第6章振幅调制、 解调及混频-2

1、高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 第第6章章 振幅调制、振幅调制、 解调及混频解调及混频 6.1 振幅调制振幅调制 6.2 调幅信号的解调调幅信号的解调 6.3 混频混频 6.4 混频器的干扰混频器的干扰 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 振幅调制调幅，将低频信号变成高频信号 振幅解调检波，将低频信号从中频信号中取出 变频(混频)将高频信号变成中频信号 6.1 振幅调制振幅调制 调制信号待发送的原始信息(语音、音乐、图象、数据) 载波待调制的高频等幅波(正弦波、矩形波) 调幅波载波的振幅随调制信号变化的已调波 调幅方式 普通调幅(AM) 双边带调幅(DSBSC)

2、 单边带调幅(SSBSC) 残留边带(VSBSC) 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 cos,2 cos,2 CCccc uUtf uUtF ，高频 ，低频 一一.调幅波特性分析调幅波特性分析 1.普通调幅波(AM信号) (1)数学表达式及波形 设载波 调制信号 Um(t)=UC+UC（t）=UC+kaUcost =UC(1+macost) Ca a CC Uk U m UU ，调幅度（调制系数） 则调幅波振幅 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 图61 AM调制过程中的信号波形 u t0 (a) (b) (c) (d) (e) uC t t t t m 1 uA

3、M(t) Uc mU c 0 0 0 uAM(t) m 1 m 1 u AM (t) 0 过调制过调制 临界调制临界调制 AM 载波载波 调制信号调制信号 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 ( )cos(1cos)cos 11 coscos()cos() 22 AMmccac cccccc uUttUmtt UtmUtmUt (2)频谱图 载波下边频 上边频 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 图61 AM调制过程中的信号波形 u t0 (a) (b) (c) (d) (e) uC t t t t m 1 uAM(t) Uc mU c 0 0 0 uAM(t) m

4、 1 m 1 u AM (t) 0 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 单频调制时,普通调幅波的频带宽度BAM=2F 多频调制时,设最高频率为Fmax,则BAM=2Fmax 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 2 2 2 2 1 (1) 22 1 2 2 1 2 1 4 2 5 % 0 .30 .0 2 52 .5 % a vc ccCD BCS B D BC S BC CC D BCC m PP dtP PmPPPPP PmP PmP PP mPPP D B 其 中 1 当 m = 1 时 ， P= 4 当时 ， (3)调幅波在一个调制信号周期内消耗的功率 (平均

5、功率)Pav 上、下边频的平均功率上、下边频的平均功率 单边频平均功率单边频平均功率 S S 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 普通调幅波的特点普通调幅波的特点 (1)普通调幅波的包络反映了调制信号的变化规律; 可用振幅检波法解调出调制信号,解调电路简单. 因而广泛应用于无线电通信和广播中. (2)普通调幅波占据的频带宽度为最高调制频率的 两倍,比调频波窄. (3)普通调幅波的边频功率比载波功率小得多普通调幅波的边频功率比载波功率小得多,而而 载波本身不包含有用信息载波本身不包含有用信息.故故功率利用率很低功率利用率很低。 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 双边

6、带调幅波的特点双边带调幅波的特点 (1)双边带调幅波的包络不反映调制信号的变化规律,故不 能采用振幅检波法解调(应采用同步检波器解调) (2)DSB信号在调制信号过零点时突变180度; 在调制信号正半周,已调波与载频同相 ; 在调制信号负半周,已调波与载频反相 ; 即DSB信号的相位反映了调制信号的极性. (3)DSB信号占据的频带宽度与AM信号相同. (4)DSB信号信号不含载波不含载波(只含上下边频只含上下边频),功率利用率提高了功率利用率提高了。 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 单边带调幅波的特点单边带调幅波的特点 (1)SSB信号的包络为等幅波,形状与调制信号相同;

7、(2)SSB信号的频带宽度等于最高调制频率,比AM信号减 少一半,频带利用充分,广泛应用于短波通信. (3)SSB信号的功率等于单边带功率信号的功率等于单边带功率,功率利用率进一步提功率利用率进一步提 高了高了. 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 0 8cos200cos180cos220( )u tttt V（） 例例2:某已调波的电压表达式为某已调波的电压表达式为 (1)它是何种已调波它是何种已调波? (2)画出它的频谱图画出它的频谱图; (3)求它在负载求它在负载RL=1时的载波功率时的载波功率PC, 平均功率平均功率Pav及边频功率及边频功率PSB; （4）占据带宽）占

8、据带宽BW. 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 解解: 0 22 22 11 1( )coscos)cos) 22 12 (2)8 ,1,0.25 28 200 100,10 2 11 8 (3)32 22 1 11 0.25321 22 32 133 1109020 cccccc cc c C C SBC avCSB u tUtmUtmUt UVmUm fHz FHz U PW R Pm PW PPPW BWHz （）（ 知它是普通调幅波. 由得 0 8cos200cos180cos220( )u tttt V（） 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 6.1 振

9、幅调制振幅调制 一.调幅波特性分析 二二.调幅电路调幅电路 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 6.1 振幅调制振幅调制 一.调幅波特性分析 二.调幅电路 1.普通调幅波是在普通调幅波是在u uc与与u u的乘积上加载波得到的乘积上加载波得到. u uAM=u uc+ku uc u u 或或u uAM= u uc(U=+ u u) 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 6.1 振幅调制振幅调制 一.调幅波特性分析 二.调幅电路 1.普通调幅波是在uc与u的乘积上加载波得到. uAM=uc+kuc u 或uAM= uc(U=+ u) uAM uc u 常数 (a) uA

10、M uc u (b) 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 6.1 振幅调制振幅调制 一.调幅波特性分析 二.调幅电路 1.普通调幅波是在uc与u的乘积上加载波得到. uAM=uc+kuc u 或uAM= uc(U=+ u) 2.双边带调幅波双边带调幅波u uDSB=k u uc u u 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 6.1 振幅调制振幅调制 一.调幅波特性分析 二.调幅电路 1.普通调幅波是在uc与u的乘积上加载波得到. uAM=uc+kuc u 或uAM= uc(U=+ u) 2.双边带调幅波uDSB=k uc u， 用模拟相乘器即可实现。用模拟相乘器即可实

11、现。 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 6.1 振幅调制振幅调制 一.调幅波特性分析 二.调幅电路 1.普通调幅波是在uc与u的乘积上加载波得到. uAM=uc+kuc u 或uAM= uc(U=+ u) 2.双边带调幅波uDSB=k uc u， 用模拟相乘器即可实现。 3.单边带调幅波单边带调幅波u uSSB是在是在DSB信号后加滤波器获得。信号后加滤波器获得。 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 6.1 振幅调制振幅调制 一.调幅波特性分析 二.调幅电路 1.普通调幅波是在uc与u的乘积上加载波得到. uAM=uc+kuc u 或uAM= uc(U=+ u)

12、2.双边带调幅波uDSB=k uc u 3.单边带调幅波uSSB是在DSB信号后加滤波器获得。 高电平调制高电平调制是先将调制信号和载波分别放大是先将调制信号和载波分别放大,在功放进行在功放进行 调制调制,然后直接发送然后直接发送,许多广播发射机采用许多广播发射机采用(目前已很少采用目前已很少采用); 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 6.1 振幅调制振幅调制 一.调幅波特性分析 二.调幅电路 1.普通调幅波是在uc与u的乘积上加载波得到. uAM=uc+kuc u 或uAM= uc(U=+ u) 2.双边带调幅波uDSB=k uc u 3.单边带调幅波uSSB是在DSB信号后

13、加滤波器获得。 高电平调制高电平调制是先将调制信号和载波分别放大,在功放进行 调制,然后直接发送,许多广播发射机采用(目前已很少采用); 低电平调制低电平调制是指调制信号和载波在小信号下调制是指调制信号和载波在小信号下调制,然后再然后再 进行放大进行放大,再发送。目前用的较多再发送。目前用的较多,调制采用集成模拟相乘器完成调制采用集成模拟相乘器完成, 放大可用功率合成器放大。放大可用功率合成器放大。 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 1.AM调制电路调制电路 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 1.AM调制电路调制电路 1)高电平调制高电平调制 分为 基极调幅基极

14、调幅 集电极调幅集电极调幅 集电极集电极基极组合调幅基极组合调幅 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 1.AM调制电路调制电路 1)高电平调制 分为 基极调幅 集电极调幅 集电极基极组合调幅 基本原理基本原理: 利用改变某一电极的直流电压以控制集电极利用改变某一电极的直流电压以控制集电极 高频电流振幅高频电流振幅. 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 1.AM调制电路调制电路 1)高电平调制 分为 基极调幅 集电极调幅 集电极基极组合调幅 基本原理: 利用改变某一电极的直流电压以控制集电极 高频电流振幅. (A)集电极调幅电路集电极调幅电路 高频电路原理与分析 第6

15、章振幅调制、 解调及混频 1.AM调制电路调制电路 1)高电平调制 分为 基极调幅 集电极调幅 集电极基极组合调幅 基本原理: 利用改变某一电极的直流电压以控制集电极 高频电流振幅. (A)集电极调幅电路 要实现要实现集电极调幅集电极调幅,应使应使Ic1与与u成线性关系成线性关系, 故应使放大器工作于故应使放大器工作于过压状态过压状态。 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 1.AM调制电路调制电路 1)高电平调制 分为 基极调幅 集电极调幅 集电极基极组合调幅 基本原理: 利用改变某一电极的直流电压以控制集电极 高频电流振幅. (A)集电极调幅电路 要实现集电极调幅,应使Ic1与

16、u成线性关系, 故应使放大器工作于过压状态。 优点优点: 集电极效率高集电极效率高,适于大功率调幅机。适于大功率调幅机。 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 图612 集电极调幅电路 uc T1 Ec T2 Ec0 u uAM T3 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 图613 集电极调幅的波形 (a) t (b) t t t t uC Ec0 u Ec0 0 0 ic 0 ic1 0 Ic1 0Ec u0 t 0 Ic1 Ec0临界 欠压区 过压区 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 图614 基极调幅电路 RL u C1 C2 uc C3 C4 C

17、6 C5 Ec R1 LB CB LB1 (B)基极调幅电路基极调幅电路 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 图614 基极调幅电路 RL u C1 C2 uc C3 C4 C6 C5 Ec R1 LB CB LB1 (B)基极调幅基极调幅电路电路 u控制控制Eb,从而控制从而控制Ic1,放大器应工作在放大器应工作在欠压区欠压区。 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 图614 基极调幅电路 RL u C1 C2 uc C3 C4 C6 C5 Ec R1 LB CB LB1 (B)基极调幅电路基极调幅电路 u控制Eb,从而控制Ic1,放大器应工作在欠压区。 优点优点:

18、 所需调制功率小所需调制功率小,放大电路较简单。放大电路较简单。 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 图614 基极调幅电路 RL u C1 C2 uc C3 C4 C6 C5 Ec R1 LB CB LB1 (B)基极调幅电路基极调幅电路 u控制Eb,从而控制Ic1,放大器应工作在欠压区。 优点优点: 所需调制功率小所需调制功率小,放大电路较简单。放大电路较简单。 缺点缺点: 欠压状态集电极效率低。用于小功率欠压状态集电极效率低。用于小功率,对失真要求低对失真要求低 的发射机中。的发射机中。 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 2)低电平调制低电平调制 二极管电路

19、二极管电路 模拟相乘器模拟相乘器 集成高频放大器集成高频放大器 电路形式电路形式 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 图616 单二极管调制电路单二极管调制电路及频谱 u uo(t)H(j) VD uc uD iDi (a) 0 (b) f Ffc2fc3fc 2)低电平调制低电平调制 二极管电路 模拟相乘器 集成高频放大器 电路形式 （1）二极管电路）二极管电路 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 coscos 22 ()() DDD DCc DD CcCc ggg iUUtUt gg UtUt 在单二极管电路中在单二极管电路中,设设UcU,则则 设滤波器设滤波器

20、H(jw)中心频率中心频率fc,带宽为带宽为2F, 则输出频率分量为则输出频率分量为fc、fc-F和和fc+F，输出信号为，输出信号为AM信号。信号。 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 coscos 22 ()() DDD DCc DD CcCc ggg iUUtUt gg UtUt 在单二极管电路中在单二极管电路中,设设UcU,则则 设滤波器设滤波器H(jw)中心频率中心频率fc,带宽为带宽为2F, 则输出频率分量为则输出频率分量为fc、fc-F和和fc+F，输出信号为，输出信号为AM信号。信号。 在二极管平衡电路和环形电路中，因输出无在二极管平衡电路和环形电路中，因输出无c

21、分量，故分量，故 不能实现不能实现AM调幅。调幅。 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 coscos 22 ()() DDD DCc DD CcCc ggg iUUtUt gg UtUt 在单二极管电路中,设UcU,则 设滤波器H(jw)中心频率fc,带宽为2F, 则输出频率分量为fc、fc-F和fc+F，输出信号为AM信号。 （2）利用模拟相乘器构成普通调幅电路（利用模拟相乘器构成普通调幅电路（p182图图6-18） 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 图618 利用模拟乘法器产生AM信号 MC 1596G 23 6 105 9 1 k 1 k 3.9 k3.9

22、k 12 V 0.1 F A M 信号输出 6.8 k 51 50 k 750 750 ma值调节 51 0.1 F 60 mV载波 调制信号 uC(t) u(t) 1 k 0.1 F 51 (b) 4 1 8 7 300 mV (max) BG 314 15 V 3.3 k 3.3 k 3 k 8.3 k8.3 k Yos微调 Xos微调 u (t) u C(t) 10 k (调节 ma值 ) 5 4 9 8 12 6 1011 1 2 14 u o(t) 调幅信号输出 6.8 k 0.1 F 1 F Vcc (a) 3137 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 coscos

23、22 ()() DDD DCc DD CcCc ggg iUUtUt gg UtUt 在单二极管电路中,设UcU,则 设滤波器H(jw)中心频率fc,带宽为2F, 则输出频率分量为fc、fc-F和fc+F，输出信号为AM信号。 （2）利用模拟相乘器构成普通调幅电路（p182图6-18） 载波频率高载波频率高,经经0.1uF电容耦合由电容耦合由8脚输入脚输入 调制信号频率低调制信号频率低,直接输入直接输入1脚脚,且且UU,则 设滤波器H(jw)中心频率fc,带宽为2F, 则输出频率分量为fc、fc-F和fc+F，输出信号为AM信号。 （2）利用模拟相乘器构成普通调幅电路（p182图6-18） 载

24、波频率高载波频率高,经经0.1uF电容耦合由电容耦合由8脚输入脚输入 调制信号频率低调制信号频率低,直接输入直接输入1脚脚,且且UU,则 设滤波器H(jw)中心频率fc,带宽为2F, 则输出频率分量为fc、fc-F和fc+F，输出信号为AM信号。 （2）利用模拟相乘器构成普通调幅电路（p182图6-18） 载波频率高载波频率高,经经0.1uF电容耦合由电容耦合由8脚输入脚输入 调制信号频率低调制信号频率低,直接输入直接输入1脚脚,且且UU,则 设滤波器H(jw)中心频率fc,带宽为2F, 则输出频率分量为fc、fc-F和fc+F，输出信号为AM信号。 （2）利用模拟相乘器构成普通调幅电路（p1

25、82图6-18） 载波频率高载波频率高,经经0.1uF电容耦合由电容耦合由8脚输入脚输入 调制信号频率低调制信号频率低,直接输入直接输入1脚脚,且且UU 时VD导通,C充电,=r C小,存U ； (2)当u时截止对 放电大 放电慢； 当u -时导通 即正比于u 的包络。 2)检波过程. 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 图634 加入等幅波时检波器的工作过程 uC U1U2 ui U3 uC U4 t UA UB 0 通断 断 通 (a) (b) (c) t0 0 0 t Uo uo iD Uav 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 图636 输入为AM信号时检波

26、器的输出波形图 t 0 (a) (b) t 0 uC(t) Uo(t) 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 图637 输入为AM信号时,检波器二极管的电压及电流波形 0 iD uD U o(t) uD iD t 0 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 3)几点结论(P179) (1)检波过程就是电容充电与放电的过程。 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 3)几点结论(P179) (1)检波过程就是电容充电与放电的过程。 (2)由于RC时常数远大于载波周期, 使VD负极处于正电 位,对VD为反偏,故VD只在us峰值时才导通,通角很小,故称峰 值检波。 高

27、频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 图634 加入等幅波时检波器的工作过程 uC U1U2 ui U3 uC U4 t UA UB 0 通断 断 通 (a) (b) (c) t0 0 0 t Uo uo iD Uav 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 0cAVAVdc uuuuuuu 3)几点结论(见第一版P179,第4版P192) (1)检波过程就是电容充电与放电的过程。 (2)由于RC时常数远大于载波周期, 使VD负极处于正电 位,对VD为反偏,故VD只在us峰值时才导通,通角很小,故称峰 值检波。 (3)二极管电流包含平均分量(此种情况为直流分量)Iav及 高

28、频分量。 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 图634 加入等幅波时检波器的工作过程 uC U1U2 ui U3 uC U4 t UA UB 0 通断 断 通 (a) (b) (c) t0 0 0 t Uo uo iD Uav 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 0cAVAVdc uuuuuuu 3)几点结论 (1)检波过程就是电容充电与放电的过程。 (2)由于RC时常数远大于载波周期, 使VD负极处于正电 位,对VD为反偏,故VD只在us峰值时才导通,通角很小,故称峰 值检波。 (3)二极管电流包含平均分量(此种情况为直流分量)Iav及 高频分量。 ,R C (4

29、)低频分量经隔直电容Cg耦合,输出u,直流分量经 低通滤波器 取出,可用于AGC控制。 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 图638 包络检波器的输出电路 CR u (a) Rg Cg CR Udc (b) C R 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 o d m d C U K U U K mU 输出直流电压 直流传输系数 输入载波电压峰值 输出低频电压振幅 交流传输系数 输入高频已调波包络振幅 2性能分析性能分析 1) 传输系数传输系数Kd（检波效率（检波效率） 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 2性能分析性能分析 1) 传输系数传输系数Kd 0

30、iD gD uD uD U o t t iD 0 iDmax (a) (b) 图635 检波器稳态时的电流电压波形 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 0 00 0 max 00 0 0max max ()(cos)(cos) ,0cos 0,(1 cos ) 1 0(,) 00(0,cos) ( DDiDmDm m D m DDDmDm DDDDiimmDDMm D D DiDDD m DDm U iguUgUtUg Ut U U ti U tiiig U g uuuuUuUgUUU r i U uuuUii U igUU 当时 当时 时 )(1 cos ) oDm g U 0

31、 i D g D u D u D U o t t i D 0 i Dmax ( a ) ( b ) 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 0max0 1max1 :( )(sincos ) :( )(sinsin ) Dm D Dm D g U Iia g U Iia 平均分量 基波分量 3 3 3 c o s (sinc o s) (sinc o s)c o s ta n,5 0, ta n, 3 33 , o d m ooD mm D D D DD U K U UI RgR UU gR gR gR gRgR 检 波 系 数 而 当时 所 以故 cos 所以 高频电路原理与分析

32、第6章振幅调制、 解调及混频 结论结论:(P192-第第4版版) (1),(), , , ( 183 6 39) D d gR K P id 0dm dD Dd 当电路一定时与 一定 在大信号检波中 是恒定的与u大小无关,检波效率K =cos 也 是恒定的,故检波输出与输入间呈线性关系,为线性检波； 当输为AM信号时,输出u =K U (1+mcos t). (2) 越小,K 越大,并趋近于1,当g R 图当g R50时,K 0.9,变化不大, 实际传输特性与滤波电容C有关.(见图6-40) 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 图639 KdgDR关系曲线图 0 20406080

33、100 gDR Kd 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0 Kd 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 101001000 gDR RC0 RC5 RC 图640 滤波电路对Kd的影响 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 图641 检波器的输入阻抗 CR is R 0 LC 1 ZiR i C i 1 m i U R I 输入载波电压振幅 检波器电流的基波分量 2) 输入电阻Ri 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 1 353 (sincos ) 412 2 () 6123 ijf m i D i DD CCC U R Ig R R gg 输入电容 当当gD

34、R50时时,很小很小,sin-3/6,cos1-2/2, 代入上式代入上式,可得可得 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 从能量守恒原理可得从能量守恒原理可得 22 2 2 mC i i UU RR R R ，而Um= Uc 所以所以 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 3.检波器的失真检波器的失真 1)惰性失真惰性失真(对角切割失真对角切割失真) 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 3.检波器的失真检波器的失真 1)惰性失真(对角切割失真) 失真现象失真现象:输出波形不随已调波包络形状而变化输出波形不随已调波包络形状而变化. 高频电路原理与分析 第6

35、章振幅调制、 解调及混频 图642 惰性失真的波形 0 uC t ui 3.检波器的失真检波器的失真 1)惰性失真(对角切割失真) 失真现象:输出波形不随已调波包络形状而变化. 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 图642 惰性失真的波形 0 uC t ui 3.检波器的失真检波器的失真 1)惰性失真(对角切割失真) 失真现象:输出波形不随已调波包络形状而变化. 失真原因失真原因:滤波时间常数滤波时间常数RC过大过大. 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 图642 惰性失真的波形 0 uC t ui 3.检波器的失真检波器的失真 1)惰性失真(对角切割失真) 失真现

36、象:输出波形不随已调波包络形状而变化. 失真原因:滤波时间常数RC过大. 不失真条件不失真条件: 2 max maxmax 1 m RC m 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 图643 底部切削失真 usC VD R Rg Cg (a) us u t t0 0 (b) (c) UR UC 2)底部切割失真底部切割失真(负峰切割失真负峰切割失真) 现象现象:输出波形的负半周被削平输出波形的负半周被削平. 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 图643 底部切削失真 usC VD R Rg Cg (a) us u t t0 0 (b) (c) UR UC 2)底部切割失

37、真底部切割失真(负峰切割失真负峰切割失真) 现象:输出波形的负半周被削平. 原因原因:检波器的交直流负载不等检波器的交直流负载不等. 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 图643 底部切削失真 usC VD R Rg Cg (a) us u t t0 0 (b) (c) UR UC 2)底部切割失真底部切割失真(负峰切割失真负峰切割失真) 现象:输出波形的负半周被削平. 原因:检波器的交直流负载不等. : :/ 1 , g g g g g g RR RR RRR RR R Rm m RR RRRm 直流负载 交流负载 不失真条件不失真条件 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解

38、调及混频 图644 减小底部切削失真的电路 C1 (a) C2R2Rg Cg R1 (b) 射 随 器 RRg 实际措施实际措施:(1)在检波器与负载之间插入射随器在检波器与负载之间插入射随器(图图(b) 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 图644 减小底部切削失真的电路 C1 (a) C2R2Rg Cg R1 (b) 射 随 器 RRg 12 12 / g RRRR RRRR 实际措施:(1)在检波器与负载之间插入射随器(图(b) (2)将R分成R1+R2, (图(a) 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 4实际电路及元件选择实际电路及元件选择 图645 检波器

39、的实际电路 C3 放 大 20 R382 k 6 V 10 k R4 Ec 2AP9 C1 R1 680 Rg R2 4.7 k 5 100 pF 5 100 pF Cg 10 C2 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 4实际电路及元件选择实际电路及元件选择 图645 检波器的实际电路 C3 放 大 20 R382 k 6 V 10 k R4 Ec 2AP9 C1 R1 680 Rg R2 4.7 k 5 100 pF 5 100 pF Cg 10 C2 R2音量电位器 R4、C3LPF，AGC控制，又使二极管正偏 Cg隔直电容，低频信号送后级低放。 高频电路原理与分析 第6章振

40、幅调制、 解调及混频 检波器设计及元件参数选择原则如下检波器设计及元件参数选择原则如下: (1)回路有载QL值要大, 0 00 / 1 2 L RR QC 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 检波器设计及元件参数选择原则如下检波器设计及元件参数选择原则如下: (1)回路有载QL值要大, (2) 为载波周期 ，保证输出纹波保证输出纹波 小。小。 0 00 / 1 2 L RR QC 1 1, C CCc RC T TTf 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 检波器设计及元件参数选择原则如下检波器设计及元件参数选择原则如下: (1)回路有载QL值要大, (2) 为载波周

41、期 (3) 0 00 / 1 2 L RR QC 1 1, C CCc RC T TTf 00 11 , 2 mm R CRC ，减小频率失真减小频率失真 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 检波器设计及元件参数选择原则如下检波器设计及元件参数选择原则如下: (1)回路有载QL值要大, (2) 为载波周期 (3) (4) (5) 0 00 / 1 2 L RR QC 1 1, C CCc RC T TTf 00 11 , 2 mm R CRC 2 max maxmax 1 (1) gg g m RC m Rm R mR RRm 避免惰性失真避免惰性失真 避免底部失真避免底部失真

42、减小频率失真 保证输出纹波小 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 例例1.输入调频波的调制频率为输入调频波的调制频率为505000Hz,ma=0.5,为了避免为了避免 出现惰性失真出现惰性失真,(1)检波电容检波电容C应为多大应为多大? (2)检波输出是否会产生检波输出是否会产生 底切失真底切失真? 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 2 2 min 3 max 2 2 max 3 min 11 0.5 2.75 0.5 25000 20 10 11 0.5 2750.275 0.5 250 20 10 a a a m cnF mR m cnFF m 例1.输入调频

43、波的调制频率为505000Hz,ma=0.5,为了避免 出现惰性失真,(1)检波电容C应为多大? (2)检波输出是否会产生 底切失真? 解: (1) 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 2 2 min 3 max 2 2 max 3 min 11 0.5 2.75 0.5 25000 20 10 11 0.5 2750.275 0.5 250 20 10 a a a m cnF mR m cnFF m 例1.输入调频波的调制频率为505000Hz,ma=0.5,为了避免 出现惰性失真,(1)检波电容C应为多大? (2)检波输出是否会产生 底切失真? 10 0.30.5 20 10

44、 g a g R m RR 解: (1) (2) 会产生底切失真会产生底切失真. 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 图646 并联检波器及波形 (a)原理电路 (b)波形 (c)实际电路 ui R (a) (c)(b) uC VD uD R1 Cg Rg C1 R VD Ec Cc uD t t t 0 0 0 uC ui 5.二极管并联检波器 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 1)组成:二极管、负载和信号源并联. u i R ( a ) ( c )( b ) u C V D u D R 1 C g R g C 1 R V D E c C c u D t t t

45、 0 0 0 u C u i 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 0 11 222 22 (1), (2), , , 22 3 DiD D DiC CCav Rav i AVCi VUCr C VCRC uuuu RC UUU PP RRR R UUR g i 载 波 振 幅 导 通 时向充 电充 截 止 时向 R放 电放 含 高 频 成 分 。 滤 波 ;C 隔 直 ， 输 出 只 有 低 频 分 量 。 3） 并 联 检 波 器 输 入 电 阻 由 P即 当（） 时 ， 输 入 电 阻 1)组成:二极管、负载和信号源并联. 2)原理: u i R ( a ) ( c )( b

46、 ) u C V D u D R 1 C g R g C 1 R V D E c C c u D t t t 0 0 0 u C u i 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 图647 小信号检波 iD Q 0 EQ t uD 0 iD Iav(音频成分) a0 t V D ui C R EQ 6.小信号检波器小信号检波器 um为几mV几十mV。 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 图647 小信号检波 iD Q 0 EQ t uD 0 iD Iav(音频成分) a0 t V D ui C R EQ 2 012 2 2 2 2 11 cos 1 2 1 2 1 D D

47、DD Diavimc aVm av dm m m i iaa ua u uuuuUt Ua RU U Ka RU U U Rr Ia 二 极 管 伏 安 特 性 二 极 管 两 端 电 压 输 出 平 均 电 压 传 输 系 数 输 入 电 阻 6.小信号检波器小信号检波器 um为几mV几十mV。 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 三三. 同步检波同步检波 乘积型 叠加型 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 三三. 同步检波同步检波 1乘积型乘积型(相乘检波器相乘检波器) 乘积型 叠加型 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 三三. 同步检波同步检波

48、1乘积型(相乘检波器) 设输入信号为DSB信号,即us=Uscostcosct,本地 恢复载波ur=Urcos(rt+),这两个信号相乘 乘积型 叠加型 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 三三. 同步检波同步检波 1乘积型(相乘检波器) 设输入信号为DSB信号,即us=Uscostcosct,本地 恢复载波ur=Urcos(rt+),这两个信号相乘 coscoscos() 1 coscos()cos() 2 srscr srrcrc u uUtttt U Uttt 乘积型 叠加型 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 三三. 同步检波同步检波 1乘积型(相乘检波器)

49、 设输入信号为DSB信号,即us=Uscostcosct,本地 恢复载波ur=Urcos(rt+),这两个信号相乘 coscoscos() 1 coscos()cos() 2 srscr srrcrc u uUtttt U Uttt 经低通滤波器的输出经低通滤波器的输出,且考虑且考虑r-c=c在低通在低通 滤波器频带内滤波器频带内,有有 cos()cos ooc uUtt 乘积型 叠加型 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 cos()cos ooc uUtt 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 (1) 当恢复载波与发射载波当恢复载波与发射载波同频同相同频同相时时,即

50、即r=c, c =0， =0,则则 uo=Uocost 无失真地将调制信号恢复出来无失真地将调制信号恢复出来 cos()cos ooc uUtt 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 (1) 当恢复载波与发射载波同频同相时,即r=c, c =0，=0, 则 uo=Uocost 无失真地将调制信号恢复出来 (2)若恢复载波与发射载频若恢复载波与发射载频有一定的频差有一定的频差,即即r=c+c uo=Uocosctcost引起引起振幅失真振幅失真。 cos()cos ooc uUtt 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 (1) 当恢复载波与发射载波同频同相时,即r=c,

51、c =0，=0, 则 uo=Uocost 无失真地将调制信号恢复出来 (2)若恢复载波与发射载频有一定的频差,即r=c+c uo=Uocosctcost引起振幅失真。 (3) 若若有一定的相差有一定的相差,则则 uo=Uocoscost振幅衰减振幅衰减cos cos()cos ooc uUtt 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 (1) 当恢复载波与发射载波同频同相时,即r=c, c =0，=0, 则 uo=Uocost 无失真地将调制信号恢复出来 (2)若恢复载波与发射载频有一定的频差,即r=c+c uo=Uocosctcost引起振幅失真。 (3) 若有一定的相差,则 uo=

52、Uocoscost振幅衰减cos 0 ,cos0,0,. 2 U 当相偏 =时无输出 cos()cos ooc uUtt 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 (1) 当恢复载波与发射载波同频同相时,即r=c, c =0，=0, 则 uo=Uocost 无失真地将调制信号恢复出来 (2)若恢复载波与发射载频有一定的频差,即r=c+c uo=Uocosctcost引起振幅失真。 (3) 若有一定的相差,则 uo=Uocoscost振幅衰减cos 0 ,cos0,0,. 2 U 当相偏 =时无输出 cos()cos ooc uUtt 故同步检波器要求恢复载波与发射载波同频同相。 高频电

53、路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 图648 几种乘积型解调器实际线路 10 k 2 k 10 k 10 k 10 k 10 k 10 k C2 C1 载波 输入 7/15 pF T2 7/15 pF C4 T1 中频 输入 10 pF 10 pF C3 音频输出 (a) 220 pF (470 pF) 220 pF (470 pF) 0.01 (0.005)(0.005) 0.01 4.7 k 中频 输入 9 MHz (455kHz) 载频输入 500 500 500 H (2.5 mH) 0.01 (b) 中频 输入 470 pF E 4 7 k 4 7 0 k 100 k 22

54、pF 0.01 1 k 载频 0.01 1 2 5 1 k 0.01 4.7 k 0.1 u (c) 0.01 5 1 f0 f1 68 1 k 1 k 0.01 输出 1 1200 2 3 中频 输入 2200 0.01 载频1.5 V 0.001 7 100 25 9 V (d) T1 12 V 10 k 10 k 2 k 2200 pF 实例: 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 图648 几种乘积型解调器实际线路 10 k 2 k 10 k 10 k 10 k 10 k 10 k C2 C1 载波 输入 7/15 pF T2 7/15 pF C4 T1 中频 输入 10

55、pF 10 pF C3 音频输出 (a) 220 pF (470 pF) 220 pF (470 pF) 0.01 (0.005)(0.005) 0.01 4.7 k 中频 输入 9 MHz (455kHz) 载频输入 500 500 500 H (2.5 mH) 0.01 (b) 中频 输入 470 pF E 4 7 k 4 7 0 k 100 k 22 pF 0.01 1 k 载频 0.01 1 2 5 1 k 0.01 4.7 k 0.1 u (c) 0.01 5 1 f0 f1 68 1 k 1 k 0.01 输出 1 1200 2 3 中频 输入 2200 0.01 载频 1.5 V

56、0.001 7 100 25 9 V (d) T1 12 V 10 k 10 k 2 k 2200 pF 实例: 图(d)为模拟相乘器实现的同步检波器 相乘检波器适用于AM、DSB、SSB所有调幅波。 检波失真小,工作频率中,电路结构复杂。 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 2.叠加型叠加型 将将DSB信号或信号或SSB信号插入恢复载波信号插入恢复载波, 使之成为使之成为AM信号信号,再包络检波。再包络检波。 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 设上边带为us=Uscos(c+)t=Uscostcosct-Ussintsinct 恢复载波ur=Urcosrt=Ur

57、cosct同频同相 则:us+ur=(Uscost+Ur)cosct-Ussintsinct =Um(t)cosct+(t) 2.叠加型 将DSB信号或SSB信号插入恢复载波, 使之成为AM信号,再包络检波。 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 222 222 2 ( )(cos)sin 2cos1 ()2cos 12cos 1( )12cos(1cos) mrss ss rsrsr rr r mrr UtUUtUt UU UUU UtUt UU Ummt mUtUmtUmt 当时 设上边带为us=Uscos(c+)t=Uscostcosct-Ussintsinct 恢复载波ur

58、=Urcosrt=Urcosct同频同相 则:us+ur=(Uscost+Ur)cosct-Ussintsinct =Um(t)cosct+(t) 2.叠加型 将DSB信号或SSB信号插入恢复载波, 使之成为AM信号,再包络检波。 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 ( )(1cos) cos odmdr uK UtK Umt t 隔直后可得U调制信号 检波输出 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 ( )(1cos) cos odmdr uK UtK Umt t 隔直后可得U调制信号 检波输出 实现同步检波关键: 产生与载波同频同相的恢复载波。 高频电路原理与分析

59、第6章振幅调制、 解调及混频 ( )(1cos) cos odmdr uK UtK Umt t 隔直后可得U调制信号 检波输出 2 (1), 2 (2), 2 (3), (4) C DSBC AM DSBU SSB 信号 限幅可得； 信号； 信号 发导频信号； 彩电中色差信号在行同步信号上附加色同步信号。 实现同步检波关键: 产生与载波同频同相的恢复载波。 产生方法： 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 6.3 混频混频 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 6.3 混频混频 一.概述: 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 6.3 混频混频 一.概述:

60、1.基本概念 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 6.3 混频混频 一.概述: 1.基本概念 (1)定义:将输入高频信号在频谱上实现线性搬移的电路将输入高频信号在频谱上实现线性搬移的电路, 称为称为混频器混频器(变频器变频器)。 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 6.3 混频混频 一.概述: 1.基本概念 (1)定义:将输入高频信号在频谱上实现线性搬移的电路, 称为混频器(变频器)。 (2)特点特点:变频后各频率分量的间隔和相对幅度保持不变。变频后各频率分量的间隔和相对幅度保持不变。 高频电路原理与分析 第6章振幅调制、 解调及混频 图651 混频器的功能示意图