第八章振幅调制解调与混频.ppt

1、CHECKPOINT,CHAP. 8 Amplitude Modulation、 DeModulation and Converting Frequency,调幅波的数学表达式、波形图、频谱图、频带宽度和实施方法。 用模拟乘法器实现振幅调制、振幅解调和混频电路的接法和工作原理。 二极管峰值包络检波电路的组成、二种失真的分析计算。,8.0 Introduction,载波信号,调制信号,调幅 载波振幅随调制信号而变,调频 载波频率随调制信号而变,调相 载波相位随调制信号而变,几个基本概念 1、调制：调制是指利用调制信号去控制载波的某个参数的过程。 2、调制信号：是指由原始消息（如声音、数据、图象等

2、）转变成的低频或视频信号。可以是模拟信号，也可是数字信号。通常用u或f(t)表示。 3、载波信号：是指未受调制的高频振荡信号。可以是正弦信号，也可是非正弦信号。,4、已调波信号：是指受调制后的高频信号，即已经把调制信号加载到载波中的信号。 5、解调：是调制的逆过程，即从已调波信号中提取原调制信号的过程。 6、振幅调制：是指利用调制信号去控制载波的振幅，使载波信号的振幅按调制信号的规律变化。,对频谱进行不 失真的搬移。,标准振幅调制 AM,单边带振幅调制 SSB,双边带振幅调制 DSB,8.1 Amplitude Modulator,调制方式,标准振幅调制 AM,8.1.1 Amplitude-

3、 Modulated Signal,载波信号,调制信号,1. AM,调幅系数 调制度,已调信号,WAVEFORM,过调,不失真地搬移到高频振荡的振幅上,调幅信号的最小值,调幅信号的最大值,WAVEFORM,FREQUENCY SPECTRUM,的频谱不失真地搬移到 的两边,多音频调制,Realization Model,2、调幅波的功率 由于调幅波的振幅是变化的，因此存在几种功率，如载波功率、边频功率、平均功率等。 根据前面的有关公式，在负载电阻RL上消耗的载波功率为：,在负载电阻RL上，一个载波周期内调幅波消耗的功率为,AM信号的平均功率,由上式可以看出，AM波的平均功率等于载波功率与两个边

4、带功率之和。而两个边频功率与载波功率的比值为：,边频功率,载波功率,8.1.2. Double Sideband Modulation (DSB),WAVEFORM,调制信号过零时， 载波信号相位出 现180突变。,DSB信号波形,FREQUENCY SPECTRUM,Realization Model,8.1.3 Single Sideband Modulation (SSB),Realization Model,SSB调制的特点：占用频带窄，功率利用率高。,Example：已知调制信号为 ,载波信号为 、 ，如下图所示 , ,分别画出ma= 0.5及 ma=1两种情况下的AM波形以及DSB

5、波形。,Ma=0.5,Ma=1.0,AM WAVE,DSB,AM ( Ma=1),DSB and AM WAVE,8.2 Amplitude Modulator,电路,1. Analog Multiplier,模拟乘法器是对两个互不相关的模拟信号实现 相乘功能的电子器件。,Basic Circuit,实际调制信号的调幅波形,基极调幅电路,基极调幅的波形,集电极调幅电路,集电极调幅的波形,单二极管调制电路及频谱,二极管平衡调制电路,二极管平衡调制器波形,利用模拟乘法器产生AM信号,利用模拟乘法器产生AM信号,8.3 Detector - DeModulation,解调AM波,解调AM、DSB、S

6、SB波,从已调波中提取，恢复调制信号，这一过程称 为解调或检波。完成检波作用的电路称为检波器。,器件,工作特点,信号,检波效率Kd,失真小,输入阻抗要高,Specification of Detector,一. Peak Envelope Detector,对信号，C 相当开路,对c信号，C 相当短路,导通 充电时间常数,截止 放电时间常数,二极管,输入阻抗,检波效率,失真,低通滤波器的带宽应大于,Specification,惰性失真,负峰切割失真,Failure-Follow Distortion,Negative Peak Cut Distortion,不产生负峰切割失真,交、直流负载 趋

7、于相等,RL与Rg之间加跟随器,RL分成RL1、 RL2,Practical Circuit,不产生惰性失真,解：,不产生负峰切割失真,Example1 二极管峰值包络检波电路如下图所示，us为调幅信号，其调制信号频率 F=10010000HZ，试求不产生惰性失真和负峰切割失真的调幅指数。,不产生惰性失真,解：,不产生负峰切割失真,Example2 在二极管峰值包络检波电路中，己知载波频率fc为4.7MHZ，调制信号频率 F=(1005000)HZ，mamax=0.8，试求电路不产生惰性失真和负峰切割失真的C和Rg。,二. Synchronous Detector,1. Multiplicat

8、ion Model,同步信号,Synchronous Signal,2. Summation Model,包络检波,DSB的解调,平衡式的同步检波,抵消 及其以上各偶次谐波分量,Example 下图是斩波式放大器的实现方框图，试画出A、B、C、D各点的波形。,其中频率成分是,WAVE A,WAVE B,其中频率成分是,WAVE C,8.4 Frequency Mixer Circuits,变频电路是实现信号频谱线性变换的一种电路，它完成频谱在频率轴上的搬移。,混频电路,上混频,下混频,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 us=Uscostcosct uL

9、=ULcosLt 这两个信号的乘积为,cosct,混频器的组成框图,ui,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,AM=1 uO（t）,uS（t） 带通滤波器 uI（t） uL（t）,例题： 在下图所示的混频电路框图中， 已知uS（t）=5（1+0.6cos2103t）cos2106t （V）， uL（t）=5cos21.465106 t （V）。 （1）写出uO（t）的表达式； （2）为了保证中频信号（差频）的传输，求带通滤波器的中心频率和带宽。,uO（t）,= 5（1+0.6cos2103t）cos2106t 5cos21.465106 t= 25（1+0.6

10、cos2103t）( )cos20.465106 t + cos22.465106 t F=1000Hz B=2F=2000Hz,主要的性能指标,混频增益 噪声系数 选择性 非线性干扰,常用混频电路,MCI596构成的集成混频电路,一. Mixer with Analog Multiplier,二. Transistor Mixer,B输入 B注入,B输入 E注入,E输入 E注入,E输入 B注入,二极管平衡混频器原理电路,三、 Diode Mixer, (a) 中波AM收音机的典型变频电路,(b)FM收音机典型变频电路,四 混频器的干扰,1 信号与本振的自身组合干扰 对混频器而言,作用于非线性

11、器件的两个信号为输入信号us(fc)和本振电压uL(fL),则非线性器件产生的组合频率分量为 f=pfLqfc,式中,p、q为正整数或零。当有用中频为差频时,即fI=fL-fc或fI=fc-fL,只存在pfL-qfc=fI或qfc-pfL=fI两种情况可能会形成干扰,即 pfL-qfcfi 这样,能产生中频组合分量的信号频率、本振频率与中频频率之间存在着下列关系,当取fL-fc=fI时,上式变为,fcfI称为变频比。如果取fc-fL=fI,可得,2 外来干扰与本振的组合干扰 这种干扰是指外来干扰电压与本振电压由于混频器的非线性而形成的假中频。设干扰电压为uJ(t)=UJcosJt,频率为fJ。接收机在接收有用信号时,某些无关电台也可能被同时收到,表现为串台,还可能夹杂着哨叫声,在这种情况下,混频器的输入、输出和本振的示意图见下图。,外来干扰的示意图,如果干扰频率fJ满足下式,就能形成干扰。式中,fL由所接收的信号频率决定, 用fL=fc+fI代入上式,可得,（1）.中频干扰 当干扰频率等于或接近于接收机中频时,如果接收机前端电路的选择性不够好,干扰电压一旦漏到混频器的输入端,混频器对这种干扰相当于一级(中频)放大器,放大器的跨导为gm(t)中的gm0,从而将干扰放大,并顺利地通过其后各级电路,就会在输出端形成干扰。,抑制中频干扰的措施 (a)提高选择性 (b)加中频