生生惰惰性性失失真真,必必须须保保证证A值值最最大大时时,仍仍有有Amax1。故故令令dA/dt1=0,得得则得出不失真条件如下则得出不失真条件如下:第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频 6.26.2调幅信号的解调调幅信号的解调调幅信号的解调调幅信号的解调 调幅波的最小幅度：调幅波的最小幅度：UC(1m)。避免失真的条件：避免失真的条件：失真的原因：失真的原因：R=R 2)底部切削失真底部切削失真（又称为负峰切削失真）（又称为负峰切削失真）因此必须限制交、直因此必须限制交、直流负载的差别。流负载的差别。第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频 6.26.2调幅信号的解调调幅信号的解调调幅信号的解调调幅信号的解调 2)底部切削失真底部切削失真（又称为负峰切削失真）（又称为负峰切削失真）在工程上，在工程上，减小检波器交、直流负载的差别减小检波器交、直流负载的差别采取的措施：采取的措施：在检波器与低放级间插入在检波器与低放级间插入高输入阻抗的高输入阻抗的射极跟随器射极跟随器;R=R1+R2将将R分成分成R1和和R2R=R1+R2直流负载：直流负载：交流负载：交流负载：R=R1+R2Rg第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频 6.26.2调幅信号的解调调幅信号的解调调幅信号的解调调幅信号的解调(1)回路回路要大。要大。(2)输出的高频纹波小。输出的高频纹波小。即即 检波器设计及元件参数的选择检波器设计及元件参数的选择(3)减少输出信号的频率失真。减少输出信号的频率失真。要求：要求：min max(4)避免惰性失真。避免惰性失真。(5)避免底部切割失真。避免底部切割失真。或或第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频 6.26.2调幅信号的解调调幅信号的解调调幅信号的解调调幅信号的解调 4实际电路及元件选择实际电路及元件选择LPF音量控制音量控制第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频 6.26.2调幅信号的解调调幅信号的解调调幅信号的解调调幅信号的解调 5.二极管并联检波器二极管并联检波器(a)原理电路原理电路(b)波形关系波形关系输入电阻：输入电阻：(c)实际电路实际电路Kd同串联检波器；同串联检波器；输出端除需隔直电容外，还需加高频滤波电路。输出端除需隔直电容外，还需加高频滤波电路。第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频 6.26.2调幅信号的解调调幅信号的解调调幅信号的解调调幅信号的解调(c)并联检波器实际电路并联检波器实际电路C1：高频滤波电容：高频滤波电容Cg：隔直电容：隔直电容第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频 6.26.2调幅信号的解调调幅信号的解调调幅信号的解调调幅信号的解调 6.二极管小信号检波器二极管小信号检波器小信号检波是高频输入信号的振幅小于小信号检波是高频输入信号的振幅小于100mV，利用二极管伏，利用二极管伏安特性弯曲部分进行频率变换，然后通过低通滤波器实现检波。安特性弯曲部分进行频率变换，然后通过低通滤波器实现检波。通常称其为平方律检波。通常称其为平方律检波。二极管小信号检波电路二极管小信号检波电路*第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频 6.26.2调幅信号的解调调幅信号的解调调幅信号的解调调幅信号的解调 二极管的伏安特性在工作点二极管的伏安特性在工作点Q附近用泰勒级数展开，即附近用泰勒级数展开，即一一般般小小信信号号检检波波时时Kd很很小小,可可以以忽忽略略平平均均电电压压负负反反馈馈效效应应,认为认为将它代入上式将它代入上式,可求得可求得iD的平均分量和高频基波分量振幅为的平均分量和高频基波分量振幅为第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频 6.26.2调幅信号的解调调幅信号的解调调幅信号的解调调幅信号的解调 若若用用Iav=Iav-a0表表示示在在输输入入电电压压作作用用下下产产生生的的平平均均电电流流增量增量,则则相应的相应的Kd和和Ri为为若若输输入入信信号号为为单单音音调调制制的的AM波波,因因c,可可用用包包络络函函数数U(t)代替以上各式中的代替以上各式中的Um*第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频 6.26.2调幅信号的解调调幅信号的解调调幅信号的解调调幅信号的解调 三、同步检波三、同步检波(乘积型和叠加型乘积型和叠加型)1乘积型乘积型要求：恢复载波与发要求：恢复载波与发端的载波同频同相。端的载波同频同相。设输入信号：设输入信号：低通滤波器输出：低通滤波器输出：本地恢复载波：本地恢复载波：乘法器输出：乘法器输出：第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频 6.26.2调幅信号的解调调幅信号的解调调幅信号的解调调幅信号的解调 1乘积型乘积型低通滤波器的输出：低通滤波器的输出：分析：分析：有一定的频差有一定的频差有一定的相差有一定的相差产生振幅失真！产生振幅失真！，即恢复载波与发射载波同频同相，即恢复载波与发射载波同频同相则则无失真！无失真！第第6 6章章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频 6.26.2调幅信号的解调调幅信号的解调调幅信号的解调调幅信号的解调 几种乘积型解调器实际线路