高频电子电路5.32~5.4课件

1VD1VD32C2LRLT2VD4VD2T3T1

在平衡电路的基础上，再增加两个二极管D3、D4，使电路中四个二极管首尾相接。T1的初、次级匝数比为1:2，T2的2:1，T3的1:1。

1.

电路结构构成环形。

设：（3）二极管环形电路实现DSB信号则有

VD1VD32C2LRLT2VD4VD2T3T1+uL-uΩ+-uΩ+-uΩ+-+

-uc+

-uc22.

工作原理分析当时，平衡电路I在负载回路中产生的电压为：时，平衡电路II在负载回路中产生的电压为：当

而其中：那么在一个周期内平衡电路I、II在负载RL上产生的电压为：3式中称为双向开关函数。的付里叶级数展开式为：而有

的频率成份：只有组合频率性能更接近理想乘法器。3ωc-Ω3ωc+Ωωc-Ωωc+Ω经滤波后的输出电压：

T2的次级输出电压为：tS(t)uc(t)t1-15.5(29)5.5(8)42.集成模拟乘法器调幅电路

用集成模拟相乘器来实现各种调幅，电路简单，性能优越且稳定，调整方便，利于设备的小型化。

R151ΩR6RW50kΩ21kΩ3.9kΩ1kΩC2C2uo-EE=-8V964178Ry3MC1596510EC=12VR4R4R5uxuyR2R3R7R8R9C2C21kΩ51Ω51Ω6.8kΩ750Ω750Ω3.9kΩ1）MC1596构成的调幅电路RcRcEcVT1VT2VT3VT4VT5VT6VT7VT8VDRyRy-EEX通道两输入端8脚和7脚直流电位相同，Y通道两输入端1脚和4脚之间接有调零电路

可通过调节电位器RW，使1脚电位比4脚高Uo，相当于在1、4脚之间加了一个直流电压Uo，以产生普通调幅波

AM。

实际应用中，高频载波电压uc加到X输入端口，调制信号电压uΩ及直流电压Uo加到Y输入端口，从6脚单端输出AM信号。5R151ΩR6RW50kΩ21kΩ3.9kΩ1kΩC2C2uo-EE=-8V964178Ry3MC1596510EC=12VR4R4R5uxuyR2R3R7R8R9C2C21kΩ51Ω51Ω6.8kΩ750Ω750Ω3.9kΩ若则AM调幅DSB调幅62)BG314构成的调幅电路

RLuxuy13kΩIox10kΩ28.2kΩR11141294Rw8133R13R37-EE=-15V+15V561011IoyEC=15V-15V10kΩRwxRwy2kΩ2kΩRxRyBG314（MC1595）8.2kΩ10kΩ10kΩ10kΩ6.8kΩ3.3kΩCLN1N2uo8脚附加补偿调零电压UXIS，12脚除附加补偿零电压UYIS,还加上直流电压-U0。ux=uc=Ucmcosωctuy=uΩ-(-Uo)=Uo+UΩmcosΩt

若2、14脚两端外接LC谐振回路的等效谐振电阻为RL

，则2(或14)脚与地之间的负载为RL

由式(4-50)可推出变压器次级回路输出的调幅波电压为：

如果uy=uΩ=UΩmcosΩt

AM调幅DSB调幅7这种调制是在高频功率放大器中进行的，通常分为：AM信号大都用于无线电广播，因此多用高电平调制。5.3.2高电平调幅电路

基极调幅(BaseAM)集电极调幅电路(CollectorAM)8集电极电流为尖顶余弦脉冲RbCbVTCCcT1T2T3Libo

电路中Cb为高频旁路电容；Cc对高频旁路，而对低频调制信号呈高阻抗；Rb为基极自给偏压电阻。放大器工作在丙类状态，集电极电路中除直流电压EC外，还串有调制信号集电极有效动态电源为：

+uc-+uΩ-+uo-+ECUC(t)1.集电极调幅电路

临界过压欠压ECuΩ(t)UC(t)iC1m(t)icicuCEEcuΩ(t)ic

tiC1

tUc(t)

tuBEmax晶体管工作于过压状态第二章2.3（14）9VTT1T2LCLBC1Ce1Ce2CCC2C3C4CReR1R2

在基极调幅电路中：LC高频扼流圈，LB低频扼流圈，Ce1、Ce2、C2、C3、C4、CC

高频旁路电容，Re射极偏置电阻。低频调制信号uΩ(t)通过耦合电容C1加在电感线圈LB上。电源EC经R1、R2分压为基极提供直流偏置电压UBO

，即基极有效动态偏压为：基极调幅电路的调幅效率较低，输出波形较差，但所要求基极输入调制信号的功率较小。ECUBO+-+uc-+uΩ-+uo-UB(t)2.基极调幅电路

icuCEuBO临界过压欠压UBouΩ(t)UB(t)ic1m(t)uCE

tic1

tic

tuΩ(t)ic晶体管工作于欠压状态105.3一个调幅发射机的载波输出功率为5kW，ma=70%,被调级的平均效率为50%。试求：（1）边频功率；（2）电路为集电极调幅时，直流电源供给被调级的功率；（3）电路为基级调幅时，直流电源供给被调级的功率。解：(1)（2）集电极调幅（3）基级调幅,则5.1(10)11解调是调制的逆过程，是从高频已调波中恢复出原低频调制信号的过程。从频谱上看，解调也是一种信号频谱的线性搬移过程，是将高频(中频）端的信号频谱搬移到低频端，解调过程是和调制过程相对应的，不同的调制方式对应于不同的解调方法。振幅调制过程：

解调过程

AM调制

DSB调制

SSB调制包络检波：

同步检波：

峰值包络检波平均包络检波

乘积型同步检波

叠加型同步检波

5.4调幅信号的解调

5.4.1调幅解调（频率变换）的方法

1包络检波

t调幅波调幅波（高）频谱ωc+Ωωc-Ωωcω输出信号（低）频谱Ωω包络检波输出t

非线性电路低通滤波器t调幅波t调幅波t调幅波包络检波输出t包络检波输出t包络检波输出t5.5(28)调幅波（中）频谱ωI+ΩωI-ΩωIω或12

由于DSB和SSB信号的包络不同于调制信号，不能用包络检

波器，只能用同步检波器，但需注意同步检波过程中，为了正常解调，必须恢复载波信号，而所恢复的载波必须与原调制载波同步（即同频同相）。

乘法器低通滤波器uDSBuc'

u'Ω2同步检波包络检波器

加法器uDSBuc'u'ΩuAM解调载波乘积型叠加型13

当检波电路的输入信号为高频等幅波，即ui(t)=Uimcosωct时，Kd定义为输出直流电压Uo与输入高频电压振幅Uim的比值，即

(1)电压传输系数Kd

3.检波电路的主要技术指标

是指检波电路的输出电压和输入高频电压振幅之比。

当输入高频调幅波ui(t)=Uim(1+macosΩt)cosωct时，Kd定义为输出低频信号Ω分量的振幅UΩm与输入高频调幅波包络变化的振幅maUim的比值，即

(2)等效输入电阻Rid

因为检波器是非线性电路，Rid的定义与线性放大器是不相同的。Rid定义为输入高频等幅电压的振幅Uim，与输入端高频脉冲电流基波分量的振幅之比，即

(3)非线性失真系数Kf

式中，UΩ、U2Ω、U3Ω…分别为输出电压中调制信号的基波和各次谐波分量的有效值。

(4)高频滤波系数F

检波器输出电压中的高频分量应该尽可能的被滤除，以免产生高频寄生反馈，导致接收机工作不稳定。

高频滤波系数的定义为，输入高频电压的振幅Uim与输出高频电压的振幅Uom的比值，即在输入高频电压一定的情况下，滤波系数F越大，则检波器输出端的高频电压越小，滤波效果越好。通常要求F≥(50～100)。

非线性失真的大小，一般用非线性失真系数Kf表示。当输入信号为单频调制的调幅波时，Kf定义为

145.4.2二极管大信号包络检波器

1.大信号包络检波的工作原理

(1)电路组成

ZL+-uiVDRC+-uiRui+-Crd它是由输入回路、二极管VD和RC低通滤波器组成。

RC低通滤波电路有两个作用：

①对低频调制信号uΩ来说，电容C的容抗，电容C相当于开路，电阻R就作为检波器的负载，其两端产生输出低频解调电压。②对高频载波信号uc来说，电容C的容抗，电容C相当于短路，起到对高频电流的旁路作用，即滤除高频信号。

理想情况下，RC低通滤波网络所呈现的阻抗为:

151.大信号(0.5—1V)包络检波的工作原理(2)工作原理分析

+

uD-+-uoiduD=ui-uoRi充+-uoi放+-ui+-uiVDRCui+-Crd

当输入信号ui(t)为调幅波时，那么载波正半周时二极管正向导通，输入高频电压通过二极管对电容C充电，充电时间常数为rdC。因为rdC较小，充电很快，电容上电压建立的很快,输出电压uo(t)很快增长。

作用在二极管VD两端上的电压为ui(t)与uo(t)之差，即uD=ui-uo。所以二极管的导通与否取决于uD

当uD=ui-uo>0，二极管导通；当uD=ui-uo<0

，二极管截止。

ui(t)达到峰值开始下降以后，随着ui(t)的下降，当ui(t)=uo(t)，即uD=ui-uo=0时，二极管VD截止。C把导通期间储存的电荷通过R放电。因放电时间常数RC较大，放电较缓慢。

检波器的有用输出电压：uo(t)=uΩ(t)+UDCUDCuΩ(t)tuo(t)Δucui(t)uo(t)ui(t)与uo(t)tididi充i充i放i放+-+-2916而检波器的实际输出电压为：uo(t)+Δuc=uΩ(t)+UDC+Δuc当电路元件选择正确时，高频纹波电压Δuc很小，可以忽略，输出电压为：

uo(t)=uΩ(t)+UDC包含了直流及低频调制分量。

图(a)：电容Cd的隔直作用，直流分量UDC被隔离，输出信号为解调恢复后的原调制信号uΩ，一般常作为接收机的检波电路。

图(b)：电容Cφ的旁路作用，交流分量uΩ(t)被电容Cφ旁路，输出信号为直流分量UDC，一般可作为自动增益控制信号（AGC信号）的检测电路。

UDCuΩ(t)Δuctuo(t)ui(t)uo(t)ui(t)与uo(t)t

峰值包络检波器的应用型输出电路

+-UDC（b）ui+-CVDRφRCφ+-uoui+-CVDRL+-uΩRCd+UDC

-+-uo（a）17若设输入信号输出信号为,则加在二极管两端的电压uDiDuoUimθ如果以右图所示的折线表示二极管的伏安特性曲线（注意在大信号输入情况下是允许的），则有：当时有：可见有两部分：低频调制分量：其中：直流分量：(1)电压传输系数Kd

（检波效率）定义：2.

电路主要性能指标

+uD-ui+-CVDR+-uo有为电流导通角。其中另外，还可以证明导通角的表达式：而当很大时，(如>50)代入上式可得：18（2）检波的等效输入电阻

峰值检波器常作为超外差接收机中放末级的负载，故其输入阻抗对前级的有载Q值及回路阻抗有直接影响，这也是峰值检波器的主要缺点。讨论：①当VD和R确定后，θ即为恒定值，与输入信号大小无关，亦即检波效率恒定，与输入信号的值无关。表明输入已调波的包络与输出信号之间为线性关系，故称为线性检波。

则输出信号为：②

当但理想值一般当，一般计算方法为：当输入信号为：

检波器的输入电阻Rid是为研究检波器对其输入谐振回路影响的大小而定义的，因而，Rid是对载波频率信号呈现的参量。若设输入信号为等幅载波信号+-uo中放末级RsVDRCsCLsisRid+-uiKdUimui(t)t

忽略二极管导通电阻rd上的损耗功率，由能量守恒的原则，检波器输入端口的高频功率

全部转换为输出端负载电阻R上消耗的功率

即有

又因Kd=cosθ≈1

所以

5.5(29)直流电压19(1)

惰性失真(对角线失真）会造成输出波形不随输入信号包络而变化，从而产生失真，这种失真是由于电容放电惰性引起的，故称为惰性失真。

在二极管峰值型检波器中，存在着两种特有失真：

惰性失真

底部切割失真3.

检波器的失真

一般为了提高检波效率和滤波效果（C越大，高频波纹越小），总希望选取较大的R、C值，但如果R、C取值过大，使R、C的放电时间常数所对应的放电速度小于输入信号(AM)包络下降速度时，(2)产生惰性失真的原因：

输入AM信号包络的变化率>RC放电的速率(3)避免产生惰性失真的条件：

在任何时刻，电容C上电压的变化率应大于或等于包络信号的变化率，即tui(t)与uc(t)uc(t)ui(t)20另外，在二极管截止瞬间，电容两端所保持的电压近似等于输入信号的峰值。即若设输入信号AM信号：包络信号为：在t1时刻包络的变化率:那么电容C通过R放电的电压关系为：

时刻不产生惰性失真的条件为：所以要求在(4)分析：则有：实际上不同的，和下降速度不同。为在任何时刻都避免产生惰性失真，必须保证A值取最大时仍有故令:可解得：有

实际应用中，由于调制信号总占有一定的频带(Ωmin～Ωmax)，并且各频率分量所对应的调制系数ma也不相同，设计检波器时，应该用最大调制度mmax和最高调制频率Ωmax来检验有无惰性失真，其检验公式为即：可见，ma、Ω越大，信号包络变化越快，要求RC的值就应该越小。21

Uim(1-ma)(2)底部切割失真1)原因：一般为了取出低频调制信号，检波器与后级低频放大器的连接如图所示，为能有效地传输检波后的低频调制信号，要求：Uim

UR二极管截止，检波输出信号不跟随输入调幅波包络的变化而产生失真。当UR>

Uim(1-ma)UR或

通常Cd取值较大(一般为5～10μF)，在Cd两端的直流电压UDC，大小近似等于载波电压振幅UDC=KdUim

UDC经R和RL分压后在R上产生的直流电压为：

由于UR对检波二极管VD来说相当于一个反向偏置电压，会影响二极管的工作状态。

在输入调幅波包络的负半周峰值处可能会低于UR,

显然，RL越小，UR分压值越大，底部切割失真越容易产生；另外，ma值越大，调幅波包络的振幅maUim越大，调幅波包络的负峰值Uim(1-ma)越小，底部切割失真也越易产生。

后级放大器ui+-CRLRVDCd+UDC

-+-UR+uΩ(t)-

要防止这种失真，必须要求调幅波包络的负峰值Uim(1-ma)

大于直流电压UR。即避免底部切割失真的条件为：

式中，RΩ=RL//R为检波器输出端的交流负载电阻，而R为直流负载电阻。因此必须限制交、直流负载的差别。

22一般：

(1)

回路有载要大：这应该从选择性及通频带的要求来考虑。为高频载波周期(2)

为了保证输出的高频纹波小要求：

或4.检波器设计及元件参数的选择

(3)

为了减少输出信号的频率失真（若输出信号为一个低频限带信号）要求：

ΩminΩmax(4)

为了避免惰性失真：要求：(5)

为了避免底部切割失真：或+-uΩ中放末级RidRLCVDRCsLsRsisCd低频信号中的高频部分不要被C旁路了23+-ui+-uiVDRCui+-Crd+-ui+-uiVDR2C2CRLRVDCd+-限制交、直流负载的差别的措施

一般较小C12425

叠加型乘积型同步检波器可分为：三﹑同步检波(SynchronousDetection)注意：两种检波器都需要在接收端恢复载波1.

乘积型乘法器低通滤波器uDSBu'c

本地载波uΩ(t)设输入已调波：

而恢复的本地载波为：

则相乘器输出为：则经低通滤波器后的输出信号为：令本地载波DSB信号26讨论：(1)当恢复的本地载波与发射端的调制载波同步（同频，同相）则有：无失真将调制信号恢复出来(2)若本地载波与调制载波有频差，即：即引起振幅失真。