高频电子电路5.2

在平衡电路的基础上，再增加两个二极管D3,D4使电路中四个二极管首尾相接。T1的初、次级匝数比为1:2，T2的2:1，T3的1:1。,1.电路结构,构成环形，,设：,（3）二极管环形电路实现DSB信号,返回,则有,休息1,休息2,仿真,+uL-,2.工作原理分析,而其中：,（3）二极管环形电路实现DSB信号,返回,休息1,休息2,仿真,那么在一个周期内平衡电路I，II在负载RL上产生的电压为：,式中,称为双向开关函数,有,的频率成份：只有组合频率,性能更接近理想乘法器。,经滤波后的输出电压：,返回,休息1,休息2,仿真,T2的次级输出电压为：,2.集成模拟乘法器调幅电路,返回,休息1,休息2,仿真,用集成模拟相乘器来实现各种调幅电路，电路简单，性能优越且稳定，调整方便，利于设备的小型化。,1）MC1596构成的调幅电路,X通道两输入端8脚和7脚直流电位相同，Y通道两输入端1脚和4脚之间接有调零电路,可通过调节电位器RW，使1脚电位比4脚高Uo，相当于在1、4脚之间加了一个直流电压Uo，以产生普通调幅波。,实际应用中，高频载波电压uc加到X输入端口，调制信号电压u及直流电压Uo加到Y输入端口，从6脚单端输出AM信号。,2.集成模拟乘法器调幅电路,仿真,返回,休息1,休息2,2)BG314构成的调幅电路,ux,uy,uo,8脚附加补偿调零电压UXIS，12脚除附加补偿零电压UYIS。,ux=uc=Ucmcosct,uy=u-(-Uo)=Uo+Umcost,若2、14脚两端外接LC谐振回路的等效谐振电阻为RL，则2(或14)脚与地之间的负载为RL,由式(4-50)可推出变压器次级回路输出的调幅波电压为：,如果uy=u=Umcost,这种调制是在高频功率放大器中进行的，通常分为：,5.3振幅调制电路,AM信号大都用于无线电广播，因此多用于高电平调制。,5.3.2高电平调幅电路,基极调幅(BaseAM),集电极调幅电路(CollectorAM),发射极调幅(EmitterAM),电路中Cb为高频旁路电容；Cc对高频旁路，而对低频调制信号呈高阻抗；Rb为基极自给偏压电阻。放大器工作在丙类状态，集电极电路中除直流电压EC外，还串有调制信号,集电极有效动态电源为：,+uc-,+u-,+uo-,+EC,UC(t),1.集电极调幅电路,过压,欠压,在基极调幅电路中：LC高频扼流圈，LB低频扼流圈，Ce1、Ce2、C2、C3、C4、CC高频旁路电容，Re射极偏置电阻。低频调制信号u(t)通过耦合电容C1加在电感线圈LB上。电源EC经R1、R2分压为基极提供直流偏置电压UBO，即基极有效动态偏压为：,基极调幅电路的调幅效率较低，输出波形较差，但所要求基极输入调制信号的功率较小。,EC,+uc-,+u-,+uo-,UB(t),2.基极调幅电路,uBEmax,过压,欠压,解调是调制的逆过程，是从高频已调波中恢复出原低频调制信号的过程。从频谱上看，解调也是一种信号频谱的线性搬移过程，是将高频端的信号频谱搬移到低频端，解调过程是和调制过程相对应的，不同的调制方式对应于不同的解调。,振幅调制过程：,解调过程,AM调制,DSB调制,SSB调制,包络检波：,同步检波：,峰值包络检波,平均包络检波,乘积型同步检波,叠加型同步检波,5.4调幅信号的解调,5.4.1调幅解调的方法,1包络检波,休息1,休息1,由于DSB和SSB信号的包络不同于调制信号，不能用包络检波器，只能用同步检波器，但需注意同步检波过程中，为了正常解调，必须恢复载波信号，而所恢复的载波必须与原调制载波同步（即同频同相）。,2同步检波,仿真,uAM,解调载波,休息1,休息1,(1)电压传输系数Kd,3.检波电路的主要技术指标,是指检波电路的输出电压和输入高频电压振幅之比。,当检波电路的输入信号为高频等幅波，即ui(t)=Uimcosct时，Kd定义为输出直流电压Uo与输入高频电压振幅Uim的比值，即,当输入高频调幅波ui(t)=Uim(1+macost)cosct时，Kd定义为输出低频信号分量的振幅Um与输入高频调幅波包络变化的振幅maUim的比值，即,(2)等效输入电阻Rid,因为检波器是非线性电路，Rid的定义与线性放大器是不相同的。Rid定义为输入高频等幅电压的振幅Uim，与输入端高频脉冲电流基波分量的振幅之比，即,(3)非线性失真系数Kf,非线性失真的大小，一般用非线性失真系数Kf表示。当输入信号为单频调制的调幅波时，Kf定义为,式中，U、U2、U3分别为输出电压中调制信号的基波和各次谐波分量的有效值。,(4)高频滤波系数F,休息1,休息1,检波器输出电压中的高频分量应该尽可能的被滤除，以免产生高频寄生反馈，导致接收机工作不稳定。,高频滤波系数的定义为，输入高频电压的振幅Uim与输出高频电压的振幅Uom的比值，即,在输入高频电压一定的情况下，滤波系数F越大，则检波器输出端的高频电压越小，滤波效果越好。通常要求F(50100)。,5.4.2二极管大信号包络检波器,休息1,休息1,1.大信号包络检波的工作原理,(1)电路组成,它是由输入回路、二极管VD和RC低通滤波器组成。,RC低通滤波电路有两个作用：,对低频调制信号u来说，电容C的容抗，电容C相当于开路，电阻R就作为检波器的负载，其两端产生输出低频解调电压,对高频载波信号uc来说，电容C的容抗，电容C相当于短路，起到对高频电流的旁路作用，即滤除高频信号。,理想情况下，RC低通滤波网络所呈现的阻抗为:,1.大信号包络检波的工作原理,休息1,休息1,(2)工作原理分析,+uD-,uD=ui-uo,R,当输入信号ui(t)为调幅波时，那么载波正半周时二极管正向导通，输入高频电压通过二极管对电容C充电，充电时间常数为rdC。因为rdC较小，充电很快，电容上电压建立的很快,输出电压uo(t)很快增长。,作用在二极管VD两端上的电压为ui(t)与uo(t)之差，即uD=ui-uo。所以二极管的导通与否取决于uD,当uD=ui-uo0，二极管导通；当uD=ui-uoRC放电的速率,(3)避免产生惰性失真的条件：,在任何时刻，电容C上电压的变化率应大于或等于包络信号的变化率，即,仿真,休息3,休息1,休息2,另外，在二极管截止瞬间，电容两端所保持的电压近似等于输入信号的峰值。即,若设输入信号AM信号：,包络信号为：,在t1时刻包络的变化率:,那么电容C通过R放电的电压关系为：,(4)分析：,则有：,休息3,休息1,休息2,即：,可解得：,有,实际应用中，由于调制信号总占有一定的频带(minmax)，并且各频率分量所对应的调制系数ma也不相同，设计检波器时，应该用最大调制度mmax和最高调制频率max来检验有无惰性失真，其检验公式为,可见，ma，越大，信号包络变化越快，要求RC的值就应该越小。,仿真,(2)底部切割失真,1)原因：一般为了取出低频调制信号，检波器与后级低频放大器的连接如图所示，为能有效地传输检波后的低频调制信号，要求：,二极管截止，检波输出信号不跟随输入调幅波包络的变化而产生失真。,当URUim(1-ma),休息3,休息1,休息2,仿真,或,通常Cd取值较大(一般为510F)，在Cd两端的直流电压UDC，大小近似等于载波电压振幅UDC=KdUim,UDC经R和RL分压后在R上产生的直流电压为：,由于UR对检波二极管VD来说相当于一个反向偏置电压，会影响二极管的工作状态。,在输入调幅波包络的负半周峰值处可能会低于UR,显然，RL越小，UR分压值越大，底部切割失真越容易产生；另外，ma值越大，调幅波包络的振幅maUim越大，调幅波包络的负峰值Uim(1-ma)越小，底部切割失真也越易产生。,+UDC-,+u(t)-,要防止这种失真，必须要求调幅波包络的负峰值Uim(1-ma)大于直流电压UR。即,避免底部切割失真的条件为：,式中，R=RL/R为检波器输出端的交流负载电阻，而R为直流负载电阻。,一般：,为高频载波周期,(2)为发保证输出的高频纹波小要求：,即,4.检波器设计及元件参数的选择,(3)为了减少输出信号的频率失真（输出信号为一个低频限带信号）,要求：,(4)为了避免惰性失真：要求：,叠加型,乘积型,同步检波器可分为：,三同步检波(SynchronousDetection),注意：两种检波器都需要接收端恢复载波,1.乘积型,设输入已调波：,而恢复的本地载波为：,则相乘器输出为：,休息1,休息2,讨论：(1)当恢复的本地载波与发射端的调制载波同步（同频，同相）,则有：,无失真将调制信号恢复出来,(2)若本地载波与调制载波有频差，即：,即引起振幅失真。,则,仿真,(3)若本地载波与调制载波有相位差，即：,乘积型同步检波器的实用电路,休息1,休息2,低通滤波器,谐振限幅放大器,乘法器,uAM,u,uc,u,u,ux,uy,uAM,u,uAM,注意点：(1)同步解调的关键是乘积项，即以前介绍的具有乘积项的线性频谱搬移电路，只要后接低通滤波器都可实现乘积型