高频电子线路-李福勤-第六章.ppt

第六章幅度调制与解调电路 6 1概述6 1 1振幅调制电路幅度调制电路是通信电路 特别是无线电发射机的重要组成部分 按输出功率的高低 可分为高电平调幅电路和低电平调幅电路 高电平调幅电路一般置于发射机的最后一级 是在功率电平较高的情况下进行调制 电路除了实现幅度调制 还具有功率放大的功能 以提供有一定功率要求的调幅波 一般是使调制信号叠加在直流偏置电压上 并一起控制丙类工作的末级谐振功放实现高电平调幅 因此只能产生普通调幅信号 高电平调幅的突出优点是整机效率高 不需要效率低的线性功率放大器 另一类是低电平调幅电路 产生小功率的调幅波 一般在发射机的前级实现低电平调幅 再由线性功率放大器放大已调幅信号 得到所要求功率的调幅波 低电平调幅电路的功率 效率不是主要考虑的问题 其主要性能是调制的线性度及载波抑制度 这种调幅电路可用来实现普通调幅 双边带调幅和单边带调幅等 调幅电路的类别 6 1 2振幅解调电路调幅信号的解调就是从调幅信号中取出低频调制信号 它是调幅的逆过程 幅度解调也称为检波 完成幅度解调作用的电路称为检波器 从频谱上看 检波就是将幅度调制波中的边带信号不失真地从载波频率附近搬移到零频率附近 因此 检波器也属于频谱搬移电路 幅度检波可以用具有频谱搬移作用的相乘器或其它非线性器件实现 因此 无论是对普通调幅信号 抑制载波的双边带调幅信号还是单边带调幅信号 其解调的原理电路模型都可以用下图表示 实现幅度解调的电路模型 a b 幅度解调中的频谱搬移 6 1 3混频电路混频 又称变频 也是一种频率变换过程 它使信号自某频率变换成另一个频率 在频率变换过程中 调制类型 如调幅 调频等 和调制参数 如调制频率 调制指数等 均不改变 混频器结构及工作原理 从电路结构来说 混频器有两种形式 如果非线性器件本身既产生本振信号又实现混频 则称为变频器 如果非线性器件本身仅实现混频 而本振信号由单独的振荡器提供 则称为混频器 变频器的优点是电路简单 节省元件 其缺点是本振信号频率容易受到输入信号频率的牵引 电路工作状态无法使振荡和混频都处于最佳情况 并且一般工作频率不高 混频器由于本振和混频由不同的器件完成 从而便于同时调到最佳工作状态 且本振信号频率不易受到牵引 其缺点是元件多 电路较复杂 按采用的非线性器件不同 混频器有三极管混频器 二极管混频器和用集成模拟乘法器构成的混频器 还有采用变容二极管等非线性电抗器件构成的参量混频器等 6 2幅度调制电路 1 调幅波的数学表达式和波形 a 调制信号 b 载波信号 c ma1时 1 数学表达式 2 波形 2 调幅波的频谱与带宽 3 调幅波的功率关系 2 上 下 边频功率 1 载波功率 4 调幅信号总功率 3 上下边频总功率 4 双边带调制与单边带调制 1 双边带 抑制载波只传送上下边带 2 单边带 抑制载波和其中一个边带 1 基极调幅电路 欠压状态 调幅电路 2 电路及波形 1 基本原理 用调制信号控制丙类谐振功放的基极偏压 从而实现调幅 用调制信号控制丙类谐振功放的集电极电压 从而实现调幅 调幅电路 2 集电极调幅电路 过压状态 1 基本原理 2 电路及波形 作用 实现两个模拟信号相乘 调幅电路 3 模拟乘法器调幅电路 1 模拟乘法器简介 2 调幅电路 符号 模拟乘法器调幅电路实例 调幅电路 4 二极管平衡调幅电路 1 电路组成原理 2 电路工作原理 二极管平衡调幅电路工作原理 分析如下 设 上式是在忽略高次方项后得出的 可见含有频率分量F fc F 只要在输出端用一中心频率为fc 带宽为2F的带通滤波器 就可以取出分量fc F 实现双边带调制 有 6 3幅度解调电路 常用的振幅检波电路有两类 即包络检波和同步检波电路 输出电压直接反映高频调幅包络变化规律的检波电路 称为包络检波电路 它只适用于普通调幅波的检波 同步检波电路又称相干检波电路 主要用于解调双边带和单边带调幅信号 有时也用于普通调幅波的解调 对振幅检波电路的主要要求是检波效率高 失真小 并具有较高的输入电阻 下面先对常用的二极管包络检波电路进行讨论 然后介绍常用的同步检波电路 3 分类 1 检波器概述 1 作用 2 实质 从高频调幅波中解调出原调制信号 检波器实际上是一种频谱搬移电路 6 3 1二极管包络检波电路 1 电路组成 2 工作原理 3 包络检波器的惰性失真 RLCL过大使二极管在截止期间CL的放电速度太慢 以致跟不上调幅波包络的下降速度 出现如图所示的失真现象 1 形成原因 2 波形现象 3 避免条件 相当于给V加了一额外的反偏电压 当RL比Ri2大得多的情况下 URL就很大使得输入调幅波包络的大小在某个时段小于URL 导致V在这段时间截止 产生非线性失真 其底部被切去 形成 负峰切割失真 4 包络检波器的负峰切割失真 图中 波形 也就是说 负峰切割失真本质上是由于检波器交 直流负载不等而引起 为此可采用如图的措施来减小交直流负载的差别 5 克服负峰切割失真的方法 为了避免负峰切割失真 必须 因而 分析可知其中含有频率分量0 F 2fc 2fc F 用一低通滤波器后再隔直便得到低频调制信号 6 3 2同步检波器 1 电路特点 对AM DSB SSB等调幅波均适用 工作时需要有一同步参考信号 与载波同频同相 2 同步检波原理 设 则 同步检波器应用电路 原理 调幅信号ui t 加到1脚 同步信号ur t 加到8脚 检波输出信号从9脚输出 经过 型低通滤波器滤除高频分量 最后由隔直电容去除直流后 得到所需的低频输出信号uo t 6 4混频器 变频是指将高频已调波经过频率变换 变为固定中频已调波 1 变频器的作用 1 文字描述 2 框图描述 3 表达式描述 5 频谱描述 4 波形描述 经带通后取出差频分量 即得到中频信号 其中频电流为 2 混频的基本原理 设 根据非线性器件的幂级数展开式 代入两信号分析可得其中含有 频率分量 失真 输出中频信号的频谱结构与输入信号的不同干扰 混频器产生的大量不需要的组合频率分量 3 主要性能指标 1 混频增益 2 选择性 要求选频网络的选择性好 矩形系数接近于1 3 失真与干扰 4 混频电路 模拟乘法器混频器 分析如下 经中心频率为fI 带宽为2F的带通滤波器滤波后 得 二极管平衡混频 分析如下 带通后得 1 基本原理利用三极管ic和uBE的非线性来进行频率变换 2 几种基本形式 三极管混频 5 混频干扰 1 组合频率干扰混频器本身的组合频率中无用频率分量所引起的干扰 2 副波道干扰由于接收机前端选择性不好 外界干扰信号窜入而引起的干扰 最强两个 中频干扰和镜像干扰 3 交叉调制干扰在有用中频信号的包络上叠加了干扰信号的包络而引起 4 互调干扰干扰信号之间彼此混频而产生接近中频的信号而引起 6 5自动增益控制 AGC 1 AGC电路的作用与组成 1 作用当输入信号变化时 保证输出信号幅度基本恒定 包括 能够产生一个随输入信号大小而变化的控制电压 即AGC电压 UAGC 利用AGC电压去控制某些级的增益 实现AGC 2 组成 具有AGC电路的接收机框图 2 AGC电压的产生 分析 中频信号电压经检波后 除得到所需音频信号之外 还得到一个平均直流分量 音频信号由RL2两端取出 平均直流分量 反映了输入信号的幅度 从C3两端取出 经低通后 作为AGC电压 加到中放管上去控制中放的增益 1 平均值式AGC电路 V1 R7和C4组成AGC检波电路 运放A为直流放大器 UREF为延迟电平 当输入信号较小时 AGC不起作用 当输入信号较大时 AGC将起作用 可见 该AGC电路具有延迟功能 2 延迟式AGC电路 3 改变放大器的负反馈深度 3 实现AGC的方法 1 改变发射极电流IE 正向AGC反向AGC 2 改变放大器负载 由于放大器的增益与负载密切相关 因此通过改变负载就可以控制放大器的增益 通过控制负反馈的深度来控制放大器的增益 本章小结 调幅有普通调幅和抑制载波