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1、第第5 5章模拟调幅、检波与混频电路章模拟调幅、检波与混频电路5.1 概述概述5.2 振幅振幅调制与解制与解调原理原理5.3 调幅幅电路路5.4 检波波电路路5.5 混混频5.6 实用的振幅用的振幅调制、解制、解调及混及混频电路路2本章知识点及结构本章知识点及结构振振幅幅调调制制与与解解调调调幅波的性质调幅波的性质（数学表达式、频谱特征、功率）数学表达式、频谱特征、功率）调幅波的解调调幅波的解调（电路，评价指标，检波失真（电路，评价指标，检波失真）调幅波的产生调幅波的产生（原理，电路，评价指标原理，电路，评价指标）混混频频与与混混频频干干扰扰变频器的基本原理（数学表达式、频谱特征）变频器的基本
2、原理（数学表达式、频谱特征）变频信号的产生变频信号的产生（电路，评价指标）（电路，评价指标）变频干扰变频干扰（干扰种类，抑制方法）（干扰种类，抑制方法）35.1 概概 述述回顾问题：（第一章回顾问题：（第一章 调制系统概念）调制系统概念）3.“调制调制”与与“解调解调”的方式有哪些？的方式有哪些？2.“调制调制”与与“解调解调”的过程如何实现？的过程如何实现？1.什么是什么是“调制调制”与与“解调解调”？41.1.“调制调制”与与“解调解调”：p调制（制（modulation)modulation)p解解调（demodulationdemodulation）调制是调制是电信号通信中，实现低频电
3、信号通信中，实现低频信号信号远距离远距离传输的传输的一种主要一种主要方法方法。52.“调制调制”与与“解调解调”的过程的过程:人人飞机的参数（如重飞机的参数（如重量、速度等）量、速度等）控制控制 飞机飞机（载体）（载体）载有人的飞机载有人的飞机调调制制人人解解调调低频信号低频信号高频信号高频信号（载波）（载波）载波的参数（如幅度、载波的参数（如幅度、频率、相位）频率、相位）已调波已调波还原还原低频信号低频信号装装载载卸卸载载62.2.“调制调制”与与“解调解调”的过程：的过程：用用被被传送的送的低低频信号信号去去控制高控制高频信号（信号（载波）的参数波）的参数（幅度、（幅度、频率、相位），率、
4、相位），实现低低频信号搬移到高信号搬移到高频段。段。是调制的反过程是调制的反过程。即：把低频信号从高即：把低频信号从高频段搬移下来，频段搬移下来，还原还原被传送的被传送的低频信号。低频信号。调制：调制：解调：解调：3.调制的方式调制的方式:控制控制调调制制低频信号低频信号高频信号高频信号（载波）（载波）载波的参数载波的参数已调波已调波幅度调制（简称幅度调制（简称“调幅调幅”，AM）频率调制（简称频率调制（简称“调频调频”，FM）相位调制（简称相位调制（简称“调相调相”，PM）幅度幅度频率频率 相位相位角度调制角度调制相角相角 按照所采用的按照所采用的载波波形区分，波波形区分，调制可分制可分为连
5、续波波(正弦正弦波波)调制制和和脉冲脉冲调制制。本本课程只研究各种正弦程只研究各种正弦调制方法性能和制方法性能和电路。路。一、分一、分类 连续波波调制以制以单频正弦波正弦波为载波，受控参数可以是波，受控参数可以是载波波的幅度的幅度A，频率率 或相位或相位，因而有，因而有调幅（幅（AM）、调频（FM）和和调相（相（PM）三种方式。三种方式。二、二、为什么要什么要调制制 1）在无）在无线系系统中，只有当天中，只有当天线尺寸与尺寸与电信号波信号波长可比可比拟时，电信号才能以信号才能以电磁波形式有效地被磁波形式有效地被辐射；射；2）多路复用。）多路复用。5.2 振幅调制与解调原理振幅调制与解调原理5.
6、2.15.2.1普通普通调幅方式（幅方式（AM）设调制信号制信号为单音音音音频信号信号 载波信号波信号为 1.1.调幅信号的波形幅信号的波形图 2.2.调幅信号的数学表达式调幅信号的数学表达式k是由是由电路决定的常数，路决定的常数，称称为调幅指数幅指数或或调幅度幅度，它表征，它表征载波的振幅受波的振幅受调制信号控制的制信号控制的强弱程度，弱程度，一般一般0Ma1。根据已。根据已调波的峰波的峰值Ucmax,谷谷值Ucmin 可以用以下可以用以下的公式的公式计算：算：p未未调幅幅时，Ma=0；Ma值越大，越大，调幅越深，当幅越深，当Ma=1则达到达到最大最大值，称称为百分之百百分之百调幅幅。pMa
7、1时，包，包络出出现过零点，上下包零点，上下包络不反映不反映调制信号的制信号的变化，称化，称为过调幅幅。3.3.调幅信号的频谱调幅信号的频谱两点两点结论：1 1）调制的制的过程是程是实现频谱线性搬移性搬移的的过程；程；2 2）载频仍保持仍保持调制前的制前的频率和幅度，因此它没有反映率和幅度，因此它没有反映调制信号信息，制信号信息，只有两个只有两个边带携携带了了调制信号的信息。制信号的信息。调幅信号的幅信号的带宽 B2F思考思考题：多音多音调制，已制，已调波波的的频谱宽度度 B？4.4.调幅波的功率调幅波的功率 载波功率波功率 边频功率功率（上上边频或或下下边频）因此，在因此，在调制信号一周期内
8、，制信号一周期内，调幅信号的平均功率幅信号的平均功率为 因因为Ma1，所以，所以边频功率之和最多占功率之和最多占总输出功率的出功率的1/3。调幅波中至少有幅波中至少有2/3的功率不含信息，从有效地利用的功率不含信息，从有效地利用发射机功率来看，普通射机功率来看，普通调幅波是很不幅波是很不经济的。的。13一一般般，实实际际中中传传送送的的调调制制信信号号并并非非单单一一频频率率的的信信号号，常常为一个连续频谱的限带信号为一个连续频谱的限带信号 。若将若将 分解为：分解为：则有则有 其中：其中：应用例应用例1：写出调制信号为：写出调制信号为限带信号限带信号的调幅波表达式的调幅波表达式14 调幅波波
9、形及频谱调幅波波形及频谱2.普通调幅波的产生和解调方法普通调幅波的产生和解调方法一、引言一、引言 1.1.叠加波叠加波调幅波幅波 调幅波的共同之幅波的共同之处是在是在调幅前后幅前后产生了新的生了新的频率分量率分量，因此需要用因此需要用非非线性器件性器件来完成来完成频率率变换。2.2.调幅的方法幅的方法 1 1）二、三极管）二、三极管 2 2）大、小信号）大、小信号 3 3）高、低）高、低电平平 高高电平平调幅幅一般置于一般置于发射机的最后一射机的最后一级，是在功率，是在功率电平平较高的情况下高的情况下进行行调制。制。低低电平平调幅幅一般置于一般置于发射机的前射机的前级，再由，再由线性功率性功率
10、放大器放大已放大器放大已调幅信号，得到所要求功率的幅信号，得到所要求功率的调幅波。幅波。4 4）从哪个极加入）从哪个极加入（基极、集基极、集电极、极、发射极射极调幅幅）3.3.实现调幅的方法实现调幅的方法普通普通调幅波幅波实现框框图 普通普通调幅信号的解幅信号的解调方法有两种方法有两种,即包即包络检络检波和同步波和同步检检波波(1)(1)包包络检络检波波利用普通利用普通调调幅（幅（AMAM）信号的包）信号的包络络反映了反映了调调制信号波形制信号波形变变化化这一一特特点点,如能将包如能将包络络提取出来提取出来,就可以恢复原来的就可以恢复原来的调调制信号，制信号，这这就就是包是包络检络检波的原理。
11、波的原理。(2)(2)同步检波同步检波同步检波必须采用一个与发射端载波同频同相(或固定相位差)的信号,称为同步信号。同步检波由乘法器和低通滤波器实现,输出信号中含有直流输出信号中含有直流、几个频率分量。用几个频率分量。用低通滤波器取出直流和低通滤波器取出直流和分量分量,再去掉直流分量再去掉直流分量,就可就可 恢复恢复原调制信号。原调制信号。5.2.25.2.2双边带调幅方式（双边带调幅方式（DSBDSB）为了克服普通了克服普通调幅波效率低的缺点，提高幅波效率低的缺点，提高设备的功率利的功率利用率，可以用率，可以不不发送送载波，而只波，而只发送送边带信号。信号。单音音调制制时，DSB的表达式的表
12、达式为 其所占据的其所占据的频带宽度仍度仍为调制信号制信号频谱中最高中最高频率的两率的两倍，即倍，即BDSB=2Fmax。波形特点：波形特点：1 1）上下包）上下包络不再反映不再反映调制信号的制信号的变化形状；化形状；2 2）在）在调制信号制信号为零的两旁，已零的两旁，已调波的波的相位相位发生生180180突突变。双边带（双边带（DSBDSB）调幅信号的产生与解调）调幅信号的产生与解调抑制抑制载波的双波的双边带调幅波幅波实现框框图 由于双边带调幅信号的包络不能反映调制信号,所以包络检波法不适用,而同步检波是进行双边带调幅信号解调的主要方法。与普通调幅信号同步检波不同之处在于,乘法器输出频率分量
13、有所减少。5.2.35.2.3抑制载波单边带调幅抑制载波单边带调幅 在在DSBDSB中，中，上上边频与下与下边频的的频谱分量分量对称含有相同的称含有相同的信息，可以信息，可以只只发送送单个个边带信号信号，称，称为单边带通（通（SSB）。）。由由通通过边带滤波器后，可得上波器后，可得上边带或下或下边带：下下边带信号信号 上上边带信号信号 其其频带宽度度BSSB=Fmax。5.2.35.2.3单边带调幅方式单边带调幅方式单边带调幅波幅波实现框框图 单边带调幅方式是指幅方式是指仅发送上、下送上、下边带中的一个。如以中的一个。如以发送上送上边带为例例,则单频调则单频调制制单边带调单边带调幅信号幅信号为
14、为：由上式可由上式可见,单频调单频调制制单边带调单边带调幅信号是一个角幅信号是一个角频频率率为为 的的单频单频正弦波信号正弦波信号,但是但是,一般的一般的单边带调单边带调幅信号波形却比幅信号波形却比较较复复杂杂。不。不过过有一点是相同的有一点是相同的,即即单边带调单边带调幅信号的包幅信号的包络络已不能反映已不能反映调调制信制信号的号的变变化。化。单边带调单边带调幅信号的幅信号的带宽带宽与与调调制信号制信号带宽带宽相同相同,是普通是普通调调幅和双幅和双边带调边带调幅信号幅信号带宽带宽的一半。的一半。u(t)u DSB(t)带通带通uSSB(t)uc(t)c+或或 c 产生单边带调幅信号的方法产生
15、单边带调幅信号的方法(1)(1)滤滤波法波法这种方法是根据单边带调幅信号的频谱特点,先产生双边带调幅号,再利用带通滤波器取出其中一个边带信号。这种方法对于频谱范围为 的一般调制信号,如 很小,则上、下两个边带相隔很近,用滤波器完全取出一个边带而滤除另一个边带是很困难的。(2)(2)相移法相移法这种方法是基于单边带调幅信号的时域表达式:由上式可知,只要用两个90相移器分别将调制信号和载波信号相移90,成为 和 ，然后进行相乘和相减,就可以实现单边带调幅,显然显然,对单频信号进行对单频信号进行9090相移比较简单相移比较简单,但但是对于一个包含许多频是对于一个包含许多频率分量的一般调制信号率分量的
16、一般调制信号进行进行9090相移相移,要保证要保证其中每个频率分量都准其中每个频率分量都准确相移确相移9090是很困难的。是很困难的。（3 3）相移滤波法）相移滤波法*滤波法的缺点在于滤波器的设计困难。若调制信号频率范围 为 ，则上下边带间隔为 。如果要求滤波器取出一个边带而滤除另一个边带,则过渡带宽度就是 。*当滤波器的过渡带宽度固定,则工作频率越高,要求衰减特性越陡峭,实现越困难。*相移法的困难在于宽带90相移器的设计,而单频90相移器的设计比较简单。结合两种方法的优缺点而提出的相移滤波法是一种比较可行的方法,其原理图见下图。*5.3 5.3 调幅电路调幅电路5.3.1高电平调幅电路 丙类谐振功放的调制特性分为基极调制特性和集电极调制特性两种,据此可以分别组成基极调幅电路和集电极调幅电路。集电极调制特性是指固定丙类谐振功放的UBB 和RL,当在集电极回路工作在过压状态下，集电极回路输入一个等幅高频正弦波时,输出高频正弦波的振幅 将随集电极电源电压的变化而变化。大信号集电极调幅电路大信号集电极调幅电路 1.电路路 电路路特特点点：1）Ucc=Ucc0+u，综合合电源源电压；2）R1、
