振幅调制、解调与混频

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1、第一节第一节 AM AM、DSBDSB、SSBSSB信号分析信号分析第二节第二节 振幅调制及解调电路振幅调制及解调电路 第三节第三节 混频原理与电路混频原理与电路 第四节第四节 混频器中的干扰混频器中的干扰 第五章第五章 调幅、检波与混频调幅、检波与混频 南昌航空大学南昌航空大学l调制：就是用调制信号（调制：就是用调制信号（ 或或 ）去控）去控制载波（制载波（ 和和 ）某个参数的过程。）某个参数的过程。 l载波：未受调制的高频振荡信号载波：未受调制的高频振荡信号 。l振幅调制：由调制信号去控制载波的振幅振幅调制：由调制信号去控制载波的振幅 ，使其幅，使其幅度的变化量随调制信号成正比的变化。度的

2、变化量随调制信号成正比的变化。l振幅调制分为三种方式：振幅调制分为三种方式： 普通的调幅方式（普通的调幅方式（AMAM） 抑制载波的双边带调制（抑制载波的双边带调制（DSBDSBSCSC） 抑制载波的单边带调制（抑制载波的单边带调制（SSB-SCSSB-SC）第一节第一节 AM AM、DSBDSB、SSBSSB信号分析信号分析 载波电压载波电压 调制电压调制电压 振幅调制信号振幅为振幅调制信号振幅为 为为调制灵敏度调制灵敏度，一般由调制电，一般由调制电路确定。路确定。为调幅度（调制度）为调幅度（调制度）1 1、振幅调制信号、振幅调制信号2 2、调幅波的频谱、调幅波的频谱 单频调制时，调幅波占用

3、的带宽单频调制时，调幅波占用的带宽语音信号及已调信号频谱语音信号及已调信号频谱调制信号为一连续谱信号调制信号为一连续谱信号或多频信号，其最高频率或多频信号，其最高频率为为则则AMAM信号占用的带宽信号占用的带宽3 3、调幅波的功率、调幅波的功率 载波功率载波功率 上、下边频的平均功率上、下边频的平均功率 AMAM信号的平均功率信号的平均功率两个边频功率与载波功率的比值两个边频功率与载波功率的比值调幅波的最大功率和最小功率调幅波的最大功率和最小功率 例例5.1 有一调幅波，幅度最大值为有一调幅波，幅度最大值为16V16V，最小值为，最小值为4V4V，载波频率为，载波频率为2MHz2MHz，调制信

4、号频率为，调制信号频率为400Hz400Hz，求：求：调幅系数；调幅系数；写出数学表示式；写出数学表示式；画出调画出调幅波的频谱图；幅波的频谱图；各频率分量的功率（负载电阻各频率分量的功率（负载电阻为为1010欧姆）。欧姆）。4、双边带信号双边带信号 在调制过程中，将载波抑制就在调制过程中，将载波抑制就形成了抑制载波双边带信号，形成了抑制载波双边带信号，简称双边带信号。简称双边带信号。 双边带信号的带宽双边带信号的带宽：DSBDSB信号的特点为：信号的特点为：DSBDSB信号的包络正比于信号的包络正比于调制信号的绝对值调制信号的绝对值DSBDSB信号的相位在调制信号的相位在调制信号过零处要突变

5、倒信号过零处要突变倒相相180180度。度。它只含有上、下边频它只含有上、下边频分量，载波分量被抑分量，载波分量被抑制掉了。带宽和制掉了。带宽和AMAM信信号一样。号一样。 单边带（单边带（SSBSSB）信号是由）信号是由DSBDSB信号经边带滤波器滤信号经边带滤波器滤除一个边带或在调制过程中除一个边带或在调制过程中, ,直接将一个边带抵消而直接将一个边带抵消而成。单频调制时成。单频调制时, , 当取上边带时当取上边带时当取下边带时当取下边带时5、单边带信号单边带信号 (a)DSB(a)DSB频谱频谱 (b) (b)上边带频谱上边带频谱 (c) (c)下边带频谱下边带频谱 lSSBSSB信号的

6、特点：信号的特点： SSB SSB信号包络与调制信号的包络相同。信号包络与调制信号的包络相同。 带宽只是带宽只是AMAM和和DSBDSB信号带宽的一半。信号带宽的一半。 SSB SSB信号的频率已不是载波频率，而随调制信号频信号的频率已不是载波频率，而随调制信号频率的变化而变化。振幅与调制信号的振幅成线性关率的变化而变化。振幅与调制信号的振幅成线性关系系单音调制时单音调制时SSBSSB信号的波形信号的波形6、实现模型实现模型 （1 1）AMAM信号实现模型：信号实现模型：（2 2） DSB DSB信号实现模型：信号实现模型：（3 3）SSBSSB信号实现模型：信号实现模型：滤波法：滤波法：相移

7、法：相移法： f(t)中含多种频率分量，要实现所有中含多种频率分量，要实现所有f分量都相移分量都相移90o很难。很难。 （1 1）在频域，振幅调制是将调制信号的频谱不失）在频域，振幅调制是将调制信号的频谱不失真地从低频搬移到载波频率的两侧（真地从低频搬移到载波频率的两侧（DSBDSB）或一侧）或一侧（SSBSSB）。）。 （2 2）从功率上讲，）从功率上讲，AMAM的功率利用是不充分的；的功率利用是不充分的；DSBDSB载波分量被抑制，功率利用较充分；载波分量被抑制，功率利用较充分；SSBSSB不但功率利用不但功率利用率高且它所占用频带比率高且它所占用频带比AM AM 、 DSB DSB减小了

8、一半。频带利减小了一半。频带利用充分。用充分。小结：小结： 第二节第二节 振幅调制及解调电路振幅调制及解调电路 调制可分为调制可分为高电平调制高电平调制和和低电平调制低电平调制： 低电平调制：低电平调制：将调制和功放分开，调制后的信号电平较将调制和功放分开，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。低，还需经功率放大后达到一定的发射功率再发送出去。DSBDSB、SSBSSB以及调频（以及调频（FMFM）信号均采用这种方式。）信号均采用这种方式。 调制效率高调制效率高调制线性范围大调制线性范围大失真要小失真要小 高电平调制：高电平调制：将功放和调制合二为一，调制后的信号

9、不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。这种调制主要用于形成需再放大就可直接发送出去。这种调制主要用于形成AMAM信号。信号。对调制器的对调制器的主要要求主要要求：1. 高电平调制电路高电平调制电路 （1）高电平调制的集电极调制高电平调制的集电极调制集电极调幅的波形集电极调幅的波形 （2 2）高电平调制的基极调制）高电平调制的基极调制欠压区过压区基极调幅的波形基极调幅的波形 分类：二极管调制、模拟乘法器调制，产生分类：二极管调制、模拟乘法器调制，产生DSBDSB、SSBSSB信号信号（1 1）二极管调制电路（）二极管调制电路（AMAM）：）：电路结构：电路结构：2. 低

10、电平调制电路低电平调制电路 工作原理：工作原理：U U2 2U U1 1, ,而而u uD Du u1 1+ +u u2 2, , 二二极极管管的的通通断断主主要要由由u u2 2控控制制, ,可可得得 V Vp p较较小小, ,有有U U2 2V Vp p, ,可可令令V Vp p=0(=0(也也可可在在电电路路中中加加一一固固定偏置电压定偏置电压E Eo o, ,用以抵消用以抵消V Vp p, , ）, ,进一步写为进一步写为若若u u1 1U U1 1coscos1 1t t, ,为单一频率信号，代入上式有为单一频率信号，代入上式有 由由上上式式可可以以看看出出，流流过过二二极极管管的的

11、电电流流i iD D中中的的频频率率分分量有量有: :（1 1）输入信号）输入信号u u1 1和控制信号和控制信号u u2 2的频率分量的频率分量1 1和和2 2; ;（2 2）控制信号）控制信号u u2 2的频率的频率2 2的偶次谐波分量的偶次谐波分量; ;（3 3）由由输输入入信信号号u u1 1的的频频率率1 1与与控控制制信信号号u u2 2的的奇奇次次谐谐波波分分量的组合频率分量量的组合频率分量（2n+12n+1）2 21 1,n=0,1,2,n=0,1,2,。单二极管调制电路频谱单二极管调制电路频谱（2）二极管平衡调制电路二极管平衡调制电路(DSB): 它是由两个性能一致的二极管及

12、中心抽头变压器它是由两个性能一致的二极管及中心抽头变压器T T1 1、T T2 2接成平衡电路的。接成平衡电路的。 与与单单二二极极管管电电路路的的条条件件相相同同，。U U2 2U U1 1, ,二二极极管管开开关关主主要要受受u u2 2控控制制。若若忽忽略略输输出出电电压压的的反反作作用用，则加到两个二极管的电压则加到两个二极管的电压u uD1D1、u uD2D2 uD1=u2+u1 uD2=u2-u1工作原理工作原理考虑考虑u u1 1U U1 1coscos1 1t t, ,代入上式可得代入上式可得 （3 3）二极管双平衡调制电路（环形调制器）二极管双平衡调制电路（环形调制器） 当当

13、u u1 1=U=U1 1coscos1 1t t（4 4）集成模拟乘法器电路）集成模拟乘法器电路调整调整调制调制度度补偿失补偿失调电压调电压调整静调整静态电流态电流扩展线扩展线性范围性范围可单端或可单端或双端输出双端输出扩展线扩展线性范围性范围改为改为10K10K时，可时，可实现实现DSBDSB调整调整调制调制度度3. 调幅信号的解调调幅信号的解调 l从高频已调信号中恢复出调制信号的过程从高频已调信号中恢复出调制信号的过程称为称为解调解调，又称为，又称为检波检波。l振幅解调方法可分为振幅解调方法可分为包络检波包络检波和和同步检波同步检波两大类。两大类。通断通断（1）二极管峰值包络检波器原理电

14、路与工作分析）二极管峰值包络检波器原理电路与工作分析原理电路原理电路二极管导通二极管导通二极管截止二极管截止检波器稳态时的电流电压波形检波器稳态时的电流电压波形加入等幅波时检波器的工作过程加入等幅波时检波器的工作过程二极管包络检波器输入二极管包络检波器输入AMAM信号时检波器信号时检波器的输出波形的输出波形包络检波器的输出电路包络检波器的输出电路 传输系数传输系数 ：输入载波电压振幅为：输入载波电压振幅为 ，输出直流电压，输出直流电压为为 ，则，则（2 2）二极管峰值包络检波器性能分析）二极管峰值包络检波器性能分析 定义：定义：输入电阻输入电阻 ： （3 3）检波器的失真）检波器的失真 惰性失

15、真惰性失真 不失真条件：不失真条件： 底部切削失真底部切削失真 不失真条件：不失真条件： 减小底部切削失真的电路减小底部切削失真的电路 检波器检波器音量调节音量调节自动自动增益增益控制控制AGCAGC（4 4）设计中应该考虑的问题设计中应该考虑的问题l二极管的选择二极管的选择 要选择导通电阻和结电容比较小的二极管，可以提高要选择导通电阻和结电容比较小的二极管，可以提高效率。效率。l电阻电阻R R1 1、R R2 2选择选择 为了不损失效率，为了不损失效率，R R1 1/R/R2 2一般选择在一般选择在0.10.20.10.2，而，而R R1 1+R+R2 2几千几千，它不能太大，否则容易产生底

16、边切割失真或惰，它不能太大，否则容易产生底边切割失真或惰性失真。性失真。l电容的选择电容的选择 C C太大容易产生惰性失真，太小又会使纹波加大，效太大容易产生惰性失真，太小又会使纹波加大，效率降低。因此应使率降低。因此应使2F2Fmaxmax 1/RC2f 1/RCU Us s，大大信信号号工工作作，可可得得输输出出电电流流i io o为为 输出端接中频滤波器，则输出中频电压输出端接中频滤波器，则输出中频电压u uI I为为（2 2）二极管混频电路）二极管混频电路经中频滤波后，得输出中频电压经中频滤波后，得输出中频电压: :干扰：干扰：除了有用信号外的所有信号统称为干扰。除了有用信号外的所有信

17、号统称为干扰。 混频器存在下列干扰：混频器存在下列干扰：信号与本振的信号与本振的自身组合干扰自身组合干扰（也叫干扰哨声）（也叫干扰哨声）外来干扰与本振的外来干扰与本振的组合干扰组合干扰（也叫副波道干扰、（也叫副波道干扰、寄生通道干扰）寄生通道干扰）外来干扰互相作用形成的外来干扰互相作用形成的互调干扰互调干扰外来干扰与信号形成的外来干扰与信号形成的交叉调制干扰交叉调制干扰（交调干扰）（交调干扰） 阻塞、倒易混频干扰等等阻塞、倒易混频干扰等等第四节第四节 混频器中的干扰混频器中的干扰 1.1.信号与本振的自身组合干扰（干扰哨声）信号与本振的自身组合干扰（干扰哨声） 输入信号输入信号 和本振电压和本

18、振电压 ，则混频器产生的组合，则混频器产生的组合频率分量为：频率分量为： 当有用中频为差频时，即当有用中频为差频时，即 或或称为变频比。称为变频比。 特点：特点：一部接收机，当中频频率确定后，则在其工作频率一部接收机，当中频频率确定后，则在其工作频率范围内，由信号及本振产生的上述组合干扰点是确定的。范围内，由信号及本振产生的上述组合干扰点是确定的。 可能会形成干扰，则可得到：可能会形成干扰，则可得到： U US S U UL L幅度取小些，谐波小，产生干扰的可能性幅度取小些，谐波小，产生干扰的可能性小；采用平衡、环形混频器，抵消一些组合分小；采用平衡、环形混频器，抵消一些组合分量；采用高中频。

19、量；采用高中频。抑制方法：抑制方法：2.2.外来干扰与本振的组合干扰（寄生通道干扰）外来干扰与本振的组合干扰（寄生通道干扰） 如果干扰频率如果干扰频率 满足满足 式中，式中， 由所接收的信号频率决定，用由所接收的信号频率决定，用 代入上式，可得代入上式，可得 p=0p=0、q=1q=1，即形成中频干扰。，即形成中频干扰。 ，就能形成干扰就能形成干扰。抑制方法：抑制方法： 提高前端电路的选择性提高前端电路的选择性 ；加中；加中频陷波电路；合理选择中频数值。频陷波电路；合理选择中频数值。 本振混频BPF产生原因：产生原因：外来干扰信号频率与本振频率的组合频率正好外来干扰信号频率与本振频率的组合频率

20、正好接近中频，此干扰信号能够通过寄生通道形成干扰。接近中频，此干扰信号能够通过寄生通道形成干扰。镜像干扰镜像干扰 抑制方法：抑制方法：提高前端电路的选择性；提高前端电路的选择性； 提高中频频率；提高中频频率； 采用具有镜频抑制技术的先进的接收机结构。采用具有镜频抑制技术的先进的接收机结构。 组合副波道干扰组合副波道干扰 抑制方法：抑制方法：提高前端电路的选择性；提高前端电路的选择性； 采用高中频；采用高中频； 选择合适的混频电路。选择合适的混频电路。 3.3.交叉调制干扰（交调干扰）交叉调制干扰（交调干扰） 抑制方法：抑制方法： 提高前端电路的选择性提高前端电路的选择性 ；选择合适的器件及合适

21、的工作状态选择合适的器件及合适的工作状态 干扰信号的调制信号在混频器非线性特性的作用下，转移干扰信号的调制信号在混频器非线性特性的作用下，转移到了信号的载波上，使两个调制信号交叉在一起形成干扰。到了信号的载波上，使两个调制信号交叉在一起形成干扰。4.4.外来干扰互相形成的互调干扰（互调干扰）外来干扰互相形成的互调干扰（互调干扰） 同时作用于混频器的输入端，相互作用产生组合分量。同时作用于混频器的输入端，相互作用产生组合分量。 抑制方法：抑制方法： 提高前端电路的选择性；提高前端电路的选择性； 选择合适的电路和工作状态。选择合适的电路和工作状态。 两个以上的干扰信号相互调制产生接近有用信号频率的干两个以上的干扰信号相互调制产生接近有用信号频率的干扰分量，此干扰与有用信号一起进入中放系统而形成干扰。扰分量，此干扰与有用信号一起进入中放系统而形成干扰。