高频电子线路-第七章

1、2021/8/612021/8/627.7 残留边带调幅残留边带调幅7.8 高电平调幅高电平调幅7.9 包络检波包络检波7.10 同步检波同步检波7.11 单边带信号的接收单边带信号的接收2021/8/63高频振荡高频放大话筒声音缓冲发射 天线倍频调制音频放大2021/8/64 为使天线能有效地发送和接为使天线能有效地发送和接收电磁波，天线的几何尺寸必须收电磁波，天线的几何尺寸必须和信号波长相比拟，一般不宜短和信号波长相比拟，一般不宜短于于1/41/4波长。波长。2021/8/65频谱搬移频谱搬移1c2c2021/8/66QfBW0频谱搬移频谱搬移1000minmaxff3minmaxffAM

2、广播信号广播信号:535 1605kHz，BW=20kHz501k1000k200fBW2k10k200fBWlowhigh2020k10k1000k100k2021/8/67调幅调幅调相调相调制调制连续波调制连续波调制脉冲波调制脉冲波调制脉宽调制脉宽调制振幅调制振幅调制编码调制编码调制调频调频脉位调制脉位调制2021/8/68平方律调幅平方律调幅斩波调幅斩波调幅调幅方法调幅方法低电平调幅低电平调幅高电平调幅高电平调幅集电极调幅集电极调幅基极调幅基极调幅2021/8/69 高频放大 fs fs 本地振荡 fo 混频 fo fs = fi fi 低频放大 检波 中频放大 F F 2021/8/6

3、102021/8/6112021/8/6122021/8/613二极管检波器二极管检波器三极管检波器三极管检波器检波检波器件器件信号大小信号大小小信号检波器小信号检波器大信号检波器大信号检波器工作特点工作特点包络检波器包络检波器同步检波器同步检波器2021/8/6142021/8/615 tV000cosv tVcosv调幅信号（已调波）：调幅信号（已调波）： ttV0mAMcos)(v tVkVtVcos)(a0m，式中式中ak )cos1()cos1()(a00a0mtmVtVVkVtV 0aaVVkm常用百分比数表示。常用百分比数表示。ttmV0a0AMcos)cos1(v2021/8/

4、616)1 (aomaxmVVoV)1 (aominmVV)cos1()(a0mtmVtV0min000max0minmaxa)(21VVVVVVVVVm 2021/8/617100min000maxminmaxaammVVVmVVVmVVx的取值范围为：，应分别表示为：算出值不同，和轴对称，则用若，调幅波不是基于下上2021/8/618tV000cosvtV cosv0am1am10a m1am2021/8/61900maxVVVm上0min0VVVm下2021/8/620应避免。产出干扰，带较宽，会对其他电台，占据频变形，故含有很多谐波由于振幅原来调制信号的波形，不能恢复称为过量调幅。检波

5、后重的失真，已调波的包络产生了严零。时，有一段时间振幅为当1amtV000cosvtV cosv0am1am10a m1am2021/8/621tmtmtVttmVt)cos(21)cos(21coscos)cos1 ()(0a0a000a0AMv 调制信号0载波调幅波0+上边频0-下边频2021/8/622nnnnntmtmtVtmtmtVttmVt)cos(21)cos(21cos)cos(21)cos(21coscoscos1)(0000000000nnnnnnnnnAMv信号带宽信号带宽max2B 0 maxo 调幅波maxmaxmaxmax调制信号载波0+max上边带0-max下边带

6、2021/8/6232021/8/624 如果将普通调幅波输送功率至电阻如果将普通调幅波输送功率至电阻R上，则载波与两个边频将分别得出如下上，则载波与两个边频将分别得出如下的功率：的功率：00002Vma0a2Vm00V载波功率载波功率:RVRVP2020oT2121上边频或下边频上边频或下边频: :在调幅信号一周期内，在调幅信号一周期内，AMAM信号的平均输出功率是信号的平均输出功率是oTaDSBoTAMPmPPP)211 (2tmtmtVttmVt)cos(21)cos(21coscos)cos1 ()(0a0a000a0AMv2021/8/625 当当ma1时，时，PoT(2/3)Po

7、；当当ma0.5时，时，PoT(8/9)Po ； oT2aDSBoTAMPmPPP)211 ( 00002Vma02Vma00V2021/8/626传输信号的能力。，提高的值，以增强边带功率应尽可能地提高带内，因此在调幅制中。由于信号包含在边频息携带信频产生功率所增加的部分是两个边的增大而增加。出功率随由图可知：调幅波的输aOTaamPmm)(222021/8/627)cos()cos(cccma21AMttUmuucu和和ttUmuccmaocoscos2021/8/628tou图5-3-6 平衡调幅波0tu0tcu02021/8/629 2021/8/630 o1uo2u tUu)cos(

8、ccm1otUu)cos(ccm2o2021/8/631与普通调幅波相比与普通调幅波相比,由于抑制了由于抑制了载波及一个边带载波及一个边带, 因而信道的传输频带可节省一半因而信道的传输频带可节省一半,这有助这有助于解决频道拥挤问题。于解决频道拥挤问题。采用单边带调幅采用单边带调幅,从理论上看从理论上看, 其发射功率其发射功率可全部用于传输含有信息的一个边带可全部用于传输含有信息的一个边带, 在调幅波总功率相在调幅波总功率相同的条件下同的条件下, 可提高接收端的信噪比可提高接收端的信噪比, 因而可增大通信距离。因而可增大通信距离。在短波传播的过在短波传播的过程中程中,调幅波的载波分量大调幅波的载

9、波分量大, 载波和上、下边带的电流衰落载波和上、下边带的电流衰落不同不同, 使原始相位关系在传播过程中易遭到破坏使原始相位关系在传播过程中易遭到破坏, 接收端收接收端收到的信号时强时弱到的信号时强时弱, 并且有失真并且有失真, 这种现象称为这种现象称为选择性衰落选择性衰落。单边带调幅波因不含载波单边带调幅波因不含载波, 选择性衰落现象也就不明显。选择性衰落现象也就不明显。2021/8/632电压电压表达式表达式普通调幅波普通调幅波ttmV0a0cos)cos1 (载波被抑制双边带调幅波载波被抑制双边带调幅波ttVm00acoscos单边带信号单边带信号tVm)cos(200a)cos(2(00

10、tVma或波形图波形图频谱图频谱图 0- 0+ 0a21Vm 0- 0+ 0a21Vm 信号信号带宽带宽)2( 2)2( 22 0- 0+ 三种振幅调制信号三种振幅调制信号2021/8/6332021/8/634 2021/8/635二极管的特性可表示为：输入电压为：代入上式，化解得：调制信号二次谐波调制信号基频载波二次谐波上，下边频调制信号基频载波频率直流项tVatVatVattVVatVatVaVVaa2cos21cos2cos21)cos()cos(coscos)(21221020200022100120220滤波后得：)cos()cos(cos)(0002001ttVVatVatv20

11、21/8/6362021/8/637Ro21iiv20020010)coscos()coscos(tVtVtVtVaaai120020010)coscos()coscos(tVtVtVtVaaai2（可用滤波器滤掉）。调制信号频率与只有上、下边带输出中没有载波分量，0tVVatVVatVaRv)cos()cos(cos2002002102021/8/6382021/8/6392021/8/640，即实现了调幅。调幅波输出滤波器，取出所需要的的带通通过中心频率为及各种谐波分量等。再脉冲，因而包含的被“斩”成周期为），以使它的输出波形的开关电路（斩波电路控制通过一个受载波频率要传送的信号所谓斩波调

12、幅就是将所)(2)(0000tvtvo0100)(1tttS00cos cos 2021/8/6410100)(1tttS00cos cos 的矩形波。、重复频率为是一个振幅等于因此，21)(01tS开关函数开关函数S1(t)以下式代表以下式代表： )()(1tStvtvtv为：斩波后的电压2021/8/642 输出。为载波被抑制的双边带项，即输出电压取出的带通滤波器后，即可等项。通过中心频率为、中包含，则如果则有：展开为：可用如下的傅立叶级数由于00000000000113cos5cos523cos32cos2215cos523cos32cos221)()(tvtvttVtvttvttvtt

13、vtvtvttttStSo输出波形：输出波形：2021/8/643 。它的峰峰值等于上、下对称的方波，为此处开关函数22tS0cos 10cos 100tt2(t)S2021/8/644 为：开关函数tS20cos 10cos 1200)(tttS ttttS00025cos543cos34cos4 ttvttvtv003cos34cos4的双边带输出。滤波器后，同样得到的带通频率为提高了一倍。经过中心而且高频分量的振幅也没有低频分量，幅相比，平衡斩波调幅由上式可知，与斩波调002021/8/6452021/8/6462021/8/647)cos()cos(21,coscos,cos,cos0

14、0211201122011ttVVKttVVKvtVvtVvmmmmomm211vvKvo2021/8/648 调幅波的功率关系 如果将如果将上上式所代表的普通调幅波电压加于电阻式所代表的普通调幅波电压加于电阻LR则载波及两个边频分量将产生如下的功率则载波及两个边频分量将产生如下的功率: 上上,载波功率载波功率 L2cmt2RUP 上边频、下边频功率分别为上边频、下边频功率分别为 t2aL2cmadt2aL2cmau4121)2(4121)2(PmRUmPPmRUmP 已调波表达式为已调波表达式为ttmUucacmAMcos)cos1 (2021/8/649单音频调制单音频调制时调幅信号电压时

15、调幅信号电压在载波信号一个周期内在载波信号一个周期内，电阻，电阻LR上获得的平均功率可表示为上获得的平均功率可表示为 )( coscos121)(c22aL2cmtdttmRUtp2atcos1tmP于是于是, 在调制信号在调制信号u的一个周期内的一个周期内, 平均输入功率为平均输入功率为 EC0ccC0ccEi)(21PIUtdIUP(5-3-9) 2021/8/650调幅波的平均输出功率为调幅波的平均输出功率为 )21 ()()(212atAVmPtdtpP或或 )21 (2atudtAVmPPPPP (5-3-10) 多音频调制时 )2221 (2an2a22a1tAVmmmPP 0am

16、tAVPP1amtAV5 . 1 PP由式由式(5-3-9)可知，当可知，当(未调制时未调制时), 当当(100%调幅调幅)时时, 上、下边带上、下边带功率之和是已调波总输出功率的三分之一功率之和是已调波总输出功率的三分之一。 这说明这说明,100%调幅时调幅时,包含信息的包含信息的2021/8/6512021/8/652。2021/8/653调幅波0+上边频0-下边频2021/8/654 2021/8/6552021/8/656tKV)cos(0ttV)cos()cos(2100ttV)cos()cos(21002021/8/657ttVttVvttVttVv00020001coscos21

17、cossincoscos21sinsin因此，输出电压为：因此，输出电压为：tKVvvKv0213cos2021/8/658 途的方法。设备，是一种有发展前型轻便简单。它特别适用于小因此制造和维护都比较，和网络工作于固定频率这种方法所需要的移相212021/8/659)sin(12t2021/8/6602021/8/661 2021/8/6622021/8/6632021/8/664 2021/8/665 临临界界过压过压欠压欠压VCC（t）临界临界过压过压欠压欠压V BB(t)2021/8/666 vb(t) + + VCC + VBB + VC(t) + vCE vBE + L C vc

18、v + ?2021/8/667 vb(t) + + VCC + VBB + VC(t) + vCE vBE + L C vc v + 制信号波形而变化。压之和，它随调源电压等于上述两个电放大器的有效集电极电相串联，因此与直流电源号由图可知，低频调制信ccVtVcos2021/8/668iCiC1)(tvCCV临临界界过压过压欠压欠压VCC（t）到调幅波输出。，于是得调制信号的波形而变化输出高频电压振幅将随极的回路比变化。因此，在集电随集电极电源电压成正分量下，集电极电流的基波由图可知，在过压状态1cmI2021/8/669源。需要大功率的调制信号由调制信号供给，因而已调波的变频带功率0P202

19、1/8/670,coscbmbtUutUucosmctUUucbmBBBEcos， )cos1 (cos)(aCCmCCCCtmUtUUtUCCmaUUm)(CCtU0CIc1mI)(CCtU)(CCtU与与 )cos1 ()cos1 (ac1mtc1maC0t0CtmIItmII(5-3-41 ) 2021/8/6710uCCCC)(UtU0C tC0IIc1mc1mtII（ tC0cc tEIUP P2 tc1m to21RIP to tE tcPPP tE to tcPP 2021/8/672 )1 ()(accmax ccmUtU)1 ()(a tC0max C0mItI)1 ()(a

20、 tc1mmax c1mItI2a tEmax C0max ccmax E)1 ()(mPItUP 2a top2max c1mmax o)1(21mPRIP 2a to tEmax omax Emax c)1 ()(mPPPPP tc tE tomax Emax omax cPPPP 2021/8/673u tC0a tC0AV C0)()cos1 (21ItdtmII ( ) )()cos1 (2121)(2121p2a2c1mtp2c1mAV otdRtmItdRIP)21 ()21 (212a to2ap2 tc1mmPmRI() )()cos1 (21)(212a tC0 tCCC0

21、CCAV EtdtmIUtdIUP)211 ()211 (2a tE2a tC0 tCCmPmIU () tcAV EAV oAV cPP(常数常数) () 2021/8/674Cvb(t)VCC+L+VBBvb+VB(t)VCCvc(t)基极调幅电路2021/8/675 C vb(t) VCC + L + VBB vb + + + VB(t) VCC vc(t) 基极调幅电路而变化。形压之和，它随调制信号电的有效偏压等于这两个相串联。放大器偏压与直流号电压由图可知，低频调制信BBVtVcos2021/8/676)(tv)(tVCCiCvAM（t）临界临界过压过压欠压欠压V BB(t)波输出。

22、而变化，于是得到调幅幅将随调制信号的波形的回路输出高频电压振。因此，集电极随基极电压成正比变化分量下，集电极电流的基波由图可知，在欠压状态1cmI2021/8/6772021/8/6782021/8/679非线性非线性 电路电路低通低通滤滤 波器波器从已调波中检出包络信息从已调波中检出包络信息，只适用于，只适用于AM信号信号 输入输入 AM信号信号检出包络信息检出包络信息2021/8/680 ttmUucaimicos)cos1 () 充电常数充电常数1dCR很小很小 放电常数放电常数11CR很大很大 图 5-4-6 检波电路2021/8/681图5-4-7 检波器各点波形2021/8/682

23、 TdTdTddD 0 )(UuUuUugi当当图5-4-8 大信号检波的图解2021/8/683 1d33RR （2） 电压传输系数电压传输系数coscosimaimaimamdUmUmUmUK )cossin(diiigIUR cossin)(tan1iRR2021/8/6846.0501dRg6sin321cos23tan3 21iRR i12RR i11/rRR 2021/8/685 maxa2a111mmCR 2021/8/686 + + v C + R RL VC Cc vi D 考虑了耦合电容Cc和低放输入电阻RL后的检波电路 imLRVRRRV 2021/8/687考虑了耦合电

24、容Cc和低放输入电阻RL后的检波电路 + + v C + R RL VC Cc vi D V i m（1-m）V i mttmVoimicos)cos1 (vV R)cos1 (tmVimttmVoimicos)cos1 (vttmVoimicos)cos1 ( v)cos1 (tmVim)cos1 (tmVimV RV RV RV RV R2021/8/688 + + v C + R RL VC Cc vi D 考虑了耦合电容Cc和低放输入电阻RL后的检波电路RimVtmVacos1RaimVmV1RRRRRRmLLLa/2021/8/689 + + v C + R RL VC Cc vi D 考虑了耦合电容Cc和低放输入电阻RL后的检波电路 非线性失真非线性失真 2021/8/690 + + v C + R RL VC Cc vi D 考虑了耦合电容Cc和低放输入电阻RL后的检波电路 RCmax1LcminR1C2021/8/691 c11)105(CR maxama