高频电子线路曾兴雯6

1、高频电子线路第六章第六章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频6.1 6.1 振幅调制振幅调制 6.2 6.2 调幅信号的解调调幅信号的解调 6.3 6.3 混频混频6.4 6.4 混频器的干扰混频器的干扰 高频电子线路调制与解调的概念调制与解调的概念载波信号：（等幅）高频振荡信号载波信号：（等幅）高频振荡信号 调制信号：需要传输的信号（原始信号，低频信号）调制信号：需要传输的信号（原始信号，低频信号） 已调信号（已调波）：经过调制后的高频信号已调信号（已调波）：经过调制后的高频信号调制：调制：用调制信号去控制载波信号的某一个参数的过程用调制信号去控制载波信号的某一个参数的过程。通通俗地说

2、，就是用高频振荡信号作为运载工具，将携带信息的俗地说，就是用高频振荡信号作为运载工具，将携带信息的低频信号低频信号“装载装载”到高频振荡信号上。到高频振荡信号上。解调：调制的逆过程，即解调：调制的逆过程，即从已调波中恢复原调制信号的过程从已调波中恢复原调制信号的过程。高频电子线路 c 相位调制相位调制(Phase Modulation,PM)：调制信号控制载波：调制信号控制载波相位，使相位，使已调波的相位随调制信号线性变化。已调波的相位随调制信号线性变化。 b 频率调制频率调制(Frequency Modulation,FM)：调制信号控制：调制信号控制载波频率，使载波频率，使已调波的频率随调

3、制信号线性变化。已调波的频率随调制信号线性变化。 a 振幅调制振幅调制(Amplitude modulation,AM)：由调制信号去：由调制信号去控制载波振幅，使控制载波振幅，使已调信号的振幅随调制信号线性变化。已调信号的振幅随调制信号线性变化。t 正弦波调制有幅度调制、频率调制和相位调制三种基本方正弦波调制有幅度调制、频率调制和相位调制三种基本方式式，后两者合称为角度调制。后两者合称为角度调制。 调制的方式和分类调制的方式和分类高频电子线路振幅调制的分类振幅调制的分类 在振幅调制中，根据所取出已调信号的频谱分量不同，在振幅调制中，根据所取出已调信号的频谱分量不同，又分为：又分为：标准调幅（

4、标准调幅（AM）抑制载波的双边带调幅（抑制载波的双边带调幅（DSB）抑制载波的单边带调幅（抑制载波的单边带调幅（SSB）高频电子线路6.1 6.1 振幅调制振幅调制* * * * *第六章第六章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频高频电子线路( (一一) ) 振幅调制信号分析振幅调制信号分析* * * * *高频电子线路调幅波的表达式调幅波的表达式设载波电压为设载波电压为c o sc o sCCcuUtuUt（61） （62） 调制电压为调制电压为c o sc o sCCcuUtuUt通常满足通常满足c 。高频电子线路 根据振幅调制信号的定义根据振幅调制信号的定义,已调信号的振幅随调制已

5、调信号的振幅随调制信号信号u线性变化线性变化,由此可得振幅调制信号的振幅为由此可得振幅调制信号的振幅为 Um(t)=UC+UC（t）=UC+kaUcost =UC ( 1+mcost ) （63） 式中式中,UC（t）与调制电压）与调制电压u成正比成正比,其振幅其振幅UC=kaU与载波振幅之比称为调幅度（调制度）与载波振幅之比称为调幅度（调制度） CaCCUk UmUU (64) 调幅波的表达式调幅波的表达式高频电子线路调幅波的表达式调幅波的表达式由此可得调幅信号的表达式由此可得调幅信号的表达式uAM(t)=Um(t)cosct=UC(1+mcost)cosct （65） 根据振幅调制信号的定

6、义根据振幅调制信号的定义,已调信号的振幅随调制信已调信号的振幅随调制信号号u线性变化线性变化,由此可得振幅调制信号的振幅为由此可得振幅调制信号的振幅为 Um(t)=UC+UC（t）=UC+kaUcost =UC ( 1+mcost ) （63） 高频电子线路uAMucu常数( a)uAMucu( b)调幅波的产生原理图调幅波的产生原理图uAM(t)=UC(1+mcost)cosct （65）uAM(t)=Uccosct + UCmcost cosctuAMucu常 数( a )uAMucu( b )uAMucu常数(a)uAMucu(b)uAMucu常数(a)uAMucu(b)高频电子线路将式

7、（将式（65）用三角公式展开）用三角公式展开,可得可得(68)调幅波的频谱和带宽调幅波的频谱和带宽( )coscos()cos()22AMCcCcCcmmutUtUtUtuAMucu常数(a)uAMucu(b)FBW2调幅波带宽：调幅波带宽：高频电子线路ut0( a )( b )( c )( d )( e )uCttttm 1uAM( t )UcmUc000uAM( t )m 1m 1uAM( t )0ut0( a )( b )( c )( d )( e )uCttttm 1uAM( t )UcmUc000uAM( t )m 1m 1uAM( t )0调幅波的波形调幅波的波形uAM(t)=UC

8、(1+mcost)cosct高频电子线路调幅波的振幅（包络）变化规律与调制信号波形一致。调幅波的振幅（包络）变化规律与调制信号波形一致。调幅波的波形调幅波的波形uAM(t)=UC(1+mcost)cosct高频电子线路 调幅度调幅度ma反映了调幅的强弱程度。反映了调幅的强弱程度。ma =Umax - Umin2UcmUmax - UminUmax + Umin=调幅波的波形调幅波的波形CaCCUk UmUU高频电子线路调幅波的波形调幅波的波形ut0(a)(b)(c)(d)(e)uCttttm 1uAM(t)UcmUc000uAM(t)m 1m 1uAM(t)0ut0( a)( b)( c)(

9、d)( e)uCttttm 1uAM( t )UcmUc000uAM( t )m 1m 1uAM( t )0过调幅过调幅 调幅度调幅度ma反映了调幅的强弱程度。反映了调幅的强弱程度。为保证不出现过调制，要求为保证不出现过调制，要求m 1 。uAM(t)=UC(1+mcost)cosct高频电子线路 一般传送的信号并非为单一频率的信号一般传送的信号并非为单一频率的信号,例如是一例如是一连续频谱信号连续频谱信号f（t）,这时这时,可用下式来描述调幅波可用下式来描述调幅波:( )1( )cosAMCcutUmf tt（66 ） 若将调制信号分解为若将调制信号分解为11( )cos()( )1cos(

10、)cosnnnnAMCnnncnf tUtutUmtt(67) 则调幅波表示式为则调幅波表示式为调幅波的表达式调幅波的表达式高频电子线路图62 实际调制信号的调幅波形(b)uAM(t)f (t)tt(a)包络未调制00调幅波的波形调幅波的波形高频电子线路012c 2c 1c 2c 1c 0c c c 调幅波的频谱和带宽调幅波的频谱和带宽max2FBW FBW2振幅调制的实质是将振幅调制的实质是将 的频谱线性地搬移到的频谱线性地搬移到 的两侧。的两侧。c)(tu高频电子线路调幅波的功率调幅波的功率在负载电阻在负载电阻RL上消耗的载波功率为上消耗的载波功率为上、下边频的平均功率均为上、下边频的平均

11、功率均为AM波的平均功率为载波功率与两个边带功率之和波的平均功率为载波功率与两个边带功率之和高频电子线路（1）调幅系数）调幅系数ma（2）载波功率）载波功率PC（3）调幅波平均功率）调幅波平均功率Pav某调幅信号的波形如下图所示，设负载某调幅信号的波形如下图所示，设负载RL=50，试求：，试求：课课 堂堂 练练 习习V(t) (V)062高频电子线路某调幅信号的波形如下图所示，设负载某调幅信号的波形如下图所示，设负载RL=50，试求：，试求：课课 堂堂 练练 习习5 . 02626amWPC16. 0504421WPav18. 016. 0)25 . 05 . 01 (ma =Umax - U

12、minUmax + Umin2222221221()1( 1 c o s)22( 1 c o s)CCccLLA McCLLcuUPdtRRutPdt U m tRRP m t 2222221221 () 1( 1c o s)22( 1c o s)CCccLLA McCLLcu UPdtR RutPdt UmtRRPmt 2221()2241(1)22CcLavcmUmPPRmPPd tP 2221()2241( 1 )22CcLa vcm U mPPRmPP dt P V(t) (V)062高频电子线路 某发射机的输出级在某发射机的输出级在RL=100负载上的输出电压信号为负载上的输出电压信

13、号为vs(t)=4(1+0.5cost)cosct (V)，求发射机总的输出功率，求发射机总的输出功率Pav、载波功率载波功率Pc和边频功率和边频功率PSB各为多少？各为多少？课课 堂堂 练练 习习高频电子线路 某发射机的输出级在某发射机的输出级在RL=100负载上的输出电压信号为负载上的输出电压信号为vs(t)=4(1+0.5cost)cosct (V)，求发射机总的输出功率，求发射机总的输出功率Pav、载波功率载波功率Pc和边频功率和边频功率PSB各为多少？各为多少？2224802 1000.5180 19022102CcLavcSBavcUP =mW2RmPPmWPPPmW 载波功率总平

14、均功率边频功率课课 堂堂 练练 习习高频电子线路 由于被传送的调制信息只存在于边频分量而不在载频分由于被传送的调制信息只存在于边频分量而不在载频分量中量中, 而携带信息的边频功率最多只占总功率的三分之一而携带信息的边频功率最多只占总功率的三分之一(因因为为ma1)。 所以所以普通调幅普通调幅(AM)的功率利用率很低。的功率利用率很低。 调幅波的功率调幅波的功率高频电子线路 为了提高功率利用率为了提高功率利用率, 可以只发送两个边频分量而不发送可以只发送两个边频分量而不发送载频分量载频分量, 或者进一步仅发送其中一个边频分量或者进一步仅发送其中一个边频分量, 同样可以将同样可以将调制信息包含在调

15、幅信号中。调制信息包含在调幅信号中。 这两种调幅方式分别称为这两种调幅方式分别称为抑制抑制载波的双边带调幅载波的双边带调幅(简称双边带调幅，简称双边带调幅，DSB)和和抑制载波的单抑制载波的单边带调幅边带调幅(简称单边带调幅，简称单边带调幅，SSB)。 调幅波的功率调幅波的功率012o2o1o2o1o高频电子线路uAM(t)=Um(t)cosct=UC(1+mcost)cosct （65）双边带信号双边带信号 在在AM调制过程中，如果将载波分量抑制，就形成抑调制过程中，如果将载波分量抑制，就形成抑制载波的双边带信号，它可以制载波的双边带信号，它可以用载波和调制信号直接相乘得用载波和调制信号直接

16、相乘得到到，即：，即：uDSB(t)=kUCUcost cosct （616）高频电子线路双边带信号双边带信号uDSB(t)=kUCUcost cosct高频电子线路双边带信号双边带信号n 已调信号的幅度仍随已调信号的幅度仍随调制信号变化，但其调制信号变化，但其包包络不是正比于调制信号络不是正比于调制信号的形状，的形状，而是正比于其而是正比于其绝对值绝对值。高频电子线路双边带信号双边带信号n 调制信号是正值时的调制信号是正值时的已调波相位与调制信号已调波相位与调制信号是负值时的已调波相位是负值时的已调波相位反相反相,即即在调制电压正在调制电压正负交替时相位要突变负交替时相位要突变180。uDS

17、B(t)=kUCUcost cosct高频电子线路双边带信号双边带信号 由于双边带调幅信号由于双边带调幅信号的包络不能反映调制信的包络不能反映调制信号号, 所以包络检波法不所以包络检波法不适用适用, 而而同步检波同步检波是进是进行双边带调幅信号解调行双边带调幅信号解调的主要方法。的主要方法。高频电子线路n 双边带抑制载波调幅方式中，不含固定载波分量，因双边带抑制载波调幅方式中，不含固定载波分量，因而可以有效地利用发射机的功率传递信息。但它是双边而可以有效地利用发射机的功率传递信息。但它是双边带信号，所占带信号，所占带宽仍为调制信号最高角频率的两倍带宽仍为调制信号最高角频率的两倍。双边带信号双边

18、带信号max2FBW 高频电子线路n 由于由于DSB信号的上、下两个边带是完全对称的，它们都信号的上、下两个边带是完全对称的，它们都携带了调制信号的全部信息，因此携带了调制信号的全部信息，因此从有效传输信息的角度从有效传输信息的角度看，只要传送一个边带就够了，这就是单边带调幅，简称看，只要传送一个边带就够了，这就是单边带调幅，简称SSB。可以选择上边带也可以采用下边带。可以选择上边带也可以采用下边带。双边带信号双边带信号高频电子线路单边带信号单边带信号 单边带（单边带（SSB）信号是由）信号是由DSB信号经边带滤波器滤除信号经边带滤波器滤除一个边带或在调制过程中一个边带或在调制过程中,直接将一

19、个边带抵消而成。单直接将一个边带抵消而成。单频调制时频调制时, 。当取上边带时。当取上边带时( )cos()( )cos()SSBcSSBcutUtutUt（617）（618）取下边带时取下边带时cuDSBuuktu)(高频电子线路uSSB(t)0tfc FU单边带信号单边带信号 单频调制时的单频调制时的SSB信号仍是信号仍是等幅波等幅波，但不同于原载波。，但不同于原载波。SSB信号的振幅与调制信号的幅度成正比，频率随调制信号的振幅与调制信号的幅度成正比，频率随调制信号的频率不同而不同，因此信号的频率不同而不同，因此包含了消息特征包含了消息特征。kUCU()c os ()()c os ()SS

20、BcSSBcutUtutUtcuDSBuuktu)(高频电子线路 下面分析双音频调制时产生的下面分析双音频调制时产生的SSB信号波形。为分析方信号波形。为分析方便，设双音频振幅相等，即便，设双音频振幅相等，即12212121212121( )coscos112cos()cos()2211cos()cos() cos2211cos()cos()222D SBcSSBcutUtUtuUttuUtttUutt 且且21,则可以写成下式则可以写成下式:受受u调制的双边带信号为调制的双边带信号为（619） (620) (621)单边带信号单边带信号高频电子线路单边带信号单边带信号122121212121

21、21()coscos112cos()cos()2211cos()cos()cos2211cos()cos()222DSBcSSBcutUtUtuUttuUtttUutt受受u调制的双边带信号为调制的双边带信号为 (621)(622) 若取上边带若取上边带12212121212121()coscos112cos()cos()2211cos()cos()cos2211cos()cos()222DSBcSSBcutUtUtuUttuUtttUutt高频电子线路单边带信号单边带信号u0(a )t12(21)12(12)12(12)c12(21)t0uSSB(t )(b )SSB信号频谱(c )等幅双音

22、调制信号频谱ff00F1F2fcF1fcF212212121212121()coscos112cos()cos()2211cos()cos()cos2211cos()cos()222DSBcSSBcutUtUtuUttuUtttUutt12212121212121()coscos112cos()cos()2211cos()cos()cos2211cos()cos()222DSBcSSBcutUtUtuUttuUtttUutt高频电子线路12212121212121()coscos112cos()cos()2211cos()cos()cos2211cos()cos()222DSBcSSBcutU

23、tUtuUttuUtttUutt进一步展开进一步展开(623) 将将(622) 单边带信号单边带信号u0( a)t12(21)12(12)12(12)c12(21)t0uS S B( t )( b)SSB信 号 频 谱( c )等 幅 双 音 调 制 信 号 频 谱ff00F1F2fc F1fc F212212121212121()coscos112cos()cos()2211cos()cos()cos2211cos()cos()222DSBcSSBcutUtUtuUttuUtttUutt121cos()cos()424SSBccUUutt高频电子线路单边带信号单边带信号u0( a)t12(2

24、1)12(12)12(12)c12(21)t0uS S B( t )( b)SSB信 号 频 谱( c )等 幅 双 音 调 制 信 号 频 谱ff00F1F2fc F1fc F212212121212121()coscos112cos()cos()2211cos()cos()cos2211cos()cos()222DSBcSSBcutUtUtuUttuUtttUutt121cos()cos()424SSBccUUutt 与单音频调制信与单音频调制信号及其号及其SSB信号相信号相比较：比较：()c os ()()c os ()SSBcSSBcutUtutUtc o sc o sCCcuUtuU

25、t高频电子线路残留边带信号残留边带信号残留边带调幅残留边带调幅(VSB)是在发射端发送一个完整的边带信号、是在发射端发送一个完整的边带信号、载波信号和另一个部分被抑制的边带信号。载波信号和另一个部分被抑制的边带信号。这样既保留了单边带调幅节省频带的优点，又具有滤波器这样既保留了单边带调幅节省频带的优点，又具有滤波器易于实现、解调电路简单的特点。易于实现、解调电路简单的特点。在广播电视系统中图象信号就是采用残留边带调幅。在广播电视系统中图象信号就是采用残留边带调幅。高频电子线路( (二二) ) 振幅调制电路振幅调制电路* * *高频电子线路 AM信号的产生可以采用高电平调制和低电平调制信号的产生

26、可以采用高电平调制和低电平调制两种方式完成。目前两种方式完成。目前AM信号大都用于无线电广播信号大都用于无线电广播,因此因此多采用高电平调制方式。多采用高电平调制方式。 高电平调制主要用于高电平调制主要用于AM调制调制,这种调制是在高频功这种调制是在高频功率放大器中进行的。通常分为基极调幅、集电极调幅以率放大器中进行的。通常分为基极调幅、集电极调幅以及集电极基极及集电极基极(或发射极或发射极)组合调幅。组合调幅。 振幅调制电路振幅调制电路高频电子线路高频功放的调制特性高频功放的调制特性 高频功放中，可以用高频功放中，可以用改变某一电极的直流电压改变某一电极的直流电压来改变来改变高频信号的振幅，

27、从而实现振幅调制的目的。高频信号的振幅，从而实现振幅调制的目的。集电极调制特性集电极调制特性集电极调制时应工作在过压区集电极调制时应工作在过压区高频电子线路高频功放的调制特性高频功放的调制特性 高频功放中，可以用高频功放中，可以用改变某一电极的直流电压改变某一电极的直流电压来改变来改变高频信号的振幅，从而实现振幅调制的目的。高频信号的振幅，从而实现振幅调制的目的。基极调制特性基极调制特性基极调制时应工作在欠压区基极调制时应工作在欠压区高频电子线路高频功率放大器的调制特性高频功率放大器的调制特性集电极调幅特性集电极调幅特性 基极调幅特性基极调幅特性 高频电子线路图612 集电极调幅电路 ucT1

28、EcT2Ec0uuAMT3高电平调幅电路高电平调幅电路高频电子线路高电平调幅电路高电平调幅电路集电极调幅电路集电极调幅电路高频电子线路高电平调幅电路高电平调幅电路高频电子线路图614 基极调幅电路 RLuC1C2ucC3C4C6C5EcR1LBCBLB1高电平调幅电路高电平调幅电路uAM高频电子线路RLuC1C2ucC3C4C6C5EcR1LBCBLB1高电平调幅电路高电平调幅电路基极调幅电路基极调幅电路高频电子线路 图615 基极调幅的波形 t0EbIc1Ebmin欠压区过压区Ic1ic1ub00ttEb0EbmaxEbcr高电平调幅电路高电平调幅电路高频电子线路 为了实现不失真的调制，为了

29、实现不失真的调制，集电极调幅电路应工作在过压集电极调幅电路应工作在过压状态，基极调幅电路应工作在欠压状态状态，基极调幅电路应工作在欠压状态。高电平调幅电路高电平调幅电路 需要说明的是：高电平调幅电路可以产生且只能产生需要说明的是：高电平调幅电路可以产生且只能产生普通调幅波。普通调幅波。高频电子线路低电平调幅电路低电平调幅电路 用单二极管电路和平衡二极管电路作为调制电路用单二极管电路和平衡二极管电路作为调制电路,都可以都可以完成调幅信号的产生。完成调幅信号的产生。uuo(t)H (j)VDucuDiDi(a)0(b)fFfc2 fc3 fcuAM高频电子线路低电平调幅电路低电平调幅电路当当UCU

30、时时,由式由式(538)可知可知,流过二极管的电流流过二极管的电流iD为为 uuo(t)H(j)VDucuDiDi(a)0(b)fFfc2fc3fc(629) Ccoscos22cos()cos(+ )DDDDCcDDccgggiUUtUtggUtUt 高频电子线路低电平调幅电路低电平调幅电路 若滤波回路的中心频率为若滤波回路的中心频率为fc,带宽为带宽为2F,谐振阻抗为谐振阻抗为RL,则经滤波后的输出电压则经滤波后的输出电压01( )(1cos)cosoLcuI Rxmtt(632) 普通（标准）调幅信号普通（标准）调幅信号高频电子线路图618 利用模拟乘法器产生AM信号 M C1596G2

31、3610591 k 1 k 3.9 k 3.9 k 12 V0.1 FAM信号输出6.8 k 5150 k 750750ma值调节510.1 F60 m V载波调制信号uC( t )u( t )1 k 0.1 F51( b )4187300 m V(m ax)B G314 15 V3.3 k 3.3 k 3 k 8.3 k 8.3 k Yos微调Xos微调u( t )uC( t )10 k ( 调节ma值)549812610111214uo( t )调幅信号输出6.8 k 0.1 F1 F Vcc( a )3137低电平调幅电路低电平调幅电路高频电子线路图618 利用模拟乘法器产生AM信号 M

32、 C1596G23610591 k 1 k 3.9 k 3.9 k 12 V0.1 FAM信号输出6.8 k 5150 k 750750ma值调节510.1 F60 mV载波调制信号uC( t )u( t )1 k 0.1 F51( b )4187300 mV(max)B G314 15 V3.3 k 3.3 k 3 k 8.3 k 8.3 k Yos微调Xos微调u( t )uC( t )10 k( 调节ma值)549812610111214uo( t )调幅信号输出6.8 k 0.1 F1 F Vcc( a )3137低电平调幅电路低电平调幅电路高频电子线路DSBDSB调制电路调制电路 单

33、二极管电路只能产生单二极管电路只能产生AM信号信号,不能产生不能产生DSB信号，信号，二极管二极管平衡电路和环形电路可以产生平衡电路和环形电路可以产生DSB信号信号。图619 二极管平衡调制电路 带通滤波器T1RLT2ucVD1VD2N2uD1uD2AN1N1OBN2ON1uN2uo(t)高频电子线路DSBDSB调制电路调制电路 单二极管电路只能产生单二极管电路只能产生AM信号信号,不能产生不能产生DSB信号，信号，二极管二极管平衡电路和环形电路可以产生平衡电路和环形电路可以产生DSB信号信号。2()22coscos()cos()22cos(3)cos(3)33LDcDDcDcDcDcig K

34、t ug Utg Utg Utg Utg Ut (633) 高频电子线路 iL中包含中包含F分量和分量和(2n+1)fcF(n=0,1,2,)分量分量,若输出若输出滤波器的中心频率为滤波器的中心频率为fc,带宽为带宽为2F,谐振阻抗为谐振阻抗为RL,则输出则输出电压为电压为 22cos()cos()4coscosoLDcLDcLDcuRg UtRg UtR gUtt(634) DSBDSB调制电路调制电路高频电子线路SSBSSB调制电路调制电路 SSB信号是将双边带信号滤除一个边带形成的。根据信号是将双边带信号滤除一个边带形成的。根据滤除方法的不同滤除方法的不同,SSB信号产生方法有好几种信号

35、产生方法有好几种,主要有主要有滤波滤波法法和和移相法移相法两种。两种。高频电子线路SSBSSB调制电路调制电路图626 滤波法产生SSB信号的框图 音 放F1第路话调制器上边带滤波器音 放F2第路话调制器上边带滤波器单边带信号产生器fc F1fc F2频率合成器第 一混频器第 二混频器线性放大功放f1f2fc500 kHz下边带滤波器高频电子线路图627 理想边带滤波器的衰减特性 阻带40通带阻带过滤带b/dB0fcfc Fminfc Fminfc FmaxfSSBSSB调制电路调制电路高频电子线路SSBSSB调制电路调制电路1高频电子线路课课 堂堂 练练 习习 u(t)=2cos2106 t

36、 + 0.4cos2(106 + 5103) t + 0.4cos2 (106 - 5103) t (V)求：求：1、调幅系数为多少？定性绘出、调幅系数为多少？定性绘出u(t)的波形。的波形。 2、 u(t)的频带宽度为多少？的频带宽度为多少？ 3、若载波功率为若载波功率为100W，则总的边频功率占总功率的百分，则总的边频功率占总功率的百分比是多少？比是多少？已知某调幅信号：已知某调幅信号：高频电子线路4 . 021caUm4 . 0am解：解： 1、 课课 堂堂 练练 习习 u(t)=2cos2106 t + 0.4cos2(106 + 5103) t + 0.4cos2 (106 - 51

37、03) t (V)求：求：1、调幅系数为多少？定性绘出、调幅系数为多少？定性绘出u(t)的波形。的波形。 2、 u(t)的频带宽度为多少？的频带宽度为多少？ 3、若载波功率为若载波功率为100W，则总的边频功率占总功率的百分，则总的边频功率占总功率的百分比是多少？比是多少？已知某调幅信号：已知某调幅信号：高频电子线路频带宽度：频带宽度：25K10KHz 2、解：解：课课 堂堂 练练 习习 u(t)=2cos2106 t + 0.4cos2(106 + 5103) t + 0.4cos2 (106 - 5103) t (V)求：求：1、调幅系数为多少？定性绘出、调幅系数为多少？定性绘出u(t)的

38、波形。的波形。 2、 u(t)的频带宽度为多少？的频带宽度为多少？ 3、若载波功率为若载波功率为100W，则总的边频功率占总功率的百分，则总的边频功率占总功率的百分比是多少？比是多少？已知某调幅信号：已知某调幅信号：高频电子线路ma=0.4 WPmPa822载边%4 . 71088总边PP3、解：解：课课 堂堂 练练 习习 u(t)=2cos2106 t + 0.4cos2(106 + 5103) t + 0.4cos2 (106 - 5103) t (V)求：求：1、调幅系数为多少？定性绘出、调幅系数为多少？定性绘出u(t)的波形。的波形。 2、 u(t)的频带宽度为多少？的频带宽度为多少？

39、 3、若载波功率为若载波功率为100W，则总的边频功率占总功率的百分，则总的边频功率占总功率的百分比是多少？比是多少？已知某调幅信号：已知某调幅信号：高频电子线路 某调幅发射机的制式为普通调幅波，已知调制信号频某调幅发射机的制式为普通调幅波，已知调制信号频率为率为100Hz5kHz，载波频率为，载波频率为500kHz，载波功率为，载波功率为1010W，调制系数为，调制系数为0.5，试求：，试求： （1 1）该调幅波的频带宽度；）该调幅波的频带宽度； （2 2）该调幅波的总功率；该调幅波的总功率； （3）最大）最大调幅系数下的调幅系数下的总功率。总功率。课课 堂堂 练练 习习高频电子线路课课 堂

40、堂 练练 习习kHzFBW10522max 某调幅发射机的制式为普通调幅波，已知调制信号频某调幅发射机的制式为普通调幅波，已知调制信号频率为率为100Hz5kHz，载波频率为，载波频率为500kHz，载波功率为，载波功率为1010W，调制系数为，调制系数为0.5，试求：，试求： （1 1）该调幅波的频带宽度；）该调幅波的频带宽度； （2 2）该）该调幅波的总功率；调幅波的总功率； （3）最大）最大调幅系数下的调幅系数下的总功率。总功率。高频电子线路课课 堂堂 练练 习习WmPPaCav25.11)211 (2 某调幅发射机的制式为普通调幅波，已知调制信号频某调幅发射机的制式为普通调幅波，已知调

41、制信号频率为率为100Hz5kHz，载波频率为，载波频率为500kHz，载波功率为，载波功率为1010W，调制系数为，调制系数为0.5，试求：，试求： （1 1）该调幅波的频带宽度；）该调幅波的频带宽度； （2 2）该调幅波的总功率；该调幅波的总功率； （3）最大）最大调幅系数下的调幅系数下的总功率。总功率。高频电子线路课课 堂堂 练练 习习WmPPaCav15)211 (21am 某调幅发射机的制式为普通调幅波，已知调制信号频某调幅发射机的制式为普通调幅波，已知调制信号频率为率为100Hz5kHz，载波频率为，载波频率为500kHz，载波功率为，载波功率为1010W，调制系数为，调制系数为0

42、.5，试求：，试求： （1 1）该调幅波的频带宽度；）该调幅波的频带宽度； （2 2）该调幅波的总功率；该调幅波的总功率； （3）最大）最大调幅系数下的调幅系数下的总功率。总功率。高频电子线路 已知载波频率为已知载波频率为500KHz，振幅为，振幅为20V，调制信号频率为，调制信号频率为10KHz，输出调幅信号的包络振幅为，输出调幅信号的包络振幅为7.5V，求：，求：（1）上、下边频）上、下边频f1、f2（2）调幅系数）调幅系数ma（3）调制后载波及上、下边频的振幅）调制后载波及上、下边频的振幅（4）画出输出调幅波的波形和频谱）画出输出调幅波的波形和频谱（5）包络振幅的最大值、最小值）包络振幅

43、的最大值、最小值（6）已调波表达式）已调波表达式（7）单位电阻上消耗的载波功率、总边频功率、调幅波）单位电阻上消耗的载波功率、总边频功率、调幅波总功率及已调波的带宽总功率及已调波的带宽课课 堂堂 练练 习习高频电子线路 已知载波频率为已知载波频率为500KHz，振幅为，振幅为20V，调制信号频率为，调制信号频率为10KHz，输出调幅信号的包络振幅为，输出调幅信号的包络振幅为7.5V，求：，求：（1）上、下边频）上、下边频f1、f2kHzfffkHzfffcc490105005101050021（2）调幅系数）调幅系数ma375. 0205 . 7ccaUUm课课 堂堂 练练 习习高频电子线路

44、已知载波频率为已知载波频率为500KHz，振幅为，振幅为20V，调制信号频率为，调制信号频率为10KHz，输出调幅信号的包络振幅为，输出调幅信号的包络振幅为7.5V，求：，求：（3）调制后载波及上、下边频的振幅）调制后载波及上、下边频的振幅载波振幅载波振幅边频振幅边频振幅VUc20VUmca75. 320375. 02121课课 堂堂 练练 习习高频电子线路 已知载波频率为已知载波频率为500KHz，振幅为，振幅为20V，调制信号频率为，调制信号频率为10KHz，输出调幅信号的包络振幅为，输出调幅信号的包络振幅为7.5V，求：，求：（4）画出输出调幅波的波形和频谱）画出输出调幅波的波形和频谱课

45、课 堂堂 练练 习习高频电子线路 已知载波频率为已知载波频率为500KHz，振幅为，振幅为20V，调制信号频率为，调制信号频率为10KHz，输出调幅信号的包络振幅为，输出调幅信号的包络振幅为7.5V，求：，求：（5）包络振幅的最大值、最小值）包络振幅的最大值、最小值包络振幅的最大值：包络振幅的最大值：VUmca5 .27)1 (VUmca5 .12)1 (最小值：最小值：tVttuAM33105002cos)10102cos375. 01 (20)(（6）已调波表达式）已调波表达式课课 堂堂 练练 习习高频电子线路 已知载波频率为已知载波频率为500KHz，振幅为，振幅为20V，调制信号频率为

46、，调制信号频率为10KHz，输出调幅信号的包络振幅为，输出调幅信号的包络振幅为7.5V，求：，求：（7）单位电阻上消耗的载波功率、总边频功率、调幅波）单位电阻上消耗的载波功率、总边频功率、调幅波总功率及已调波的带宽总功率及已调波的带宽WRUPLcc200212212114.062aCPPm PW12214.06avCPPPWkHzFBW202课课 堂堂 练练 习习高频电子线路6.2 6.2 调幅信号的解调调幅信号的解调* * * * *第六章第六章 振幅调制、解调及混频振幅调制、解调及混频高频电子线路( (一一) ) 调幅解调的方法调幅解调的方法* * * *高频电子线路调幅解调的方调幅解调的

47、方法法 振幅解调方法可分为包络检波和同步检波两大类。振幅解调方法可分为包络检波和同步检波两大类。 包络检波是指解调器输出电压与输入已调波的包络成正包络检波是指解调器输出电压与输入已调波的包络成正比的检波方法。由于比的检波方法。由于AM信号的包络与调制信号成线性关系信号的包络与调制信号成线性关系,因此因此包络检波只适用于包络检波只适用于AM波波。高频电子线路图630 包络检波的原理框图 ui非 线 性 电 路(器 件 )低 通滤 波 器u00fttf00F( a)( b)fc Ffcfc F调幅解调的方调幅解调的方法法ui非线性电路(器件)低 通滤波器u00fttf00F(a)(b)fc Ffc

48、fc Fui非线性电路(器件)低 通滤波器u00fttf00F(a)(b)fc Ffcfc F高频电子线路调幅解调的方调幅解调的方法法低通滤波器us(a)uour包络检波器us(b)uour 同步检波可用来解调同步检波可用来解调AM、DSB和和SSB信号信号，又可以分，又可以分为乘积型和叠加型两类。它们都需要用恢复的载波信号为乘积型和叠加型两类。它们都需要用恢复的载波信号ur进行解调。进行解调。 高频电子线路插入载波同步解调器低通滤波器uU cos (ctc)DSB信号SSB信号或ffc Ffcfc Fffc F00fF0插入载波同步解调器低通滤波器uU cos (ctc)DSB 信号SSB

49、信号或ffc Ffcfc Fffc F00fF0插入载波同步解调器低通滤波器uU cos (ct c)DSB信号SSB信号或ffc Ffcfc Fffc F00fF0插入载波同步解调器低通滤波器uU cos (ctc)DSB信号SSB信号或ffc Ffcfc Fffc F00fF0调幅解调的方调幅解调的方法法高频电子线路( (二二) ) 二极管峰值包络检波器二极管峰值包络检波器* * * * *高频电子线路二极管峰值包络检波器二极管峰值包络检波器 图633 二极管峰值包络检波器uiC RVDuo(a )C Ruoui(b )CR(c )uo高频电子线路二极管峰值包络检波器二极管峰值包络检波器u

50、iC RVDuo(a )C Ruoui(b )CR(c )uot0( a )( b )t0uC( t )Uo( t )uiCRVDuo( a )C Ruoui( b )C R( c )uouiC RVDuo( a )C Ruoui( b )C R( c )uo高频电子线路t0(a)(b)t0uC(t)Uo(t)uiCRVDuo( a )C Ruoui( b )C R( c )uouiC RVDuo( a )C Ruoui( b )C R( c )uo二极管峰值包络检波器二极管峰值包络检波器高频电子线路 1 传输系数传输系数Kd 检波器传输系数检波器传输系数Kd或称为检波系数、检波效率或称为检波

51、系数、检波效率,是是用来描述检波器对输入已调信号的解调能力或效率的用来描述检波器对输入已调信号的解调能力或效率的一个物理量。一个物理量。 若输入载波电压振幅为若输入载波电压振幅为Um,输出直流电压为输出直流电压为Uo,则则Kd定义为定义为odmdCUKUUKm U(643a) 包络检波器的性能指标包络检波器的性能指标高频电子线路 1 传输系数传输系数Kd 检波器传输系数检波器传输系数Kd或称为检波系数、检波效率或称为检波系数、检波效率,是是用来描述检波器对输入已调信号的解调能力或效率的用来描述检波器对输入已调信号的解调能力或效率的一个物理量。一个物理量。 对对AM信号，定义为检波输出低频电压振

52、幅与输信号，定义为检波输出低频电压振幅与输入高频已调波包络振幅之比入高频已调波包络振幅之比odmdCUKUUKm U(643b)包络检波器的性能指标包络检波器的性能指标高频电子线路图635 检波器稳态时的电流电压波形 0iDgDuDuDUottiD0iDmax(a)(b)000DDDDDg uuiu包络检波器的性能指标包络检波器的性能指标(644) 高频电子线路000DDDDDg uuiu式中式中 uD=ui-uo, gD=1/rD当当t =时时，iD=0，即，即ocos0mUU其中其中包络检波器的性能指标包络检波器的性能指标33Dg R(651) cosodmUKU传输系数传输系数(648)

53、 高频电子线路(645) max()(1cos )DDmoDmigUUg U000DDDDDg uuiu式中式中 uD=ui-uo, gD=1/rD当当t =0 0 时时包络检波器的性能指标包络检波器的性能指标iD是周期性余弦脉冲是周期性余弦脉冲,其平均分量其平均分量I0为为0max01max1( )(sincos )( )(sinsin )DmDDmDg UIiag UIia基频分量为基频分量为 (646)(647)高频电子线路2 输入电阻输入电阻Ri包络检波器的性能指标包络检波器的性能指标检波器的输入阻抗包括输入电阻检波器的输入阻抗包括输入电阻Ri及输入电容及输入电容CiCRisR0LC1

54、ZiRiCi高频电子线路包络检波器的性能指标包络检波器的性能指标2 输入电阻输入电阻Ri 输入电阻是输入载波电压的振幅输入电阻是输入载波电压的振幅Um与检波器电流的与检波器电流的基频分量振幅基频分量振幅I1之比值之比值,即即1miURI(652) 输入电阻是前级的负载输入电阻是前级的负载,它直接并入输入回路它直接并入输入回路,影响影响着回路的有效着回路的有效Q值及回路阻抗。由式值及回路阻抗。由式(647),有有(sincos )iDRg(653) 高频电子线路包络检波器的性能指标包络检波器的性能指标2 输入电阻输入电阻Ri(sincos )iDRg(653) 当当很小时很小时,sin-3/6,

55、 cos1-2/233Dg R(651) 代入可得代入可得2222mCiiUURRRR(654) 高频电子线路包络检波器的性能指标包络检波器的性能指标3 检波器的失真检波器的失真1) 惰性失真（对角切割失真）惰性失真（对角切割失真）产生原因：产生原因： 调幅波包络下降时，调幅波包络下降时，由于时间常数由于时间常数RC太大，太大，电容电容C的放电速度跟不的放电速度跟不上输入电压包络的下降上输入电压包络的下降速度。速度。高频电子线路避免产生惰性失真的条件：避免产生惰性失真的条件： 电容上电压的变化率应大于或等于包络信号的变化率，即电容上电压的变化率应大于或等于包络信号的变化率，即ttvtvC)(检

56、波器的非线性失真检波器的非线性失真maxmax2max1mmRC 1) 惰性失真（对角切割失真）惰性失真（对角切割失真）分析可得：分析可得：高频电子线路usCVDRRgCg( a)usutt00( b)( c)URUC2) 负峰切割失真负峰切割失真usCVDRRgCg(a )usutt00(b )(c )URUC产生原因：产生原因： 检波器交、直流负载电检波器交、直流负载电阻不同，且调幅度过大。阻不同，且调幅度过大。检波器的非线性失真检波器的非线性失真高频电子线路 通常情况下，检波器输通常情况下，检波器输出须通过耦合电容出须通过耦合电容Cg，与，与输入电阻为输入电阻为Rg的低频放大的低频放大电

57、路相连接。电路相连接。usCVDRRgCg( a)usutt00( b)( c)URUC2) 负峰切割失真负峰切割失真交、直流负载电阻不同交、直流负载电阻不同检波器的非线性失真检波器的非线性失真R= RR= R / Rg直流负载：直流负载：交流负载：交流负载：高频电子线路 因因Cg较大，在音频一较大，在音频一周内，其两端的直流电压周内，其两端的直流电压基本不变，可以把它看作基本不变，可以把它看作一直流电源一直流电源UC 。它在电。它在电阻阻R和和Rg上产生分压，在上产生分压，在电阻电阻R上的压降为上的压降为: usCVDRRgCg( a)usutt00( b)( c)URUC2) 负峰切割失真

58、负峰切割失真交、直流负载电阻不同交、直流负载电阻不同RCgRUURR检波器的非线性失真检波器的非线性失真高频电子线路 要避免负峰切割失真要避免负峰切割失真,应满足：应满足： 2) 负峰切割失真负峰切割失真(1)CCggRUmURRRRmRRRg检波器的非线性失真检波器的非线性失真usCVDRRgCg( a)usutt00( b)( c)URUCusCVDRRgCg( a)usutt00( b)( c)URUCR= RR= R / Rg高频电子线路R直直=R1+R2R交交=R1+R2/RL=R1+R交交 R1足够大时，足够大时，R交交的影响的影响减小，不易产生负峰切割减小，不易产生负峰切割失真。

59、失真。检波电路的改进检波电路的改进改进电路之一：改进电路之一：高频电子线路C1(a )C2R2RgCgR1(b )射随器RRg检波电路的改进检波电路的改进 请根据下面的避免产请根据下面的避免产生负峰切割失真的条件生负峰切割失真的条件式，自行分析其改进原式，自行分析其改进原理！理！( 1)CCggRUmURRRRmRRRg改进电路之二：改进电路之二：高频电子线路某收音机二极管检波器的实际电路某收音机二极管检波器的实际电路包络检波的实际电路包络检波的实际电路高频电子线路课课 堂堂 练练 习习 二极管峰值包络检波电路如下图所示，二极管峰值包络检波电路如下图所示，us为调幅信号，其为调幅信号，其调制信

60、号频率调制信号频率 F=10010000Hz，试求不产生惰性失真和负，试求不产生惰性失真和负峰切割失真的调幅指数。峰切割失真的调幅指数。+us-+uo-VD C0.01uF RL4.7K Cc20uF Rg2K高频电子线路不产生惰性失真不产生惰性失真amax2aLmm1CR 32. 0ma 课课 堂堂 练练 习习 二极管峰值包络检波电路如下图所示，二极管峰值包络检波电路如下图所示，us为调幅信号，其为调幅信号，其调制信号频率调制信号频率 F=10010000Hz，试求不产生惰性失真和负，试求不产生惰性失真和负峰切割失真的调幅指数。峰切割失真的调幅指数。+us-VD C0.01uF RL4.7K