调幅与解调资料讲课讲稿

1、调幅与解调资料第五章第五章 振幅调制与解调振幅调制与解调n5.1 概述概述n5.2 调幅信号的分析调幅信号的分析（重点重点）n5.3 调幅波产生原理的理论分析调幅波产生原理的理论分析n5.4 普通调幅波的产生电路普通调幅波的产生电路（电路设计电路设计）n5.5 普通调幅波的解调电路普通调幅波的解调电路（重点重点,电路设计电路设计）n5.6 抑制载波调幅波的产生和解调电路抑制载波调幅波的产生和解调电路 （电路设计电路设计）5.1 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

2、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”？1.“调制调制”与与“解调解调”：n调制（调制（ modulation )n解调（解调（demodulation） 电信号通信中，实现低频电信号通信中，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。2.“调制调制”与与“解调解调”的过的过程程:人人飞机的参数（如飞机的参数（如重量、速度等）重量、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

3、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2.“调制调制”与与“解调解调”的过程：的过程： 用用被传送的被传送的低频信号低频信号去去控制高频信号控制高频信号（载波）的参数（载波）的参数（幅度、频率、相位），（幅度、频率、相位），实现低频信号搬移到高频段。实现低频信号搬移到高频段。是调制的反过程。是调制的反过程。即：把低频信号从即：把低频信号从高频段搬移下来，高频段搬移下来，还原还原被传送的被传送的低频低频信号信号。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

4、“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3.解调的方式：解调的方式：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调幅波调幅波幅度幅度 频率频率 相位相位调频波调频波 调相波调相波检波检波低频信号低频信号解解调调鉴频鉴频鉴相鉴相调幅波调幅波 调频波调频波 调相波调相波信信号号 载波信号（高频信号）：载波信号（高频信号）： （等幅）高频正弦波振荡信号（等幅）高频正弦波振荡信号 )cos( tUuccc调制信号（低频信号）：调制信号（

5、低频信号）： 需要传输的电信号需要传输的电信号语言语言图像图像 数据数据已调已调( (波波) )信号（高频信号）：信号（高频信号）： 经过调制后的高频信号经过调制后的高频信号总结：总结：（原始信号）（原始信号） 5.1 概概 述述1、调制器、解调器调制器、解调器在无线电收发系统中的在无线电收发系统中的位置？位置？2、为什么要通过、为什么要通过调制调制来发送信号？来发送信号？本节问题：本节问题：3、连续波调制与脉冲调制的关系？、连续波调制与脉冲调制的关系？4、调幅与检波的典型电路、调幅与检波的典型电路1、调制器在发射机中位置、调制器在发射机中位置1、解调器在接收机中的位置、解调器在接收机中的位置

6、2.为什么要通过为什么要通过调制调制来发送信号？来发送信号？n天线尺寸的限制天线尺寸的限制 只有天线实际长度与电信号的波长可比拟时，电只有天线实际长度与电信号的波长可比拟时，电信号才能以电磁波形式有效辐射。信号才能以电磁波形式有效辐射。 可实现的回路带宽可实现的回路带宽 低频信号频率变化范围很大低频信号频率变化范围很大，很难做出参数在如很难做出参数在如此宽范围内变化的天线和调谐回路。此宽范围内变化的天线和调谐回路。 区别不同的音频信号区别不同的音频信号 有利于接收来自不同发射机的信号（因为不同发有利于接收来自不同发射机的信号（因为不同发射机有不同的载波频率）射机有不同的载波频率）。3.调制调制

7、分类分类 连续波调制连续波调制（载波调制）载波调制） 脉冲调制脉冲调制（二次调制）二次调制）调幅（调幅（AM）调频（调频（FM）调相（调相（PM）脉幅调制（脉幅调制（PAM）脉宽调制（脉宽调制（PWM）脉位调制（脉位调制（PPM）调角调角4、调幅与检波的典型电路、调幅与检波的典型电路5.2 调幅信号的分析调幅信号的分析(重点重点)调幅有三种方式：调幅有三种方式： 含载波的含载波的普通调幅（普通调幅（AM）（重点）（重点） 抑制载波的双边带调幅（抑制载波的双边带调幅（DSB/SC-AM） 抑制载波的单边带调幅（抑制载波的单边带调幅（SSB/SC-AM）5.2小结小结5.2.1 普通调幅波普通调幅

8、波一、调幅波数学表达式及波形一、调幅波数学表达式及波形特征如何？特征如何？二、调幅波的频谱有什么特征？二、调幅波的频谱有什么特征？ 如何根据频谱计算频带宽度如何根据频谱计算频带宽度？三、如何计算调幅波的功率三、如何计算调幅波的功率？问题：问题：1、AM波数学表达式波数学表达式调制信号调制信号载波信号的幅度载波信号的幅度控制控制载波信号载波信号调幅波的幅度调幅波的幅度已调信号已调信号(调幅波调幅波)cos(tUuccmctUumcos)cos()(ttUucAMAMtUkUtUmacmAMcos)(cmU)cos()cos1(ttmUcacmcmmaaUUkm一般，实际中传送的调制信号并非单一频

9、率的信一般，实际中传送的调制信号并非单一频率的信号，常为一个连续频谱的限带信号号，常为一个连续频谱的限带信号 。) t ( f若将若将 )(tf分解为：分解为： 1)cos()(nnnntUtf ttfkUucacmAMcos)(1 则有则有 ttmUucnnnncmAMcos)cos(11 其中：其中： cmmnanUUkm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2 2、AMAM信号波形特征信号波形特征 波形特征：波形特征： (1) (1)调幅波的振幅（包络）变化规律调幅波的振幅（包络）变化规律 与调制信号波形一与调制信号波形一致致 (2)

10、(2)调幅波频率（即变化快慢）调幅波频率（即变化快慢） 与载波频率一致与载波频率一致ttmUucacmAMcos)cos1 (tUuccmccostUu cos 波形特征：波形特征： ( (3)3)调幅度调幅度m ma a反映了调幅的强弱程度反映了调幅的强弱程度cmaUUUmminmax21一般一般ma值越大调幅越深：值越大调幅越深： )1 (maxacmmUUcmU)1 (minacmmUU 实实际际电电路路中中必必须须避避免免包包络络失失真真过过调调幅幅时时百百分分之之百百最最大大调调幅幅时时未未调调幅幅时时,1)(10aaammm1ma 1ma )cos1()(tmUtUacmAM注意：

11、注意：调制度调制度ma的计算方法的计算方法避免避免过调幅过调幅现象现象应用例应用例2：已知调制信号波形如下图已知调制信号波形如下图a a所示，载波信号波形所示，载波信号波形如图如图b b所示，画出所示，画出m ma a=1=1时的普通调幅波的波形。时的普通调幅波的波形。 3、调幅波的频谱、调幅波的频谱频谱分析的方法：频谱分析的方法： 将调幅（电压）信号的数学表达式展开成将调幅（电压）信号的数学表达式展开成 余弦（或正弦）项余弦（或正弦）项之和之和的形式，即的形式，即 iiimitA)cos(2) 以每一余弦（或正弦）项的频率以每一余弦（或正弦）项的频率 或或 为横坐标上的点为横坐标上的点，其幅

12、度其幅度 为纵坐标上为纵坐标上 的点，画出频谱分布图。的点，画出频谱分布图。iifmiAtmtmtUttmUucacaccmcacmAM)cos(21)cos(21cos cos)cos1 () :ccc 载 波 分 量不 含 传 输 信 息上 边 频 分 量含 传 输 信 息下 边 频 分 量含 传 输 信 息 3 3、调幅波的频谱特征、调幅波的频谱特征 调制信号调制信号c c载波载波调幅波调幅波c c +上边频上边频cmaUm21c c - - 下边频下边频cmaUm21cmU结论：结论：调幅的过程就是调幅的过程就是 在频谱上将低频调制信号在频谱上将低频调制信号 搬移到搬移到高频载波分量两

13、侧的过程。高频载波分量两侧的过程。 调制信号频谱、载波信号频谱、已调波频谱调制信号频谱、载波信号频谱、已调波频谱之间的关系。之间的关系。同样含有三部分频率成份同样含有三部分频率成份 nncnnncnccnncnncncccnnncAMtmtmtUtmtmtUttmUu)cos(21)cos(21cos)cos(21)cos(21coscoscos1 含含信信息息下下边边带带含含信信息息上上边边带带不不含含信信息息载载波波分分量量)()(:ncncc 应用例应用例3 3：画出限带信号的调幅波频谱：画出限带信号的调幅波频谱max max c c限带信号限带信号 c c载波载波调幅波调幅波c c-

14、-maxmax 下边频带下边频带c c+ +maxmax上边频带上边频带max max max max maxmax 4.普通调幅波带宽普通调幅波带宽(B, Bandwidth)（1）调制信号为单一频率（）调制信号为单一频率（ =2 F）的正弦波，的正弦波，则，则， B=2Fmax即即 已调波频谱所占频带宽度已调波频谱所占频带宽度（2）实际上，调制信号是包含若干频率分量的）实际上，调制信号是包含若干频率分量的 复杂波复杂波 (F =FminFmax) -多频调制情况多频调制情况则则 B=2F5、调幅波的功率、调幅波的功率计算方法计算方法：(设调幅波电压加于负载电阻设调幅波电压加于负载电阻R上）

15、上）将调幅（电压）信号的数学表达式展开成余将调幅（电压）信号的数学表达式展开成余弦（或正弦）项弦（或正弦）项之和之和的形式，即的形式，即2. iiimitA)cos(imiiiRAPP22总此时此时表明表明: 对单频调制的调幅波，最大调制时的对单频调制的调幅波，最大调制时的功率为载波功率的功率为载波功率的1.5倍。倍。 其中边频功率是载波功率的一半。其中边频功率是载波功率的一半。cPP5 . 1 当当 时，边频功率最大时，边频功率最大1 am 在在普通调幅波信号中普通调幅波信号中，有用信息只携带在边频，有用信息只携带在边频带内，而带内，而载波本身并不携带信息载波本身并不携带信息，但它的功率却占

16、但它的功率却占了整个调幅波功率的绝大部分了整个调幅波功率的绝大部分，因而调幅波的功率，因而调幅波的功率浪费大，效率低。浪费大，效率低。 抑制载波的双边带调幅波抑制载波的双边带调幅波 （DSB/SC-AM）可见：可见：结论变吗？结论变吗？此节讲述及学习方法此节讲述及学习方法比较法比较法5.2.2 抑制载波的双边带调幅波抑制载波的双边带调幅波 （DSB/SC-AM）与普通调幅波相比与普通调幅波相比： 对对DSB/SC-AM的数学表达式、波形、频谱、的数学表达式、波形、频谱、带宽、功率的分析及计算带宽、功率的分析及计算方法不变方法不变。5.2.2 抑制载波的双边带调幅波抑制载波的双边带调幅波 （DS

17、B/SC-AM）一、数学表达式、波形一、数学表达式、波形二、频谱、带宽二、频谱、带宽三、功率三、功率)cos()cos(21coscosttUAUttUAUuAuucccmmccmmcDSB 1、 DSB/SC-AM波数学表达式波数学表达式tUtmtUttmUuccacccacAM coscoscoscos)cos1( 抑制载波后抑制载波后tU cosDSBDSB信号的包络正比于调制信号的信号的包络正比于调制信号的 绝对值绝对值 (2) (2) DSBDSB信号载波的相位反映信号载波的相位反映了调制信号的极性，即在调制了调制信号的极性，即在调制信号负半周时，已调波高频与信号负半周时，已调波高频

18、与原载波原载波反相反相。因此严格地说，。因此严格地说，DSBDSB信号已非单纯的振幅调制信号已非单纯的振幅调制信号，而是既调幅又调相的信信号，而是既调幅又调相的信号。号。2、 DSB/SC-AM波形特征波形特征(3)高频振荡的相位在高频振荡的相位在u(t)=0瞬间有瞬间有180o突变。突变。结论结论1： DSBDSB波的频谱成份中抑制了载波分量波的频谱成份中抑制了载波分量调制信号调制信号 载波载波c 上边频上边频下边频下边频3、 DSB/SC-AM波频谱特征波频谱特征)cos()cos(21coscosttUAUttUAUuAuucccmmccmmcDSB 结论结论2：max max 限带信号

19、限带信号 c c载波载波调幅波调幅波c c- -maxmax 下边频带下边频带c c+ +maxmax上边频带上边频带max max max max maxmax 4、 DSB/SC-AM波带宽波带宽即即 已调波频谱所占频带宽度已调波频谱所占频带宽度BDSB=2Fmax在频域上，在频域上，DSB 与普通调幅波与普通调幅波AM，所占带宽相同，所占带宽相同 。结论结论3：5、 DSB/SC-AM波功率波功率比普通调幅波节省了发射功率，即不发射载波。比普通调幅波节省了发射功率，即不发射载波。调制信号调制信号 载波载波c 上边频上边频下边频下边频结论结论4：全部功率为边带占有，功率利用率高于全部功率为

20、边带占有，功率利用率高于AM波。波。 在现代电子通信系统的设计中，为节约频带，提在现代电子通信系统的设计中，为节约频带，提高系统的功率和带宽效率，常采用单边带（高系统的功率和带宽效率，常采用单边带（SSBSSB）调调制系统制系统 抑制载波的单边带调幅波抑制载波的单边带调幅波（SSB/SC-AM）单边带单边带( (SSB)SSB)信号是由双边带信号是由双边带(DSB)(DSB)调幅信号调幅信号中取出其中的任一个边带部分而成。中取出其中的任一个边带部分而成。此节主要为自学，学习方法此节主要为自学，学习方法比较法比较法 对对SSB/SC-AM的数学表达式、波形、频谱、的数学表达式、波形、频谱、带宽、

21、功率进行分析及计算带宽、功率进行分析及计算5.2.3 抑制载波的单边带调幅波抑制载波的单边带调幅波（SSB/SC-AM）单边带单边带( (SSB)SSB)信号是由双边带信号是由双边带(DSB)(DSB)调幅信号调幅信号中取出其中的任一个边带部分而成。中取出其中的任一个边带部分而成。根据：根据：5.2.3 抑制载波的单边带调幅波抑制载波的单边带调幅波（SSB/SC-AM）一、数学表达式一、数学表达式二、调幅波的频谱二、调幅波的频谱三、调幅波的功率三、调幅波的功率与普通与普通AM波、波、DSB/SC-AM相比，相比， SSB/SC-AM不同的地方。不同的地方。注意总结：注意总结：)cos()cos

22、(21ttUAUucccmmDSB 由由通过边带滤波器通过边带滤波器提示一、数学表达式提示一、数学表达式tUAUuccmmSSBL)cos(21 tUAUuccmmSSBH)cos(21 上边带信号上边带信号下边带信号下边带信号可得可得)cos()cos(21ttUAUucccmmDSB 提示二总结：提示二总结： SSB/SC-AM波波1. 比普通调幅波、抑制载波的双边带调幅波，都比普通调幅波、抑制载波的双边带调幅波，都要节省发射功率，即只发送一个边带的功率要节省发射功率，即只发送一个边带的功率。2. 在频域上，所占带宽仅为一个边带的宽度，在频域上，所占带宽仅为一个边带的宽度，节约了频带。节约

23、了频带。3. 但在电路实现上，单边带的产生和接收，比但在电路实现上，单边带的产生和接收，比普通调幅波和普通调幅波和DSB/SC-AM要复杂。要复杂。调制信号调制信号载波载波已调波已调波tUtucos)(调幅器调幅器tUtuccccos)()(tuAM5.2节小结：节小结： 指出下列电压是什么已调波？写出已调波电压的指出下列电压是什么已调波？写出已调波电压的表达式，并指出它们在单位电阻上消耗的平均功率表达式，并指出它们在单位电阻上消耗的平均功率P Pavav及频谱宽度及频谱宽度BWBWAMAM633( )2cos4 100.1cos3996 100.1cos4004 10( )u tttt V5

24、.2节综合例：节综合例： 了解调幅波的物理过程，说明各种频率成了解调幅波的物理过程，说明各种频率成分出现的规律，为设计功能更为完善的电路提分出现的规律，为设计功能更为完善的电路提供方向。供方向。即：实现调幅电路的理论基础即：实现调幅电路的理论基础调幅波产生的理论分析调幅波产生的理论分析5.3 调幅波产生的理论分析调幅波产生的理论分析根据调幅波的数学表达式，可知：根据调幅波的数学表达式，可知：产生调幅波的电路应具有产生调幅波的电路应具有相乘运算相乘运算的功能的功能,必须由必须由非线性器件非线性器件才能实现。才能实现。问题：问题：2.线性器件可否用来产生调幅波？线性器件可否用来产生调幅波？1.举例

25、说明，哪些器件是非线性器件，举例说明，哪些器件是非线性器件，哪些是线性器件？哪些是线性器件？5.3 调幅波产生的理论分析调幅波产生的理论分析1.幂级数分析法幂级数分析法2.线性时变分析法线性时变分析法3.指数函数分析法指数函数分析法4.开关函数近似分析法开关函数近似分析法非线性器件伏安特性：非线性器件伏安特性：i=f(u) 其中其中u=VQ+u1+u21 1、幂级数分析法、幂级数分析法i=f(VQ+u1+u2) =a0+a1(u1+u2)+a2 (u1+u2) 2+ an (u1+u2) n+在静态工作点电压在静态工作点电压VQ上上展开成泰勒级数展开成泰勒级数0021nnmmmnnmnuuaC

26、输入信号频谱输入信号频谱1 2 输出电流信号频谱输出电流信号频谱1 12 13 2 12 12 122 122 22 123 122 122 1222 1222 ttammnnmn21mn,00coscos（1 1） u u1 1 、u u2 2的幅度要小，以减小高阶相乘项及其组合频率分的幅度要小，以减小高阶相乘项及其组合频率分量的强度。量的强度。 （2 2） 选用平方特性好的非线性器件，并选择合适的工作点，选用平方特性好的非线性器件，并选择合适的工作点，使它工作在特性接近平方律的区域。使它工作在特性接近平方律的区域。1、幂级数分析法、幂级数分析法 续续典型电路：典型电路： 平方律调幅器，平衡

27、调幅器平方律调幅器，平衡调幅器2.线性时变分析法线性时变分析法非线性器件伏安特性非线性器件伏安特性：i=f(u) 其中其中u=VQ+u1+u2 在在VQ+ u1上展开成泰勒级数上展开成泰勒级数： (u2足够小足够小) i=f(VQ+u1+u2) =I0(t)+g(t) u2g(t): 时变跨导时变跨导,是时变参量是时变参量.2coscos)()(1021010010tItIIuVftIQ.2coscos)( )(121101tgtgguVftgQtUtgtggtItIIio22121110210100cos.)2coscos(.)2coscos( u u1 1 ,u ,u2 2的幅度要一大一小

28、，使器件的幅度要一大一小，使器件 工作在线性时变状态。工作在线性时变状态。20)()(utgtIi2.线性时变分析法线性时变分析法 续续典型电路：典型电路： 模拟乘法器调幅电路模拟乘法器调幅电路-指数函数分析法指数函数分析法 斩波电路斩波电路-开关函数近似分析法开关函数近似分析法5.3节应用举例：节应用举例： 当非线性器件具有以下伏安特性时，当非线性器件具有以下伏安特性时，能否用它实现调幅？能否用它实现调幅？55331uauauai5.4 普通调幅波的产生电路普通调幅波的产生电路问题：问题：2.两种产生调幅波的电路在发射机中的位置两种产生调幅波的电路在发射机中的位置有什么不同？有什么不同？1.

29、调幅波产生电路有哪两种？调幅波产生电路有哪两种？3.比较两种电路的优缺点。比较两种电路的优缺点。5.4 普通调幅波的产生电路普通调幅波的产生电路按功率电平的高低分为：按功率电平的高低分为：高电平调幅电路高电平调幅电路 （发射机的最后一级，丙类功放（发射机的最后一级，丙类功放）低电平调幅电路低电平调幅电路 （发射机功放的前级（发射机功放的前级,线性功放线性功放）特点：电路简单，输出功率小特点：电路简单，输出功率小 常用在双边带调制，低电平输出系统（如信号常用在双边带调制，低电平输出系统（如信号 发生器）。发生器）。一、低电平调幅电路一、低电平调幅电路一般用模拟乘法器产生一般用模拟乘法器产生 。模

30、拟乘法器模拟乘法器MC1596(MC1496)产生产生 。二、高电平调幅电路二、高电平调幅电路特点：输出功率大，可提高整机效率。特点：输出功率大，可提高整机效率。 一般以调谐功率放大器为基础。一般以调谐功率放大器为基础。 即：输出电压幅度受调制信号控制的调谐功率放即：输出电压幅度受调制信号控制的调谐功率放大器大器调谐功放的调制特性调谐功放的调制特性分为：分为： 基极调幅基极调幅 集电极调幅集电极调幅 1.基极调幅电路基极调幅电路（1 1）工作原理）工作原理调制信号相当于一个缓慢变化的偏压。调制信号相当于一个缓慢变化的偏压。tUEtuEtEmbbbcos)()(1.基极调幅电路基极调幅电路 续续

31、线性段很小，只在线性段很小，只在ma很小时可得到较好的线性很小时可得到较好的线性调制。调制。（2 2）调制特性和测试电路）调制特性和测试电路tUEtuEtEmbbbcos)()(优点：优点：对调制信号只要求很小的功率，对调制信号只要求很小的功率，电路简单，有利于整机的小型化。电路简单，有利于整机的小型化。缺点：缺点：因工作在欠压状态，电压利用因工作在欠压状态，电压利用系数和集电极效率较低，管耗很大。系数和集电极效率较低，管耗很大。基极调幅特点：基极调幅特点：2.集电极调幅电路集电极调幅电路（1 1）工作原理）工作原理 集电极调幅电路可以看为一个集电极调幅电路可以看为一个电源电压电源电压随调制随

32、调制信号变化的调谐功率放大器。信号变化的调谐功率放大器。 * * 综合电源电压为：综合电源电压为：)()(tuEtEcc放大器工作状态：过压放大器工作状态：过压2.集电极调幅集电极调幅 续续优点：优点：集电极效率高，晶体管获得充分的应用。集电极效率高，晶体管获得充分的应用。缺点：已调波的边带功率由调制信号供给，因而缺点：已调波的边带功率由调制信号供给，因而需要大功率的调制信号源。需要大功率的调制信号源。集电极调幅特点：集电极调幅特点：5.4节延伸问题：节延伸问题： 根据第三章功率放大器第根据第三章功率放大器第3.4节节对功放工作状态的分析方法，以及基极调幅原理，对功放工作状态的分析方法，以及基

33、极调幅原理， 分析基极调幅过程中晶体管各极波形。分析基极调幅过程中晶体管各极波形。5.5 普通调幅波的解调电路普通调幅波的解调电路从调幅信号中检出调制信号从调幅信号中检出调制信号问题回顾问题回顾：1、解调器解调器在无线电接收系统中的在无线电接收系统中的位置？位置？2、解调前后信号波形的变化解调前后信号波形的变化？检波器输入信号波形检波器输入信号波形检波器输出信号波形检波器输出信号波形5.5 普通调幅波的解调电路（重点）普通调幅波的解调电路（重点）从调幅信号中检出调制信号从调幅信号中检出调制信号调幅信号的解调（又名调幅信号的解调（又名检波检波）：非相干解调非相干解调大信号峰值包络检波（重点）大信

34、号峰值包络检波（重点）小信号平方律检波小信号平方律检波相干解调相干解调同步解调同步解调5.5 普通调幅波的解调电路普通调幅波的解调电路从调幅信号中检出调制信号从调幅信号中检出调制信号问题问题：1、非相干解调检波器的主要技术指标（质量要非相干解调检波器的主要技术指标（质量要求）有哪些？求）有哪些？2.2.非相干解调检波器电路的组成框图？非相干解调检波器电路的组成框图？ a. a. 检波效率（也称电压传输系数）检波效率（也称电压传输系数）cmodUU1. 1. 非相干解调检波器的主要技术指标（质量要求）非相干解调检波器的主要技术指标（质量要求）d若检波器输入等幅波，则若检波器输入等幅波，则cmam

35、dUmU 若检波器输入调幅波若检波器输入调幅波d a. a. 检波效率（也称电压传输系数）检波效率（也称电压传输系数） 续续小于小于1。设计电路时，尽量使它接近。设计电路时，尽量使它接近1。b b 检波失真检波失真 输出电压与输入调幅波输出电压与输入调幅波包络包络的相似程度的相似程度c c 输入阻抗输入阻抗 检波器输入端的等效阻抗（对载波频率）检波器输入端的等效阻抗（对载波频率）（尽量大，减小对前一级的影响）（尽量大，减小对前一级的影响）（尽量小）（尽量小） 若想使检波电路获得好的性能，在设计电路若想使检波电路获得好的性能，在设计电路时，应主要从哪些方面入手？时，应主要从哪些方面入手？问题：问

36、题：2.2.非相干解调检波器电路的组成框图非相干解调检波器电路的组成框图高频高频输入输入非线性非线性器器 件件低通低通滤波滤波为什么检波电路必须由为什么检波电路必须由非线性器件非线性器件才能实现？才能实现？问题：问题：调幅信号的解调调幅信号的解调：非相干解调非相干解调大信号峰值包络检波大信号峰值包络检波小信号平方律检波小信号平方律检波1. 电路电路3. 性能指标（检波效率、输入阻抗）性能指标（检波效率、输入阻抗）2. 工作原理工作原理（输入调幅波的幅度（输入调幅波的幅度在几十在几十mV, 或更小）或更小）高频高频输入输入非线性非线性器器 件件低通低通滤波滤波一、小信号平方律检波一、小信号平方律

37、检波1.1.电路电路EttmUEuucacmAMcos)cos(12012( )()()()nnif uaa uEa uEa uE.2cos41cos)2/1 (2222222220tmUatmUaUmaaacmacmcma故又称故又称平方律检波平方律检波二次谐波失真系数：二次谐波失真系数：44122222aacmacmmmUamUa2.2.工作原理（幂级数分析法）工作原理（幂级数分析法）（检波效率、输入阻抗）（检波效率、输入阻抗）（1 1）检波效率：）检波效率：cmamdUmU mcmamacmamURaUmRUmaUmRi222222由于由于a a2 2、U Um m 较低，所以检波效率低

38、。较低，所以检波效率低。3. 性能指标性能指标（2 2）输入电阻：）输入电阻： 对载波频率，因二极管对载波频率，因二极管D始终处于导通，始终处于导通，输入输入电阻等于二极管的交流阻抗电阻等于二极管的交流阻抗r rD D。输入电阻小输入电阻小综上，小信号平方律检波器的检波质量低。综上，小信号平方律检波器的检波质量低。（检波效率、输入阻抗）（检波效率、输入阻抗）3. 性能指标性能指标1. 电路与工作原理电路与工作原理2. 性能指标（检波效率、输入阻抗、性能指标（检波效率、输入阻抗、 检波失真（重点）检波失真（重点）调幅信号的解调调幅信号的解调：非相干解调非相干解调大信号峰值包络检波（重点）大信号峰

39、值包络检波（重点）小信号平方律检波小信号平方律检波（输入调幅波的幅度在（输入调幅波的幅度在500mV以上）以上）1. 1. 电路电路 与与 工作原理工作原理ui(t)uo(t) u i(t)与与uo(t)tUDCu(t)tuo(t)检波器的输出电压：检波器的输出电压：u uo o( (t t)=)=u u( (t t)+)+U UDCDC二、大信号峰值包络检波二、大信号峰值包络检波2 2）输出电压输出电压u u0的成分的成分低频成分低频成分u有用有用,输出；输出；高频成分高频成分无用无用,旁路电容滤除；旁路电容滤除；直流成分直流成分无用无用,隔直电容滤除。隔直电容滤除。 1 1）输出电压输出电

40、压u uo o的大小与输入电的大小与输入电压压u ui i的峰值的峰值( (包络包络) )接近相等，接近相等，故称为故称为峰值包络检波峰值包络检波。注注：（1 1）检波效率）检波效率若输入等幅波若输入等幅波cmodUU cmamdUmU 2. 性能指标（检波效率、输入阻抗、性能指标（检波效率、输入阻抗、检波失真检波失真）若输入调幅波若输入调幅波电路参数和载频电路参数和载频对检波效率的影响对检波效率的影响（1 1）检波效率）检波效率 续续100 LcCR 10 LcCR 1 LcCR 一定一定R RL L下，下， 大大 高高 时，可达时，可达0.860.86。 过大，会引起检波失真过大，会引起检

41、波失真. .因此，因此，LcCRd100 LcCR10010 LcCRLcCR 一定时，一定时， dLR LcCR 检波管对检波效率的影响：检波管对检波效率的影响： （1 1）检波效率）检波效率 续续 检波管导通电阻检波管导通电阻r rD D越小，越小，充电时间越短，充电时间越短，电容电容C C上充的电压高上充的电压高, ,使输出低频信号幅度大使输出低频信号幅度大, ,检波效率提高检波效率提高. . 输入信号幅度对检波效率的影响输入信号幅度对检波效率的影响：输入信号幅度大输入信号幅度大, ,检波效率高检波效率高（1 1）检波效率）检波效率 续续 对高频信号源来说，检波器相当于一个负载，对高频信

42、号源来说，检波器相当于一个负载，即为检波器的输入电阻。即为检波器的输入电阻。1cmimURI式中式中, ,U Ucmcm为输入载波分量的电压振幅为输入载波分量的电压振幅, , I I1m1m为输入为输入高频电流的基波高频电流的基波( (载频载频) )振幅振幅. .2dR2. 性能指标（检波效率、输入阻抗、性能指标（检波效率、输入阻抗、检波失真检波失真）（2 2）输入阻抗（对载波频率而言）输入阻抗（对载波频率而言）可见，大信号检波器比小信号检波器的输入电阻大可见，大信号检波器比小信号检波器的输入电阻大.因而，大信号检波器对前一级电路的影响小因而，大信号检波器对前一级电路的影响小。（3 3）检波失

43、真）检波失真( (重点）重点）n对角线失真（惰性失真、放电失真）对角线失真（惰性失真、放电失真）n割底失真割底失真( (负峰切割失真负峰切割失真) )n频率失真频率失真n非线性失真非线性失真2. 性能指标（检波效率、输入阻抗、性能指标（检波效率、输入阻抗、检波失真检波失真）( (由检波二极管伏安特性弯由检波二极管伏安特性弯曲引起的，对大信号检波曲引起的，对大信号检波器影响不大）器影响不大）ttUtuAMC )(tui(t)与与uc(t)uc(t)ui(t)失真原因：失真原因：（a a）对角线失真（惰性失真、放电失真）对角线失真（惰性失真、放电失真） 放电时间常数放电时间常数R RL LC C太

44、大，放电慢，以致电容太大，放电慢，以致电容C C上的电荷跟不上调幅波包络的变化上的电荷跟不上调幅波包络的变化. .不失真条件：不失真条件：电容放电的速度电容放电的速度 包络线下降速度包络线下降速度（a a）对角线失真（惰性失真、放电失真）对角线失真（惰性失真、放电失真） 续续aaLmmCR2max1 表明：表明： ，则包络变化大；，则包络变化大； 或或 R RL LC C大，放电慢，都易产生对角线失真。大，放电慢，都易产生对角线失真。2max)(11LaCRm或或不失真条件：不失真条件：大或am工程上可按下式计算工程上可按下式计算:5 . 1maxCRL Uim(1-ma) Ui mttmUu

45、caimi cos)cos1( URL后级放大器后级放大器ui+- -CriRLVDCd+UDC - -+- -URL+u(t)- -（b b）割底失真割底失真( (负峰切割失真负峰切割失真) )失真原因：失真原因：ui(t)uo(t) u i(t)与与uo(t)tUDCu(t)tuo(t) Uim(1-ma) Ui mttmUucaimi cos)cos1( URL后级放大器后级放大器ui+- -CriRLVDCd+UDC - -+- -URL+u(t)- -（b b）割底失真割底失真( (负峰切割失真负峰切割失真) )失真原因：失真原因：iLLrRR/交流交流(低频低频)负载电阻负载电阻:

46、直流负载电阻直流负载电阻:LLRR 且且由于检波器的交流、直流负由于检波器的交流、直流负载电阻不同，而且调幅度载电阻不同，而且调幅度 m ma a 又过大引起的。又过大引起的。RL解调器在接收机中的位置解调器在接收机中的位置（b b）割底失真割底失真( (负峰切割失真负峰切割失真) ) 续续不失真条件为：不失真条件为：）时时（或或1 dLLaRRm LRU )1 (acmmUiLLdarRRm1表明表明: ri越小越小, RL分压越大分压越大, 越易产生此类失真越易产生此类失真; ma越大越大, 调幅波振幅调幅波振幅maUcm越大越大, 越易产越易产 生此类失真生此类失真.KKRL105 （c

47、 c）频率失真频率失真由隔直耦合电容由隔直耦合电容 C1 和滤波电容和滤波电容 C 引起的引起的.irC1min1LRCmax1n为使频率在为使频率在 min时时,C1上压上压 降不大降不大, 不产生频率失真不产生频率失真: n为使频率在为使频率在 max时时, C断开断开, 不把低频电流旁路掉不把低频电流旁路掉:综上综上,一般一般,隔直耦合电容隔直耦合电容 C1 取几个微法取几个微法 ( F),滤波电容滤波电容 C 取取0.005 F0.02 F 。应用例：应用例：二极管峰值包络检波器，原电路正常工作二极管峰值包络检波器，原电路正常工作（1 1）若检波电容）若检波电容C C加倍，易产生（加倍

48、，易产生（ ），），（2 2）若电路参数保持正常工作时的值不变，加大）若电路参数保持正常工作时的值不变，加大输入调幅波的调制度输入调幅波的调制度m ma a时，易产生（时，易产生（ ）。）。 A A、底部切割失真（负峰切割失真）底部切割失真（负峰切割失真） B B、惰性失真（对角线切割失真）惰性失真（对角线切割失真） C C、惰性和底部切割失真惰性和底部切割失真 检波电路参数的选取检波电路参数的选取 检波二极管检波二极管D- 选点接触型选点接触型(2AP系列系列) 正向导通电阻小正向导通电阻小,反向电阻大反向电阻大. 直流负载电阻直流负载电阻RL- 5k10k 兼顾检波效率、避免割底失真兼顾检

49、波效率、避免割底失真 滤波电容滤波电容C-0.005 F0.02 F 兼顾检波效率、避免对角线失真、频率失真兼顾检波效率、避免对角线失真、频率失真 输出隔直耦合电容输出隔直耦合电容C1-5 F10 F 避免频率失真避免频率失真三、普通调幅波三、普通调幅波同步同步解调电路解调电路( (相干解调相干解调) )乘乘 法法 器器低通低通滤波滤波本地载波本地载波u ur r输入信号输入信号u ui i输出调制信号输出调制信号uo1.1.原理：原理：在接收端必须外加一个与载波在接收端必须外加一个与载波同频同相同频同相的信号。的信号。一般用一般用模拟相乘器模拟相乘器完成完成2. 2. 电路电路应用例：应用例

50、：下图为同步检波器原理框图，下图为同步检波器原理框图，本地载波，本地载波，其中其中 为常数，输入信号为常数，输入信号 （1 1）写出输出电压）写出输出电压u uo o(t)(t)的表达式，并说明的表达式，并说明u uo o(t)(t)是是否失真；否失真；（2 2）说明此原理框图是否可以用来解调普通调幅波？）说明此原理框图是否可以用来解调普通调幅波？)cos()(0tUtucrmr0ttUtucsmscoscos)(5.6 5.6 抑制载波调幅波抑制载波调幅波的产生和解调电路的产生和解调电路二极管环形调制器二极管环形调制器模拟乘法器模拟乘法器MC1596MC1596一、抑制载波调幅一、抑制载波调

51、幅产生产生电路电路二、抑制载波调幅二、抑制载波调幅解调解调电路电路乘积型同步检波电路乘积型同步检波电路模拟乘法器模拟乘法器)coscos)(tUtUtgkimccmc双向周期方波双向周期方波开关函数开关函数.cos5543cos34cos4)(cttttkcc若考虑调制信号：若考虑调制信号：tUtum cos)(则输出电压为则输出电压为)()()(tutktu. 34 4 ttUttUcmcm3coscoscoscos抑制载波的调幅波抑制载波的调幅波带通滤波器滤除带通滤波器滤除二极管环形调制器二极管环形调制器)coscos)(tUtUtgkimccmc双向周期方波双向周期方波开关函数开关函数.cos5543cos34cos4)(cttttkcc若考虑调制信号：若考虑调制信号：tUtum cos)(则输出电压为则输出电压为)()()(tutktu. 34 4 ttUttUcmcm3coscoscoscos抑制载波的调幅