第六章振幅调制、解调及混频

C
Zi
R
第二节 调幅信号的解调
检波器的失真
惰性失真
uc
1− m RC ≤ 不失真条件： Ωm
底部切削失真
不失真条件：
2
0
t
us
Uc
0
t
m≤
Rg R + Rg
=
R≈ R=
0
t
第二节 调幅信号的解调
二极管并联检波器
C
Rq
R
ui
CL
D
RL
K d = cos θ
1 Ri = R 3
第二节 调幅信号的解调
5）选择性 选择性
混频器的中频输出应该只有所要接 收的有用信号 ，就要求中频输出 回路有良好的选择性。
3dB压缩电平 输入电平/dB 混频器输入、输出电平的关系曲线
第三节 混 频
混频电路
1．晶体三极管混频器 集电极电流
ic
us
uL Eb
Ec
f0 = f I
ic ≈ I c 0 ( t ) + g m ( t ) u s
对调制器的主要要求： 对调制器的主要要求：
●调制效率高 ●调制线性范围大 ●失真要小等
第一节 振幅调制
AM调制电路
高电平调制的集电极调制
过压区 欠压区
T1 uc C3 Ec T2
T3
I c1
I c1
u AM
Ec 0
0
uΩ Ec 0
0
uΩ
Ec
0
t
t
第一节 振幅调制
高电平调制的基极调制
欠压区 过压区
3）模拟乘法器
uΩ
C
I 0 U 2 I 0 U 2 U1 单差分对：iC1 = 1 + + 1 + th 2 Ec 2 Ec 2VT U U 双差分对： iL = I 0th 1 th 2 2VT 2VT
u AM uc
uΩ
uc
u AM
第一节 振幅调制
u r = U r cos ω r t = U r cos ω c t u s + u r = (U s cos Ωt + U r ) cos ωc t − U s sin Ωt sin ωc t
= U m (t ) cos[ωc t + ϕ (t )]
ϕ (t ) = arctan
U m (t ) = (U r + U s cos Ωt ) 2 + U s2 sin 2 Ωt
C
原理电路
R
uo −
ui
C
R
−
二极管导通 检 波 器 稳 态 时 的 电 流 电 压 波 形
uo −
iD
0
uD uD
+ C
−
iD
R
+ uo
二极管截止
−
uc
ui
iD max
0
通 通 断 断
t
θ
iD
0
t
−Uo
第二节 调幅信号的解调
二极管包络检波器输入AM信号时检波器的输 出波形：
uc (t )
0
iD
uD
变频跨导
gC =
g m1
2
第四节 混频器的干扰
干扰：我们把除了有用信号外的所有信号统称 为干扰。 混频器存在下列干扰：
●信号与本振的自身组合干扰（也叫干扰哨声） ●外来干扰与本振的组合干扰（也叫副波道干扰、寄生通 道干扰） ●外来干扰互相作用形成的互调干扰 ●外来干扰与信号形成的交叉调制干扰（交调干扰） ● 阻塞、倒易混频干扰等等
第三节 混 频
混频器的主要性能指标
3）失真与干扰 失真与干扰
失真有频率失真和非线性失真 。各 种非线性干扰包括组合频率、交叉 调制和互相调制、阻塞和倒易混频 等 3dB 输出电平/dB
4）变频压缩（抑制） 变频压缩（抑制） 变频压缩
输入信号增加到一定程度时，中频 输出信号的幅度与输入不再成线性 关系
第三节 混 频
混频器的主要性能指标
1）变频增益
变频电压增益 K pc =
UI Us
变频功率增益 K vc =
PI Ps
用分贝数表示变频增益K vc = 20 lg
2） 噪声系数
UI P (dB) 或 K pc = 10 lg I (dB) Us Ps
输入信噪比 ( 信号频率 ) NF = 输出信噪比 (中频频率 )
第六章 振幅调制、 振幅调制、解调及混频
第一节 第二节 第三节 第四节 振幅调制 调幅信号的解调 混 频 混频器的干扰
第一节 振幅调制
调制： 调制：就是用调制信号（ U Ω 或 f (t ) ）去控制载 波（ U c 和 ic ）表示某个参数的过程。 载波：未受调制的高频振荡信号 。 载波： 振幅调制： 振幅调制：由调制信号去控制载波的振幅 。 振幅调制分为三种方式：
2）双差分对电路
单差分调制器虽然可以得到DSB信号，具有相乘器功能，但它并不是一 个理想乘法器。采用双差分调制器，可以近似为一理想乘法器。 u
c
第一节 振幅调制
SSB调制电路 调制电路
滤波法
uΩ
滤波器
u SSB
uc
移相法 cos Ωt cos ωc t − sin Ωt sin ωc t = cos(ωc + Ω)t
第三节 混 频
混频(变频)是一种频谱 混频 的线性搬移过程，它是 使信号自某一个频率变 换成另一个频率。完成 这种功能的电路称为混 混 频器（或变频器），在 频器 频域上起着减（加）法 器的作用。
us ( f c )
混频器
uI ( f I )
uL ( f L )
0
fc
f
0
fL
f
0
fI
f
第三节 混 频
同步检波
乘积型
us
ur
LPF
uo
u s u r = U s cos Ω t cos ω c t cos( ω r t + ϕ )t 1 = U sU r cos Ω t {cos[( ω r − ω c )t + ϕ ] + cos[( ω r + ω c )t + ϕ ]} 2 1 uo = u r u s cos Ωt cos (∆ωt + ϕ ) 2
U s sin Ωt U r + U s cos Ωt
U m (t ) = U r2 + U s2 + 2U rU s cos Ωt = 1 + (
Us 2 U ) + 2 s cos Ωt Ur Ur
= U r 1 + m 2 + 2m cos Ωt ≈ U r (1 + m cos Ωt )
u o = K dU m (t ) = K dU r (1 + m cos Ωt )
uΩ
0
t
uc
0
t
m <1
0
= U c + kaU Ω cos Ωt = U c (1 + m cos Ωt )
t
k a 为比例系数，一般由调制电路
确定，故又称为调制灵敏度。
0
m =1 m >1
t
m 为调幅度（调制度）
∆U c k aU Ω m= = Uc Uc
0
t
第一节 振幅调制
调幅波的频谱
u AM (t ) = U c cos ωc t +
uΩ
相移90° 相移90°
uc
u SSB
第二节 调幅信号的解调
从高频已调信号中恢复出调制信号的过程 称为解调 解调，又称为检波。 解调 振幅解调方法可分为包络检波 同步检波 包络检波和同步检波 包络检波 两大类。
第二节 调幅信号的解调
二极管峰值包络检波器原理电路与工作分析 VD + +
+
ui
加 入 等 幅 波 时 检 波 器 的 工 作 过 程
第四节 混频器的干扰
信号与本振的自身组合干扰
输入信号 u s ( f c ) 和本振电压 uL ( f L ) ，则混频器产生的组合频率分量为：
普通的调幅方式（AM） 抑制载波的双边带调制（DSB－SC） － 抑制载波的单边带调制（SSB-SC）
第一节 振幅调制
振幅调制信号
载波电压 uc = U c cos ω ct 调制电压 u Ω = U Ω cos Ω t 振幅调制信号振幅 U m (t ) 为 U m ( t ) = U c + ∆U c ( t )
DSB调制电路 调制电路
二极管双平衡调制电路
V D1
T1 N1
+
T2
VD 4
iL
RL
− +
u1 u1
−
VD 3
+
VD 2 u2
−
iL = 2 g D K ′(ω 2t )u1
第一节 振幅调制
DSB差分对调制器 ：
1）单差分对电路
在单差分电路中，将载波电压 号 u Ω 加到非线性通道，即
uc 加到线性通道，即 u B = uc ，调制信 u A = uΩ ，可以得到DSB信号。
调制信号为一连续谱信号或多频信号，其最高频率 为 Fmax ，则AM信号占用的带宽 B AM = 2Fmax
f / Hz
f / Hz
第一节 振幅调制
调幅波的功率
载波功率 上、下边频的平均功率 AM信号的平均功率
1 Pc = 2π
2 uc2 UC ∫−π RL dω ct = 2 RL 1 mU c 2 m 2 = ( ) = Pc 2 RL 2 4