第六章频谱变换电路

1、第六章 频谱搬移电路 调幅、调频、调相原理及电路主要内容：o一、调幅波：o1、种类及其特点。o2、调幅的原理，方法及其电路。o3、AM 、 DSCB/SCAM 、 SSB/SCAM的特点、波形、频谱o4、调幅波的解调。o二、混频原理和混频电路 o三、调角波o1.基本性质:oFM、PM波的表达式. FM波的特点,频谱带宽.o2.实现调频的方法: 直接调频和间接调频.o3.调频波的解调:o 相位鉴频器、比例鉴频器.o4.限幅器. 6.1 概述o 一、作用o 二、定义:o 能将输入信号的频谱变换成所需频谱的输出信号的电路就叫频谱变换电路。o 三、分类：62模拟乘法器 o 实现频谱搬移：非线性电子器件

2、，模拟乘法器 o 1、非线性电子器件:两个信号电压同时作用在非线性器件时，器件电流存在着两个电压的相乘项 。o 讨论：u1=U1COS1t u2=U2COS2t 同时作用在非线性器件的情况： 非线性器件滤波器输入输出结论：o 输出电流中除有直流分量和两个基波分量外，还产生许多新的频谱分量。 （ 等）o 输出电流组合频率分量通式：o 组合频率成对出现：有12必有1-2，有21+2必有21-2，等。o 和差频率出现使非线性器件完成频谱搬移。2121111,3 ,2n, 2 , 1 , 0,21qpqppq减小无用相乘项造成干扰的措施：o 选用合适的器件和工作点（平方律特性的场效管或Q在平方律特性区

3、域）o 采用平衡电路抵消部分无用频率分量。o 减小u1 和u2 以降低高阶相乘项产生的组合频率分量的强度。2、模拟乘法器 o 优点：1. 克服非线性器件相乘运算产生无用相乘项多，容易造成干扰的缺点。2. 具有工作频带宽，温度稳定性好的特点。 双差分模拟乘法器原理图 21212002)(ukuuuRkTqIRiuuccIII小结：实现频谱搬移的主要方式：o 使用非线性器件：小结：实现频谱搬移的主要方式：o 使用乘法器：6.3 普通调幅波的产生和解调电路o幅度调制用调制信号去控制高频振荡的幅度，使其振幅随调制信号成正比地变化的过程。 作用：频谱搬移。o分类：普通调幅(AM)抑制载波双边带调幅(DA

4、B/SCAM)单边带调幅(SSB/SC AM)o 异同点：o 共性：均为调幅信号o 相异：波形不同o 频带利用和效率不同o 实现的电路和解调的方式不同o 信号描述方法：o 1、时间函数（时域）：信号随时间变化的规律可表示为时间函数，波形图。o 2、频谱函数（频域）：信号随频率变化的规律可表示为频谱函数，频谱图。反映组成信号各频谱成分的幅度，相位，能量分布 6.3.1 调幅波的特点、表达式、波形及频谱一、普通调幅波o 1、AM波的时域表达式及波形o 设调幅信号为：U(t）o 载波信号为：Uc(t)=Ucmcos(ct)=Ucmcos(2fct) o 根据调幅定义：调幅信号（已调信号）表示式为：o

5、 UAM(t)= Uc(t)+A Uc(t) U(t）o = Ucm+AUcm U(t）coscto = Ucm 1+macostcosct 调幅波的波形图： （a）调制信号（b）载波信号（c） ma1时2、调幅波的频域表达式及频谱图：2、调幅波的频域表达式及频谱图：频谱搬移的概念：o 调制信号： 低频信号o 调幅信号：，.高频信号 但幅度的变化规律如。结论：调幅的作用是：o 在时域上实现U(t)和U(t)相乘运算，反映在波形上就是将U(t)不失真地搬移到高频振荡的振幅上。o 在频域上则将U(t)的频谱不失真地搬移到0的两边。 3、调幅波的功率分配： sidecacmcmacmPPtfmUUt

6、fmtUP222220221212111cos单音频时：(1) 载波功率:2cm21UPc=(2) 上下边频总功率: Psidec2a21Pm4、AM波的特点：o 1）AM波的包络与调制信号U(t)成正比o 2）AM波所占带宽为调制信号带宽的两倍o 3） AM波的功率利用率很低，最多只有发射功率的1/3o 优点：o 调制设备简单，解调设备更简单，便于接收二、双边带抑制载波调幅信号（DSB/sc AM）：抑制载波只传送上下边带o 1、表达式及波形o 表达式：ttUKUtUtKUtUmcmcDSB00coscos21)()()(2、DSB/sc AM特点： o DSB/sc AM信号随U(t)的变

7、化，但它包络不再反映调制信号的形状，但仍保持AM的频谱搬移特性（线性特性）。o 当调制信号过零时，Uc(t)反转180o BDSB=2maxo DSB/sc AM中的载波被抑制，功率利用率达到了100%三、抑制载波单边带调幅信号（SSB/sc AM）： 抑制载波和其中一个边带o 1、SSB表达式、波形图及频谱图 ：o 上边带： o 下边带： ttttttUcccSSBUcos21sinsin21coscos21)(ttttttUcccSSBDcos21sinsin21coscos21)(SSB的频谱图： tUmu)cos(21)(ccmaSSB上边带基本电路模型：o 1）滤波法：o 乘法器产生

8、双边带调频信号，用带通滤波器虑去其中一个边带可得单边调频信号。SSBUTUtUUBPFtUDSSc)()()(2、移相法SSB的特点：o A.抑制载波，功率利用率达到100%，发射效率高。o B.频率利用效率高。o C.缺点：解调技术较复杂，用于短波通讯。6.3.2 普通调幅波的产生电路o 调幅电路的类别：6.3.2 普通调幅波的产生电路o 一、基本概念：o AM表达式 ：o 乘积项：o 调幅度： ttUmtUttmUtucaccacAMcoscoscoscoscos1ttcoscoscmaEUmAM调制电路的种类：o 低电平调制：Uc、 U U2m，u01u02，鉴频器输出电压u00为正值，

9、且为最大；当调频信号频率为f02时，U1mU2m，则u01u02，所以，u0UBZ 即D1 D2进入双向限幅。只要设计保证 UiUBZ 、就达到限幅而切除寄生调幅部分 二晶体三极管限幅器 工作原理： 过激励限幅，输入信号足够大，信号正负半周使晶体管进入饱和区和截止区，达到双向限幅。 满足限幅的条件：信号u要足够大。+饱和。截止。 限幅的调整：o 1Vcc 一定、加大Rc 、Re 能较早进入限幅。o 2 Rc 、Re 一定。减小Vcc 较早进入限幅： Uce（减小）= Vcc Ic(Rc +Re)（增大） 结论：o 1、Ui Up 限幅。o 2、 改变Rc 、Re 或Vcc 可以改变限幅值。o 3、要获取对称限幅，工作点应选在负载线中点。本章小结（一）：&调幅有普通调幅和抑制载波调幅，普通调幅波的包络反映了调制信号变化的规律。& 调幅电路可分为高电平调幅和低电平调幅，它们各自具有不同的特点，因此分别适用于不同的场合。& 检波器有包络检波和同步检波两大类。包络检波器只可解调普通调幅波，同步检波器可解调各种调幅波。包络检波器存在惰性失真和负峰切割失真。& 常用混频器有模拟乘法器混频器、二极管混频器、三极管混频器。混频器输出中存在混频干扰。本章小结（二）：o 在调角信号中频偏和相偏分别反映了调制信