高频课件6.1

制信号恢复出来的过程。
振幅调制：用调制信号去控制载波的振幅，使高频振荡的 振幅与调制信号成线性关系，其它参数(频率和相位)不变。
6.1.1
振幅调制信号分析
1. 调幅波的分析
1) 表示式及波形 设载波电压为 若调制电压为 uC=UCmcosωct uΩ=UΩm cosΩt (单音频信号)
因为已调信号的振幅随调制信号uΩ线性变化，则 振幅调制信号的振幅Um(t)为：
2
SSB调制方式的优点：
功率利用率高，频带利用充分（占用频带
为BSSB≈Fm，比AM、DSB减少了一半），目前
已成为短波通信中一种重要的调制方式。
6.1.2 振幅调制电路
实现： AM DSB SSB DSB uΩ 乘法器 滤波器 加法器 uc SSB AM 线性搬移
uc
分类：高电平调制：功放+ 调制发送： AM
输入电阻是前级
的负载，直接并
两个边频功率之和与调幅波功率的比值为功率效率。 普通AM调制，载频与边带一起发送，不携带信息的 载频分量占去了2/3以上的功率，而带有信息的边频功率
不到总功率的 1/3，功率效率很低。
2. 双边带信号 抑制载波双边带信号，简称双边带信号。可用载波与
调制信号相乘得到：
uDSB(t) = kf(t)uC
用MC1596G产生AM信号的电路：
8 10 12 调节电位器， 使1脚电位比4 脚高(Ucm/k)V
14
-8V
2. DSB调制电路
uDSB(t) = kuΩ(t)uc(t)
= kUmU cm ［cos (ωc+Ω)t + cos (ωc-Ω)t］ 2
DSB信号的实现模型： uΩ uC 滤波器的中心频率为fc，带宽为2Fmax。 DSB信号的产生大都采用低电平调制。 带通
电源电压Ec0
放大器的集电极电源电压(EC=Ec0+uΩ ) 随调制信号变化， 从而使集电极电流的基波分量随uΩ的规律变化。
功率放大器工作于过压
状态时，集电极电流的基 波分量与集电极偏置电压 成线性关系（图3-23）。 集电极调幅，应使放大
器工作在过压状态。
② 基极调幅（ 基极电压Eb（t） Ic1m ）
ΔU m kaU Ωm m U Cm U Cm
Ka是由调制电路决定的比例系数，称为调制灵敏度。 则，调幅信号的表达式：
uAM ( t ) U m ( t ) cos c t U Cm ( 1 m cos t ) cos c t
AM调制过程中的信号波形
调幅波振幅的包
络对称于时间轴，
(3) 二极管电流中包含平均分量Iav (输入等幅载波时为
直流分量)及高频分量。
检波器输出电压uo=uC=Uav+Δu。 Uav是 Iav流经电阻R 形成的平均电压(载波输入时，Uav=Udc)，是检波器的有用
输出电压; Δu是高频电流在电容C上产生的残余电压。正确
选择电路元件， Δu很小，可忽略。
1) 传输系数Kd（检波系数、检波效率） 检波器传输系数Kd：描述检波器对输入已调信号的 解调能力或效率的一个物理量。
Uo Kd Um
AM信号:
U m Kd mU cm
低频电压振幅
输入已调波包络振幅
Uo Kd cos Um
结论:
当gDR≥50时，有：

3
3 gD R
① 电路一定时(R、gD一定)，大信号检波器中θ 恒定，Kd也一定，与ui的大小无关；检波器输入、 输出间是线性关系—线性检波。 输入AM信号时，输出电压uo=KdUm(1+mcosΩt)。
用三角公式展开，得：
m uAM ( t ) U Cm cos c t U Cm cos( c )t 2 m U Cm cos( c )t 2
单频调制的调幅波包含三个频率分量，三个高频正弦波 叠加形成调幅波。
单频调制的调幅波频谱图
(幅度归一化)
F 2
调幅波占用的带宽BAM＝2F
f 很小。 fC
理想边带滤波器要求通带和阻带间有陡峭的过渡衰
减特性，还要求通带内衰减要小，衰减变化要小。
理想边带滤波器的衰减特性 边带滤波器常用晶体滤波器和陶瓷滤波器制作。它们的 特点是Q值高，频率特性好，性能稳定。
6.2 调幅信号的解调
解调（检波）：从已调信号中恢复出调制信号。
调幅解调：从已调信号的幅度变化上提取调制信号。
包络的变化规律与
调制信号的变化规
律一致。 载波频率维持不变。
实际调制信号的调幅波形
AM信号的产生原理
uAM ( t ) U Cm ( 1 m cos t ) cos c t
关键：调制信号和载波的相乘
2) 调幅波的频谱 对于单一频率的正弦信号的调制，调幅波为
uAM ( t ) U Cm ( 1 m cos t ) cos c t
滤波器
uDSB
a) 二极管平衡调制电路:
条件：
UCm>>UΩm，
二极管在大信 号状态下工作。
输出滤波器的中心频率为fc，带宽为2F，谐振阻抗为RL， 则输出电压为：
2 2 uo (t ) RL g DU Ωm cos(c ) t RL g DU Ωm cos(c ) t π π
1 R c C 1 R C
理想情况下，RC网络对高频短路; 对直 流及低频，C开路，此时负载为R。
充电 放电
(a) 原理电路; (b) 二极管导通; (c) 二极管截止
输入等幅波时检波过程：
充电
放电
经过多次充、放电过程，C的充电量与放电量相等，达到动态平 衡状态。此时，U4接近输入电压峰值。
8 10 12 调节电位器， 使1脚电位和4 脚相等。
14
-8V
3. SSB调制电路
SSB信号产生主要有滤波法和移相法两种。 滤波法： uΩ uC 滤波器的中心频率为 f C
Fmax ，带宽为Fmax。 2
uDSB
带通
滤波器
uSSB
滤波法的优点：电路简单
缺点：边带滤波器制作困难。
语音信号的最低频率为300 Hz，调制器产生的上边带最 低频率为(fC + 300)Hz，下边带最高频率为(fC - 300)Hz ， 上、下两个边带的频差为600 Hz，相对频差
对于单一正弦信号调制 uDSB(t)=kUCmUΩmcosΩt cosωct 单频调制的DSB信号只有ωc+Ω及ωc－Ω两个频率分量， 其频谱相当于从AM波频谱图中将载频分量去掉后的频谱。
DSB信号的全部功率为边带占有，都载有消息，功率利
用率高于AM信号。
3. 单边带信号
单边带(SSB) 是既抑制载波又只传送一个边带的调幅方式。
Eb随uΩ变化，Ic1m将随之变化, 从而得到调幅信号。
高频功放的基极调制特性
基极调幅时，放大器应工作在欠压状态。
基极调幅的波形
2) 低电平调制
AM的低电平调制：应用频谱的线性搬移电路。 (1) 二极管电路
用单二极管电路和平衡二极管电路作为调制电路，都
可以完成AM信号的产生。
对于单二极管调制电路。
Uo Kd cos Um

3
3 gD R
② θ越小，Kd越 大，并趋近于1；Kd 随gDR增加而增大,
当gDR＞50时，Kd变
化不大，且Kd＞ 0.9。 Kd～gDR关系曲线图
2) 输入电阻Ri 输入电阻是输入载波电压的振幅Um与检波器电流的
基频分量振幅I1m之比值，即
Um Ri I1m
b）双平衡调制器电路
采用双平衡调制器(环形调制器)，可进一步减少组合分量。
c) 利用模拟乘法器产生DSB信号
uAM ( t ) U Cm ( 1 m cos t ) cos c t
uDSB(t) = kUCmUΩmcosΩt cosωct 在利用BG314和MC1596产生AM信号的电路中，去 掉调制信号上叠加的直流分量，就可产生DSB信号。
（4）输入AM信号时，uO随 uAM 的包络改变:
Uo(t)=Uav=Udc+uΩ 二极管是在输 入电压的每个高频
周期的峰值附近导
通，因此其输出电 压波形与输入信号 包络形状相同。
（5）对于AM信号，检波电路的输出接隔直电容Cg 与负载电阻Rg时， uO= uΩ
包络检波器的输出电路
2． 性能分析
6、了解干扰哨声、寄生通道干扰产生的原因及消除方法。
6.1 振 幅 调 制
调制：用低频调制信号去控制高频载波的某个参数。 调制信号可以是模拟信号或数字信号，通常用uΩ或f(t)表示。
载波：未受调制的高频振荡信号。可以是正弦波，也
可以是非正弦波。载波为周期性信号，用uC和ic表示。 已调波：受调制后的振荡波，它具有调制信号的特征。 即，要传送的信息载到高频振荡上去了。 解调：调制的逆过程，是将载于高频振荡信号上的调
同步检波：利用与调制端载波同步的恢复载波解调出 原调制信号。( DSB\SSB\AM)
恢复载波应与调制端的载波电压完全同步(同频同相) 。
6.2.2
二极管峰值包络检波器
1Leabharlann Baidu工作原理
a) 结构：
输入回路 二极管VD RC低通滤波器:
产生调制频率电压， 对高频电流旁路
条件：输入信号幅度> 0.5V；rD 小；VD导通电压小（锗管）
DSB信号经边带滤波器后，可直接得到上边带或下边带。 上边带为：uSSB(t) = Um cos (ωc+Ω) t 下边带为：uSSB(t) = Um cos(ωc－Ω)t SSB信号的振幅（ U 1 kU u ）与调制信号的幅度 m m cm 成正比，其频率随调制信号频率的不同而不同，因此含有 消息特征。
调幅解调的方法： 峰值包络检波 包络检波 工作特点 同步检波 平均包络检波
包络检波：解调器输出电压与输入已调波的包络成正比。
AM信号的包络与调制信号成线性关系, 包络检波只 适用于AM波。 峰值包络检波：将输入的调幅波经半波整流后，再 通过电阻和电容组成的惰性网络，取出单极性信号的峰 值信息。适用于大信号检波。
只要输出滤波器H(jω)对载波ωc调谐，带宽为2F。最后输 出的频率分量为ωc，ωc+Ω和ωc－Ω，输出信号就是AM信
号。
单二极管调制电路未滤波的频谱：
经过输出滤波器H(jω)后，输出频率分量只剩下ωc，
ωc+Ω和ωc－Ω，即AM信号。
滤波后的频谱：
(2) 利用模拟乘法器产生普通调幅波
模拟乘法器的核心是差分放大器。 第5章中讨论过，差分电路能够实现频谱线性搬移功能， 可以利用用单差分电路、双差分对电路或模拟乘法器得到 AM信号。
b) 工作过程：
(1) 检波过程就是信号源通过二极管给电容充电与电容 对电阻R放电的交替重复过程。 (2) RC时间常数远大于输入电压载波周期，放电慢， 使得输出电压接近于高频正弦波的峰值（Uo≈Um），稳态
时的二极管负极一直处于较高的正电位Uo ，对VD形成反
偏，使二极管只在输入电压峰值附近才导通。导通时间很 短，电流通角θ很小，二极管电流是一窄脉冲序列。
U m ( t ) U Cm ΔU ( t ) U Cm kaU Ωm cos t U Cm ( 1 m cos t )
U m ( t ) U Cm ΔU ( t ) U Cm kaU Ωm cos t U Cm ( 1 m cos t )
m是ΔU(t)的振幅与载波振幅之比，称为调幅度(调制度 或调幅指数)
低电平调制：调制放大发送： AM \ DSB、 SSB 目标：效率高、线性范围大、失真度小
1. AM调制电路
1) 高电平调制 方式： 基极调幅
集电极调幅
原理： 改变高频功率放大器的功放管某一极的直流电压
控制IC1m
① 集电极调幅（ 集电极电压EC（t） IC1m ）
高频变压器T1 低频变压器T2
语音信号及已调信号频谱 对于多频调制的情况，
调制信号各频率分量
引起的边频对组成了 上、下两个边带。上
边带的频谱结构与原
调制信号的频谱结构 相同，下边带是上边 带的镜像。 调幅波带宽BAM=2Fmax (a)语音频谱; (b) 已调信号频谱
3) 调幅波的功率
AM波的平均功率为载波功率与两个边带功率之和。
第6章
振幅调制、解调及混频
6.1 振幅调制 6.2 调幅信号的解调 6.3 混频
6.4 混频器的干扰
作业题
目的与要求：
1、掌握调幅波的基本性质
2、理解高电平调幅与低电平调幅的原理 3、掌握双边带的概念和单边带的产生与接收方法 4、掌握包络检波和同步检波的原理。 5、掌握混频的原理，了解常用混频电路。