高频振幅调制电路.

1、1振幅调制2双边带信号双边带信号 在调制过程中在调制过程中,将载波抑制就形成了将载波抑制就形成了抑制载波双边带信号抑制载波双边带信号,简称双边带信号。简称双边带信号。它可用载波与调制信号相乘得到它可用载波与调制信号相乘得到,其表示其表示式为式为( )( )( )( )cos( )cosDSBCDSBCccutkf t kf t uutkU U ttg tt在单一正弦信号u=Ucost调制时,3图66 DSB信号波形 u0(a)uCtuDSB(t)0t(b)(c)t001800U(t) U cost4可以看出，可以看出，DSBDSB信号的特点为信号的特点为5 单边带信号单边带信号 单边带（单边带

2、（SSBSSB）信号是由信号是由DSBDSB信号经边带滤信号经边带滤波器滤除一个边带或在调制过程中波器滤除一个边带或在调制过程中, ,直接将一直接将一个边带抵消而成。个边带抵消而成。 当取上边带时当取上边带时( )cos()( )cos()SSBcSSBcutUtutUt取下边带时取下边带时6图图67 单音调制的单音调制的SSB信号波形信号波形 uSSB(t)0tfc FU7图图68 单边带调制时的频谱搬移单边带调制时的频谱搬移 0F(a)f0(b)ffcfc F0(c)f带宽为带宽为F F8 为了看清为了看清SSBSSB信号波形的特点信号波形的特点, ,下面分析下面分析双音调制时产生的双音调

3、制时产生的SSBSSB信号波形。为分析方便。信号波形。为分析方便。设双音频振幅相等设双音频振幅相等, ,即即12212121212121( )coscos112cos()cos()2211cos()cos() cos2211cos()cos()222DSBcSSBcutUtUtuUttuUtttUutt 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)(622) 9进一步展开进一步展开121cos()cos()424SSBccUUutt(623) 10图图69 69 双音调制时双音调制时SSBSSB信号的波形和频谱信号的波形和

4、频谱u0(a)t12(21)12(12)12(12)c12(21)t0uSSB(t)(b)SSB信号频谱(c)等幅双音调制信号频谱ff00F1F2fc F1fc F211 ( )cos( )sinSSBccuf ttf tt12211( )( )( )1sgn( )( )sgn( ) ( )( )sgn( )jff tf tttjtFjFFe 由于 sgn(sgn() )是符号函数是符号函数, ,可得可得f f(t)(t)的傅里叶变换的傅里叶变换 (626) (627) (628) 13图图610 610 希尔伯特变换网络及其传递函数希尔伯特变换网络及其传递函数 14 图图611语音调制的语音

5、调制的SSB信号频谱信号频谱(a)DSB频谱频谱 (b)上边带频谱上边带频谱 (c)下边带频谱下边带频谱 0(a)cFDSB()cmcmF(c)2F(c)2ccmcm0(b)FSSBU()cm0(c)FSSBL()cmcmcm15电压电压表达式表达式普通调幅波普通调幅波tcos) tcosm1 (V0a0载波被抑制双边带调幅波载波被抑制双边带调幅波tcostcosVm00a单边带信号单边带信号t )cos(V2m00a) t )cos(V2m(00a或波形图波形图频谱图频谱图0-0+m0aVm210-0+m0aVm21信号信号带宽带宽)2( 2)2( 220-0+ 三种振幅调制信号三种振幅调制

6、信号16 AMAM，DSBDSB，SSBSSB信号都是将调制信号的频谱搬移信号都是将调制信号的频谱搬移到载频上去，搬移过程中频谱结构不发生变化，属于到载频上去，搬移过程中频谱结构不发生变化，属于频谱的线性搬移频谱的线性搬移 AM：DSB: SSB:)()()(tutkftucDSB这些调制的实现以这些调制的实现以乘乘法器法器为基础。为基础。 17调制包括：高电平调制和低电平调制调制包括：高电平调制和低电平调制高电平调制高电平调制：将功放和调制合二为一，调制后不需放大，即可发射低电平调制低电平调制：将功放和调制分开，调制后需要放大方可发射。l调制方法：用非线性器件调制方法：用非线性器件组合频率分

7、量组合频率分量 滤滤波取出有用分量波取出有用分量18 AM：DSB:SSB:)()()(tutkftucDSB这些调制的实现以这些调制的实现以乘乘法器法器为基础。为基础。 19高电平调制：将功放和调制合二为一，调制后不需放大，即可发射低电平调制：将功放和调制分开，调制后需要放大方可发射。l调制方法：用非线性器件调制方法：用非线性器件组合频率分量组合频率分量 滤滤波取出有用分量波取出有用分量20利用功放的调制特性来完成调制 基极调制基极调制欠压区集电极调制集电极调制过压区UBBUCC21ucT1UccT2Ucc0uuAMT322)cos1 (cos1)(00001tmkUtUUkUtuUkkUI

8、cccccccccccUcc023uuo(t)H(j)VDucuDiDi(a)0(b)fFfc2fc3fc带通滤波器BPF单二极管调制电路及频谱 )coscos(.)3cos32cos221()(tUtUttguutKgicCccDCcDD 当当UCU时时,可知可知,流过二极管的电流流过二极管的电流iD为为:2425差分对电差分对电路路单差分对单差分对AM调幅电路调幅电路UEE差分输出电流差分输出电流TAEEBoTAooUuUuIUutIi2tanh12tanh)(ACuu Buu TcEEccocTcEEoTAEEBooUUxUUmtxtxtmItUUUtUIUuUuIi,3cos)(cos

9、)(cos1cos2tanhcos12tanh131令令用中心频率为用中心频率为fcfc，带宽为带宽为2 2F F滤波器滤波后，有：滤波器滤波后，有： 26DSB调制电路调制电路二极管调制电路（1）二极管平衡）二极管平衡DSB调制器调制器带通滤波器T1RLT2ucVD1VD2N2uD1uD2AN1N1OBN2ON1uN2uo(t)二极管平衡二极管平衡DSB调制电路调制电路 27当当U UC CUU时，输出变压器的次级电流时，输出变压器的次级电流滤波器的中心频率为滤波器的中心频率为fcfc, ,带宽为带宽为2 2F,F,谐振阻抗为谐振阻抗为R RL L, ,则输出电压为则输出电压为28如果如果u

10、 uc c 、u u的位置交换，则该电路不能得到的位置交换，则该电路不能得到DSBDSB信号信号。29i1i2(a)i20t(b)(d)(c)uot00ti10tuD1uD2i2i100tuu二极管平衡二极管平衡DSB调制器波形调制器波形 30二极管环形电路（双平衡调制器）二极管环形电路（双平衡调制器）ttUgRutUttgutKgicDLoccDcDL coscos8cos.)3cos34cos4(2)(2 输出电流经滤波后,有 。31SSB调制电路调制电路 32阻带40通带阻带过滤带b/dB0fcfc Fminfc Fminfc Fmaxf33ttfttftuccSSBsin)(cos)(

11、)(34平 衡调制器A/ 2平 衡调制器B/ 2f (t)f (t)cos ctcosctsinctf (t)sin ctuSSB 上 边 带 下 边 带0F ()0cc0F ()j0cc35调幅信号的解调调幅信号的解调 36ui非线性电路(器件)低 通滤波器u00fttf00F(a)(b)fc Ffcfc F包络检波的原理框图 37（2）同步检波）同步检波插入载波同步解调器低通滤波器uUcos (ctc)DSB信号SSB信号或ffc Ffcfc Fffc F00fF038低通滤波器us(a)uour包络检波器us(b)uour同步检波器 的两种类型(a)乘积型; (b)叠加型39二极管峰值包

12、络检波器二极管峰值包络检波器uiCRVDuo(a)CRuoui(b)CR(c)uo 二极管峰值包络检波器(a)原理电路 (b)二极管导通 (c)二极管截止40RcRcc11()0()cZZR 41uCU1U2uiU3uCU4tUAUB0通断断通(a)(b)(c)t00 0tUouoiDUav42结论：结论： 430iDgDuDuDUottiD0iDmax(a)(b)44当输入当输入AM信号时信号时45u 二极管两端的电压：二极管两端的电压： 二极管电压波形图二极管电压波形图 46 检波电路中输出电压包含直流和调制分量，检波电路中输出电压包含直流和调制分量，如果只需输出调制频率电压，则可在原电路

13、的基如果只需输出调制频率电压，则可在原电路的基础上增加隔直电容础上增加隔直电容CgCg和负载和负载RgRg。 此时输出电压只有调制频率存在，即此时输出电压只有调制频率存在，即u uo o=u=u 47 48modUUK CdmUUK （6- 44）（6- 45）49tUucms cos )cos(sin)cos1(cos1(cossin)(max00 mDmDDUgUgiI）)cossin()cos1(cos1(cossin)(max11 mDmDDUgUgiI）)cos1()(0max mDmDDUgUUgi：(6-46)(6-47)(6-48)50000coscoscos(sincos )

14、mdmmDmmUUKUUUI Rg RUU (6-49)(6-50)(6-51)3333RrRgDD 33(tan)()133DDDg Rg Rg R 51)cos1()(0tmUKtUmD (6-52)52(2)输入电阻输入电阻Ri 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R Ri i及输入电容及输入电容C Ci i。输入电。输入电阻影响前级中频放大器的品质因数和放大器的增益，输入电阻影响前级中频放大器的品质因数和放大器的增益，输入电容影响谐振频率。容影响谐振频率。CRisR0LC1ZiRiCi检波器的输入阻抗 前级放大器谐振电路531323353(sincos )(sinc

15、os )()(1)()622612332232mmiDDmDDDDDUURgIgUggRgRgg 1IURmi (6-53)(6-54)54也可以从功率的角度来分析。也可以从功率的角度来分析。 因为因为r rD D很小，很小， 很小，所以可以认为二极管很小，所以可以认为二极管基本不消耗能量，输入功率就等于电阻基本不消耗能量，输入功率就等于电阻R R上消耗的功上消耗的功率。即检波效率近似为率。即检波效率近似为1 1，因此有：，因此有：222220RRRURURUiimm 得得：，550uCtui惰性失真的波形 不能跟随包络变化 在二极管截止期间在二极管截止期间, ,电容电容C C两端电压下降的速

16、度取决于两端电压下降的速度取决于RCRC的的时常数。如果电容放电速度很慢，使的输出电压不能跟随时常数。如果电容放电速度很慢，使的输出电压不能跟随输入信号包络下降的速度，那么检波输出将与输入信号包输入信号包络下降的速度，那么检波输出将与输入信号包络不一样，产生失真。把由于络不一样，产生失真。把由于RCRC时间常数过大而引起的这时间常数过大而引起的这种失真称做惰性失真。种失真称做惰性失真。56 为了避免产生惰性失真为了避免产生惰性失真, ,必须在任何一个高频周期内必须在任何一个高频周期内, ,使使电容电容C C通过通过R R放电的速度大于或等于包络的下降速度放电的速度大于或等于包络的下降速度, ,

17、即：即：( )ouU ttt 设输入为单音调制设输入为单音调制AMAM波波, ,则在则在t t1 1时刻其包络的变化速度为：时刻其包络的变化速度为：11sin)cos1()(tUmtttmUtttUmm 二极管停止导通的瞬间二极管停止导通的瞬间,电容两端电压电容两端电压uC近似为输入电压包近似为输入电压包络值络值,即即uC=Um(1+mcost)。在。在t1时刻通过时刻通过R放电的速度为：放电的速度为：11111()(1cos)ttCRCCmuuteUmtttttRC 57将式将式(656)(656)和式和式(657)(657)代入式代入式(655),(655),可得：可得：1111111(1

18、cos)sin|sin|sin111cos)(1cosmmmmUmtmUtRCmUtmRCtAmtUmtRC （ 实际上实际上, ,不同的不同的t t1 1, ,U U(t)(t)和和u uC C的下降速度不同的下降速度不同, ,为避免产生惰为避免产生惰性失真性失真, ,必须保证必须保证A A值最大时值最大时, ,仍有仍有A Amaxmax11。故令。故令d dA Ad dt t1 1=0,=0,得：得：(6-58)(6-59)代入式代入式(658),(658),得出不失真条件如下得出不失真条件如下: :1costm 58(6-60)(6-61)21mRCm maxmaxmax21mRCm 5

19、9 usCVDRRgCg(a)usutt00(b)(c)URUCusCVDRRgCg(a)usutt00(b)(c)URUC底部切削失真 u60 RCgRUURR (1)CCggRUmURRRRmRRR (6-62)(6-63)(6-64)61C1(a)C2R2RgCgR1(b)射随器RRg减小底部切削失真的电路 62 uiR(a)(c)(b)uCVDuDR1CgRgC1RVDEcCcuDttt000uCui 图图646并联检波器及波形并联检波器及波形(a)原理电路原理电路 (b)波形波形 (c)实际电路实际电路 uiR(a)(c)(b)uCVDuDR1CgRgC1RVDEcCcuDttt00

20、0uCuiuiR(a)(c)(b)uCVDuDR1CgRgC1RVDEcCcuDttt000uCui(a)(c)(b) 二极管电压就是输出电压二极管电压就是输出电压 输出电压具有高频分量，后面输出电压具有高频分量，后面需要加低通滤波器。需要加低通滤波器。63三、同步检波器三、同步检波器 1乘积型同步检波器 乘法器低通滤波器LPFuousur乘积型同步检波器框图（1）DSBDSB信号解调信号解调 设输入信号为DSB信号,即us=Uscostcosct,本地恢复载波ur=Urcos(rt+),而且设r-c=c，则这两个信号相乘为：64经低通滤波器的输出,且考虑r-c=c在低通滤波器频带内,有：co

21、s()cosoocuUtt 可以看出，经过乘法器，把信号频谱线性地从c两侧搬移到了到r-c和rc两侧，如图：乘积型同步检波器的频谱(a)DSB信号频谱；(b)相乘后信号频谱c-r-cr+cr-c+r-c-r+c-r+c+cc+上边带上边带下边带下边带(a)(b)65由上式可以看出, ：当恢复载波与发射载波同频同相时,即r=c，=0,则: uo=Uocost 输出将无失真地将调制信号恢复出来。若恢复载波与发射载波有一定的频差,即r=c+c uo=Uocosctcost 引起振幅失真。若只有一定的相差，但频率相同，则： uo=Uocoscost 引入一个振幅衰减因子，使振幅减小66（2）SSB信号

22、的解调则：则：信号为：信号为：设设tUuSSBcss)cos( coscos()cos ()cos ()2srsrcrsrrcrcu uU UttU Utt （）当c=0,=0,则: uo=Uocost ，输出将无失真恢复调制信号。当c0,=0则：uo=Uocos（-c)t 引起频率失真。当c=0,0, 则：uo=Uocos(t-) 只改变相位，没失真。经低通滤波器的输出,且考虑r-c=c在低通滤波器频带内,有：cos()oocuUt 672. 叠加型 叠加型同步检波是将DSB或SSB信号插入恢复载波,使之成为或近似为AM信号,再利用包络检波器将调制信号恢复出来。如图所示。ususururCR

23、叠加型同步检波器原理图uo相加器usur包络检波器u1(a)(b)68（1）叠加型DSB信号检波 对DSB信号而言,只要加入的恢复载波电压在数值上满足一定的关系,就可得到一个不失真的AM波。设：rcrrrcsstUuttUu 且且,cos,coscosttmUtUUtUttUtUuuucrscrcrcsrrsr cos)cos1()cos1(coscoscoscos1 显然通过把输入信号与插入载波相加，就可得到AM信号，通过包络检波器就可以恢复出调制信号。69(2) 叠加型SSB信号检波设单频调制的单边带信号(上边带)为：cos()coscossinsinsscscscuUtUttUtt co

24、scossinsincos(cos)cossinsincossin( )cos( )srscscrcsrcscccmcuuUttUttUtUtUtUttAtBtUttt rssUtUtUABt cossinarctanarctan)(则：恢复载波：恢复载波：tUtUucrrrrcoscos=70tmmUtUUUUUtUUUUtUtUUtUUtUUtUBAtUrrsrsrsrsrssrsrsrsm cos21cos2)(1cos2sincos2cossin)cos()(22222222222222 上上式式可可近近似似为为：时时当当式式中中,1, mUUmrs)cos1(cos21)(tmUtm

25、UtUrrm 1211)1(21xxx可见把可见把SSB信号和插入载波相加后，得到近似的信号和插入载波相加后，得到近似的AM波波形，经过包络检波可恢复出调制信号。形，经过包络检波可恢复出调制信号。71混频混频一、混频的概述混频的概述 1、混频器的功能：频谱的线性搬移电路 组成：两个输入电压,输入信号us和本地振荡信号uL,其工作频率分别为fc和fL,一个输出信号为uI,称为中频信号，其频率是fc和fL的差频或和频,称为中频fI,fI=fLfc72显然，中频输出信号与输入信号的包络形状相同，显然，中频输出信号与输入信号的包络形状相同，只是填充频率不同，即内部波形疏密程度不同。只是填充频率不同，即

26、内部波形疏密程度不同。73中频中频fI与与f、 f的关系的关系当混频器输出取差频时，有当混频器输出取差频时，有fI ff或者或者 fI ff和频：和频：fI ff当当fI f，称为向上变频，称为向上变频 此时，虽然高中频比此时输入的高频信号频率还要高，仍此时，虽然高中频比此时输入的高频信号频率还要高，仍称为中频。称为中频。74振幅调制与解调电路、混频器都是频谱的线性搬移电路。振幅调制电路：振幅调制电路：即低频信号线性搬移到载频位置即低频信号线性搬移到载频位置解调电路：解调电路：将已调信号的频谱从载频（或中频）线性搬移到将已调信号的频谱从载频（或中频）线性搬移到低频位置低频位置混频器：混频器：将

27、位于载频的已调信号的频谱线性搬移到中频处将位于载频的已调信号的频谱线性搬移到中频处FfFcFFfcFFfIFfFfIc因此，可以用同样形式的电路来完成不同的搬移功能，因此，可以用同样形式的电路来完成不同的搬移功能，只不过输入输出信号不同。只不过输入输出信号不同。75 2混频器的工作原理 设输入到混频器中的输入已调信号us和本振电压uL分别为： 这两个信号的乘积为：tUuttUuLLLcss coscoscos ttUutttUUtttUUuuIIIcLcLsLLcsLsLcoscos)cos()cos(cos21coscoscos 如中频取差频fI=fL-fc，经过带通滤波器取出中频及所需边带

28、，则混频器输出为：76下图是混频器的实现原理框图。下图是混频器的实现原理框图。带通滤波器usuouLuI(a)带通滤波器非线性器件uIuouL(b)混频器的组成框图 su77本振为单一频率信号tLjtLjLLeetu21costLjLtLjLee21)(21)(21)(1)(2)()()(LLLF 由于由于故本振信号的频谱故本振信号的频谱 下面从频域再看混频的过程。下面从频域再看混频的过程。78)()(21)()()(21)()(21)(LsLsLLssLoFFFFFF 输入信号频谱为Fs(),则： 可以看出，不管输入信号是AM、DSB还是SSB信号，经过相乘后，只是频谱位置改变，而频谱结构并

29、没有变化，可用带通滤波器取出所需要的中频信号。下图是混频器的频谱变换。79 (Lc)I (Lc)0ILcLc|Fo()|cc0(b)(c)LL0(a)|Fs()|FL()|混频过程中的频谱变换(a)本振频谱 (b)信号频谱 (c)输出频谱 80混频器的分类混频器的分类混频混频：由单独的振荡器提供本振电压的混频电路称为混频器。变频变频：振荡和混频功能由一个非线性器件完成的混频电路称为变频器。有时也将振荡器和混频器合起来称为变频器。实际应用中，通常将 “混频”和“变频”两词混用。813混频器的主要性能指标（1）变频增益 变频电压增益定义为变频器中频输出电压振幅UI与高频输入信号电压振幅Us之比,即

30、：sIPCsIVCPPKUUK )lg(10)()lg(20)(sIPCsIVCPPdBKUUdBK或用分贝表示为：电压增益：功率增益：变频增益表征了变频器把高频信号变换为输出中频变频增益表征了变频器把高频信号变换为输出中频信号的能力，增益越大，变换能力越强。信号的能力，增益越大，变换能力越强。82（2）噪声系数混频器的噪声系数NF定义为：）输输出出信信噪噪比比（中中频频频频率率）输输入入信信噪噪比比（信信号号频频率率 FN（3）失真与干扰 变频器的失真有频率失真和非线性失真。 除此之外,还会产生各种非线性干扰,即由于器件的非线性而存在着组合频率的干扰，这些组合频率往往伴随着有用信号的存在，严

31、重影响混频器的正常工作。 描述了混频器对所传信号的信噪比影响程度。描述了混频器对所传信号的信噪比影响程度。83（4）变频压缩通常采用实际输出电平 低 于 其 理 想 电 平3dB的输入电平大小来表示压缩性能的好坏，此电平越高，性能越好。中频输出电平 /dB3dB3dB压缩电 平输入电平 /dB 混频器输入、输出电平的关系曲线 理想曲线实际曲线中频输出电平（dB)LSIUUU2184(5)选择性 混频器的中频输出应该只有所要接收的有用信号(反映为中频,即fI=fL-fc),而不应该有其它不需要的干扰信号。但在混频器的输出中,由于各种原因,总会混杂很多与中频频率接近的干扰信号.因此，混频器的选择性

32、是表示对中频以外的其他频率成分的抑制能力。85二、混频电路二、混频电路 1晶体三极管混频器 f0 fIUCCUBBuLusic晶体三极管混频器原理电路 86设输入信号和本振信号分别为：LsLLLcssUUtUutUu 且且,cos,cos 时变偏置电压LBBBBuUtU)(输出回路对中频谐振晶体管集电极电流ic是ube的函数nsBBnsBBsBBsBBBBcutUfnutUfutUfutUftUfi)(!1)( ! 31)( ! 21)( )()(32icf(ube)=f(us+BB（t）)在时变工作点处，将上式对us展开成泰勒级数87当当sUs,大信号工作,因此可得输出电流io为：tUttg

33、utKgicsLLDsLDo cos.3cos32cos2212)(2 94混频器的干扰混频器的干扰干扰：干扰： 除了有用信号以外的所有信号统称为干扰。产生干扰的原因：产生干扰的原因：混频器的非线性作用。形成干扰的条件：形成干扰的条件：（1）是否满足一定的频率关系；（2）满足频率关系的幅值是否较大混频器的主要干扰有以下几类：混频器的主要干扰有以下几类：由正常的信号和本振的组合频率产生接近中频的干扰，即干扰由正常的信号和本振的组合频率产生接近中频的干扰，即干扰哨声。哨声。外来干扰与本振的组合干扰，叫副波道干扰。外来干扰与本振的组合干扰，叫副波道干扰。外来干扰互相作用形成的互调干扰外来干扰互相作用

34、形成的互调干扰外来干扰与信号形成的的交叉调制干扰外来干扰与信号形成的的交叉调制干扰阻塞、倒易混频干扰等阻塞、倒易混频干扰等95一、信号与本振的自身组合干扰一、信号与本振的自身组合干扰 cLqfpff 输入信号输入信号 和本振电压和本振电压 ，则混频器产生的，则混频器产生的组合频率分量为：组合频率分量为： 当有用中频为差频时，即当有用中频为差频时，即 或或 ，ffpfqfffqfpfILcIcL或cLIfffLcIfffcsfu LLfu若中频带通滤波器的的带宽为若中频带通滤波器的的带宽为 ，那么凡是满足，那么凡是满足f2两种情况的组合频率分量都会形成干扰，则信号频率为两种情况的组合频率分量都会

35、形成干扰，则信号频率为qfqffqpfILc当取当取 时，上式变为时，上式变为cILfffpqffpqpfIc1故故pqffpqpffIIc11IfffIffI96通常取通常取 ，故上式可以近似表示为，故上式可以近似表示为 Iff pqpffIc1（6-105）该式等价于该式等价于qffqpfILc（6-104）称为变频比。称为变频比。 Icff 当变频比确定时，总能找到满足（6-105）和（6-106）的p、q整数值，但严重的干扰还是那些p和q都比较小的低阶干扰，这是因为p、q越大其对应分量的幅度也小。 通常，5阶以上的组合频率干扰可忽略不计。当取当取 时，可得时，可得LIcfffqppff

36、Ic1（6-106）这种干扰是信号本身（或其谐波）与本振信号的各次谐波组这种干扰是信号本身（或其谐波）与本振信号的各次谐波组合形成的，与外来干扰无关，减少这种干扰的方法是减少干合形成的，与外来干扰无关，减少这种干扰的方法是减少干扰点的数目扰点的数目。97下表 是 fcfI 与p、q的关系表 编号1234567891011121314151617181920p01121231234123412312q12334445555666677788fc/fI12132/33/241/21252/53/44/35/21/33/512/71/2例如： 调幅广播收音机的中频为465kHz，某电台发射频率为fc

37、=931kHz，接收机本振频率为fL=931+465=1396kHz。则干扰为：3阶和8阶干扰。2号：3阶干扰，2fC-fL=1862-1396=466,会产生1kHz的干扰哨声。10号：8阶干扰， 5fC-3fL=46798抑制干扰哨声的方法（1 1）正确选择中频数值，减少干扰点，排除低阶干扰。）正确选择中频数值，减少干扰点，排除低阶干扰。 例如一个短波收音机，波段范围为230MHz。 选fI=1.5MHz时,变频比为1.3320,则干扰点为： 2、4、6、7、10、11、14、15 选fI=0.5MHz时,变频比为460,则干扰点为：7、11 选fI=70MHz时,变频比为0.0290.4

38、3,则干扰点为：12、16、19（2 2）正确选择混频器的工作状态，减少组合频率分量）正确选择混频器的工作状态，减少组合频率分量 由于icIco(t)gm(t)us,令gm(t) 的谐波分量尽可能少或使组合频率分量的幅度减小减小本振电压和输入信号的幅值。（3 3）采用合理的电路形式，减少组合频率分量或使组合频率分）采用合理的电路形式，减少组合频率分量或使组合频率分量的幅度减小。量的幅度减小。99二、外来干扰与本振的组合干扰（外来干扰本振假二、外来干扰与本振的组合干扰（外来干扰本振假fI）这种干扰是指外来干扰与本振信号由于混频器的非线性而形成的假中频。这种干扰也叫副波道干扰或寄生通道干扰。设干扰

39、电压为uJ(t)=UJcosJt,频率为fJ。由前面（由前面（6-1046-104）式，）式，qffqpfILcqffqpfILJ 如果干扰频率fJ满足式（6-104），即： 就能形成干扰。因fL由所接收的信号频率决定,用fL=fc+fI代入上式,可得：ICJfqpfqpf11001.中频干扰 当p=0,q=1时，fJ=fI ，显然这是中频干扰，n=p+q=1为一阶。抑制中频干扰的措施（1）提高前端电路的选择性，加中频陷波器。（2）采用高中频，使中频干扰频率远离信号频率fC。0fJ fIf0 fcfLICI去高放(a)(b)1012镜像干扰 当p=1，q=1时，外来干扰频率fJ=fL+fI,这

40、个干扰频率与信号频率fC相对本振频率成镜象关系，因此叫镜象干扰，2阶干扰。 这个干扰信号uJ一旦进入混频器，也与uL混频，在混频器输出端会产生差频 fJ-fL=fI,从而接收机能听到干扰电台的声音。f0 fcfLfJfIfIf镜像干扰的频率关系 fJ、fC互为镜像关系102抑制镜像干扰的措施（1）提高前端电路的选择性（2）采用高中频，使干扰频率远离信号频率fC。3组合副波道干扰组合副波道干扰 对于qffqpfILJ当当pq时，存在一部分干扰，频率为时，存在一部分干扰，频率为qfffILJ 当当p = q =2，3，4时2ILJfff3ILJfff4ILJfff由于由于IILLJLfqffqqf

41、qfqf故故ILIqfqff即为即为n2q即即2q阶的组合干扰阶的组合干扰这类干扰对称分布在这类干扰对称分布在fL两侧，与两侧，与fL间隔为间隔为qfI103fIfI抑制组合副波道干扰的措施（1）提高前端电路的选择性（2）采用高中频，使干扰频率远离信号频率fC。104三、三、 交叉调制干扰交叉调制干扰(交调干扰交调干扰) 当干扰信号进入混频器时，它和有用信号就会形成交叉调制，产生干扰。 现象是当收听信号台时，可同时收听到有用信号和干扰信号的声音。但一旦有用信号消失后，干扰信号也随之消失。含义是干扰信号的包络转移到了有用信号的载波上，然后和本振混频，产生中频，而形成干扰。 因此，信号频率和干扰频

42、率间没有固定的关系。设干扰和有用信号同时进入混频器，且：JLsJJJJLLLcssuuuuttmUutUutUu则总输入：干扰信号：本振信号：有用信号：cos)cos1 (coscos105由非线性器件的i=f(t)展开成泰勒级数为：.)(44332210 uauauauaaufi 因为中频信号的组合频率系数之和为2。所以只有偶次方项才能产生中频信号，且：JsJLsLJLsuuuuuuuuuu2222222 注：相连乘积项可产生中频)222()222(2222224JsJLsLJLsJsJLsLJLsuuuuuuuuuuuuuuuuuuu 106合并后，得到能产生中频的各项为：LsJsLsLs

43、Luuuauuauuauua243434212442 可以看出，式中前3项是有用信号产生的，第4项和干扰有关，因此：2222442241212(1cos) cos6(1cos) (1cos2)JsLJJJJsLJJJJsLa u u ua Umtt u ua Umtt u u 224243(1cos) cos()13(12cos)cosIJLsJJLcJJLsJJIua U U Umttma U U Umtt 因此，由干扰信号产生的交调干扰为：107由此概括出来：由此概括出来：（1 1）交调干扰实际上是通过非线性作用，将干扰信号的调制）交调干扰实际上是通过非线性作用，将干扰信号的调制信号解调出

44、来后再调制到有用信号载频上。信号解调出来后再调制到有用信号载频上。（2 2）交叉调制是由泰勒多项式中的）交叉调制是由泰勒多项式中的4 4次以上偶次方产生的。次以上偶次方产生的。（3 3）有用信号消失，）有用信号消失，U US S=0=0，交调干扰也消失。交调干扰也消失。（4 4）交调干扰幅度与干扰电压的幅度平方成正比。）交调干扰幅度与干扰电压的幅度平方成正比。抑制交调干扰的措施抑制交调干扰的措施（1 1）提高前端电路的选择性）提高前端电路的选择性（2 2）正确选择混频器的工作状态、采用的器件与合理的电）正确选择混频器的工作状态、采用的器件与合理的电路形式减少组合频率分量或使组合频率分量的幅度减

45、小路形式减少组合频率分量或使组合频率分量的幅度减小。108四、互调干扰四、互调干扰 互调干扰是由两个或多个干扰电台信号作用于混频互调干扰是由两个或多个干扰电台信号作用于混频器的输入端，在混频器中组合而形成的干扰。器的输入端，在混频器中组合而形成的干扰。如混频器输入端除有用信号电压us、本振电压uI外，还存在两个干扰电压uM1和uM2，它们的频率分别为fM1和fM2，在混频器中uM1和uM2混频，当产生的组合频率等于或接近于有用信号fs时就会形成干扰。抑制方法：抑制方法： 由于互调干扰与交调干扰一样都是由非线性特性的4阶以上组合频率产生，所以减少这种干扰最有效的方法是设法消除高次方项；同时提高前

46、级电路的选择性。109第第7 7章章 角度调制与解调角度调制与解调一、概述一、概述1 1、角度调制、角度调制 是正弦波的瞬时频率或瞬时相位随调制信号变化的调制方是正弦波的瞬时频率或瞬时相位随调制信号变化的调制方式。式。2 2、分类、分类 频率调制（频率调制（FMFM）和相位调制（和相位调制（PMPM） 频率调制：频率调制：使高频振荡信号的频率按调制信号的规律变化，使高频振荡信号的频率按调制信号的规律变化，即瞬时频率的变化与调制信号成线性关系，而振幅保持恒定即瞬时频率的变化与调制信号成线性关系，而振幅保持恒定的一种调制方式。的一种调制方式。 相位调制相位调制：使高频振荡信号的相位按调制信号的规律

47、变化，使高频振荡信号的相位按调制信号的规律变化，即瞬时相位的变化与调制信号成线性关系，而振幅保持恒定即瞬时相位的变化与调制信号成线性关系，而振幅保持恒定的一种调制方式的一种调制方式。由于频率和相位之间存在微积分的关系，故调频必由于频率和相位之间存在微积分的关系，故调频必调相，调相必调频。调相，调相必调频。110一、调频信号的时域分析一、调频信号的时域分析 1、解析式、解析式 设调制信号为单一频率信号设调制信号为单一频率信号u(t)=Ucost, 未调载波电压为未调载波电压为uc=Uccosct， 根据频率调制的定义根据频率调制的定义, ,调频信号的瞬时角频率为：调频信号的瞬时角频率为：( )(

48、 )( )cosccfcmttk utt 它是在它是在c的基础上的基础上, ,增加了与增加了与u(t)成正比的频率偏移成正比的频率偏移。式中式中kf为比例常数，称为调制灵敏度，单位为为比例常数，称为调制灵敏度，单位为Hz/V，或或rad/S/V。则调则调频信号的瞬时相位频信号的瞬时相位(t)是瞬时角频率是瞬时角频率(t)对时间的积分。即：对时间的积分。即：00( )( )ttd 111)(sinsincos)()(00tttmtttddtcfcmctmct式中式中, ,0为信号的起始角频率为信号的起始角频率。一般为一般为0=0, ,则则称为调频指数。式中mfm则则FMFM波的表示式为：波的表示

49、式为：Re)sincos()(cos)(sintjmtjcfcccFMfceeUtmtUtUtu112显然，调频信号的显然，调频信号的波形是疏密变化的波形是疏密变化的等幅波，频率越高，等幅波，频率越高，波形越密集，频率波形越密集，频率越低，波形越稀疏越低，波形越稀疏。1132、调频信号的基本参数 Ukfm相对于载频的相对于载频的最大角频偏最大角频偏（峰值角频偏）（峰值角频偏） 2mmf：最大频偏最大频偏 mmf：与调制信号的振幅成正比，表示受调制信号的与调制信号的振幅成正比，表示受调制信号的控制程度。控制程度。mf：也反映了瞬时频率摆动的幅度。也反映了瞬时频率摆动的幅度。mcmcmcmccff

50、fftt)()(minmax故故FMFM信号瞬时频率的最大变化量为信号瞬时频率的最大变化量为mf2（1）114（2） kf比例常数，也称比例常数，也称调制灵敏度调制灵敏度。 单位调制电压产生单位调制电压产生的角频偏的角频偏 (3) (3)调频指数调频指数 UkmffmmfkUFfmFfmmf0fmmf调频波fm、mf与F的关系fmmf与调制信号的振幅成正比与调制信号的振幅成正比Umfmf与调制频率成反比与调制频率成反比1fmmf与与F F无关无关（4）FMFM信号的瞬时频率与调制信号成线性关系信号的瞬时频率与调制信号成线性关系)()(tuktfc瞬时频偏瞬时频偏ut)(FMFM信号的瞬时相位信

51、号的瞬时相位 与与 成线性关系。成线性关系。)(tdut)(0dukttfc)()(0115（5 5）FMFM信号是将调制信号的信息寄载在频率变化上；信号是将调制信号的信息寄载在频率变化上； AMAM信号是将调制信号的信息寄载在幅度变化上信号是将调制信号的信息寄载在幅度变化上。二、调频信号的频域分析sincossintjmtjCfcCFMfceeUtmtUu eR它展开为傅立叶级数。的周期性函数，可以将是周期为式中的2sintjmfe其基波频率为其基波频率为 ，即sin()fjmtjntnfneJme 式中式中Jn(mf)是宗数为是宗数为mf的的n阶第一类贝塞尔函数阶第一类贝塞尔函数,它可以用

52、它可以用无穷级数进行计算无穷级数进行计算:20( 1) ()2()!()!fnnmnfmmJmmnm 116它随mf变化的曲线如图所示，并具有以下特性:0123456789101112 0.4 0.200.20.40.60.81.0Jn(mf)J0J1J2J3J4J5J6J7J8J9J10mf图第一类贝塞尔函数曲线 为为奇奇数数时时为为偶偶数数时时nmJnmJmJfnfnfn)()()(117.)4cos()4)cos()3cos()2)cos()2cos()2)cos()cos()cos(cos)()cos()()(43210)(sin ttmJUttmJUttmJUttmJUtmJUtnm

53、JUemJUeeUuccfCccfCccfCccfCcfCcfnnnCtnjfnnnCtjmtjCFMcfc eReR因此，调频波的级数展开式为：1182调频波的频谱结构和特点（1 1）单一频率调制的调频信号是由载波分量和无穷多对对称于载频两侧）单一频率调制的调频信号是由载波分量和无穷多对对称于载频两侧的边频率分量组成的，每个的边频率分量组成的，每个边边频分量的间隔为调制频率频分量的间隔为调制频率或或F F。因此因此调频是非线性频谱的搬移。调频是非线性频谱的搬移。（2 2）载频分量和每对边频分量的振幅由对应的贝塞尔函数来确定，）载频分量和每对边频分量的振幅由对应的贝塞尔函数来确定， mf不同，

54、振幅也会发生变化。不同，振幅也会发生变化。a)a) 当当mf相同时，每个边频的相对振幅相等，频谱的包络形状相同相同时，每个边频的相对振幅相等，频谱的包络形状相同 ；b)b) 当当mf （ mf 11mf 1时，有时，有些边频分量的幅度会增加，只有更远的边频幅度才又减小；些边频分量的幅度会增加，只有更远的边频幅度才又减小；c)c) 当当mfmf增加时，具有一定幅度的边频数据增多，增加时，具有一定幅度的边频数据增多， mfmf越大，达到一定贝越大，达到一定贝赛尔函数值的阶数赛尔函数值的阶数n n越高；越高；119cmf 1cmf 1mf 2ccmf 2cmf 5cmf 10Qcmf 15mf 5c

55、mf 10mf 20cc(a)(b)图图 单频调制时单频调制时FM波的振幅谱波的振幅谱（a）为常数为常数;（b）m为常数为常数 通过改变通过改变F F来改变来改变mmf f时，时，F F越小，越小，mmf f就就越大，边频数越大，边频数目就越多，但目就越多，但边频间隔也变边频间隔也变小，因此频谱小，因此频谱并没展宽。这并没展宽。这说明信号带宽说明信号带宽几乎不受调制几乎不受调制频率的影响。频率的影响。 通过改变通过改变mm来改变来改变mmf f时，时， mm 越大，越大，mmf f就就越大，边频数越大，边频数目就越多，但目就越多，但边频间隔不变边频间隔不变小，因此频谱小，因此频谱被展宽。被展宽

56、。Ffmmf120（3 3）偶数的边频符号相同，载波相位顺时针或逆时针分别旋）偶数的边频符号相同，载波相位顺时针或逆时针分别旋转转 相位，而两个边频的合成波是一个双边带相位，而两个边频的合成波是一个双边带DSBDSB信号，其相信号，其相位与载波相同。位与载波相同。n0载波0载波合成矢量0合成矢量(a) AM情 况(b) NBFM情况mfsin t奇数的边频符号相反，奇数的边频符号相反，合成波相位与载波相合成波相位与载波相位相差位相差9090度，合成矢度，合成矢量与载波方向垂直量与载波方向垂直调频信号的调角作用是由这些奇次边频调频信号的调角作用是由这些奇次边频来完成的。来完成的。(4)(4)当调制指数较小时（当调制指数较小时（m mf f 0.51时，时，即为宽带调制时即为宽带调制时，应将应将n=mf的边频包括在频带内的边频包括在频带内, ,此时带宽为此时带宽为