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1、1,第6章 振幅调制、解调及混频,6.1 振幅调制 6.2 调幅信号的解调 6.3 混频 6.4 混频器的干扰,2,本章重点：,各种频谱线性搬移电路的概念、原理、特点及实现方法。,实用的频谱线性搬移电路。,了解：,3,概 述,1地位 通信系统的基本电路。,2特点,对电路中信号频谱进行的变换，电路有新频率成分产生。,为此，需引用一些信号与频谱的概念。,4,3信号与频谱,信号的三种表示法：表达式、波形图、频谱图。,5,4两种类型的频谱变换电路, 频谱搬移电路：将输入信号的频谱沿频率轴搬移。,例：振幅调制、解调、混频电路(本章讨论)。,特点：仅频谱搬移，不产生新的频谱分量。, 频谱非线性变换电路：将
2、输入信号的频谱进行特定的非线性变换。,例：频率调制与解调电路(第 7 章讨论)。,特点：产生新的频谱分量。,6,第一节 振 幅调 制,几个概念：,调制：,调制信号：,载波：,已调波：,解调：,用调制信号去控制载波某个参数的过程。,7,由调制信号去控制载波的振幅，使之按调制信号的规律变化。,(SSB-SC)：抑制载波的单边带调制。,振幅调制的三种方式：,(AM)：普通的调幅；,(DSBSC)：抑制载波的双边带调制；,是使高频振荡的振幅与调制信号成线性关系，其它参数(频率和相位)不变。,什么是振幅调制？,第一节 振 幅调 制,8,u = Ucost,（一） 调幅波的分析,1、表示式及波形,设载波电
3、压为:,调制电压:,uC = UCcosct,已调波振幅：,调幅度：,调幅信号表达式:,9,（一） 调幅波的分析,1 、表示式及波形,调幅度,调幅信号表达式,调制信号波形,载波波形,已调波波形,波形表示,10,（一） 调幅波的分析,调幅度,调幅信号表达式,调制信号波形,载波波形,已调波波形,波形表示,11,（一） 调幅波的分析,调幅度,调幅信号表达式,调制信号波形,载波波形,波形表示,已调波波形,12,（一） 调幅波的分析,1 、表示式及波形,调幅信号表达式,连续频谱信号f(t),uAM ( t ) =UC1 + m f (t)cosct,若调制信号为：,则调幅波表示式为：,式中，mn=kaU
4、n/UC,13,（一） 调幅波的分析,1 、表示式及波形,连续频谱信号f(t),调幅波表达式: uAM ( t ) =UC1 + m f (t)cosct,调制信号,已调波,14,（一） 调幅波的分析,1 、表示式及波形,AM信号的产生原理图,或,15,2、调幅波的频谱,调幅波的三角展开：,带宽,BAM2F,分析：,单频调制,(1)频谱的中心分量；,(2)两个边频分量；,这说明调制信号的幅度及频率消息只含于边频分量中。,调制信号频谱,载波频谱,已调波频谱,16,2、调幅波的频谱,BAM = 2Fmax,信号带宽是决定无线电台频率间隔的主要因素，如通常广播电台规定的带宽为9 kHz，VHF电台的
5、带宽为25 kHz。,多频调制,AM信号占用带宽：,调制信号频谱,已调波频谱,17,3、调幅波的功率,载波功率,上下边频的平均功率,AM信号的平均功率,设：负载电阻RL,两边频功率与载波功率的比值：,18,AM波的缺点：,（一） 调幅波的分析,特别是AM波解调很简单，便于接收。,功率浪费大，效率低。,AM波的优点：,（1）设备简单。,（2）AM占用的频带窄。,19,（二）双边带信号,1. 表达式,表达式为：,20,（二）双边带信号,2.波形,调制信号波形,载波波形,已调波波形,21,（二）双边带信号,与AM波相比，DSB信号的特点:,AM波的包络正比于调制信号f(t)的波形，而DSB波的包络则
6、正比于|f(t)|。,DSB信号的高频载波相位在调制电压零交点处(调制电压正负交替时)要突变180。,(1) 包络不同。,(2) 180。相位跳变。,22,（三）单边带信号,单边带(SSB)信号是由DSB信号经边带滤波器滤除一个边带或在调制过程中，直接将一个边带抵消而成。,uDSB(t) = k uuC,当取上边带时：,uSSB(t) = Ucos(c+) t,uSSB(t)=Ucos(c) t,当取下边带时：,单频调制,23,（三）单边带信号,当取上边带时：,uSSB(t)=Ucos(c+)t,分析：,SSB信号的振幅与调制信号的幅度成正比，它的频率随调制信号频率的不同而不同，因此它含有消息
7、特征。,24,（三）单边带信号,语音调制的SSB信号频谱,25,（三）单边带信号,SSB波的优点：,（1）功率利用率高。,（2）频带利用充分。,BSSB Fm,目前已成为短波通信中一种重要的调制方式。,26,二、振幅调制电路,可分为高电平调制和低电平调制。,是将功放和调制合二为一，调制后的信号不需再放大就可直接发送出去。,是将调制和功放分开，调制后的信号电平较低，还需经功率放大后达到一定的发射功率再发送出去。,调制效率高、调制线性范围大、失真要小等。,高电平调制：,低电平调制：,对调制器的主要要求：,27,（一）AM调制电路,高电平调制 和 低电平调制。,目前，AM信号大都用于无线电广播，因此
8、多采用高电平调制方式。,1、高电平调制,主要用于AM调制，是在高频功放中进行的。,基极调幅； 集电极调幅； 集电极-基极(或发射极)组合调幅。,利用改变某一电极的直流电压以控制集电极高频电流振幅。,基本工作原理：,28,（一）AM调制电路,1、高电平调制,（1）集电极调幅,图 6-12 集电极调幅电路,等幅载波通过高频变压器T1输入到被调放大器的基极。,调制信号通过低频变压器T2加到集电极回路且与电源电压相串联。,29,（一）AM调制电路,1、高电平调制,（1）集电极调幅,图 6-13 集电极调幅的波形,过压区,欠压区,30,（一）AM调制电路,1、高电平调制,（1）集电极调幅,31,（一）A
9、M调制电路,1、高电平调制,（2）基极调幅,LB1是高频扼流圈,LB为低频扼流圈,32,（一）AM调制电路,1、高电平调制,（2）基极调幅,但因其工作在欠压状态，集电极效率低是其一大缺点。一般只用于功率不大，对失真要求较低的发射机中。而集电极调幅效率较高，适用于较大功率的调幅发射机中。,由于基极电路电流小，消耗功率小，故所需调制信号功率很小，调制信号的放大电路比较简单，这是基极调幅的优点。,33,（一）AM调制电路,2、低电平调制,(1) 二极管电路产生AM波,单二极管电路,平衡二极管电路,(2) 利用模拟乘法器,34,2、低电平调制,(1) 二极管电路,单二极管电路,流过二极管的电流i D为
10、:,其频谱图:,（一）AM调制电路,35,2、低电平调制,(1) 二极管电路,平衡二极管电路,产生AM波！,（一）AM调制电路,36,平衡二极管电路,a),b),VD1导通，VD2截止；,VD1截止，VD2导通；,总电流：,37,总电流：,其频谱图:,平衡二极管电路,38,2、低电平调制,(2) 利用模拟乘法器产生AM波,对单差分电路,若将uc加至uA，u加到uB，则有,（一）AM调制电路,其中：,39,2、低电平调制,若集电极滤波回路的中心频率为fc，带宽为2F，谐振阻抗为RL，则经滤波后的输出电压：,（一）AM调制电路,(2) 利用模拟乘法器产生AM波,40,图 6-17 差分对AM调制器
11、的输出波形,(2) 利用模拟乘法器产生AM波,41,双差分对电路,(2) 利用模拟乘法器,将调制信号叠加上直流成分，即可得到AM信号输出。,（一）AM调制电路,42,双差分对电路,（一）AM调制电路,43,（二）DSB调制电路,DSB信号的获得，关键在于调制电路中的乘积项。,单二极管电路只能产生AM信号，不能产生DSB信号。,1) 二极管调制电路,二极管平衡电路和二极管环形电路可以产生DSB信号。,44,（二）DSB调制电路,1) 二极管调制电路,输出变压器的次级电流 i L为：,条件：,45,（二）DSB调制电路,1) 二极管调制电路,输出变压器的次级电流 iL为：,若输出滤波器的中心频率f
12、c，带宽2F，谐振阻抗RL，则：,46,二极管平衡调制器波形,47,（二）DSB调制电路,1) 二极管调制电路,调制线性好、载漏小(输出端的残留载波电压要小，一般应比有用边带信号低20 dB以上)，同时希望调制效率高及阻抗匹配等。,对平衡调制器的主要要求:,实用的平衡调制器电路。,48,实用的平衡调制器电路,（二）DSB调制电路,VD1、 VD2同时导通；,VD1、 VD2同时截止；,C1 对高频短路、对音频开路,分析：,49,（二）DSB调制电路,1、 二极管调制电路,双平衡调制器电路：,调制信号与载波的位置可以互换！,波形,50,（二）DSB调制电路,1、 二极管调制电路,双平衡调制器电路
13、,经滤波后，有,51,2、差分对调制器,（二）DSB调制电路,设uB=uC，uA=u，则双端输出电流 i0(t) 为：,经滤波后的输出电压 u0(t) 为：,单差分对,52,2、差分对调制器,（二）DSB调制电路,单差分对,图 6-24 差分对DSB调制器的波形,53,（二）DSB调制电路,单差分对,并不是理想乘法器！,1）信号的注入必须是uA= u，uB =uC，,且U26 mV；,分析：,2）要得DSB信号，必须加接滤波器以滤除不必要的分量;,3）必须双端差动输出，单端输出只能得到AM信号;,4）当输入信号为零时，输出并不为零。,54,2、差分对调制器,（二）DSB调制电路,双差分对,差动
14、输出电流为：,若U、UC均很小，则：,双差分对调制器克服了单差分对调制器上述大部分的缺点。,55,图 6-25：彩色电视发送机中的双差分对调制器的实际电路,56,用MC1596实现DSB电路,DSB信号,57,产生方法主要有滤波法和移相法两种。,（三）SSB调制电路,1、 滤波法,滤波法的关键是边带滤波器的制作。,58,（二）SSB调制电路,2、移相法,/2相移网络是移相法的关键部件。,59,第二节 调幅信号的解调,一、调幅解调的方法,2. 同步检波,1. 包络检波,只适用于AM波。,DSB和SSB信号的包络不同于调制信号，不能用包络检波，必须使用同步检波。,恢复载波应与调制端的载波电压完全同
15、步(同频同相)。,同步检波的含义？,60,其原理框图如图所示。,第二节 调幅信号的解调,一、调幅解调的方法,1. 包络检波,61,一、调幅解调的方法,2. 同步检波,同步解调器的框图,62,一、调幅解调的方法,2. 同步检波,乘积型,叠加型,ur :恢复的载波信号。,63,二、二极管峰值包络检波器,1 原理电路及工作原理,RC低通滤波器,（1）组成,输入回路,二极管VD,末级中放的输出回路。,导通电压小、rD小的锗管。,(a) 作为检波器的负载，在其两端产生调制频率电压; (b) 起到高频电流的旁路作用。,RC网络须满足:,64,二、二极管峰值包络检波器,（2）工作原理,二极管串联型大信号峰值
16、包络检波器。,信号源、非线性器件二极管及 RC 网络三者为串联。,：该检波器工作于大信号状态。,故全称：,这种电路也可工作在小信号情况：小信号检波器。,65,二、二极管峰值包络检波器,（2）工作原理,检波过程分析：,二极管截止,二极管导通,66,检波过程分析,u i ( t ) 为等幅波时：,uo= uC = Uav+u,检波器输出电压,充电过程,放电过程,高频纹波电压,67,检波过程是信号源通过二极管给电容充电与电容对电阻 R 放电的交替重复过程；,导通时间很短，电流通角很小，二极管电流是一窄脉冲序列；,二极管电流 i D 包含平均分量（直流分量）及高频分量。,二、二极管峰值包络检波器,检波过程总结：,uo= uC = Uav+u,68,大信号检波器在稳定状态电流电压波形,二极管伏安特性,二极管两端电压
