电视技术精品课件

1、电视技术课件第1页，共38页，2022年，5月20日，7点26分，星期五第2章 调幅原理与技术2.1 振幅调制电视技术 高职高专 ppt 课件第2页，共38页，2022年，5月20日，7点26分，星期五2022/9/242.1.1 调幅波的基本概念及数学表达式 1.调幅波的性质调幅就是载波的振幅随调制信号线性变化，换句话说就是用调制信号去控制载波的振幅。当调制信号为单频余弦波时，三个电压的波形如图2-1所示。图中，表示调制信号电压；表示载波电压；表示调幅波电压。由图2-1可见，载波为高频等幅、等频波，其频率远远高于调制信号的频率。调幅后，载波的频率不变，振幅随调制信号的大小变化。当调制信号达到

2、最大值时，调幅波的振幅达到最大值，对应调制信号的最小值，调幅波的振幅最小。将调幅波的振幅连接起来，称之为“包络”，可以看到包络与调制信号的变化规律完全一致。电视技术 高职高专 ppt 课件第3页，共38页，2022年，5月20日，7点26分，星期五2022/9/24ttt图2-1 调幅波电视技术 高职高专 ppt 课件第4页，共38页，2022年，5月20日，7点26分，星期五2022/9/242.调幅波的数学表达式设调制信号为 载波电压为 则调幅波的数学表达式为 式中，k是一个与调幅电路有关的比例系数。叫做调幅系数，也叫做调幅指数。电视技术 高职高专 ppt 课件第5页，共38页，2022年

3、，5月20日，7点26分，星期五2022/9/24 表示调幅波受调制信号控制的程度。显然，已调波的最大值为 ，已调波的最小值为。图2-1可以导出 （2-4）例1-1 已知某调幅波的最大值为10V，最小值为6V，且调制信号为正弦波。求调幅系数。 解： 电视技术 高职高专 ppt 课件第6页，共38页，2022年，5月20日，7点26分，星期五2022/9/243.调幅波的频谱上面对调幅波进行了时域的分析，下面对调幅波进行频域分析以便更直观地体现调幅前后频率变换的关系。可以采用频谱图进行频域分析。设调制信号为单音频信号，表达式为式（2-1）；载波的数学表达式为式（2-2）；则调幅波的数学表达式为式

4、（2-3），将其用三角公式展开为电视技术 高职高专 ppt 课件第7页，共38页，2022年，5月20日，7点26分，星期五2022/9/24该式表明，当调制信号为单频信号时，已调波中含有三个频率成分：载频、上边频、下边频。其中载波分量的振幅值为、上、下边频分量的振幅值为。频谱图如图2-2所示。由频谱图可以看到，调幅是频谱简单的搬移过程，它是将低频信号频谱搬移到载频附近作为上、下边频。上、下边频是对称的。实际中，调制信号是比较复杂的，会有许多频率成分，故产生的边频分量有许多对，形成上、下边带。例如，设调制信号为电视技术 高职高专 ppt 课件第8页，共38页，2022年，5月20日，7点26分

5、，星期五2022/9/24则调幅波方程为频谱如图2-3所示。由图可见，调制信号频带被搬移到载频的两侧，形成上、下边带。但频带内各频率成分之间的相互关系并不发生改变。这种频谱单纯的搬移过程属于频率的线性变换。UAMCUC下边频上边频C- C C+图2-2 单频信号调制时的调幅波频谱C-n C C+n1 2UAMCUC图2-3 多频信号调制时的调幅波频谱电视技术 高职高专 ppt 课件第9页，共38页，2022年，5月20日，7点26分，星期五2022/9/244.调幅波的频带及功率调幅波的带宽为上、下边频（边带）之间的宽度。若调制信号为单频信号，则调幅波的带宽为 或 （2-8）式中， 为载波频率

6、；F为调制信号的频率。前者的带宽以为角频率为单位，后者以频率为单位。若调制信号为多频信号，则调幅波的带宽为 或 （2-9）设电路的负载为R，且调制信号为单频信号，其调幅波由式（2-5）可知，有三个频率成分，每个频率成分产生的功率为 载波功率 （2-10） 上、下边频功率 （2-11）总边频功率 （2-12）调幅波输出的总平均功率为 最大瞬时功率为 （2-13）由表达式可见，总功率由边频功率及载波功率组成。被传送的信息包含在边频功率中，而载波功率是不含有要传送的信息的。当 =0 即未调时， ；当 =1即最大时，含有信息的边频功率只占总平均功率的1/3。事实上，调幅系数只有0.3左右，则边频功率只

7、占总平均功率的5%左右，而不含信息的载波功率占总平均功率的95%左右。而选择晶体管却要按进行选择，可见，这种普通调幅的功率利用率和晶体管的利用率都是极低的。若调制信号是多频信号，则边频功率为边带功率，应为组成多频信号的各单频信号边频功率之和。即 由以上的分析不难发现，普通调幅的功率浪费是十分严重的，并且所占的频带宽度较宽，这在频率资源匮乏的今天是不适宜的。下面介绍几种能弥补这两个缺点的调幅方式。电视技术 高职高专 ppt 课件第10页，共38页，2022年，5月20日，7点26分，星期五2022/9/242.1.2 几种调幅波的特点及实现调幅的方法正弦波调制是指载波为正弦波时的调制，其调幅波通

8、常有四种，下面分别介绍。1.普通调幅（AM）以上的调幅分析都是针对AM调幅进行的。由分析可知，调幅波的频率成分有载频，上、下边频（边带）。其数学表达式为第11页，共38页，2022年，5月20日，7点26分，星期五2022/9/24普通调幅的带宽为2，其波形及频谱前面均做过分析。它的特点是调幅波中含有不含信息的载频及上、下边频（边带）。发射机的功率利用率较低，占用的频带宽。由式（2-14）可知，普通调幅波是由调制信号叠加直流分量，再与载波的乘积组成的。从原理上看，只要能实现这样的关系即可。普通调幅的原理如图2-4所示。事实上，除了模拟乘法器之外，任何非线性器件都可以起乘法器的作用。普通调幅用于

9、无线电广播。这是为了简化大众使用的接收机电路，因为普通调幅的解调电路既简单成本又低，因而可以降低接收机的成本。给广大听众带来便利。图2-4 普通调幅原理图第12页，共38页，2022年，5月20日，7点26分，星期五2022/9/242.抑制载波的双边带调幅（DSB调幅） DSB调幅是在调幅电路中抑制掉载频，只输出上、下边频（边带）。其数学表达式为 （2-15）与普通调幅相比，其带宽也为。由于DSB调幅不含载频，将有效的功率全部用到边频（边带）功率的传输上，因而大大减少了功率浪费。此外，由数学表达式及波形可知，DSB调幅的包络已不能准确地反映调制信号的变化规律。在调制信号的负半周，已调波高频与

10、载波反相。在调制信号的正半周，已调波高频与载波同相。即已调波在调制信号过零处有180突变。其波形如图2-5所示。图2-5 DSB调幅波形 DSB调幅原理图如图2-6所示。DSB调幅经组合后用于电视技术中，后面将介绍。图2-6 DSB调幅原理图图2-5 DSB调幅波形图2-6 DSB调幅原理图第13页，共38页，2022年，5月20日，7点26分，星期五2022/9/243.抑制载波的单边带调幅（SSB调幅）单边带调幅的特点是已调波中只含一个边频（边带），不含载频及另一个边频（边带）。其数学表达式只要将DSB调幅表达式式（2-15）中的一个边频去掉即可，为 （2-16）SSB调幅的特点是：与前两

11、种调幅波相比，带宽减半提高了信道利用率。同时由于不发送载波仅发送一个边带，因而更节省功率。此外，其波形也大不同于前两种调幅。由数学模型可见，SSB调幅波的波形为等幅波，信息包含在相位中。SSB调幅的原理如图2-7所示。单边带调幅广泛用于短波通信和载波电话中。图2-7 SSB调幅原理图第14页，共38页，2022年，5月20日，7点26分，星期五2022/9/244.残留边带调幅（VSB调幅）VSB调幅的特点是调幅波中包含一个完整的边带，载波及另一个边带的一部分。 该调幅不是对一个边带完全抑制，而是使它逐渐截止，截止特性使传输边带在载频附近被抑制的部分被不需要边带的残留部分精确地补偿。VSB调幅

12、可以用普通调幅的解调电路进行解调。这样，即节省了频带又降低了接收机的成本，为为数众多的接收机持有者提供了便利。残留边带的获得原理如图2-8所示。VSB调幅的带宽介于DSB与SSB之间，取决于残留边带的多少。图2-8 VSB调幅原理图第15页，共38页，2022年，5月20日，7点26分，星期五2022/9/24 为了使大家清楚地了解每种调幅的特点以及它们之间的联系与区别，将四种调幅波频谱画在一起，如图2-9所示。图2-9 四种调幅波频谱第16页，共38页，2022年，5月20日，7点26分，星期五2022/9/245.平衡正交调幅（QAM调幅） 平衡正交调幅是DSB调幅的典型应用，其特点是用两

13、个调制信号对频率相同但相位相差90的两个载波同时进行DSB调制，调制后再将两个DSB调幅波进行相加。“正交”指两个载波相差90，“平衡”指采用的是抑制载波的双边带调幅。 设两个调制信号为单频信号，分别为 ， 设两个载波电压分别为 ， ，则平衡正交调幅信号为第17页，共38页，2022年，5月20日，7点26分，星期五2022/9/24不难看出，调幅波的频率成分为 和 ，其频谱如图2-10所示。显然，正交平衡调幅的的双边带信号在频带上互相重叠，带宽由调制信号中频率最高的成分决定，为可见，正交平衡调幅可实现频带复用。其最大的优点是节省带宽。正交平衡调幅的产生与解调如图2-11所示。第18页，共38

14、页，2022年，5月20日，7点26分，星期五2022/9/24显然，正交平衡调幅的的双边带信号在频带上互相重叠，带宽由调制信号中频率最高的成分决定，为。可见，正交平衡调幅可实现频带复用。其最大的优点是节省带宽。正交平衡调幅的产生与解调如图2-11所示。图2-11 正交平衡调幅的产生与解调第19页，共38页，2022年，5月20日，7点26分，星期五2022/9/24由调幅原理知道，调幅需要一个90移相器得到两个相互正交的载波，再用两个调制信号对这两个载波进行DSB调幅，最后相加。 正交平衡调幅的解调须采用同步检波，同步检波的原理将在后边介绍。90移相器可以得到两个相互正交的本地载波。正交平衡

15、调幅用于电视色度信号的传送。第20页，共38页，2022年，5月20日，7点26分，星期五2022/9/242.2 调幅收音机的组成原理2.2.1 调幅收音机的基本组成 现代接收机几乎都是超外差式结构，调幅收音机也不例外。它一般由输入回路、变频电路（由本机振荡电路和混频电路组成）、中频放大电路、检波电路、自动增益控制器（AGC电路）、低频放大电路、功率放大电路和扬声器组成，其组成框图和波形图如图2-12所示。第21页，共38页，2022年，5月20日，7点26分，星期五2022/9/24图 2-12 调幅收音机的组成框图和波形图调幅制广播一般使用中波波段和短波波段，调幅广播中波波段的频率范围为

16、5351605kHz，调幅广播短波波段的频率范围为1.626MHz。我国规定调幅收音机的中频为465kHz，美国和日本等国规定中频为455kHz。第22页，共38页，2022年，5月20日，7点26分，星期五2022/9/242.2.2 调幅收音机的工作过程 输入回路从天线上接收到的许多广播电台发出的高频调幅波信号中选择出所需要的电台信号，将它送到混频级，收音机中的本机振荡电路产生高频等幅振荡信号也被送到混频级，由混频晶体管的非线性产生这两个信号的差频信号，由其后的中频选频回路选出差频为465kHz的中频信号，将其送到中频放大器放大，经放大后的中频信号再送到检波器检波，还原成音频信号。音频信号

17、再经低频电压放大和功率放大驱动扬声器，由扬声器还原成声音。第23页，共38页，2022年，5月20日，7点26分，星期五2022/9/242.3 收音机中的主要电路2.3.1 输入电路及其作用从收音机的接收天线到第一级输入端之间的电路称输入电路，它是广播电台发射的高频已调波信号进入收音机的“门户”。输入电路的作用是从天线上感应出来的这些信号中选出所需要收听的电台信号，并高效率地传送给后面的高频放大器和变频器，而将其它的信号拒之于“门户”之外，因此输入电路通常采用调谐回路，又称输入调谐电路。 图2-13输入电路的等效电路第24页，共38页，2022年，5月20日，7点26分，星期五2022/9/

18、24输入调谐电路的工作原理可用图2-13所示的等效电路来说明，调谐线圈L1和调谐电容C构成一串联谐振电路。当空中不同频率的无线电波通过调谐线圈L1时，便会在调谐线圈中产生出不同频率的感应电动势，en，并形成感应电流。调节电容C的位置，使回路谐振频率等于某一电台信号频率时，回路便对该信号呈现为低阻抗，此时该频率信号在回路中的电流达到最大值，于是在调谐线圈两端出现对应于该频率的最大信号电压，此电压通过次级耦合线圈L2送到下一级去。而对应于其它频率的信号则由于回路失谐而受到很大的衰减，故可认为这些信号被输入电路所抑制。例如：中央人民广播电台第一套节目使用的频率为98lkHz，第二套为1215kHz转

19、动调谐旋钮，则可变电容C的容量发生变化，谐振频率就相应变化。当谐振频率变化至981kHz时，选出中央广播电台第一套节目，当谐振频率变化至1215kHz时，选出第二套节目。谐振频率不等于电台发射频率时，无电台选中，收音机处于静态。第25页，共38页，2022年，5月20日，7点26分，星期五2022/9/242.3.2 变频电路的组成和工作原理 变频电路是超外差式收音机的关键部分，一般由本机振荡器、混频器和中频调谐回路三部分组成，如图2-14所示。变频电路的作用是把输入回路送来的广播电台的高频已调波信号变成为465kHz中频已调波信号，送到中频放大级去图2-14 变频电路组成框图第26页，共38

20、页，2022年，5月20日，7点26分，星期五2022/9/24把本机振荡产生的高频等幅振荡信号和输入电路选择出来的广播电台的高频已调波信号fs同时加到非线性元件晶体管的输入端，由于元件的非线性作用，在输出端除了输出频率为fs和f1的信号外，还将产生出和频（f1+fs）、差频（f1-fs）等许多新的频率成分。调节本机振荡回路元件的参数，可以使本机振荡信号f1与外来高频信号fs相差一个中频fm，由于要求本机振荡频率比信号频率高，因此有最后再用中频调谐回路把所需的中频信号取出来。第27页，共38页，2022年，5月20日，7点26分，星期五2022/9/242.3.3 各种混频电路根据本机振荡的注

21、入方式不同，混频电路可分为基极注入、发射极注入和集电极注入三种方式，如图2-15所示。U1为输入信号，U2为本机振荡信号，利用晶体管的非线性作用，可以达到混频的目的。接在集电极中的调谐回路，将混频后的中频信号选出。如果本机振荡信号由发射极注入，振荡电路与所要接收信号电路牵连少，互不干扰，工作稳定，因此，超外差收音机广泛使用发射极注入式混频电路。基极注入式要求本机振荡信号电压较小，但是，造成本机振荡电路与信号电路互相影响。集电极注入式要求本机振荡信号电压高，一般很少采用。 a）基极注入 b）发射极注入 c）集电极注入图 2-15 混频电路的三种注入方式第28页，共38页，2022年，5月20日，

22、7点26分，星期五2022/9/242.3.4 检波电路 1检波电路的作用 检波电路的作用是从已调制的中频（高频）信号中，将低频（音频）信号解调出来，它是调制的逆过程。检波电路一般由非线性器件和低通滤波器两部分组成。 2二极管检波电路 二极管检波电路如图2-16a所示。图中，VD1为检波二极管；C2为低通滤波电容；RP为检波器的负载电阻，并兼作音量控制器；Ui是输入的中频信号电压；UO是输出的音频信号电压。中频信号经检波二极管VD1检波（整流）后，输出半个中频调幅信号，它包括中频成分、直流成分和低频成分。经由C2和RP组成的低通滤波器滤消除中频成分后，便可得到中频调幅波的包络信号，即音频信号及

23、直流分量。最后由RP的中心抽头将音频信号输出到下一级，可以从RP上取出直流分量作为AGC控制电压反馈到中放的前级去，对中放进行AGC控制。检波前后信号波形变化如图2-16bd所示。第29页，共38页，2022年，5月20日，7点26分，星期五2022/9/24a）原理图 b）检波前的波形 c）检波后的波形 d）滤波后的波形图 2-16 二极管检波电路及其工作波形图二极管检波属于大信号检波，因为二极管检波时，输入信号的幅度必须大于二极管的正向导通电压才能正常进行检波。3同步检波器 同步检波器与包络检波器的区别在于它需要一个与载波同频、同相的本地载波，因而称之为同步检波器。同步检波器可以对任何调幅

24、波进行解调。其组成框图如图2-17所示。乘法器低通滤波器已调波本地载波 图2-17 同步检波器组成框图第30页，共38页，2022年，5月20日，7点26分，星期五2022/9/24设调幅波为单边带调制信号，为本地载波为两个信号相乘后得可见，若 ，即本地载波与调制信号的载波同频、同相，经低通滤波器滤去高频成分，即可取出低频调制信号。实现两个信号的相乘可以采用非线性器件，还可采用前面多次提到的模拟乘法器。第31页，共38页，2022年，5月20日，7点26分，星期五2022/9/242.4 集成调幅收音机电路分析集成电路与分立元件电路相比，具有可靠性强、耗电省、体积小等特点，现已得到了广泛的应用

25、。下面分析TA7641BP单片AM收音集成电路。 TA7641BP是日本东芝公司开发生产的单片AM收音集成电路。它采用16脚双列直插塑料封装结构，其外形如图2-18所示，图2-18b是内部电路框图。TA7641BP主要由变频、中放、检波和功率放大级组成。适用于组装工作电压低，耗电省的单波段袖珍式调幅收音机。图2-18 TA7641BP外形图和内电路图a) 外形图 b) 内部框图第32页，共38页，2022年，5月20日，7点26分，星期五2022/9/241.电路特点 1）外围元器件少，电路简单，成本低。 2）工作电源电压范围宽（25V），电路可以正常工作。 3）静态电流低，当Ec=4.5V时

26、，I=2.5nA。 4）输出功率大。在4.5V电源供电以及80负载下，谐波失真为10时，输出功率不小于150W。 2TA764lBP单片AM收音机电路分析 TA7641BP组成的超外差式调幅收音机电路如图2-19所示。C1a、C2和磁性天线T1的一次绕组组成输入调谐回路，用于选择所需电台信号，并由T1的二次绕组耦合到IC的脚；C1b、C3垫振电容C4和本机振荡变压器T2的一次绕组构成本机振荡电路，本振产生的高频信号也由脚送入IC内部，变频后的信号从脚输出；T3为中频变压器，它和C14组成变频级的负载调谐回路，谐振于465kHz，它的作用是从脚输出的信号中选出465kHz的中频信号，再由脚送入I

27、C内部进行中频放大；T4和C16组成中放级负载调谐回路，也谐振于465kHz。经选频放大后的中频信号由IC内部送到检波器，从脚输出检波后的音频信号，经R2、音量电位器RP和C9由脚进入低放级，从第脚输出放大后的信号。第33页，共38页，2022年，5月20日，7点26分，星期五2022/9/24图2-19 TA7641BP单片调幅收音机电路图2-19中的R5、R4和C11组成负反馈网络，使放大器的增益随输出电流的增大而减小，从而起到稳定工作点，改善频率特性的作用；电容C13是输出级外接升压电容，用来扩大输出动态范围和提高输出功率；脚外接电容C15为中频旁路电容；C12为电源退耦电容；R3、C6为电源滤波网络。另外，扬声器不是直接接于IC输出端，而是接于电源Ec和自举端子脚之间，兼作自举电路的隔离元件，同时也省掉了大容量的输出电容；脚外接电容C17为AGC滤波电容；C18、C10、C8为高频滤波电容，用于消除杂散高、中频干扰信号。第34页，共38页，2022年，5月20日，7点26分，星期五2022/9/24思考题与习题1.填空题（1）调幅广播中波波段的频率范围为 ，调幅广播短波波段的频率范为 。 （2） 它是广播电台发射的高频已调波信号进入收音机的“门户”。（3）变频电