會(huì)計(jì)學(xué)1Chapter振幅調(diào)制與解調(diào)解析實(shí)用Chapter7

振幅調(diào)制與解調(diào)調(diào)制：將要傳送的信息裝載到某一高頻振蕩(載頻)信號(hào)上去的過(guò)程。按調(diào)制信號(hào)的形式分模擬調(diào)制數(shù)字調(diào)制按載波的不同連續(xù)波調(diào)制脈沖波調(diào)制調(diào)幅(AM)調(diào)頻(FM)調(diào)相(PM)脈沖振幅調(diào)制(PAM)脈寬調(diào)制(PWM)脈位調(diào)制(PPM)脈沖編碼調(diào)制(PCM)第1頁(yè)/共47頁(yè)2023/1/173解調(diào)：將接收到的信號(hào)經(jīng)過(guò)反調(diào)制的過(guò)程，把載波所攜帶的信號(hào)取出來(lái)，得到原來(lái)的信號(hào)的過(guò)程。檢波器的作用：從振幅受調(diào)制的高頻信號(hào)中還原出原調(diào)制信號(hào)。檢波調(diào)幅波的解調(diào)：振幅檢波，簡(jiǎn)稱(chēng)檢波調(diào)頻波的解調(diào)：頻率檢波，簡(jiǎn)稱(chēng)鑒頻調(diào)相波的解調(diào)：相位檢波，簡(jiǎn)稱(chēng)鑒相實(shí)現(xiàn)調(diào)幅的方法低電平調(diào)幅高電平調(diào)幅平方律調(diào)幅斬波調(diào)幅集電極(陽(yáng)極)調(diào)幅基極(控制柵極)調(diào)幅第2頁(yè)/共47頁(yè)2023/1/174Chapter7

振幅調(diào)制與解調(diào)§7.1頻譜搬移電路的特性§7.2振幅調(diào)制原理§7.3振幅調(diào)制方法與電路§7.4振幅解調(diào)（檢波）原理與電路第3頁(yè)/共47頁(yè)2023/1/175當(dāng)頻率變換前后，信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)不變，只是將信號(hào)頻譜無(wú)失真在頻率軸上搬移，則稱(chēng)之為線(xiàn)性頻率變換，具有這種特性的電路稱(chēng)之為頻譜搬移電路?！?.1頻譜搬移電路的特性(a)混頻原理第4頁(yè)/共47頁(yè)2023/1/176(b)調(diào)幅原理(c)檢波原理第5頁(yè)/共47頁(yè)2023/1/177§7.2

振幅調(diào)制原理一、調(diào)幅波的性質(zhì)設(shè)簡(jiǎn)諧調(diào)制信號(hào)載波信號(hào)1.調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表達(dá)式則調(diào)幅信號(hào)振幅為：是調(diào)幅波的主要參數(shù)之一，它表示載波電壓振幅受調(diào)制信號(hào)控制后改變的程度調(diào)幅指數(shù)(調(diào)幅度)第6頁(yè)/共47頁(yè)2023/1/1782.普通調(diào)幅波的波形圖(a)調(diào)制信號(hào)(b)已調(diào)波形第7頁(yè)/共47頁(yè)2023/1/179若ma>1，AM信號(hào)波形某一段時(shí)間振幅為將為零，稱(chēng)為過(guò)調(diào)制。過(guò)調(diào)制波形圖第8頁(yè)/共47頁(yè)2023/1/17103.調(diào)幅信號(hào)的頻譜及帶寬將調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表達(dá)式展開(kāi)，可得到未調(diào)幅的載波上邊頻下邊頻正弦調(diào)制的調(diào)幅波頻譜單頻調(diào)制時(shí)，其調(diào)幅波的頻譜寬度為調(diào)制信號(hào)的兩倍，第9頁(yè)/共47頁(yè)2023/1/1711非正弦波調(diào)幅信號(hào)的頻譜圖由圖看出調(diào)幅過(guò)程實(shí)際上是一種頻譜搬移過(guò)程，即將調(diào)制信號(hào)的頻譜搬移到載波附近，成為對(duì)稱(chēng)排列在載波頻率兩側(cè)的上、下邊頻。調(diào)制信號(hào)頻譜下邊帶上邊帶第10頁(yè)/共47頁(yè)2023/1/17124.普通調(diào)幅波的功率關(guān)系將作用在負(fù)載電阻R上載波功率：上邊頻功率：在調(diào)幅信號(hào)一周期內(nèi)，AM信號(hào)的平均輸出功率：邊頻功率之和占總輸出功率是很小的，整機(jī)效率很低，但其調(diào)制設(shè)備簡(jiǎn)單，解調(diào)更簡(jiǎn)單，便于接收。通常無(wú)線(xiàn)電廣播就是采用這種方法。下邊頻功率：第11頁(yè)/共47頁(yè)2023/1/1713二、抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波與單邊帶調(diào)幅波1.抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波為了克服普通調(diào)幅波效率低的缺點(diǎn)，提高設(shè)備的功率利用率，可以不發(fā)送載波，而只發(fā)送邊帶信號(hào)。這種調(diào)制方式稱(chēng)為抑制載波的雙邊帶調(diào)幅(DSB)其所占據(jù)的頻帶寬度仍為調(diào)制信號(hào)頻譜中最高頻率的兩倍，即進(jìn)入其數(shù)學(xué)表達(dá)式為第12頁(yè)/共47頁(yè)2023/1/1714單頻調(diào)制雙邊帶調(diào)幅波及其頻譜返回第13頁(yè)/共47頁(yè)2023/1/17152.單邊帶調(diào)幅波單邊帶調(diào)幅：既抑制載波，又只傳送一個(gè)邊帶的調(diào)制方式，用SSB表示。其表達(dá)式為：

其頻帶寬度為：或第14頁(yè)/共47頁(yè)2023/1/1716電壓表達(dá)式普通調(diào)幅波載波被抑制雙邊帶調(diào)幅波單邊帶信號(hào)波形圖頻譜圖信號(hào)帶寬表7-1三種振幅調(diào)制信號(hào)★第15頁(yè)/共47頁(yè)2023/1/17173.殘留邊帶調(diào)幅殘留邊帶調(diào)幅(記為VSB)：在發(fā)射端發(fā)送一個(gè)完整的邊帶信號(hào)，但載波信號(hào)和邊帶信號(hào)部分被抑制的調(diào)制方式。這樣它保留了單邊帶調(diào)幅節(jié)省頻帶的優(yōu)點(diǎn)，且具有濾波器易于實(shí)現(xiàn)、解調(diào)電路簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。在廣播電視系統(tǒng)中圖象信號(hào)采用殘留邊帶調(diào)幅。第16頁(yè)/共47頁(yè)2023/1/1718例7.1已知兩個(gè)信號(hào)電壓的頻譜如圖所示，要求：①寫(xiě)出兩個(gè)信號(hào)電壓的數(shù)學(xué)表達(dá)式，并指出已調(diào)波的性質(zhì)；②計(jì)算在單位電阻上消耗的邊帶功率和總功率以及調(diào)幅波的頻帶寬度。解：①(a)為普通調(diào)幅波，(b)為抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波。(a)(b)第17頁(yè)/共47頁(yè)2023/1/1719②載波功率：雙邊帶信號(hào)功率：故普通調(diào)幅波和抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波的頻譜寬度相等，即第18頁(yè)/共47頁(yè)

作業(yè)：

7-57-8第19頁(yè)/共47頁(yè)2023/1/1721非線(xiàn)性調(diào)幅原理框圖如下：§7.3振幅調(diào)制方法與電路按調(diào)制電路輸出功率的高低可分為：一般置于發(fā)射機(jī)的前級(jí)，再由線(xiàn)性功率放大器放大已調(diào)信號(hào)，得到所要求功率的調(diào)幅波。一般置于發(fā)射機(jī)的最后一級(jí)，是在功率電平較高的情況下進(jìn)行調(diào)制。高電平調(diào)幅電路：低電平調(diào)幅電路：第20頁(yè)/共47頁(yè)2023/1/1722一、低電平調(diào)幅電路1.簡(jiǎn)單的二極管調(diào)幅電路二極管調(diào)幅電路平方律調(diào)幅——信號(hào)較小時(shí)的工作狀態(tài)當(dāng)vD很小時(shí)，級(jí)數(shù)可只取前四項(xiàng)經(jīng)分類(lèi)整理可知：ω0±Ω是我們所需要的上、下邊頻。這對(duì)邊頻是由平方項(xiàng)產(chǎn)生的，故稱(chēng)為平方律調(diào)幅。其中最為有害的分量是ω0±2Ω項(xiàng)。由于二極管不容易得到較理想的平方特性，因而調(diào)制效率低,無(wú)用成分多，目前較少采用平方律調(diào)幅器。第21頁(yè)/共47頁(yè)2023/1/1723(2)斬波調(diào)幅由兩個(gè)二極管組成的平衡斬波調(diào)幅器第22頁(yè)/共47頁(yè)2023/1/1724平衡調(diào)制器輸出的電壓波形輸出調(diào)幅波有用電流分量第23頁(yè)/共47頁(yè)2023/1/17252.環(huán)形調(diào)制器在平衡調(diào)制器的基礎(chǔ)上，再增加兩個(gè)二極管，使電路中4個(gè)二極管首尾相接構(gòu)成環(huán)形，這就是環(huán)形調(diào)制器。環(huán)行調(diào)制器原理圖振幅比平衡調(diào)制器提高了一倍，并抑制了低頻分量，因而獲得了廣泛應(yīng)用。環(huán)形調(diào)制器輸出電流的有用分量3.模擬相乘器調(diào)幅電路（自學(xué)）第24頁(yè)/共47頁(yè)2023/1/17264.產(chǎn)生單邊帶信號(hào)的方法(1)濾波器法濾波器法實(shí)現(xiàn)單邊帶調(diào)制實(shí)際濾波器法單邊帶發(fā)射機(jī)方框圖為什么實(shí)際中使用的單邊帶濾波器不是在高頻段直接進(jìn)行濾波，而是先在低頻進(jìn)行濾波，然后進(jìn)行頻率搬移？★第25頁(yè)/共47頁(yè)2023/1/1727(2)相移法相移法是利用移相的方法，消去不需要的邊帶。相移法單邊帶調(diào)制器方框圖故輸出電壓為第26頁(yè)/共47頁(yè)2023/1/1728(3)修正的移相濾波法第27頁(yè)/共47頁(yè)2023/1/1729二、高電平調(diào)幅電路●集電極調(diào)幅電路集電極調(diào)幅電路為了獲得有效的調(diào)幅，集電極調(diào)幅電路必須總是工作在過(guò)壓狀態(tài)。放大器的有效集電極電源電壓等于(Vcc+vΩ)，它隨調(diào)制信號(hào)的波形變化而變化。第28頁(yè)/共47頁(yè)2023/1/1730集電極調(diào)幅在調(diào)制信號(hào)一周期內(nèi)的各平均功率：⑤集電極平均耗散功率①直流輸入功率：②總輸入功率：③總輸出功率：④調(diào)幅器供給的調(diào)制功率：⑥集電極效率第29頁(yè)/共47頁(yè)2023/1/1731故：②總輸入功率分別由VCC與v所供給，VCC供給用以產(chǎn)生載波功率的直流功率P=T，v則供給用以產(chǎn)生邊帶功率的平均功率PDSB。①平均功率均為載波點(diǎn)各功率的()倍④輸出的邊頻功率由調(diào)制器供給的功率轉(zhuǎn)換得到，大功率集電極調(diào)幅就需要大功率的調(diào)制信號(hào)電源。③集電極平均耗散功率等于載波點(diǎn)耗散功率的()倍，應(yīng)根據(jù)這一平均耗散功率來(lái)選擇晶體管，以使PCM≥Pcav。第30頁(yè)/共47頁(yè)2023/1/1732例7.2有一載波輸出功率等于15W的集電極被調(diào)放大器，它在載波點(diǎn)(未調(diào)制時(shí))的集電極效率ηT=75%。試求各項(xiàng)功率(包括未調(diào)幅與100％調(diào)幅時(shí)的功率)。解：直流輸入功率未調(diào)幅時(shí)的集電極耗散功率100％調(diào)幅時(shí)調(diào)幅器供給的調(diào)制功率為：邊帶功率第31頁(yè)/共47頁(yè)2023/1/1733總輸出功率：總輸入功率：集電極平均耗散功率集電極效率第32頁(yè)/共47頁(yè)2023/1/1734直流輸入功率直流輸出功率集電極耗散功率效率結(jié)論：不管調(diào)制與否，集電極的效率保持不變！第33頁(yè)/共47頁(yè)2023/1/1735一、概述檢波器的組成應(yīng)包括三部分，高頻已調(diào)信號(hào)源，非線(xiàn)性器件，RC低通濾波器?！?.4振幅解調(diào)(檢波)原理與電路載波被抑制的已調(diào)波解調(diào)原理第34頁(yè)/共47頁(yè)2023/1/1736檢波器的分類(lèi)方法有很多種:根據(jù)所用器件的不同，分為三極管檢波器二極管檢波器并聯(lián)式串聯(lián)式根據(jù)信號(hào)大小的不同，分為大信號(hào)檢波器小信號(hào)檢波器根據(jù)信號(hào)特點(diǎn)的不同，分為脈沖波檢波器連續(xù)波檢波器根據(jù)工作特點(diǎn)的不同，分為同步檢波器包絡(luò)檢波器平方律檢波峰值包絡(luò)檢波平均包絡(luò)檢波包絡(luò)檢波器第35頁(yè)/共47頁(yè)2023/1/1737二、包絡(luò)檢波器——連續(xù)波串聯(lián)式二極管大信號(hào)包絡(luò)檢波器串聯(lián)型二極管包絡(luò)檢波器圖中：R—負(fù)載電阻，值很大C—負(fù)載電容，低頻時(shí):Zc>>R高頻時(shí):Zc<<RRC電路：②作為檢波器的負(fù)載，在其兩端輸出已恢復(fù)的調(diào)制信號(hào)。①起高頻濾波作用。二極管包絡(luò)檢波器波形圖1.工作原理第36頁(yè)/共47頁(yè)2023/1/17382.包絡(luò)檢波器的質(zhì)量指標(biāo)1)電壓傳輸系數(shù)(檢波效率)Kd可以證明：當(dāng)R>>Rd時(shí)，0，cos1。即檢波效率Kd接近于1，這是包絡(luò)檢波的主要優(yōu)點(diǎn)。電流通角2)等效輸入電阻Rid第37頁(yè)/共47頁(yè)2023/1/1739由于負(fù)載電阻R與負(fù)載電容C的時(shí)間常數(shù)RC太大所引起的。這時(shí)電容C上的電荷不能很快地隨調(diào)幅波包絡(luò)變化,從而產(chǎn)生失真。3)失真①惰性失真(對(duì)角線(xiàn)切割失真)惰性失真為了防止惰性失真，必須減小RC的數(shù)值，加快電容器的放電速度，使檢波器能跟上高頻信號(hào)電壓包絡(luò)的變化。也就是要求或?qū)懗稍诠こ躺峡砂碦Cmax≤1.5計(jì)算。不產(chǎn)生惰性失真的條件第38頁(yè)/共47頁(yè)2023/1/1740②負(fù)峰切割失真(底邊切割失真)由于交、直流負(fù)載電阻不同所產(chǎn)生的失真?？紤]了耦合電容Cc和低放輸入電阻ri2后的檢波電路檢波過(guò)程中，Cc兩端建立了直流電壓經(jīng)電阻R和ri2分壓，在R上得到的直流電壓為：負(fù)峰切割失真波形為了避免這種失真，必須滿(mǎn)足不產(chǎn)生負(fù)峰切割失真的條件第39頁(yè)/共47頁(yè)2023/1/1741③非線(xiàn)性失真④頻率失真由檢波二極管伏安特性曲線(xiàn)的非線(xiàn)性所引起的。由于耦合電容Cc和濾波電容C所引起的。Cc的存在主要影響檢波的下限頻率min。為使頻率為min時(shí)，Cc上的電壓降不大，不產(chǎn)生頻率失真，必須滿(mǎn)足下列條件：電容C的容抗應(yīng)在上限頻率max時(shí)，不產(chǎn)生旁路作用，即它應(yīng)滿(mǎn)足下列條件：第40頁(yè)/共47頁(yè)2023/1/1742乘積型檢波電路三、同步檢波器乘積型同步檢波疊加型同步檢波1.乘積型同步檢波器疊加型檢波電路經(jīng)過(guò)低通濾波后第41頁(yè)/共47頁(yè)2023/1/17432.疊加型同步檢