第五振幅调制与解调ppt课件

1、第五章第五章 振幅调制与解调振幅调制与解调 5-1 概述一、根本概念一、根本概念调制类型调制类型延续波调制延续波调制脉冲波调制脉冲波调制调幅调幅调频调频调相调相脉宽脉宽脉幅脉幅脉位脉位1. 调制与解调的方式调制与解调的方式用调制的信号控制高频信号某个物理量用调制的信号控制高频信号某个物理量幅度、频率、相位实现调制。幅度、频率、相位实现调制。 瞬时振幅：瞬时振幅：瞬时频率：瞬时频率：瞬时相位：瞬时相位：调频：用调频：用v控制高频振荡频率控制高频振荡频率对应解调对应解调鉴频鉴频调幅：用调幅：用v控制高频振荡幅度控制高频振荡幅度检波检波对应解调对应解调调相：用调相：用v控制高频振荡相位控制高频振荡相

2、位对应解调对应解调鉴相鉴相)()()(tvtvkVtVacmm )()()(tvtvktfc )()()(tvtvkttpc 2. 调幅与解调的本质调幅与解调的本质 其本质是实现频谱线性搬移其本质是实现频谱线性搬移 可用相乘器实现可用相乘器实现5-2 振幅调制的根本特性和实现方法振幅调制的根本特性和实现方法一、振幅调制的定义和分类一、振幅调制的定义和分类1. 定义：凡是能实现将调制信号频谱搬移定义：凡是能实现将调制信号频谱搬移到载波一侧或两侧的过程，称为振幅调制。到载波一侧或两侧的过程，称为振幅调制。2. 分类：分类：按频谱构造分按频谱构造分普通调幅波普通调幅波AM双边带调制波双边带调制波DS

3、B单边带调制波单边带调制波SSB2. 分类：分类：按电路方式分按电路方式分高电平调制电路高电平调制电路低电平调制电路低电平调制电路集电极调幅集电极调幅基极调幅基极调幅二极管调制器二极管调制器三极管调制器三极管调制器集成模拟调制器集成模拟调制器平衡平衡环形环形环形组件环形组件单差分对单差分对双差分对双差分对三差分对三差分对二、调幅波的根本特性二、调幅波的根本特性(以单音调制为例以单音调制为例)1. AM波根本特性波根本特性 1) 表示方法表示方法 i ) 波形波形载波信号载波信号 ，调制信号，调制信号tVvm costVvccmc cos 实现实现AM波的关键是在调制之前必波的关键是在调制之前必

4、需在调制信号上叠加一个直流电压需在调制信号上叠加一个直流电压实践调制信号的调幅波形实践调制信号的调幅波形(b)uAM(t)f (t)tt(a)包络未调制001) 表示方法表示方法 ii ) 数学表达式数学表达式ttM1VttVvcacmcmAM cos)cos(cos)( 称振幅调制的调制度称振幅调制的调制度1VVVVVVKMmmmmcmmaa minmaxminmax tttvAM(t)vAM(t)vWttvcvAM(t)1) 表示方法表示方法 iii) 频谱表示频谱表示 t2VMt2VMtVvccmaccmaccmAM)cos()cos(cos 语音信号及已调信号频谱语音信号及已调信号频谱

5、1) 表示方法表示方法iv) 矢量表示矢量表示2) 能量关系：能量关系：Pav音频信号一个周期内在负载音频信号一个周期内在负载RL上的平均功率上的平均功率(高频一周期的平均功率高频一周期的平均功率)能量传送：能量传送：从从AM传送传送SSB传送不仅仅节约了能量并且紧缩了占据频带传送不仅仅节约了能量并且紧缩了占据频带其中其中 称为载波功率，称为载波功率， 称为上下边带总功率称为上下边带总功率L2cm0R2VP 02aSBP2MP L2a2cmLR2tM1VP)cos( SB02a020LavPP2M1PtdP21P )( 3) 实现方法实现方法2. DSB，SSB的根本特性的根本特性1) 表示方

6、法表示方法i) 波形波形 双边带双边带 单边带单边带1) 表示方法表示方法ii) 数学表达式数学表达式ttVMv coscoscmaDSB t2VMv)cos(ccmaSSB t2VM)cos(ccma 或1) 表示方法表示方法iii) 频谱频谱 双边带双边带 单边带单边带2) 能量关系能量关系L2oo2aDSBR2VPP2MPcm其其中中 o2aDSBSSBP4MP21P 3) 单边带调制实现方法单边带调制实现方法ii)移相法移相法i) 滤波法滤波法 3) 单边带调制实现方法单边带调制实现方法iii) 修正移相滤波器修正移相滤波器带通滤波器带通滤波器带通滤波器带通滤波器5-3 振幅调制电路振

7、幅调制电路一、高电平调制电路：实现一、高电平调制电路：实现AM波的调制波的调制 1. 集电极调幅电路集电极调幅电路: )()()(2M1PP2a0DavD )()()(2M1PP2a0OavO )()()(2M1PP2a0CavC 0CavCCMPPP)()( 一、高电平调制电路：一、高电平调制电路：2. 基电极调幅电路基电极调幅电路:)()(tvVtVBBBB 0DavDPP)()( O2a0OavOP2M1PP )()()(0CavO0DavOavDavCPPPPPP)()()()()()( 0CCMPP)( 5-3 振幅调制电路振幅调制电路一、低电平调制电路一、低电平调制电路1. AM调

8、制器举例调制器举例1) 单差分对调制器单差分对调制器i) 电路电路ii) 任务原理任务原理tVvccmc cos tVvm cos kT2qvthiiiic3c2c1cc EEE3cRVvi iii) 讨论：其中讨论：其中LC带通滤波器，中带通滤波器，中心频率为心频率为C ， 2BWdB3 2) 二极管调制器二极管调制器i) 电路电路ii) 任务原理任务原理iii) 讨论：其中讨论：其中LC带通滤波器，中带通滤波器，中心频率为心频率为C ， 2BWdB3 )()(tKR2RVv2iiic1LD02D1D LcmcL0AMRttV2tRV2i coscoscos LAMoRiv 3) 集成模拟集

9、成模拟AM调制器调制器 电路一：电路一：MC1596G(或或XFC1596) 3) 集成模拟集成模拟AM调制器调制器 电路二：电路二：BG314(或或MC1595L) 2. DSB调制器调制器 1二极管二极管DSB调制器调制器 i) 二极管平衡二极管平衡DSB调制器调制器 LDc12D1DR2Rt)(Kv2-iii v1=vcVcmcosctv2=vVmcostVcmVm，VcmVD(on)i经过经过LC带通滤波器中心频率带通滤波器中心频率c，BW3dB=2得输出得输出tv2RivcLDSBo cos 1二极管二极管DSB调制器调制器ii) 二极管环形二极管环形DSB调制器调制器v1=vcVc

10、mcosctv2=vVmcostVcmVm，VcmVD(on)LDc2IIIR2Rt)(Kv2-iii i经过经过LC带通滤波器中心频率带通滤波器中心频率c，BW3dB=2得输出得输出vo为不失真的为不失真的vDSB tv22RivcLDSBo cos 1二极管二极管DSB调制器调制器iii) 环形组件环形组件DSB调制器调制器v1=vcVcmcosctv2=vVmcostVcmVm，VcmVD(on)LDc2R2Rt)(Kv2i i经过经过LC带通滤波器中心频率带通滤波器中心频率c，BW3dB=2得输出得输出vo为不失真的为不失真的vDSB tv22vco cos 2) 三极管三极管DSB调

11、制器调制器 i单差分对调制器单差分对调制器v1=vcVcmcosctv2=vVmcostkT2qvthRviiicE2c1c 当当26mvVcm260mv, 当当Vcm260mv, ，同样实现不失真的，同样实现不失真的DSB波。波。 )(121tKkTqvth 当当Vcm26mv，cvvi ，可实现理想，可实现理想DSB波；波；i频谱含有频谱含有c，3c ，经，经LC带通滤波，中带通滤波，中心频率为心频率为c，BW3dB = 2，可实现不失真的，可实现不失真的DSB波；波； ii双差分对调制器双差分对调制器kT2qvthkT2qvthIiii210III Vm260mv，经经LC带通滤波中心频

12、率为带通滤波中心频率为c，BW3dB=2，可实现不失真的，可实现不失真的DSB波；波； 可实现理想的可实现理想的DSB波。波。 kT2qvthRv2i1E2 加加RE后：后：)(2tKkTqvthcc 假设假设v1=v， v2 = v c EckTRvqvi 假设假设v1= vc，v2 = v iii三差分对调制器三差分对调制器v1=vcVcmcosct ，v2=vVmcost vvRRIR4vvAvc2E1E0ccMDSB ，可实现理想，可实现理想DSB波。波。iv集成模拟集成模拟DSB调制器调制器MC1595L(或或BG314) vvAvvvvvcMDSBcyx ,iv集成模拟集成模拟DS

13、B调制器调制器MC15960vK51R0v0vcWc ,可可调调抑抑制制载载漏漏调调整整： 5-4 检波器检波器检波：是从已调幅波中复原出原调制信检波：是从已调幅波中复原出原调制信号的过程。它是振幅调制的逆过程。号的过程。它是振幅调制的逆过程。频谱线性搬移频谱线性搬移混频混频调幅调幅检波检波检波器检波器包络检波包络检波同步检波同步检波串联型串联型并联型并联型乘积型乘积型叠加型叠加型一、二极管串联型峰值包络检波一、二极管串联型峰值包络检波1. 电路与特点电路与特点电路：电路：特点：特点：(a) vS、D、 CL RL三者串联关系；三者串联关系；(b) 具有平均电压负反响效应。具有平均电压负反响效

14、应。avAVAVvVv . 物理过程：物理过程：i) vo为高频脉冲电压为高频脉冲电压,其平均值其平均值为输出的平均电压为为输出的平均电压为VAV；ii) 假设假设(RLCL)愈大愈大,那么那么vo脉脉冲愈小，冲愈小，VAV愈大；愈大；iii) iD的流通角的流通角j很小很小,所以任务所以任务在输入信号的峰值附近。在输入信号的峰值附近。 结论：结论： 分析：分析：t1t2t0(a)(b)t0uC(t)Uo(t)3 . 检波特性检波特性(1) 求根本方程求根本方程 )cos(sin)(max Dsm0AVgViI )cossin()(max Dsm1m1gViI(2) 检波特性检波特性( )(t

15、VVsmAV )cos(sin LDsmAVRgVV(3) 求求j=A常数常数50)R(gLD 3LDRg3 3 . 检波特性检波特性(4) 检波性能检波性能i) 检波效率：检波效率：1VVsmAVd cosii) 等效输入电阻：等效输入电阻：2RIVRLm1smi iii) 非线性失真非线性失真惰性失真惰性失真负峰切割失真负峰切割失真(a) 惰性失真惰性失真(或称对角失真或称对角失真) 景象：景象： 缘由：缘由： 抑制条件：抑制条件：)(单单音音 a2aLLMM1CR )(多多音音maxmaxmax a2aLLMM1CR RLCL太大，阐明放电速度跟不上包络下降的速度所致太大，阐明放电速度跟

16、不上包络下降的速度所致Vmo(b) 负峰切割失真削波失真负峰切割失真削波失真景象：景象： 缘由：检波器与下一级级连时，缘由：检波器与下一级级连时，必需参与隔直耦合电容引起的。必需参与隔直耦合电容引起的。 抑制条件：抑制条件：R RL Ri2 称为检称为检波器的音频交流负载，波器的音频交流负载，RL为直流负载。为直流负载。LaRRM 抑制措施：抑制措施： RL =RL1+RL2，RL1(0.10.2)RL2； 采用射随器完采用射随器完成阻抗匹配。成阻抗匹配。u 假设假设Rg大：大：u 假设假设Rg小：小：二、同步检波器二、同步检波器1. 作用与类型作用与类型1) 作用：主要解调作用：主要解调DS

17、B，SSB波，也可解调波，也可解调AM波波2) 类型：类型： 参考信号参考信号 与原载波严厉同步与原载波严厉同步(同频同相同频同相)tVvcrmr cos vavavAVAVvVv 2. 电路与任务原理电路与任务原理1) 叠加型叠加型 2) 乘积型乘积型 i) 二极管同步检波二极管同步检波a) 二极管平衡同步检波二极管平衡同步检波)(,cosonDrmsmrmcrmrVVVVtVv i) 二极管同步检波二极管同步检波a) 二极管平衡同步检波二极管平衡同步检波 vvvv2o1oAV i) 二极管同步检波二极管同步检波b二极管环型同步检波二极管环型同步检波ii) 集成模拟同步检波集成模拟同步检波 a) MC1595L 电路：电路：限限幅幅器器相乘器相乘器低通滤波器低通滤波器ii) 集成模拟同步检波集成模拟同步检波 a) MC1595L 框图：框图：检波性能好；检波性能好；检波增益大、检波效率高；检波增益大、检波效率高；提高了前置放