ok高频电路第十四讲13-12-06

射频电子线路

第十四讲复习上一讲内容作业：4-1、

4-2、4-3、4-4、4-6

4.3.4振幅调制波的解调模型及电路4.5角度调制波的基本特性4.5.1瞬时角频率与瞬时相位4.5.2调频波与调相波的数学表达式、最大频移与最大相移4.5.3调角波的频谱及频带宽度4.4角度调制与解调-频谱的非线性变换若调制信号为单音余弦波:

由于调幅信号的振幅与调制信号成线性关系即有：

ma为调制度，表示载波幅度受调制信号控制的程度

常用百分比数表示。4-3振幅调制与解调4-3-1普通振幅调制波的基本特性及其数学表达式由于：乘法器相加器标准AM信号的产生原理框图可见要完成AM调制，其核心部分是实现调制信号与载波相乘载波角频率上边频下边频为载波的振幅载波振幅边频振幅峰值调幅指数单音调幅波的数学表达式标准调幅波信号示波器测试图标准调幅波信号频谱仪测试图(3)上、下边频的平均功率：

(2)在调制信号一周期内，调幅信号输出的平均总功率

单位电阻上消耗的载波功率：

(1)设调幅波传输信号至单位电阻上，调幅波各分量的功率为：4、

调幅波的功率(4)边带功率，载波功率与平均功率之间的关系：

由于在普通调幅波信号中，有用信息只携带在边频带内，而载波本身并不携带信息，但它的功率却占了整个调幅波功率的绝大部分，因而调幅波的功率浪费大，效率低。但AM波调制方便，解调方便，便于接收。如当100%调制时(ma=1)，双边带功率为载波功率的1/2,只占用了调幅波功率的1/3，而当

ma=1/2时，POT=(8/9)P0对标准调幅信号的分析得出：从传输信息的角度看，载波分量是多余的，而且它还占去了调幅波总功率的一半以上，这对充分利用发射机功率不利。由于载波分量的存在有时会对其它信号形成干扰。从传输信号的角度看，边带有一半是多余的，这对节省频率资源不利。解决方案：双边带调幅(doublesidebandDSB)单边带调幅（SingleSidebandAM，记为SSBAM）残留边带调幅（VestigialSidebandAM，简记为VSBAM）4.3.2双边带调幅(DSB)单边带调幅(SSB)电压表达式普通调幅波载波被抑制双边带调幅波单边带信号波形图频谱图信号带宽三种振幅调制信号例1：设调制信号f(t)为,载波频率为10KHZ。试画出相应的DSB和SSB信号波形图及ma=0.75时的AM的波形图。解：（1）DSB的波形4.3.2双边带调制(DSB)和单边带调制(SSB)

SDSB(t)t04.3.2双边带调制(DSB)和单边带调制(SSB)例1：设调制信号f(t)为,载波频率为10KHZ。试画出相应的DSB和SSB信号波形图及ma=0.75时的AM的波形图。解：（2）SSB的波形SSSB(t)t04.3.2双边带调制(DSB)和单边带调制(SSB)例1：设调制信号f(t)为,载波频率为10KHZ。试画出相应的DSB和SSB信号波形图及ma=0.75时的AM的波形图。解：（3）AM的波形SAM(t)0?1ms按电路特点振幅调制可分为高电平调制：功放和调制同时进行，主要用于AM信号。低电平调制：先调制后功放，主要用于DSB、SSB以及FM信号。4.3.3振幅调制电路低频高频调幅波集电极有效动态电源为：集电极调幅电路iCCB12uAM基极有效动态偏压为+VBO-基极调幅电路icMC1596模拟乘法器电路低电平调幅电路1.模拟乘法器振幅调制电路RcRcEcVT1VT2VT3VT4VT5VT6Io根据差分电路的工作原理输出电压：+ux-+uy-+uo-iAiBi2i1i3i4i5i6当输入为小信号并满足：2.平方律调幅器场效应管具有典型的平方律特性，可用平方律一般特性描述.单音调幅的实现：图4-18平方律调幅器实际的场效应管调幅电路常采用平衡调幅器来抵消许多组合频率分量。下图是实际电路图

斩波调幅斩波调幅就是用载波频率的变化来把连续信号斩成间断信号，再通过中心频率为f的带通滤波器取出调幅信号。S(t)若输出滤波器的中心频率为fc,带宽为2F,得到DSB调幅波为提高调幅信号的幅度，还可采用双向斩波。双向开关函数

双向斩波调幅电路双向开关函数

双向斩波调幅电路上节内容回顾与扩展

+-+-大载波，小调制！（1）uc(t)正半周时，V1和V2导通，V3和V4截止，V（t)=2f(t)；uc(t)负半周时，V1和V2截止，V3和V4导通，V0（t)=-2f(t)。即输出电压为2f(t）uc(t)≥0uo(t)≈-2f(t）uc(t)＜0uo(t)≈2

S*(t)二极管环形斩波调幅电路

解调是调制的逆过程，是从高频已调波中恢复出原低频调制信号的过程。从频谱上看，解调也是一种信号频谱的线性搬移过程，是将高频端的信号频谱搬移到低频端，解调过程是和调制过程相对应的，不同的调制方式对应于不同的解调。振幅调制过程：

解调过程

AM调制

DSB调制

SSB调制包络检波(非相干）：

同步检波（相干）：

峰值包络检波平均包络检波乘积型同步检波叠加型同步检波4.3.4振幅调制波的解调模型及电路一、振幅波的解调模型

1包络检波

非线形

电路低通滤波器从已调波中检出包络信息，只适用于AM信号

输入AM信号检出包络信息图4―21振幅调制波的解调二极管包络检波器的工作原理

它由二极管与RLC并联构成的低通滤波器构成。D:检波二极管，结电容小，反向电流小。可选择点接触二极管，肖特基二极管。RL:负载电阻，数值较大，低频电流流过时产生低频电压。C:负载电容，高频短路和滤波。条件：VDCC++vWRL++充电放电iDvi–––串联型二极管包络检波器二极管包络检波器的工作原理

ViVcVΩ

电压传输系数（检波效率）、输入电阻和失真。1)电压传输系数(检波效率)定义：二极管包络检波器的指标二极管包络检波器的指标二极管工作在大信号，其特性用通过原点的折线代表(忽略导通电压)，折线的斜率为gd。这样假设后，可用折线近似分析法来分析二极管包络检波器。

大信号二极管包络检波器波近似的数学关系证明二极管包络检波器的近似分析二极管包络检波器的指标二极管包络检波器的近似分析条件：折线近似分析法

折线的斜率为

值很小！波形分解系数级数分解二极管包络检波器的近似分析二极管包络检波器的近似分析二极管包络检波器的近似分析等幅波输入时大信号包络检波器的效率

输入为等幅波时：定值与成线性关系，称为线性检波1)电压传输系数(检波效率)vDiD-vCVimθ用分析高频功放的折线近似分析法可以证明其中，θ是二极管电流通角，Ｒ为检波器负载电阻，Ｒd为检波器内阻。二极管包络检波器的指标二极管包络检波器的指标在几个高频周期内为恒定值直流分量解出来的是调制信号分量振幅值

如果输入是调幅波，1)电压传输系数(检波效率)2)等效输入电阻考虑到包络检波电路一般作为谐振回路的负载，它势必影响回路选频特性（Q），下面分析其等效输入电阻其中，Vim是输入高频电压振幅，

Iim是输入高频电流振幅。二极管包络检波器的指标流过二极管的电流是窄脉冲序列，它的级数展开式近似表示为：

检波器的输入电阻

利用功率等效可证明！3)失真产生的失真主要有：①惰性失真；②负峰切割失真；③非线性失真；④频率失真。如果检波电路的时间常数RC太大，当调幅波包络朝较低值变化时，电容上的电荷来不及释放以跟踪其变化，所造成的失真称作惰性失真。

①惰性失真(对角线切割失真)二极管包络检波器的指标

①惰性失真(对角线切割失真)调幅波包络如图所示，在某一点，如果电容两端电压的放电速度小于包络的下降速度，就可能发生惰性失真。包络变化率电容放电二极管包络检波器的指标

①惰性失真(对角线切割失真)放电速率假定此时调幅波包络包络变化率电容放电为避免失真二极管包络检波器的指标

①惰性失真(对角线切割失真)实际上，调幅波往往是由多个频率成分组成，即Ω=Ωmin～Ωmax。为了保证不产生失真，必须满足二极管包络检波器的指标如为不产生隋性失真的条件考虑了耦合电容Cc和低放输入电阻RL后的检波电路②负峰切割失真(底边切割失真)隔直电容Cc数值很大，可认为它对调制频率Ω交流短路，电路达到稳态时，其两端电压VC≈Vim。失真最可能在包络的负半周发生。假定二极管截止，Cc将通过R和RL缓慢放电，相对于高频载波一个周期内，其电压VC≈Vim将在R和RL上分压。直流负载电阻R上的电压为二极管包络检波器的指标②负峰切割失真(底边切割失真)Vim（1-m）V

imV

RVRVRV

RV

RV

R二极管包络检波器的指标考虑了耦合电容Cc和低放输入电阻RL后的检波电路②负峰切割失真(底边切割失真) 要避免二极管截止发生，包络幅度瞬时值必须满足 交、直流负载电阻越悬殊，ma越大，越容易发生该失真。二极管包络检波器的指标考虑了耦合电容Cc和低放输入电阻RL后的检波电路二极管包络检波器的指标和C的选择原则

考虑到电压传输系数和高频滤波能力，应尽可能大，工程上要求其最小值满足下列条件：

为避免惰性失真，的最大值应满足下列条件：

③非线性失真这种失真是由检波二极管伏安特性曲线的非线性所引起的。 如果负载电阻R选得足够大，则检波管非线性特性影响越小，它所引起的非线性失真即可以忽略。二极管包络检波器的指标考虑了耦合电容Cc和低放输入电阻RL后的检波电路④频率失真如左图所示，检波器中存在检波电容C和隔直电容Cc两个电容。检波电容C用于跟踪调幅波包络变化，隔直电容Cc用于去除载波分量对应的直流输出。对调制频率Ω=Ωmin～Ωmax，要求检波电容C对高频载波短路但不能对低频调制波旁路，隔直电容Cc对低频调制波短路。二极管包络检波器的指标考虑了耦合电容Cc和低放输入电阻RL后的检波电路可以取非线性电路低通滤波器从已调波中检出包络信息，只适用于AM信号，何种电路同时也可以解调DSB信号？

输入AM信号检出包络信息4.3.4振幅调制波的解调模型及电路

同步检波器用于对载波被抑制的双边带或单边带信号进行解调。它的特点是必须外加一个频率和相位都与被抑制的载波相同的信号。同步检波的名称即由此而来。同步检波器方框图同步检波电路载波信号相位对检波结果的影响1.乘积检波器同步检波电路输入双边带信号时乘积检波器的有关波形和频谱同步检波电路

本地载波与输入信号载波相位相同而频率不同对检波结果的影响

本地载波与输入信号载波频率相同而相位不同对检波结果的影响同步检波电路这种检波方式需要一个与载波同频率同相位的参考信号。若参考信号与载波信号不同频不同相，则会产生失真，使检波性能下降。频谱的线性：幅度调制（AM）：频谱的结构不变。搬移：非线性：角度调制（FM、PM）：频谱结构发生变化，且调制后的带宽比调制信号的带宽大得多。

频率调制

（FM调频）：高频振荡信号的频率按调制信号的规律变化（瞬时频率变化的大小与调制信号成线性关系），而振幅保持恒定的一种调制方式。解调：鉴频或频率检波。

相位调制

（PM调相）：高频振荡信号的相位按调制信号的规律变化，而振幅保持恒定的一种调制方式。解调：鉴相或相位检波。

角度调制4.4角度调制与解调-频谱的非线性变换调频波的主要指标:(1)频谱宽度；(2)寄生调幅；(3)抗干扰能力

角度调制虽然频带利用率不高，但其抗干扰和噪声的能力较强。调频波和调相波都表现为相位角的变化，只是变化的规律不同而已。4.4角度调制与解调AMFM4.5角度调制波的基本特性4.5.1瞬时频率与瞬时相位故余弦波也可写成4.5.2调频波与调相波的数学表达式、频移与相移最大频偏调频波瞬时相位为调频波(FM)定义:瞬时角频率与调制信号成线性关系。瞬时相移的最大值称为最大瞬时相移，用调频指数mf

表示:调频(FM)波的一般表达式为调相(PM)波的瞬时相位与调制信号呈线性关系若调制信号调相波为调频波为调频和调相波都满足：这两种调制都表现为高频振荡波的总瞬时相角受到调变，故将它们统称为角度调制(简称调角)。

结论：单音调制时，两种已调信号的(t)

和

(t)

均为简谐波，但

m