第六章--调幅、检波与混频.ppt
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1、音音频放大放大调制器制器激励放大激励放大输出功出功率放大率放大话筒筒载波波振振荡器器音音频放大放大解解调器器中中频放大放大滤波滤波混混频器器天天线开关开关扬声声器器高高频放大放大本地本地振振荡器器知识点:知识点:1.1.调幅(调幅(AMAM、DSBDSB、SSBSSB)信号分析信号分析 振幅调制及解调振幅调制及解调电路电路 2.2.混频混频原理与电路原理与电路 混频器中的混频器中的干扰干扰 第第5章章振幅调制及其解调、混频振幅调制及其解调、混频分类:分类:调制调制连续波调制连续波调制脉冲波调制脉冲波调制调幅调幅调相调相脉宽调制脉宽调制振幅调制振幅调制编码调制编码调制调频调频脉位调制脉位调制调制
2、调制:用:用调制信号调制信号()去控制)去控制载波载波(或或 )某个参数的)某个参数的 过程。得到的信号称为过程。得到的信号称为已调波已调波.振幅调制(振幅调制(AM):由调制信号去控制载波的振幅:由调制信号去控制载波的振幅 ,使已调,使已调 信号的幅度随调制信号线性变化。信号的幅度随调制信号线性变化。(频率、相位不变频率、相位不变)1.AM波的数学表示式、波形波的数学表示式、波形设:载波信号设:载波信号调制信号调制信号 则根据则根据AM信号定义,有:信号定义,有:其中:其中:反反映映了了调调幅幅的的强强弱弱,常用百分数表示。常用百分数表示。调制灵度敏调制灵度敏。一般由调制电路确定。一般由调制
3、电路确定。调幅度调幅度(调制度)(调制度)5.1AM、DSB、SSB信号分析,实现模型信号分析,实现模型 一、一、AM波信号分析波信号分析(3个方面个方面)图图6.1AM波的波形波的波形2、AM波的频谱波的频谱 单频调制时单频调制时AMAM波的带宽波的带宽:调制信号载波调幅波上边频下边频单频调幅时单频调幅时:信号信号带宽:带宽:一般信号的调幅一般信号的调幅:cmax调幅波maxmaxmaxmax调制信号载波c+max上边带c-max下边带将将AM波输送至电阻波输送至电阻RL,则得出,则得出如下功率:如下功率:0载波功率载波功率:单边频功率单边频功率:AM信号的功率信号的功率:边频功率与载波功率
4、的比值边频功率与载波功率的比值:调幅波的最大功率、最小功率:调幅波的最大功率、最小功率:3、AM波的功率波的功率例例5.1有一调幅波,幅度最大值为有一调幅波,幅度最大值为16V,最小值为,最小值为4V,载波频,载波频率为率为2MHz,调制信号频率为,调制信号频率为400Hz。求:求:调幅度;调幅度;写出数学表示式;写出数学表示式;画出调幅波的频谱图;画出调幅波的频谱图;各频率分量的功率(负载电阻为各频率分量的功率(负载电阻为10欧姆)。欧姆)。二、二、DSB信号信号双边带信号:将双边带信号:将AM波中的载波抑波中的载波抑制掉得到的信号。制掉得到的信号。双边带信号的带宽双边带信号的带宽:调制信号
5、载波调幅波上边频下边频DSBDSB信号的特点:信号的特点:1.DSB1.DSB信号的包络与不再反映信号的包络与不再反映调制信号的形状调制信号的形状,原因是原因是包络正比于包络正比于调制信号的调制信号的绝对值绝对值。2.DSB2.DSB信号的相位在调制信号信号的相位在调制信号过过0 0时要突变时要突变180180度。度。3.3.载波被抑制掉了。带宽和载波被抑制掉了。带宽和AMAM相同。上、下边频都相同。上、下边频都含调制信号的完整信息含调制信号的完整信息.三三.SSB SSB信号:将信号:将DSB信号中一个边带抑制掉而得到的信号。信号中一个边带抑制掉而得到的信号。SSBSSB信号波形的包络与调制
6、信号完全不同。信号波形的包络与调制信号完全不同。带宽:带宽:调制信号载波调幅波上边频下边频SSBSSB信号的特点:信号的特点:1.SSB1.SSB信号的振幅与调制信号的振幅成线性关系信号的振幅与调制信号的振幅成线性关系,包络与调制包络与调制信号的包络相同。信号的包络相同。2.2.带宽只是带宽只是AMAM和和DSBDSB信号带宽的一半。信号带宽的一半。3.SSB3.SSB信号的频率随调制信号频率的变化而变化。信号的频率随调制信号频率的变化而变化。单音调制时单音调制时SSB信号的波形信号的波形双音调制时双音调制时SSB信号波形及频谱见图信号波形及频谱见图6.9.四、实现模型四、实现模型 1.AM信
7、号实现模型信号实现模型2.DSB信号实现模型:信号实现模型:3.SSB信号实现模型:信号实现模型:滤波法:滤波法:相移法:相移法:实现所有实现所有f分量都相移分量都相移90o很难。很难。1.1.在频域,振幅调制是将调制信号的频谱不失真地从低频搬移在频域,振幅调制是将调制信号的频谱不失真地从低频搬移到载波频率的两侧(到载波频率的两侧(DSBDSB)或一侧()或一侧(SSBSSB)。)。2.2.从功率上讲,从功率上讲,AMAM的功率利用是不充分的;的功率利用是不充分的;DSBDSB载波分量被抑制,载波分量被抑制,功率利用较充分;功率利用较充分;SSBSSB不但功率利用率高且它所占用频带比不但功率利
8、用率高且它所占用频带比AM AM、DSBDSB减小了一半。频带利用充分。减小了一半。频带利用充分。小结:小结:6.2 振幅调制及解调电路振幅调制及解调电路 调制分类调制分类(按功率电平按功率电平):高电平调制、低电平调制。高电平调制、低电平调制。低电平调制:低电平调制:将调制和功放分开,调制后的信号电平较低,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。还需经功率放大后达到一定的发射功率再发送出去。DSBDSB、SSBSSB以及调频(以及调频(FMFM)信号均采用这种方式。)信号均采用这种方式。调制效率高调制效率高调制线性范围大调制线性范围大失真要小失真
9、要小 高电平调制:高电平调制:将功放和调制合二为一,调制后的信号不需再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。这种调制主要用于形成放大就可直接发送出去。这种调制主要用于形成AM信号。信号。对调制器的主要要求:对调制器的主要要求:下面讲述下面讲述AMAM、DSBDSB、SSBSSB的调制电路。的调制电路。重点讨论重点讨论低电平调制电路低电平调制电路低电平调制电路低电平调制电路二极管调制器二极管调制器晶体管调制器晶体管调制器集成模拟调制器集成模拟调制器一一.高电平高电平AM调制电路调制电路AM信号一般用于无线广播,多采用高电平调制方式。信号一般用于无线广播,多采用高电平调制方
10、式。(1)(1)集电极调幅集电极调幅图图6-12集电极调幅集电极调幅电路电路图图6-13 6-13 集电极调幅的集电极调幅的波形波形 参见参见P83P83(2)基极调幅基极调幅欠压区过压区图图6-14基极调幅基极调幅电路电路参见参见P83P83图图6-15 6-15 基极调幅的基极调幅的波形波形 集电极调幅:效率高、线性好,所需调制信号的功率大。集电极调幅:效率高、线性好,所需调制信号的功率大。适合于较大功率调幅发射机中。适合于较大功率调幅发射机中。基极调幅:所需调制信号的功率小,但效率低、线性较差。基极调幅:所需调制信号的功率小,但效率低、线性较差。高电平调幅小结:高电平调幅小结:根据前面A
11、M、DSB、SSB信号的分析可知:这3种信号都是将调制信号的频谱搬移到载频上去(允许取一部分),搬移前后的频谱结构不变,是频谱的线性搬移。可见:频谱线性搬移电路能完成调制的功能。二二.低电平调制电路(低电平调制电路(AM、DSB)知识点:知识点:二极管调制二极管调制(单二极管电路、平衡二极管电路单二极管电路、平衡二极管电路););模拟乘法器调制模拟乘法器调制.1.单二极管调制电路单二极管调制电路(只能产生(只能产生AM信号)信号)电路结构:电路结构:图5.5 二极管等效电路大信号大信号使二极管使二极管工作于工作于截止区和导通区,其非线性可忽截止区和导通区,其非线性可忽略,将略,将二极管等效为:
12、二极管等效为:导通电阻导通电阻rD与开关与开关S串联。串联。(二极管伏安特性)二极管等效电路二极管等效电路工作原理:工作原理:频谱搬移如何实现?上式可用单向开关函数 (周期与u2相同)表示:即:则:则:由上式可知,流过二极管的电流由上式可知,流过二极管的电流iD中的频率分量中的频率分量有有:图图6.16 单二极管调制电路频谱单二极管调制电路频谱(1)、电路结构等效电路可进一步减少单二极管电路中不需要的频率成分。可进一步减少单二极管电路中不需要的频率成分。a.T1二次与二次与T2一次绕组具有中心抽头,并上下严格对称;一次绕组具有中心抽头,并上下严格对称;b.D1、D2为近似理想开关二极管为近似理
13、想开关二极管.电路特点:2.二极管平衡调制电路二极管平衡调制电路(AM、DSB):(2)、原理分析 二极管大信号工作,等效导通电阻等效导通电阻rD与开关与开关S串联。串联。两个管的导通、截止时间相同,故开关函数相同:负载电流(T2次级电流):忽略输出电压的反作用,忽略输出电压的反作用,二极管的端电压为:结论:1)可以频率变换(n=0).2)频率成分比单二极管电路大大减少.输出电流的频率成分:图图6-20 二极管平衡调制器产生二极管平衡调制器产生DSB3、改进型平衡电路-二极管桥式电路 特点:a)u2正半周时b)U2负半周时(1)、电路结构3.二极管二极管双平衡调制双平衡调制电路(环形电路)电路
14、(环形电路)图图5.9双平衡双平衡(2)、工作原理分析则负载总电流:图5.10 双向开关函数输出的频率成分:结论:1.能实现频谱搬移;2.频率成分比单平衡电路更少,幅度是单平衡的2倍。图 MC1596的内部电路 4.集成模拟乘法器调幅电路集成模拟乘法器调幅电路集成模拟乘法器的核心是双差分电路。集成模拟乘法器的核心是双差分电路。扩展动扩展动态范围态范围调整调整调制调制度度调整调整调制调制度度补偿失补偿失调电压调电压调整静调整静态电流态电流扩展线扩展线性范围性范围可单端或可单端或双端输出双端输出差分对电路 相乘器相乘器是频谱搬移的核心。是频谱搬移的核心。变跨导式模拟乘法器变跨导式模拟乘法器是以差动
15、放大电路为基础,采是以差动放大电路为基础,采用变换跨导的方法实现乘法。用变换跨导的方法实现乘法。一、差动电路的传输特性一、差动电路的传输特性 1.1.电路电路(差动输入双端输出差动输入双端输出)2.传输特性二单差分对管相乘器二单差分对管相乘器电路电路工作原理工作原理 二单差分对管相乘器二单差分对管相乘器实现调制实现调制6.2调幅信号的解调调幅信号的解调 解调:解调:从已调信号中恢复调制信号的过程。又称从已调信号中恢复调制信号的过程。又称检波检波。解调实质:解调实质:解调是调制的逆过程。从频谱看,实质是解调是调制的逆过程。从频谱看,实质是频谱线性搬频谱线性搬移移(将高频端搬至低频端,与调制中的搬
16、移刚好相反)。因此,(将高频端搬至低频端,与调制中的搬移刚好相反)。因此,频谱线性搬移电路均有解调功能。频谱线性搬移电路均有解调功能。调幅信号的解调方法:调幅信号的解调方法:二极管检波器(串联、并联)二极管检波器(串联、并联)模拟乘法器模拟乘法器三极管检波器三极管检波器检波检波器件器件信号大小信号大小工作特点工作特点同步检波器同步检波器(乘积、叠加)(乘积、叠加)小信号检波器小信号检波器大信号检波器大信号检波器包络检波器包络检波器(峰值、平均(峰值、平均包络包络)一一.包络检波器(原理、性能指标)包络检波器(原理、性能指标)定义定义:检波检波输出电压输出电压与输入已调波的与输入已调波的包络包络
17、成正比成正比.(只用于只用于AM)图图6.30包络检波原理及框图包络检波原理及框图电路组成:电路组成:1.输入回路(即中放末级输出电路);输入回路(即中放末级输出电路);2.检波二极管(导通电压小、检波二极管(导通电压小、rD小的锗管);小的锗管);3.负载电路(即低通滤波器,负载电路(即低通滤波器,C:C:高频短路、低频开路高频短路、低频开路)要求输入信号要求输入信号0.5V,0.5V,故称大信号检波器故称大信号检波器1.二极管二极管峰值包络峰值包络检波原理(检波原理(二极管串联大信号检波器二极管串联大信号检波器)a)a)原理电路原理电路b)b)二极管二极管导通导通c)c)二极管二极管截止截
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- 第六 调幅 检波 混频
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