高频电子线路-第5章(1)

=
Ucm
(1
+
kf U Ωm Ucm
cosΩt
)
=
Ucm (1
+
MacosΩt
)
Ma 称为调幅度、调幅指数或调制系数。
kf 为比例系数，称为调制灵敏度。
2. 调幅信号的波形
uAM = Ucm (1 + MacosΩt )cosωct
包络函数： Um (t ) = Ucm (1 + MacosΩt )
vC(t)
0
t
(a) vo(t)
0
t
(b)
3.主要性能指标
（1） 电压传输系数 d
设输入为高频等幅波vs = Vsmcosωct
= arccos VAV
Vsm
d
=
U AV U sm
cos
Imax = (Vsm -VAV )gD
=
gDVsm
(1
-
VAV Vsm
)
= gDVsm (1 - cos )
❖ 在无线电通信系统中，将信号从发射端传输到接收 端时，信号的原始形式一般不适合传输，必须进行 调制和解调，所谓调制是将需要传送的信息装载到 某一高频振荡信号（载波）上去的过程。
❖ 在接收端收到了已调波信号后，需要将载波去掉， 还原成原有的信息，即调制信号，这个过程是与调 制相反的过程，称为解调。
❖ 调制可分为振幅调制、频率调制和相位调制，简称 为调幅、调频和调相，分别对应的解调有检波、鉴 频和鉴相。
载波uc
已调波uAM
振荡器
倍频
高频 放大器
调制
话筒
调制信号 放大器 调制信号 uΩ
无线电通信发射机的组成框图
5.1.1 普通调幅波
所谓调制，就是使幅度、频率、或相位随调制信号 的大小而线性变化的过程。分别称为振幅调制、频率调 制或相位调制，简称调幅、调频和调相。
解调是调制的相反过程，即从已调波信号中恢复原 调制信号的过程。与调幅、调频和调相相对应，有振幅 解调、频率解调和相位解调，简称检波、鉴频和鉴相。
u=UQ+u1+u2，其中UQ是静态偏置电压，u1和u2都是交流信号：。
如果，则可以认为器件的工作状态主要由UQ与u1决定，若在交
变工作点(UQ+u1)处将输出电流i展开为幂级数，可以得到：
i = f (u) = f (U + u + u ) = f (U + u ) + f'(U + u )u + 1 f"(U + u )u2 + L
为什么 是2RL
i
=
iD1
- iD2
=
2v2 K1(ω1t ) RD + 2RL
v2 K1(ω1t ) RL
1 = RL V2mcos(ω2t )[
RL RD
➢ i 含频谱分量：ω2，ω1±ω2，3ω1±ω2 … …
怎相样2乘实？现12二1极1管平2 衡31相乘23器1 3输1出信2 号5的1频谱25图1 512
(2) 二极管环形调幅器
v1=vc＝Vcmcosωct v2=vΩ＝VΩmcosΩt
Vcm>>VΩm，Vcm>>VD(on)
i
iI
- iII
2vΩ K 2 (ωct ) RD 2RL
i 经过LC带通滤波器中心频率ωc，BW3dB=2Ω， 得输出vo为不失真的vDSB 。
二极管环形调幅器的电流波形
(3) 集成模拟相乘器调幅电路
5.2.3 高电平调幅电路
1.集电极调幅电路
要实现集电极调幅，应使放大器工作在过压区。
集电极调幅的波形
2. 基极调幅电路
要实现基极调幅，应使放大器工作在欠压区。
基极调幅的波形
5.3 振幅检波电路
➢ 检波：是从已调幅波中还原出原调制信号的过程。 它是振幅调制的逆过程。
M aVcm Vcm
0 < Ma 1
Ma < 1 Ma = 1
过调幅失真
Ma > 1
Um (t ) = Ucm (1 + MacosΩt )
Ummax = Ucm (1 + Ma ) Ummin = Ucm (1 - Ma )
包络的振幅为：
Um
= Um max - Um min 2
= Ucm Ma
1 (2nπ + π) < ωt < (2nπ + 3π)
2
2
0 (2nπ - π) < ωt < (2nπ + π)
2
2
n 0,1,2,3,
将K1(ωt π) 波形按傅氏级数展开，表示为
12
2
K1 (ωt
-
π) =
- cosωt + cos3ωt + L
2π
3π
(3)双向余弦开关函数
K2 (ωt ) = K1(ωt ) - K1(ωt - π)
2 π
sinω1t
2 3π
s in 3ω1t
➢ 单向反相正弦开关函数
K1 (ω1t
-π
)
1 2
2 π
sinω1t
2 3π
s in 3ω1t
➢ 双向正弦开关函数
K2 (ω1t)
4 π
sinω1t
4 3π
s in 3ω1t
5.2.2 低电平调幅电路
1. 二极管电路 （1）二极管电路平衡相乘器
a) D1、D2为理想开关二极管 b) v1同相加到D1、D2上，
用傅氏级数对i进行分解，其中直流分量为
IAV = Imax0 ( )
0
(
)
=
sin -cos π(1 - cos)
I AV
=
Imaxα0 ( )
=
gDVsm (sin
π
-cos )
负载RL上得到的平均电压：
VAV
=
IAV RL
=
gDRLVsm (sin
π
-cos )
VAV = gD RL (sin -cos ) = cos
调制度
包络振幅
Ma 载波振幅
Um Ucm
3. AM调幅波的频谱及带宽
uAM = Ucm (1 + MacosΩt )cosωct
=
Ucmcosωct
+
M aU cm 2
cos(ωc
+
Ω)t
+
M aU cm 2
cos(ωc
-
Ω)t
载波分量
上边带分量
下边带分量
电 压 振 幅
UΩm
调幅波的频谱图
U cm
+
M aU cm 2
cos(ωc
- Ω)t
DSB波的波形与频谱：
5.1.3 单边带调幅信号（SSB）
双边带调制波的上下边带包含的信息相同，两个边 带发射是多余的，为节省频带，提高系统的功率和频带 的利用率，常采用单边带调制系统。
SSB的数学表达式
uSSB
MaUcm 2
cos(ωc
Ω)t
上边带
或
MaUcm 2
第5章 振幅调制、解调与混频电路
❖ 调制、解调与混频在通信电路起何作用？处于发射 机和接收机什么位置？
❖ 振幅调制、解调与混频电路的输入和输出信号频谱 有何特点？
❖ 振幅调制、解调与混频电路如何构成？有哪些类型？
❖ 如何分析振幅调制、解调与混频电路？有哪些性能 参数？如何计算？
5.1 振幅调制的基本原理
}相乘器
SSB、FM波） 集成模拟调制器
5.2.1 非线性电路的线性时变分析法
若一个非线性电路有两个不同频率的交流信号同时输入，如
果其中一个交流信号的振幅远远小于另一个交流信号的振幅时，
可以采用下面介绍的线性时变分析法来分析该电路的输出频谱
分量。
设 一 个 非 线 性 器 件 的 伏 安 特 性 为 i=f(u) ， 器 件 上 的 电 压
K1(ωt )
1(2nπ
π )
ωt
(2nπ
π )
2
2
0( 2n ) t ( 2n 3 )
2
2
n 0,1,2,3,
将 K1(ωt) 波形按傅氏级数展开，表示为
12
2
K1(ωt) = 2 + π cosωt - 3π cos3ωt + L
(2) 单向反相余弦型 开关函数
{ K1(ωt - π) =
MaUcm / 2
MaUcm / 2
0Ω
ωc - Ω ωc ωc + Ω
ω
单音调幅波频谱宽度等于调制信号频率F 的二倍即
2
BWAM 2F
2) 多音调幅波的频谱
频谱宽度是最高频率Fmax
Ωmax 2π
的二倍即：
BWAM = 2Fmax
4. AM调幅波的功率分配
电
压
振
幅
VΩm
调幅波的频谱图
Vc m
{ 1(2nπ
K2 (ωt ) =
π )
ωt
(2nπ
π )
2
2
3
-1( 2n ) t ( 2n )
2
2
n 0,1,2,3,
4
4
K2(ωt) = π cosωt - 3π cos3ωt + L
(4) 正弦型
若v1 ( t ) =V1msinω1t
➢ 单向正相正弦开关函数
K1 (ω1t)
1 2
⑴ ⑵
载波功率 Po = 上下边带功率
1 Uc2m 2 RL