电子线路-非线性部分(第五版)谢嘉奎-第4章

第四章振幅调制、解调与混频电路振幅调制、解调、混频的概念振幅调制、解调、混频的实现模型振幅调制、解调、混频的实现电路1一振幅调制、解调与混频的概念●发射机框图●接收机框图2二实现模型波形调制度1振幅调制的数学描述调制信号载波信号AM信号（已调信号）调制信号单音调制一般形式3单音调制2振幅调制实现模型复杂音调制（语音）频谱分析4AM波带宽功率分析载波功率边频功率3双边带调制、单边带调制及实现模型DSB5SSB单音调制波形滤波法（相乘器+带通）移相法4-1-864振幅解调数学描述及实现模型AM信号同步信号振幅解调——检波同步检波包络检波75混频实现模型及数学描述频谱分析混频是将已调波中载波频率变换为中频频率，而保持调制规律不变的频率变换过程。实现框图86关于调制用调制的信号控制高频信号某个物理量（幅度、频率、相位）实现频率变换的过程称为调制；解调是调制的逆过程调制类型连续波调制（载波为高频正弦波）脉冲波调制波（载波为脉冲波)调幅调频调相调幅调相调宽振幅调制与检波是频谱的线性搬移，可以用相乘器实现。普通调幅波（AM）双边带调制波(DSB)单边带调制波（SSB）9三实现电路实现任意两个互不相关模拟信号相乘的三端口非线性电子器件。（AM为相乘增益，亦称比例系数或标尺因子）振幅调制电路、振幅解调电路和混频电路都是典型的频谱搬移电路。在它们的实现模型中，都必须包含乘法器。1模拟相乘器101）非线性器件的相乘作用当同时作用着两个输入电压时．非线性器件的响应电流中出现了两个电压的相乘项，它是由特性的二次方项产生的。但同时也出现了众多无用相乘项。包含下列频率通式表示的众多组合频率分量。减少无用组合频率分量的数目减少无用组合频率分量的幅度目标

(1)从器件的特性考虑。选用具有平方律特性的场效应管等。

(2)从电路考虑。用多个非线性器件组成平衡电路。

(3)从输入电压大小考虑。使器件工作在线性时变状态。措施112）非线性器件的线性时变工作P184例1单个二极管线性时变工作P184例2差分对管线性时变工作线性时变状态的器件最适宜于构成频谱搬移电路虽然线性时变器件输出电流中仍存在着众多无用组合频率分量，但是它们的频率均远离有用信号频率，因此，用滤波器可以较容易地将它们滤除掉。V1、V2作用于非线性器件，从输入电压大小考虑：V1为大信号，V2为小信号，可推得：其中只与V1有关输出组合频率123）非线性器件组成平衡电路I-1二极管平衡相乘器工作原理V1m>>V2m

V1m>>VD(on)

v1控制D1、

D2开关工作若v1>0，D1、D2导通；若v1<0，D1、D2截止13I-2二极管双平衡相乘器（环形相乘器）vL正半周vL负半周14II-1双差分对乘法器1)V1m<26mv,V2m<26mv

实现近似理想相乘2)26mv<V1m<260mv,V2m<26mv3)V1m≥260mv,V2m<26mv输出i经LC带通滤波器，（中心频率谐振在,）可实现不失真的相乘欲实现理想相乘存在的问题：i实现理想相乘,要受到V1m<26mv，V2m<26mv的限制ii相乘增益与温度T2成反比（即AM∝）15II-2XFC1596集成模拟乘法器改进：扩大v2的动态范围措施：负反馈技术（接入反馈电阻Re）16II-3四象限模拟乘法器目的：扩大v1,v2的动态范围，实现任意两个模拟信号的相乘。17国产BG314集成模拟乘法器的内部电路AD630、AD831184）集成模拟乘法器指标参数工作象限输出失调电压馈通误差总误差非线性误差小信号带宽BW转移速率SR全功率带宽BWP建立时间tset192混频电路混频增益（混频损耗）噪声系数1dB压缩电平PI1dBm混频失真隔离度1）主要性能指标202）二极管混频电路作混频器使用，二极管双平衡相乘器各端口间有良好的隔离，习惯上规定信号输入端口、本振输入端口、中频输出瑞口分别用R、L、I表示，各端口的匹配阻抗均为50欧,二极管工作在受νL控制的开关状态。二极管环形相乘器213）三极管混频电路22晶体三极管混频电路234）集成电路——双差分对平衡混频电路1496理想乘法V1,V2受限1596扩大V2动态范围BG314扩大V1、V2动态范围AD630大动态范围，高增益、高隔离度AD831高增益、高隔离度245）混频失真1干扰哨声表现：听到频率为F的哨叫声原因：有用输入信号fc

满足(4-3-7)式最强干扰：fc=fI

(p=0,q=1)预防:中频fI在接收频段之外2寄生通道干扰表现：听到干扰（电台）信号的声音原因：fM干扰信号进入混频器,满足(4-3-9)最强两个干扰：中频干扰、镜像干扰预防:低中频方案；高中频方案，二次混频253交调失真4互调失真表现：听到干扰（电台）信号的声音原因：干扰信号的包络交叉转移到中频信号上消除:有用电台停止发送表现：听到干扰（电台）信号的声音原因：两个干扰信号进入混频器

满足(4-3-12)式最强干扰：三阶互调失真fM1

、fM2靠近有用频率r+s=3上式容易满足263振幅调制电路1）振幅调制电路的基本组成输入回路

非线性器件

带通滤波器输入回路作用:

将载波信号和调制信号直接耦合或相加后直接加到非线性器件上。非线性器件(二极管、三极管、乘法器)作用:

实现产生新的频率（频谱搬移）。带通滤波器作用:

取出调幅波的频率成分，抑制不需要的频率成分。按输出功率高低，分为高电平调制电路和低电平调制电路272）高电平调幅电路I集电极调幅(1)基本原理:用调制信号控制丙类谐振功放（过压状态）的集电极电压，从而实现调幅。(2)电路及波形图4－4－1p92图2－2－7既能调制又能功率放大II基极调幅(1)基本原理:用调制信号控制丙类谐振功放（欠压状态）的基极偏压，从而实现调幅。(2)电路及波形图4－4－2p92图2－2－8上述两种调制均属于普通振幅调制283）低电平调幅电路低电平调制电路主要实现DSB波，SSB波，要求调制线性好，抑制载波能力强。二极管平衡DSB调制器二极管环形DSB调制器模拟乘法器29304振幅解调电路包络检波同步检波对AM波进行检波对DSB、SSB解调A串联型二极管包络检波电路C并联型二极管包络检波电路输入电阻、大信号检波条件1）包络检波电路B三极管包络检波电路312）二极管包络检波电路中的失真A.惰性失真（或称对角失真）现象原因：RLC太大，放电速度跟不上包络下降的速度克服条件：32B负峰切割失真（削波失真）现象原因：检波器与下一级级联时，加入隔直耦合电容因为Cc很大，直流负载为RL，而低频交流负载则为RL||Ri2。这种失真是因检波器的交直流负载不同引起的，克服条件：333)同步检波器(对DSB、SSB解调)乘积型低通滤波器叠加型包络检波器3435本章总结调制、解调、混频的概念波形、数