高频第4章_调幅、检波与变频.ppt

第四章：调幅、检波与变频第四章：调幅、检波与变频第四章：调幅、检波与变频第四章：调幅、检波与变频内容提要内容提要内容提要内容提要内内内内容容容容提提提提要要要要在通信和广播发送系统中，将待发在通信和广播发送系统中，将待发送的语言、音乐或图像信号，作用于送的语言、音乐或图像信号，作用于高频等幅波，使其幅度随之变化，称高频等幅波，使其幅度随之变化，称为为调幅调幅在接收系统中，从经过调幅处理后在接收系统中，从经过调幅处理后的高频信号中，还原出原始发送的信的高频信号中，还原出原始发送的信号，称为调幅检波，通常简称为号，称为调幅检波，通常简称为检波检波在发送及接收机中，对高频信号进在发送及接收机中，对高频信号进行频率变换处理，但其所包含的信息行频率变换处理，但其所包含的信息不变，称为不变，称为变频变频调幅、检波和变频都是频谱的搬移，调幅、检波和变频都是频谱的搬移，实现其的电路有许多相似之处实现其的电路有许多相似之处调幅信号综述调幅信号综述调幅信号综述调幅信号综述第第第第一一一一节节节节：调调调调幅幅幅幅信信信信号号号号的的的的分分分分析析析析根据调幅信号所含频谱及其相对大小根据调幅信号所含频谱及其相对大小不同，可以分为标准调幅信号、双边不同，可以分为标准调幅信号、双边带带(或称抑制载频或称抑制载频)调幅信号、单边带调幅信号、单边带信号及残留边带调幅信号信号及残留边带调幅信号直接代表语言、音乐或图像的信号称直接代表语言、音乐或图像的信号称为为调制信号调制信号(或基带信号或基带信号)，被调制的，被调制的高频信号称为高频信号称为载波载波有些资料中称载波信号为高频信号，有些资料中称载波信号为高频信号，称基带信号为低频信号。注意其中的称基带信号为低频信号。注意其中的“高高”或或“低低”是相对的，而不是绝是相对的，而不是绝对的对的标准调幅波：波形及频谱标准调幅波：波形及频谱标准调幅波：波形及频谱标准调幅波：波形及频谱(一一一一)第第第第一一一一节节节节：调调调调幅幅幅幅信信信信号号号号的的的的分分分分析析析析标准调幅波也称普通调幅波或正常调标准调幅波也称普通调幅波或正常调幅波，即高频信号的振幅按照低频信幅波，即高频信号的振幅按照低频信号的瞬时值变化号的瞬时值变化通常用单频简谐信号来代表实际信号：通常用单频简谐信号来代表实际信号：理想情况下调幅理想情况下调幅波的振幅为：波的振幅为：比例系数，也：比例系数，也称为调制灵敏度称为调制灵敏度：调幅系数，亦称做调幅度：调幅系数，亦称做调幅度标准调幅波：波形及频谱标准调幅波：波形及频谱标准调幅波：波形及频谱标准调幅波：波形及频谱(二二二二)第第第第一一一一节节节节：调调调调幅幅幅幅信信信信号号号号的的的的分分分分析析析析调幅波包络的最大值和最小调幅波包络的最大值和最小值可表示为：值可表示为：则为未调制状态则为未调制状态则为最大调制状态则为最大调制状态则为过调幅状态则为过调幅状态为了避免失真，应为了避免失真，应标准调幅波：波形及频谱标准调幅波：波形及频谱标准调幅波：波形及频谱标准调幅波：波形及频谱(三三三三)第第第第一一一一节节节节：调调调调幅幅幅幅信信信信号号号号的的的的分分分分析析析析三个频率分量：三个频率分量：高频载波分量高频载波分量下边频分量下边频分量上边频分量上边频分量两个边频均包含低两个边频均包含低频调制信号的信息频调制信号的信息故振幅调制过程就是在频谱上将低频故振幅调制过程就是在频谱上将低频调制信号搬移到高频载波分量两侧的调制信号搬移到高频载波分量两侧的过程，原高频载波信号只是起到运载过程，原高频载波信号只是起到运载低频调制信号所含信息的作用低频调制信号所含信息的作用标准调幅波：波形及频谱标准调幅波：波形及频谱标准调幅波：波形及频谱标准调幅波：波形及频谱(四四四四)第第第第一一一一节节节节：调调调调幅幅幅幅信信信信号号号号的的的的分分分分析析析析多频调制：由许多频率分量同时调制载波多频调制：由许多频率分量同时调制载波已调波中仍然有载频分量、上边频分量和已调波中仍然有载频分量、上边频分量和下边频分量。且上边带各频率分量与调制下边频分量。且上边带各频率分量与调制信号各频率分量一一对应，下边带与上边信号各频率分量一一对应，下边带与上边带则完全对称带则完全对称注意此时总的调制系数仍然不能大于注意此时总的调制系数仍然不能大于1 1标准调幅波：功率和占据的带宽标准调幅波：功率和占据的带宽标准调幅波：功率和占据的带宽标准调幅波：功率和占据的带宽(一一一一)第第第第一一一一节节节节：调调调调幅幅幅幅信信信信号号号号的的的的分分分分析析析析将调幅波电压加到电阻将调幅波电压加到电阻 上，即可测上，即可测得调幅波的功率得调幅波的功率单频调制时，调幅波在一个高频周期单频调制时，调幅波在一个高频周期内的平均功率为：内的平均功率为：此时的平均功率与此时的平均功率与 有关有关调幅波在调制信号一个周期内的平均调幅波在调制信号一个周期内的平均功率为：功率为：为上下边频产生的功率。两个边频为上下边频产生的功率。两个边频的功率相等，均为的功率相等，均为标准调幅波：功率和占据的带宽标准调幅波：功率和占据的带宽标准调幅波：功率和占据的带宽标准调幅波：功率和占据的带宽(二二二二)第第第第一一一一节节节节：调调调调幅幅幅幅信信信信号号号号的的的的分分分分析析析析故这种调幅波的功率利用率很低。但故这种调幅波的功率利用率很低。但其优点在于检波电路很简单，可以降其优点在于检波电路很简单，可以降低接收机的造价，故仍然广泛应用于低接收机的造价，故仍然广泛应用于广播发送机中广播发送机中多频调制调幅波的功率计算可类推多频调制调幅波的功率计算可类推因此，调制信号对载波进行调制的结因此，调制信号对载波进行调制的结果是在载频功率的基础上增加了上、果是在载频功率的基础上增加了上、下边频的功率，在载频功率调制前、下边频的功率，在载频功率调制前、后不变的条件下，总功率增加了后不变的条件下，总功率增加了标准调幅波：功率和占据的带宽标准调幅波：功率和占据的带宽标准调幅波：功率和占据的带宽标准调幅波：功率和占据的带宽(三三三三)第第第第一一一一节节节节：调调调调幅幅幅幅信信信信号号号号的的的的分分分分析析析析当调制信号的频谱限定在当调制信号的频谱限定在 之间之间时，调幅波的频带宽度为时，调幅波的频带宽度为 ，即调，即调幅波的频带宽度为最高调制频率的幅波的频带宽度为最高调制频率的2 2倍倍双边带调幅波双边带调幅波双边带调幅波双边带调幅波(一一一一)第第第第一一一一节节节节：调调调调幅幅幅幅信信信信号号号号的的的的分分分分析析析析引入原因：载频分量不含调制信号的引入原因：载频分量不含调制信号的信息，但却占用了调幅波的大部分功信息，但却占用了调幅波的大部分功率率双边带调幅：将调幅波中的载频分量双边带调幅：将调幅波中的载频分量抑制掉，仅将上、下边带向外发送。抑制掉，仅将上、下边带向外发送。又称为抑制载波的双边带调幅又称为抑制载波的双边带调幅单频调制时，可表示为：单频调制时，可表示为：双边带调幅波双边带调幅波双边带调幅波双边带调幅波(二二二二)第第第第一一一一节节节节：调调调调幅幅幅幅信信信信号号号号的的的的分分分分析析析析注意：注意：双边带双边带调幅波调幅波的包络的包络已经不已经不能反映能反映调制信调制信号的变号的变化规律化规律双边带调幅波的功率等于上、下边带双边带调幅波的功率等于上、下边带的功率之和，带宽与普通调幅波相同的功率之和，带宽与普通调幅波相同单边带调幅波单边带调幅波单边带调幅波单边带调幅波第第第第一一一一节节节节：调调调调幅幅幅幅信信信信号号号号的的的的分分分分析析析析引入原因：双边带调幅波上、下两个引入原因：双边带调幅波上、下两个边带均含有同等的信息量，从而可进边带均含有同等的信息量，从而可进一步提高功率利用率和频带利用率一步提高功率利用率和频带利用率单边带调幅：将双边带调幅波中的某单边带调幅：将双边带调幅波中的某一个边带抑制掉，而只传送一个边带一个边带抑制掉，而只传送一个边带的信号。又称为抑制载波的单边带调的信号。又称为抑制载波的单边带调制制单频调制时，可表示为：单频调制时，可表示为：各类调幅、检波电路的输入、输出信号频谱各类调幅、检波电路的输入、输出信号频谱各类调幅、检波电路的输入、输出信号频谱各类调幅、检波电路的输入、输出信号频谱第第第第二二二二节节节节：调调调调幅幅幅幅与与与与检检检检波波波波的的的的基基基基本本本本原原原原理理理理和和和和实实实实现现现现方方方方法法法法电路类型电路类型输入信号频谱输入信号频谱输出信号频谱输出信号频谱双边带调幅双边带调幅普通调幅普通调幅单边带调幅单边带调幅普通调幅波普通调幅波检波检波双边带调幅双边带调幅波检波波检波单边带调幅单边带调幅波检波波检波实现调幅和解调的基本原理实现调幅和解调的基本原理实现调幅和解调的基本原理实现调幅和解调的基本原理第第第第二二二二节节节节：调调调调幅幅幅幅与与与与检检检检波波波波的的的的基基基基本本本本原原原原理理理理和和和和实实实实现现现现方方方方法法法法根据三角函数积化和、差的原理可知，根据三角函数积化和、差的原理可知，若在模拟相乘器的两个输入端分别施若在模拟相乘器的两个输入端分别施加两个不同频率的信号，就可以在其加两个不同频率的信号，就可以在其输出端获取两个频率的差频与和频信输出端获取两个频率的差频与和频信号：号：若模拟相乘器的输入端为载频和调制信若模拟相乘器的输入端为载频和调制信号，即可在输出端得到双边带调幅信号号，即可在输出端得到双边带调幅信号若在输出端添加一个滤波器，滤除和频若在输出端添加一个滤波器，滤除和频或差频之一，即可得单边带调幅信号或差频之一，即可得单边带调幅信号若在输出端添加一个相加器，将双边带若在输出端添加一个相加器，将双边带调幅波和一个幅度适当的载波相加，便调幅波和一个幅度适当的载波相加，便可得到标准调幅波可得到标准调幅波调幅电路的基本框图调幅电路的基本框图调幅电路的基本框图调幅电路的基本框图第第第第二二二二节节节节：调调调调幅幅幅幅与与与与检检检检波波波波的的的的基基基基本本本本原原原原理理理理和和和和实实实实现现现现方方方方法法法法双边带调幅电路双边带调幅电路标准调幅波电路标准调幅波电路单边带调幅波电单边带调幅波电路路另外一种获得标另外一种获得标准调幅波的方框图准调幅波的方框图故模拟相乘器可以作为故模拟相乘器可以作为调幅电路的核心器件调幅电路的核心器件调幅波的检波调幅波的检波调幅波的检波调幅波的检波(一一一一)第第第第二二二二节节节节：调调调调幅幅幅幅与与与与检检检检波波波波的的的的基基基基本本本本原原原原理理理理和和和和实实实实现现现现方方方方法法法法从标准调幅波中提取出载波信号，然后将从标准调幅波中提取出载波信号，然后将此载波信号和标准调幅波分别加至模拟相此载波信号和标准调幅波分别加至模拟相乘器的两个输入端。在模拟相乘器后面接乘器的两个输入端。在模拟相乘器后面接一个低通滤波器滤除高频分量，即可得到一个低通滤波器滤除高频分量，即可得到所需的解调分量频率所需的解调分量频率对于双边带和单边带调幅信号，只要在接对于双边带和单边带调幅信号，只要在接收端产生一个和原载波相同的信号，也可收端产生一个和原载波相同的信号，也可应用上述原理框图实现检波应用上述原理框图实现检波故模拟相乘器也是调幅波检波电路的核心故模拟相乘器也是调幅波检波电路的核心器件器件调幅波的检波调幅波的检波调幅波的检波调幅波的检波(二二二二)第第第第二二二二节节节节：调调调调幅幅幅幅与与与与检检检检波波波波的的的的基基基基本本本本原原原原理理理理和和和和实实实实现现现现方方方方法法法法对于标准调幅波，由于其包络形状与对于标准调幅波，由于其包络形状与调制信号形状相同。可设计某种电路，调制信号形状相同。可设计某种电路，使其输出高频信号的包络形状和低频使其输出高频信号的包络形状和低频信号的形状相同，便可作为调幅电路；信号的形状相同，便可作为调幅电路；而设计可以提取输入高频信号包络的而设计可以提取输入高频信号包络的电路便可作为检波电路电路便可作为检波电路按照这种思路设计的电路存在失真的按照这种思路设计的电路存在失真的问题：调制后的已调波的包络，对调问题：调制后的已调波的包络，对调制信号不逼真；检波电路提取出来的制信号不逼真；检波电路提取出来的信号波形，对高频信号包络不逼真信号波形，对高频信号包络不逼真综述综述综述综述第第第第三三三三节节节节：调调调调幅幅幅幅电电电电路路路路高电平调制：是指将调制信号和载高电平调制：是指将调制信号和载波分别经过若干级放大，在功放级进波分别经过若干级放大，在功放级进行调制后直接输出的一种调制方式行调制后直接输出的一种调制方式该方式已应用在大功率的广播发射机中，该方式已应用在大功率的广播发射机中，器件是电子管器件是电子管低电平调制：是指调制信号和载波低电平调制：是指调制信号和载波在低电平进行调制，然后再进行若干在低电平进行调制，然后再进行若干级放大的调制方式级放大的调制方式该调制方式比较普遍。甚至一些先进的该调制方式比较普遍。甚至一些先进的大功率广播设备也采用这类调制方式，大功率广播设备也采用这类调制方式，所得到的低功率已调波可利用功率合成所得到的低功率已调波可利用功率合成技术得到足够大的功率输出技术得到足够大的功率输出双边带调幅电路双边带调幅电路双边带调幅电路双边带调幅电路(一一一一)第第第第三三三三节节节节：调调调调幅幅幅幅电电电电路路路路右图为模拟相乘右图为模拟相乘器器MC1596MC1596的内部的内部电路电路双边带调幅电路双边带调幅电路双边带调幅电路双边带调幅电路(二二二二)第第第第三三三三节节节节：调调调调幅幅幅幅电电电电路路路路输入和输出均采用单端不平衡的连接方输入和输出均采用单端不平衡的连接方式式电位器电位器RPRP用以抑制载波，在调制信号为用以抑制载波，在调制信号为0 0时，调节时，调节RPRP滑动端的位置，使输出端的滑动端的位置，使输出端的载波电压为载波电压为0V0V标准调幅电路标准调幅电路标准调幅电路标准调幅电路(一一一一)第第第第三三三三节节节节：调调调调幅幅幅幅电电电电路路路路若若 ，会产，会产生过调幅现象，生过调幅现象，其波形如右图其波形如右图所示所示标准调幅电路标准调幅电路标准调幅电路标准调幅电路(二二二二)第第第第三三三三节节节节：调调调调幅幅幅幅电电电电路路路路采用采用MC1596MC1596构成的标准调幅电路与双构成的标准调幅电路与双边带调幅电路基本相同。其差别是调边带调幅电路基本相同。其差别是调制信号输入端的直流电平不同制信号输入端的直流电平不同单边带调幅电路单边带调幅电路单边带调幅电路单边带调幅电路(一一一一)第第第第三三三三节节节节：调调调调幅幅幅幅电电电电路路路路此时要求滤波器能将不需要的边带完全滤此时要求滤波器能将不需要的边带完全滤除，且通带内的传输系数为除，且通带内的传输系数为1 1在实际应用中，上、下边带间的频差很小，在实际应用中，上、下边带间的频差很小，要求滤波器的带通特性接近矩形，即矩形要求滤波器的带通特性接近矩形，即矩形系数接近系数接近1 1，这是十分困难的，这是十分困难的所以实际应用中常采用多次调制和滤波的所以实际应用中常采用多次调制和滤波的方法，使电路结构变得比较复杂方法，使电路结构变得比较复杂单边带调幅电路单边带调幅电路单边带调幅电路单边带调幅电路(二二二二)第第第第三三三三节节节节：调调调调幅幅幅幅电电电电路路路路二极管调幅电路二极管调幅电路二极管调幅电路二极管调幅电路(一一一一)第第第第三三三三节节节节：调调调调幅幅幅幅电电电电路路路路将调制信号和载波信号叠加起来，一起送将调制信号和载波信号叠加起来，一起送到二极管的两端，利用到二极管的两端，利用PNPN结伏安特性的非结伏安特性的非线性产生许多频率，然后用滤波器选取其线性产生许多频率，然后用滤波器选取其中构成某种调幅波所需的频率分量中构成某种调幅波所需的频率分量除了所需分量之外，还有其它不需要的分量除了所需分量之外，还有其它不需要的分量二极管调幅电路二极管调幅电路二极管调幅电路二极管调幅电路(二二二二)第第第第三三三三节节节节：调调调调幅幅幅幅电电电电路路路路使用带通滤波器，可以滤取使用带通滤波器，可以滤取 三三个分量，得到标准调幅波个分量，得到标准调幅波使用下图所示双平衡调幅器，可以进一步使用下图所示双平衡调幅器，可以进一步滤除滤除 分量，得到双边带调幅波分量，得到双边带调幅波三极管调幅电路简介三极管调幅电路简介三极管调幅电路简介三极管调幅电路简介第第第第三三三三节节节节：调调调调幅幅幅幅电电电电路路路路使用三极管调幅时有以下两种方使用三极管调幅时有以下两种方法：法：将调制信号和载波信号一齐加到晶将调制信号和载波信号一齐加到晶体管的发射极和基极之间。此时三极体管的发射极和基极之间。此时三极管调幅器多了一个放大作用管调幅器多了一个放大作用将载波加在器件的基、射极之间，将载波加在器件的基、射极之间，而将调制信号和集电极直流供电电压而将调制信号和集电极直流供电电压叠加，作为一个可变的供电电压，器叠加，作为一个可变的供电电压，器件始终工作于过压状态件始终工作于过压状态和模拟相乘器相比，三极管调幅和模拟相乘器相比，三极管调幅器的输入信号和输出信号相对地器的输入信号和输出信号相对地要大一些，故也称高电平调幅器要大一些，故也称高电平调幅器标准调幅波相乘检波电路标准调幅波相乘检波电路标准调幅波相乘检波电路标准调幅波相乘检波电路第第第第四四四四节节节节：检检检检波波波波电电电电路路路路故可用限幅的方法故可用限幅的方法从中提取载频分量从中提取载频分量图图(a)(a)为输入标准调幅为输入标准调幅波，图波，图(b)(b)为限幅器输为限幅器输出方波，图出方波，图(c)(c)为相乘为相乘器输出信号器输出信号将图将图(c)(c)输出的信号经输出的信号经过相应滤波器后即可过相应滤波器后即可得到所需的调制信号得到所需的调制信号双边带调幅波检波电路双边带调幅波检波电路双边带调幅波检波电路双边带调幅波检波电路(一一一一)第第第第四四四四节节节节：检检检检波波波波电电电电路路路路设输入信号与设输入信号与本机载波信号本机载波信号分别为：分别为：相乘器的相乘器的输出为：输出为：可以看出，该输出中同时包含了有用分量可以看出，该输出中同时包含了有用分量和无用分量和无用分量最终输出的有最终输出的有用信号为：用信号为：检波器的传输系数：检波器的传输系数：双边带调幅波检波电路双边带调幅波检波电路双边带调幅波检波电路双边带调幅波检波电路(二二二二)第第第第四四四四节节节节：检检检检波波波波电电电电路路路路为增大检波器的传输系数，本机振荡为增大检波器的传输系数，本机振荡电压应：电压应：幅度尽可能大，但不能超过相乘器的最幅度尽可能大，但不能超过相乘器的最大容许输入电压大容许输入电压采用相干检波采用相干检波(同步检波同步检波)，即本机振荡，即本机振荡与原载波同频同相与原载波同频同相二极管峰值包络检波器：工作原理二极管峰值包络检波器：工作原理二极管峰值包络检波器：工作原理二极管峰值包络检波器：工作原理(一一一一)第第第第四四四四节节节节：检检检检波波波波电电电电路路路路电流源电流源i i及并联及并联LCLC谐振回路代表检波谐振回路代表检波器的信号源器的信号源VDVD为起检波作用的为起检波作用的非线性器件非线性器件C C为检波负载电容为检波负载电容R R为检波负载电阻为检波负载电阻工作原理简述：工作原理简述：二极管仅在变压器次二极管仅在变压器次级高频电压正半周的峰级高频电压正半周的峰值附近一部分时间导电值附近一部分时间导电二极管导电期间，电二极管导电期间，电容容C C被充电，其电位逐被充电，其电位逐渐升高渐升高二极管截止期间，电二极管截止期间，电容容C C对电阻对电阻R R放电，电容放电，电容C C上电位逐渐下降上电位逐渐下降二极管峰值包络检波器：工作原理二极管峰值包络检波器：工作原理二极管峰值包络检波器：工作原理二极管峰值包络检波器：工作原理(二二二二)第第第第四四四四节节节节：检检检检波波波波电电电电路路路路图图(a)(a)中波形中波形2 2所示锯所示锯齿形包络线可分解为齿形包络线可分解为图图(d)(d)中按高频调幅中按高频调幅波包络变化的低频信波包络变化的低频信号和图号和图(e)(e)所示直流所示直流分量之和分量之和直流分量取决于无调直流分量取决于无调制的载波幅度的大小制的载波幅度的大小低频信号不但与载波低频信号不但与载波幅度有关，而且与调幅度有关，而且与调制系数有关，反映了制系数有关，反映了低频调制信号低频调制信号二极管峰值包络检波器：失真二极管峰值包络检波器：失真二极管峰值包络检波器：失真二极管峰值包络检波器：失真(一一一一)第第第第四四四四节节节节：检检检检波波波波电电电电路路路路二极管伏安特性非线性引起的失真二极管伏安特性非线性引起的失真可将二极管包络检波器看作是有负反馈的可将二极管包络检波器看作是有负反馈的电路。由于检波器中的负反馈电压是输入电路。由于检波器中的负反馈电压是输入高频调幅信号的包络，故可改善包络失真高频调幅信号的包络，故可改善包络失真可适当加大检波电阻可适当加大检波电阻R R的值以加深包络负的值以加深包络负反馈反馈需要注需要注意二极意二极管死区管死区电压的电压的影响以影响以及相应及相应的解决的解决方法方法二极管峰值包络检波器：失真二极管峰值包络检波器：失真二极管峰值包络检波器：失真二极管峰值包络检波器：失真(二二二二)第第第第四四四四节节节节：检检检检波波波波电电电电路路路路检波负载时间常数过大引起的惰性失真检波负载时间常数过大引起的惰性失真二极管截止期间，检波负载的时间常数若二极管截止期间，检波负载的时间常数若过小，则不但会使输出电压中的载波高频过小，则不但会使输出电压中的载波高频残余分量增大，还会使检波器输出低频有残余分量增大，还会使检波器输出低频有用信号减小用信号减小若时间常数过大，则当高频调幅波的包络若时间常数过大，则当高频调幅波的包络减小的速度比电容上电压减小的速度快时，减小的速度比电容上电压减小的速度快时，检波二极管的正极电位将在高频的正半周检波二极管的正极电位将在高频的正半周峰值瞬间仍维持比其负极电位低而不能导峰值瞬间仍维持比其负极电位低而不能导电电推导可得临界推导可得临界时间常数：时间常数：二极管峰值包络检波器：失真二极管峰值包络检波器：失真二极管峰值包络检波器：失真二极管峰值包络检波器：失真(三三三三)第第第第四四四四节节节节：检检检检波波波波电电电电路路路路检波负载交、直流值不等造成的平底切检波负载交、直流值不等造成的平底切削失真削失真 上有上正上有上正下负的直流下负的直流电压：电压：当输入调幅波的幅度低于此值时，检波二当输入调幅波的幅度低于此值时，检波二极管便不再导通，从而使得检波负载电容极管便不再导通，从而使得检波负载电容上的电压不能跟随输入调幅波幅度变化，上的电压不能跟随输入调幅波幅度变化，并保持为一常数并保持为一常数调制信号的下限工调制信号的下限工作角频率应满足：作角频率应满足：二极管峰值包络检波器：电压传输系数二极管峰值包络检波器：电压传输系数二极管峰值包络检波器：电压传输系数二极管峰值包络检波器：电压传输系数(一一一一)第第第第四四四四节节节节：检检检检波波波波电电电电路路路路直流电压传直流电压传输系数：输系数：交流电压传交流电压传输系数：输系数：由于施加于二极管上的电压既有高频调幅由于施加于二极管上的电压既有高频调幅波，又有解调输出电压，从而电压传输系波，又有解调输出电压，从而电压传输系数的分析是一个非线性问题数的分析是一个非线性问题文献中有平方律法和折线法两种方法，但文献中有平方律法和折线法两种方法，但其可信度都很低，从而不推荐使用其可信度都很低，从而不推荐使用检波输出电压与输入高频调幅波包络的差检波输出电压与输入高频调幅波包络的差别有：别有：二极管的导通电压二极管的导通电压变化的充电电流在二极管等小微变电阻上的变化的充电电流在二极管等小微变电阻上的压降压降电容电容 对对 放电使放电使 减小减小二极管峰值包络检波器：电压传输系数二极管峰值包络检波器：电压传输系数二极管峰值包络检波器：电压传输系数二极管峰值包络检波器：电压传输系数(二二二二)第第第第四四四四节节节节：检检检检波波波波电电电电路路路路故：故：直流电压传输系数比交流传输系数小直流电压传输系数比交流传输系数小输入高频电压增大时，检波电压传输系输入高频电压增大时，检波电压传输系数有所增大数有所增大检波负载电阻增大时，检波传输系数增检波负载电阻增大时，检波传输系数增大大 放电时间常数减小时，传输系数减小放电时间常数减小时，传输系数减小但若但若 放电时间常数过大，出现惰性失放电时间常数过大，出现惰性失真时，输出低频解调电压反而减小真时，输出低频解调电压反而减小二极管峰值包络检波器：高频输入电阻二极管峰值包络检波器：高频输入电阻二极管峰值包络检波器：高频输入电阻二极管峰值包络检波器：高频输入电阻第第第第四四四四节节节节：检检检检波波波波电电电电路路路路检波器的输入电阻检波器的输入电阻没有固定值没有固定值高频输入电阻则是高频输入电阻则是从能量的角度，定从能量的角度，定义为检波器对高义为检波器对高Q Q选频网络提供的高选频网络提供的高频能力的损耗频能力的损耗从而可用接在选频网络两端的线性电阻从而可用接在选频网络两端的线性电阻 来等效来等效推导可得：推导可得：需要注意高频输入电阻是等效电阻。上述需要注意高频输入电阻是等效电阻。上述分析过程中假定输入信号幅度为等幅波，分析过程中假定输入信号幅度为等幅波，而没有考虑其变化。否则问题会更加复杂而没有考虑其变化。否则问题会更加复杂平均值包络检波器平均值包络检波器平均值包络检波器平均值包络检波器第第第第四四四四节节节节：检检检检波波波波电电电电路路路路 用来提取用来提取 的正半周信号的正半周信号 组成低通滤波器，滤除组成低通滤波器，滤除 中的中的高频分量高频分量引入运放的优势：良好的检波线性和很低引入运放的优势：良好的检波线性和很低的门限工作电压的门限工作电压检波器的上限工作频率决定于运放的上限检波器的上限工作频率决定于运放的上限工作频率。低通滤波器的上截止频率应低工作频率。低通滤波器的上截止频率应低于载波频率而高于调制信号频率于载波频率而高于调制信号频率三种检波电路的比较三种检波电路的比较三种检波电路的比较三种检波电路的比较第第第第四四四四节节节节：检检检检波波波波电电电电路路路路电路形式电路形式工作工作频率频率检波检波线性线性电路电路结构结构适用场合适用场合二极管峰二极管峰值包络检值包络检波电路波电路平均值包平均值包络检波电络检波电路路相乘检波相乘检波电路电路高高低低中中差差很好很好中中简单简单复杂复杂中中普通调幅波检普通调幅波检波波较低载频的普较低载频的普通调幅波和等通调幅波和等幅波检波幅波检波普通调幅波检普通调幅波检波、双边带调波、双边带调幅波检波和单幅波检波和单边带调幅波检边带调幅波检波波正交调幅与解调正交调幅与解调正交调幅与解调正交调幅与解调第第第第五五五五节节节节：正正正正交交交交调调调调幅幅幅幅、残残残残留留留留边边边边带带带带调调调调幅幅幅幅及及及及其其其其解解解解调调调调若接收端加入的载波和原调幅波的载若接收端加入的载波和原调幅波的载波在相位上相差波在相位上相差9090，则输出的解调，则输出的解调信号为零信号为零因此，对频率相同、相位相差因此，对频率相同、相位相差9090的的载波，分别用不同调制信号进行调幅，载波，分别用不同调制信号进行调幅，便可实现用一个载波传输两个互不干便可实现用一个载波传输两个互不干扰信号，收到节约频带的效果。这种扰信号，收到节约频带的效果。这种方案称为正交调制方案称为正交调制综述综述综述综述第第第第六六六六节节节节：变变变变频频频频变频：将原信号的各分量搬移至新的变频：将原信号的各分量搬移至新的频域，各分量的频率间隔和相对幅度频域，各分量的频率间隔和相对幅度保持不变保持不变新频率等于原信号频率与某一参考频新频率等于原信号频率与某一参考频率之和或差，取其和者称为上变频，率之和或差，取其和者称为上变频，取其差者称为下变频取其差者称为下变频参考频率通常称为本机振荡频率，可参考频率通常称为本机振荡频率，可由独立的信号源产生，也可以用特种由独立的信号源产生，也可以用特种技术从原信号中提取技术从原信号中提取包含本机振荡电路在内的频率变换电包含本机振荡电路在内的频率变换电路称为变频器，不包含本机振荡电路路称为变频器，不包含本机振荡电路的频率变换电路为混频器的频率变换电路为混频器相乘混频电路相乘混频电路相乘混频电路相乘混频电路(一一一一)第第第第六六六六节节节节：变变变变频频频频模拟相乘器加滤波器，用滤波器滤除模拟相乘器加滤波器，用滤波器滤除不需要的分量，取和频或差频二者之不需要的分量，取和频或差频二者之一，即构成混频器一，即构成混频器设原信号是载波频率为设原信号是载波频率为 的普通调幅的普通调幅波，本机振荡频率为波，本机振荡频率为相乘混频电路相乘混频电路相乘混频电路相乘混频电路(二二二二)第第第第六六六六节节节节：变变变变频频频频超外差式接收机：超外差式接收机：采用变频技术使采用变频技术使本机振荡随接收本机振荡随接收到的高频载波频到的高频载波频率变化，保持其率变化，保持其差值为常数，混差值为常数，混频后的载频为二频后的载频为二者之差者之差-中频，中频，并保持固定值并保持固定值优点：放大器频优点：放大器频率较低、中心工率较低、中心工作频率固定、增作频率固定、增益较高、选频特益较高、选频特性较好性较好相乘混频电路相乘混频电路相乘混频电路相乘混频电路(三三三三)第第第第六六六六节节节节：变变变变频频频频增大本振信号的幅度可使混增大本振信号的幅度可使混频器获得较大的输出信号。频器获得较大的输出信号。但其过大会使相乘器中的部但其过大会使相乘器中的部件进入强非线性区件进入强非线性区在上图中，取出差频称为下混频，取出和在上图中，取出差频称为下混频，取出和频称为上混频。在接收系统中通常使用下频称为上混频。在接收系统中通常使用下变频器，在发送系统中通常使用上变频器变频器，在发送系统中通常使用上变频器混频器框图与滤波法框图的主要区别：前混频器框图与滤波法框图的主要区别：前者待变换信号与本振频率的和与差不是很者待变换信号与本振频率的和与差不是很接近，而后者则非常接近。从而前者的滤接近，而后者则非常接近。从而前者的滤波难度要更小一些波难度要更小一些相乘混频电路相乘混频电路相乘混频电路相乘混频电路(四四四四)第第第第六六六六节节节节：变变变变频频频频模拟相乘器构成的混频电路原理图模拟相乘器构成的混频电路原理图具有自动增益控制功能的放大器构成的混具有自动增益控制功能的放大器构成的混频电路原理图频电路原理图二极管混频电路二极管混频电路二极管混频电路二极管混频电路(一一一一)第第第第六六六六节节节节：变变变变频频频频利用二极管的非线性产生众多频率，从中利用二极管的非线性产生众多频率，从中选取和频与差频之一，便可实现混频选取和频与差频之一，便可实现混频为使混频效果好，还须抑制那些不需要的为使混频效果好，还须抑制那些不需要的频率分量频率分量待变频的高频待变频的高频信号信号 由接于左由接于左端的变压器输入端的变压器输入本振信号本振信号 通通过接于右端的变过接于右端的变压器输入压器输入混频后的输出混频后的输出信号从两个变压信号从两个变压器次级的中心抽器次级的中心抽头取出头取出高频信号与本振信号分别高频信号与本振信号分别处于二极管电桥的两个对处于二极管电桥的两个对角线，互不干扰角线，互不干扰二极管混频电路二极管混频电路二极管混频电路二极管混频电路(二二二二)第第第第六六六六节节节节：变变变变频频频频由于本振信号远大于输入信号，因而本振由于本振信号远大于输入信号，因而本振信号的极性决定了哪一对二极管导通，从信号的极性决定了哪一对二极管导通，从而可对上图进行分拆而可对上图进行分拆分析可知，二极管环形混频器除对消了分析可知，二极管环形混频器除对消了 和和 分量以外，还对消了由于伏安特性高分量以外，还对消了由于伏安特性高次方项产生的次方项产生的 (为偶数为偶数)分量分量三极管混频电路三极管混频电路三极管混频电路三极管混频电路第第第第六六六六节节节节：变变变变频频频频三极管实现混频的原理与二极管混频原理三极管实现混频的原理与二极管混频原理相似，即利用器件特性曲线的非线性相似，即利用器件特性曲线的非线性由于场效应管的伏安特性是平方律，故和由于场效应管的伏安特性是平方律，故和晶体管的指数伏安特性相比，以幂级数表晶体管的指数伏安特性相比，以幂级数表示时，前者无高阶项，故无用产物少示时，前者无高阶项，故无用产物少构成三极管混频电路时，应注意电路中除构成三极管混频电路时，应注意电路中除直流外，还有三种有用频率成分，通常用直流外，还有三种有用频率成分，通常用滤波器将其分开，最简单的滤波器就是谐滤波器将其分开，最简单的滤波器就是谐振回路。用得较多的是并联谐振回路振回路。用得较多的是并联谐振回路调谐于某一频率的谐振电路，对离谐振频调谐于某一频率的谐振电路，对离谐振频率较远率较远(相对值相对值)的频率，一般可视为近似的频率，一般可视为近似短路短路变频增益变频增益变频增益变频增益第第第第七七七七节节节节：变变变变频频频频增增增增益益益益变频增益是变频器输出差频变频增益是变频器输出差频(或和频或和频)信号与输入高频信号之比信号与输入高频信号之比以功率计时，为功率增益以功率计时，为功率增益以电压计时，为电压增益以电压计时，为电压增益增益和本机振荡的幅度、滤波器的输增益和本机振荡的幅度、滤波器的输入阻抗、传输特性有关入阻抗、传输特性有关产生干扰的原因产生干扰的原因产生干扰的原因产生干扰的原因第第第第八八八八节节节节：变变变变频频频频噪噪噪噪声声声声信号经混频后，只应有频谱搬移，其信号经混频后，只应有频谱搬移，其相对关系不应改变，不应出现新的、相对关系不应改变，不应出现新的、并且落在有用频谱内的分量，否则称并且落在有用频谱内的分量，否则称做产生了干扰做产生了干扰造成混频时产生干扰的原因来自两个造成混频时产生干扰的原因来自两个方面：方面：混频器件的非理想相乘特性混频器件的非理想相乘特性有用信号频率、本振频率和干扰信号频有用信号频率、本振频率和干扰信号频率构成某种特殊关系率构成某种特殊关系有些干扰和噪声是由上面两种原因之有些干扰和噪声是由上面两种原因之一造成的，有些则是上面两种原因综一造成的，有些则是上面两种原因综合影响的结果合影响的结果干扰的表现形式干扰的表现形式干扰的表现形式干扰的表现形式(一一一一)第第第第八八八八节节节节：变变变变频频频频噪噪噪噪声声声声哨叫干扰哨叫干扰(哨声干扰哨声干扰)当接收机接收某一电台音频信号时，除了当接收机接收某一电台音频信号时，除了能听到有用信号外，还同时能听到等幅音能听到有用信号外，还同时能听到等幅音频的哨叫声频的哨叫声当当 的幅度均较大时，混频器输出的幅度均较大时，混频器输出为：为：设设F F为小于中频放大器通频带为小于中频放大器通频带1/21/2有效带宽有效带宽的某个频率，若的某个频率，若 即会形成哨叫即会形成哨叫干扰。且干扰。且 的值越小，哨叫干扰越严重的值越小，哨叫干扰越严重为防止严重哨叫干扰存在，应合理设计接为防止严重哨叫干扰存在，应合理设计接收机的中频频率，将较强的哨叫干扰移到收机的中频频率，将较强的哨叫干扰移到有效波段以外；也可适当减小输入信号幅有效波段以外；也可适当减小输入信号幅度和本机振荡幅度，但这样会使混频增益度和本机振荡幅度，但这样会使混频增益下降，输出信号减小下降，输出信号减小干扰的表现形式干扰的表现形式干扰的表现形式干扰的表现形式(二二二二)第第第第八八八八节节节节：变变变变频频频频噪噪噪噪声声声声中频干扰与镜像干扰中频干扰与镜像干扰两者都和混频级前的选频电路的选择性不两者都和混频级前的选频电路的选择性不够好有关够好有关若中频频率进入了混频级的输入端，则由若中频频率进入了混频级的