高频电子线路完整章节课件08(5-1)

1、1 1主讲教师主讲教师: :付丽华付丽华2015-16(1)2015-16(1)2 2 反馈式正弦波振荡器组成与分类反馈式正弦波振荡器组成与分类u 组成：主要由放大器、反馈网络、选频网络组成：主要由放大器、反馈网络、选频网络和稳幅环节。和稳幅环节。u 类型：有类型：有LCLC、RCRC和晶体振荡器。和晶体振荡器。 振荡器必须满足振荡的条件振荡器必须满足振荡的条件u 平衡条件平衡条件u 起振条件起振条件u 平衡稳定条件平衡稳定条件 LCLC振荡器分类振荡器分类u 变压器反馈式变压器反馈式u 电容三点式电容三点式u 电感三点式。电感三点式。u 改进型电容三点式：克拉泼振荡器和西勒振改进型电容三点式

2、：克拉泼振荡器和西勒振荡器等。荡器等。第第4 4章（正弦波振荡器）小结：章（正弦波振荡器）小结：3 3 石英晶体振荡器石英晶体振荡器u 特点：频率稳定性高。特点：频率稳定性高。u 类型：石英晶体振荡器有串联型和并联型两类型：石英晶体振荡器有串联型和并联型两种。种。 压控振荡器，简称压控振荡器，简称VCOVCO。u 是振荡频率随外加控制电压变化而变化的振是振荡频率随外加控制电压变化而变化的振荡器，荡器，u 可实现电压可实现电压频率的变换，它是频率调制、频率的变换，它是频率调制、锁相技术、电调谐等不可缺少的电路。锁相技术、电调谐等不可缺少的电路。第第4 4章（正弦波振荡器）小结：章（正弦波振荡器）

3、小结：4第第5 5章章 振幅调制、解调与混频电路振幅调制、解调与混频电路v 调幅波的基本性质调幅波的基本性质v 调幅电路调幅电路v 检波器检波器v 混频器混频器【主要内容主要内容】【本章难点本章难点】u调幅、检波与混频电路的工作原理分调幅、检波与混频电路的工作原理分析析5 55.15.1振幅调制的基本原理振幅调制的基本原理 1.1.数学表达式和波形数学表达式和波形2.2.频谱与带宽频谱与带宽 3.3.功率关系功率关系 4.4.双边带和单边带调制双边带和单边带调制 本节内容本节内容6【几个基本概念几个基本概念】1 1、调制：、调制：2 2、调制信号：、调制信号：3 3、载波信号：、载波信号：4

4、4、已调波信号、已调波信号：第第5 5章章 调幅、检波与混频调幅、检波与混频u调制是指利用调制信号去控制载波的某调制是指利用调制信号去控制载波的某个参数的过程。个参数的过程。u是指受调制后的高频信号，即已是指受调制后的高频信号，即已经把调制信号加载到载波中的信号经把调制信号加载到载波中的信号u是指未受调制的高频振荡信号。可以是正弦信号，是指未受调制的高频振荡信号。可以是正弦信号，也可是非正弦信号，常用也可是非正弦信号，常用u uc (c (t t) )表示。表示。u是指由原始消息（如声音、数据、是指由原始消息（如声音、数据、图象等）转变成的低频或视频信号。图象等）转变成的低频或视频信号。可以是

5、模拟信号，也可是数字信号。可以是模拟信号，也可是数字信号。通常用通常用u u ( (t t) )或或f(t)f(t)表示。表示。7【几个基本概念几个基本概念】5 5、解调：、解调：6 6、振幅调制：、振幅调制：第第5 5章章 调幅、检波与混频调幅、检波与混频u是调制的逆过程，即从已调波信号中提是调制的逆过程，即从已调波信号中提取原调制信号的过程。取原调制信号的过程。称为调幅称为调幅(Amplitude Modulation(Amplitude Modulation，AM)AM)。u是指利用调制信号去控制载波的振幅，使载波信是指利用调制信号去控制载波的振幅，使载波信号的振幅按调制信号的规律变化。

6、号的振幅按调制信号的规律变化。u严格地讲，是使高频振荡的振幅与调制信号成线严格地讲，是使高频振荡的振幅与调制信号成线性关系，其它参数性关系，其它参数( (频率和相位频率和相位) )不变。不变。u在幅度调制过程中，调制后的信号频谱和调制信在幅度调制过程中，调制后的信号频谱和调制信号频谱之间保持线性平移关系，这种电路称为频谱号频谱之间保持线性平移关系，这种电路称为频谱的线性搬移电路。的线性搬移电路。87 7、根据、根据频谱频谱结构的不同，振幅调制的分类：结构的不同，振幅调制的分类：(1)(1)普通普通调幅调幅方式方式（AMAM）：(2) (2) 抑制载波的抑制载波的双边带双边带调制：调制：(3)

7、(3) 抑制载波的抑制载波的单边带单边带调制：调制：【几个基本概念几个基本概念】第第5 5章章 调幅、检波与混频调幅、检波与混频u用调制信号去控制高频振荡器的幅度，使其幅度用调制信号去控制高频振荡器的幅度，使其幅度的变化量随调制信号成正比的变化，这一过程叫做的变化量随调制信号成正比的变化，这一过程叫做调幅。其输出的已调信号称为调幅波。调幅。其输出的已调信号称为调幅波。u其输出的已调信号称为双边带信号其输出的已调信号称为双边带信号(DSB/SC AM)(DSB/SC AM)。u其输出的已调信号称为单边带信号其输出的已调信号称为单边带信号(SSB/SC AM)(SSB/SC AM)。 9第第5 5

8、章章 调幅、检波与混频调幅、检波与混频u 振幅的调制与解调、角度的调制与解调、混频等振幅的调制与解调、角度的调制与解调、混频等电电路是高频通信系统中最为关键的基本模块电路。路是高频通信系统中最为关键的基本模块电路。它的功能是将输入信号进行频谱变换，以获得所它的功能是将输入信号进行频谱变换，以获得所需频谱输出信号。因此，这些电路都属于频谱需频谱输出信号。因此，这些电路都属于频谱（或频率）变换电路。（或频率）变换电路。u 根据频谱的不同特点，频谱变换电路可分为线性根据频谱的不同特点，频谱变换电路可分为线性变换和非线性变换两大类。变换和非线性变换两大类。线性变换的作用是将输入信号的频谱进行不线性变换

9、的作用是将输入信号的频谱进行不失真地搬迁，如振幅的调制与解调电路、混失真地搬迁，如振幅的调制与解调电路、混频电路等。频电路等。非线性变换的作用是将输入信号的频谱进行非线性变换的作用是将输入信号的频谱进行特定的变换，如角度的调制与解调电路等。特定的变换，如角度的调制与解调电路等。u 本章学习振幅的调制与解调电路、混频电路等。本章学习振幅的调制与解调电路、混频电路等。【概述概述】 105.1 5.1 调幅波基本性质调幅波基本性质1 1、调幅波的数学表达式和波形、调幅波的数学表达式和波形(1) (1) 数学表达式数学表达式【公式公式】1 1：载波信号：载波信号uc(t)为载波的瞬时幅度为载波的瞬时幅

10、度c为载波频率为载波频率 Ucm最大振幅最大振幅c为载波角频率为载波角频率2cuc(t)=Ucmcos(ct)=Ucmcos(2ct)普通调幅是低频调制信号去普通调幅是低频调制信号去控制高频载波的振幅，使调控制高频载波的振幅，使调制后已调波的振幅按调制信制后已调波的振幅按调制信号的变化规律而线性变化。号的变化规律而线性变化。115.1 5.1 调幅波基本性质调幅波基本性质1 1、调幅波的数学表达式和波形、调幅波的数学表达式和波形(1) (1) 数学表达式数学表达式【公式公式】2 2：调制信号：调制信号：u u( (t t) )，因为调幅波的振幅，因为调幅波的振幅与调制信号成正比，所以调幅波的与

11、调制信号成正比，所以调幅波的振幅振幅为：为： U Um m( (t t)=)=U Ucmcm+ +kaUkaU( (t t) )由于振幅调制后载波频率保持不变，所以调幅波表由于振幅调制后载波频率保持不变，所以调幅波表示式为：示式为：u uAMAM( (t t)=)=U Um m( (t t) )coscosc ct t=U Ucmcm+ +k ka au u( (t t)coscosc ct t式中，式中，k ka a 称调制灵敏度。是由调制电路决称调制灵敏度。是由调制电路决定的比例常数。定的比例常数。125.1 5.1 调幅波基本性质调幅波基本性质1 1、调幅波的数学表达式和波形、调幅波的数

12、学表达式和波形( (2) 2) 单频调制时的数学表达单频调制时的数学表达式式当调制信号为一单频信号时，即当调制信号为一单频信号时，即u u( (t t)=)=U Um mcoscost t= =U Um mcoscos2 2FtFt式中，式中，为调制信号角频率，为调制信号角频率，F F为调制信号频率，且有为调制信号频率，且有2 2 F F，通常，通常F F c c。由此可得由此可得u uAMAM( (t t)=()=(U Uc cm m+ +k ka acoscost t) )coscosc ct t= =U Uc cm m(1+(1+m ma acoscost t) )coscosc ct

13、t其中其中UUkmcmmaam ma a称调幅系数或调幅度，称调幅系数或调幅度，它表示它表示载波振幅受调制信号载波振幅受调制信号控制的程度。控制的程度。135.1 5.1 调幅波基本性质调幅波基本性质1 1、调幅波的数学表达式和波形、调幅波的数学表达式和波形)1(acmmU 最大振幅最大振幅)1(acmmU 最小振幅最小振幅单频调制时单频调制时AMAM调幅波波形调幅波波形145.1 5.1 调幅波基本性质调幅波基本性质1 1、调幅波的数学表达式和波形、调幅波的数学表达式和波形 由图还可看出，由图还可看出，u调幅波是一个高频振荡，但其振幅在载波振幅调幅波是一个高频振荡，但其振幅在载波振幅 Ucm

14、Ucm上、下按调制信号的规律变化，因此调幅波携带了上、下按调制信号的规律变化，因此调幅波携带了原调制信号的信息。原调制信号的信息。u通常把调幅波振幅变化规律，即通常把调幅波振幅变化规律，即UcmUcm(1+ka(1+kaU Um mcoscost t) )称为调幅波的称为调幅波的包络包络。u由于调幅系数由于调幅系数 m ma a 与调制信号电压振幅与调制信号电压振幅 Um 成正成正比，因此比，因此 U Um m 越大，越大，m ma a就越大，调幅波的变化就越大，调幅波的变化也就越大。也就越大。15载波信号波形载波信号波形5.1 5.1 调幅波基本性质调幅波基本性质1 1、调幅波的数学表达式和

15、波形、调幅波的数学表达式和波形调制信号波形调制信号波形 m ma a11时调幅波波形时调幅波波形 m ma a11时调幅波波形时调幅波波形162 2、调幅波的频谱与带宽、调幅波的频谱与带宽5.1 5.1 调幅波基本性质调幅波基本性质将单频调幅波的数学表达式按将单频调幅波的数学表达式按三角函数三角函数展开，可得展开，可得可见可见,单频调制的调幅波由三个高频分量组成单频调制的调幅波由三个高频分量组成,除角频除角频率为率为c的载波的载波,还有还有c+和和c两个新频率分两个新频率分量量。载波分量的振幅为。载波分量的振幅为Ucm, , 而两个边频分量的振幅而两个边频分量的振幅振幅振幅maUcm/2。因因

16、ma的最大值只能等于的最大值只能等于1,所以边频所以边频振幅振幅的最大值不会超过的最大值不会超过Ucm/2。)cos()cos()cos(ccma21ccma21ccmtUmtUmtU cmac( )1cos t)cos()AMutUmt（172 2、调幅波的频谱与带宽、调幅波的频谱与带宽5.1 5.1 调幅波基本性质调幅波基本性质调制信号频谱调制信号频谱载波信号频谱载波信号频谱AMAM信号频谱信号频谱u从频谱图可见从频谱图可见, ,在调幅波在调幅波中中, ,载波并不含有任何有载波并不含有任何有用信息用信息, ,要传送的信息只要传送的信息只包含在边频之中。包含在边频之中。u边频的振幅反映了调制

17、边频的振幅反映了调制信号幅度的大小信号幅度的大小, ,边频的边频的频率虽然属于高频范畴频率虽然属于高频范畴, ,但反映了调制信号的高但反映了调制信号的高低。低。u单频调制的调幅波的频单频调制的调幅波的频带宽度为调制信号频率带宽度为调制信号频率的两倍的两倍, ,即即 BW=BW=2 2F F18【复杂信号调制复杂信号调制】1. 1. 波形波形2 2、调幅波的频谱与带宽、调幅波的频谱与带宽5.1 5.1 调幅波基本性质调幅波基本性质19周期性的复杂调制信号，可用傅里叶级数展开，表周期性的复杂调制信号，可用傅里叶级数展开，表示为示为FnFnmaxmaxmaxmax ，2. 2. 表达式表达式tUtu

18、ccmccos)( 故故2 2、调幅波的频谱与带宽、调幅波的频谱与带宽5.1 5.1 调幅波基本性质调幅波基本性质20 上边带和下边带频谱分量的相对大小及间距均与调制信号的上边带和下边带频谱分量的相对大小及间距均与调制信号的频谱相同，仅下边带频谱倒置而已。可见调幅的作用是将调频谱相同，仅下边带频谱倒置而已。可见调幅的作用是将调制信号频谱不失真地搬移到载频两侧。制信号频谱不失真地搬移到载频两侧。BW = 2Fmaxu信息含于边频分量中，载波不含有用信息，但载信息含于边频分量中，载波不含有用信息，但载波占有很大能量。不经济。要抑制载波。波占有很大能量。不经济。要抑制载波。【复杂信号调制时复杂信号调

19、制时AMAM调幅波频谱调幅波频谱】2 2、调幅波的频谱与带宽、调幅波的频谱与带宽5.1 5.1 调幅波基本性质调幅波基本性质213 3、调幅波的功率关系、调幅波的功率关系5.1 5.1 调幅波基本性质调幅波基本性质SSBPDSBPavP(2) (2) 上上( (下下) )边频功率边频功率: :(1) (1) 载波功率载波功率: :(4) (4) 调幅信号总功率调幅信号总功率: :(3) (3) 上下边频总功率上下边频总功率: :c2a4PmL2cma21)21(RUmc2a21PmSSB2Pc2a)211 (PmDSBcPP 22()22cmcmcLLUUPRR22 (5) (5) 调幅波的最

20、大功率和最小功率，它们分别调幅波的最大功率和最小功率，它们分别对应调制信号的最大值和最小值为：对应调制信号的最大值和最小值为：2max2min(1)(1)cacaPPmPPmu当调幅度当调幅度 =1=1时，调幅波的最大功率为载波功时，调幅波的最大功率为载波功率的率的4 4倍，而最小功率为零，因此由于最大、最小倍，而最小功率为零，因此由于最大、最小功率相差太大，对特定的功放管而言，其额定输功率相差太大，对特定的功放管而言，其额定输出功率将大大受限；出功率将大大受限；u当当 1 1时，不携带调制信号的载波成分将占时，不携带调制信号的载波成分将占用调幅波总功率的用调幅波总功率的2/32/3，而带有信

21、号的边频只占调，而带有信号的边频只占调幅波总功率的幅波总功率的1/31/3，因此功率浪费大，效率低；，因此功率浪费大，效率低；u若若 11，则效率更低。，则效率更低。amamam3 3、调幅波的功率关系、调幅波的功率关系5.1 5.1 调幅波基本性质调幅波基本性质23一、双边带调幅波一、双边带调幅波)cos()()(caDSBttuktu kaka由调制电路和由调制电路和载波幅值决定。载波幅值决定。1. 表达式表达式DSBDSB波：抑制了载波分量，波：抑制了载波分量，只含上、下边带分量。只含上、下边带分量。单频调制时单频调制时)cos()cos()(caDSBttUktum )cos(21)c

22、os(21cacatUktUkmm 无载频分量！无载频分量！ 通过相乘实现！通过相乘实现！4 4、双边带调制与单边带调制、双边带调制与单边带调制5.1 5.1 调幅波基本性质调幅波基本性质244 4、双边带调制与单边带调制、双边带调制与单边带调制- -双边带调幅波波形双边带调幅波波形5.1 5.1 调幅波基本性质调幅波基本性质u双边带信号的包络已不再反映调双边带信号的包络已不再反映调制信号的变化规律，而是与调制信制信号的变化规律，而是与调制信号的绝对值成正比；号的绝对值成正比；u在调制信号的过零处，双边带信在调制信号的过零处，双边带信号的相位要突变号的相位要突变180 180 度。度。u在调制

23、信号正半周内，已调波的在调制信号正半周内，已调波的高频与原载频同相，相差高频与原载频同相，相差0 0; ; u在调制信号负半周内，已调波的在调制信号负半周内，已调波的高频与原载频反相，相差高频与原载频反相，相差180180。u这就表明，这就表明，DSBDSB信号的相位反映了信号的相位反映了调制信号的极性。因此，严格地讲，调制信号的极性。因此，严格地讲，DSBDSB信号已非单纯的振幅调制信号，信号已非单纯的振幅调制信号，而是既调幅又调相的信号。而是既调幅又调相的信号。u单频调制的单频调制的DSBDSB信号只信号只有有c+c+及及c c两个两个频率分量，它的频谱相当频率分量，它的频谱相当于从于从AMAM波频谱图中将载频波频谱图中将载频分量去掉后的频谱。分量去掉后的频谱。u双边带调幅信号的频谱双边带调幅信号的频谱结构仍与调制信号类似，结构仍与调制信号类似，所占据的频带宽度与普通所占据的频带宽度与普通调幅波相同，调幅波相同，B B=2=2F Fmaxmax。 254 4、双边带调制与单边带调制、双边带调制与单边带调制5.1 5.1 调幅波基本性质调幅波基本性质（2 2）单边带调幅波）单边带调幅波1. 1. 表达式表达