第六章頻譜搬移電路調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相原理及電路主要內(nèi)容：一、調(diào)幅波：1、種類及其特點。2、調(diào)幅的原理，方法及其電路。3、AM、DSCB/SCAM、SSB/SCAM的特點、波形、頻譜4、調(diào)幅波的解調(diào)。二、混頻原理和混頻電路三、調(diào)角波1.基本性質(zhì):FM、PM波的表達式.FM波的特點,頻譜帶寬.2.實現(xiàn)調(diào)頻的方法:直接調(diào)頻和間接調(diào)頻.3.調(diào)頻波的解調(diào):

相位鑒頻器、比例鑒頻器.4.限幅器.§6.1概述一、作用二、定義:能將輸入信號的頻譜變換成所需頻譜的輸出信號的電路就叫頻譜變換電路。三、分類：§6．2模擬乘法器實現(xiàn)頻譜搬移：非線性電子器件，模擬乘法器1、非線性電子器件:兩個信號電壓同時作用在非線性器件時，器件電流存在著兩個電壓的相乘項。討論：u1=U1COSω1tu2=U2COSω2t

同時作用在非線性器件的情況：

結(jié)論：①輸出電流中除有直流分量和兩個基波分量外，還產(chǎn)生許多新的頻譜分量。（等）②輸出電流組合頻率分量通式：③組合頻率成對出現(xiàn)：有ω1＋ω2必有ω1-ω2，有2ω1+ω2必有2ω1-ω2，等。④和差頻率出現(xiàn)使非線性器件完成頻譜搬移。減小無用相乘項造成干擾的措施：

①選用合適的器件和工作點（平方律特性的場效管或Q在平方律特性區(qū)域）②采用平衡電路抵消部分無用頻率分量。③減小u1

和u2

以降低高階相乘項產(chǎn)生的組合頻率分量的強度。2、模擬乘法器優(yōu)點：克服非線性器件相乘運算產(chǎn)生無用相乘項多，容易造成干擾的缺點。2.具有工作頻帶寬，溫度穩(wěn)定性好的特點。

雙差分模擬乘法器原理圖

小結(jié)：實現(xiàn)頻譜搬移的主要方式：使用非線性器件：小結(jié)：實現(xiàn)頻譜搬移的主要方式：使用乘法器：§6.3普通調(diào)幅波的產(chǎn)生和解調(diào)電路幅度調(diào)制――用調(diào)制信號去控制高頻振蕩的幅度，使其振幅隨調(diào)制信號成正比地變化的過程。作用：頻譜搬移。分類：普通調(diào)幅(AM)抑制載波雙邊帶調(diào)幅(DAB/SCAM)單邊帶調(diào)幅(SSB/SCAM)

異同點：共性：均為調(diào)幅信號相異：波形不同頻帶利用和效率不同實現(xiàn)的電路和解調(diào)的方式不同信號描述方法：1、時間函數(shù)（時域）：信號隨時間變化的規(guī)律可表示為時間函數(shù)，波形圖。2、頻譜函數(shù)（頻域）：信號隨頻率變化的規(guī)律可表示為頻譜函數(shù)，頻譜圖。反映組成信號各頻譜成分的幅度，相位，能量分布6.3.1調(diào)幅波的特點、表達式、波形及頻譜一、普通調(diào)幅波1、AM波的時域表達式及波形設調(diào)幅信號為：U?(t）載波信號為：Uc(t)=Ucmcos(ωct)=Ucmcos(2лfct)根據(jù)調(diào)幅定義：調(diào)幅信號（已調(diào)信號）表示式為：UAM(t)=Uc(t)+AUc(t)U?(t）

=[Ucm+AUcmU?(t）]cosωct=Ucm[

1+macos?t]cosωct

調(diào)幅波的波形圖：

（a）調(diào)制信號（b）載波信號（c）ma<1時（d）ma>1時2、調(diào)幅波的頻域表達式及頻譜圖：2、調(diào)幅波的頻域表達式及頻譜圖：頻譜搬移的概念：

調(diào)制信號：?――低頻信號調(diào)幅信號：ω＋?，ω－?.――高頻信號但幅度的變化規(guī)律如?。結(jié)論：調(diào)幅的作用是：

①在時域上實現(xiàn)U?(t)和U?(t)相乘運算，反映在波形上就是將U?(t)不失真地搬移到高頻振蕩的振幅上。②在頻域上則將U?(t)的頻譜不失真地搬移到ω0的兩邊。

3、調(diào)幅波的功率分配：單音頻時：(1)載波功率:Pc=(2)上下邊頻總功率:

Pside4、AM波的特點：1）AM波的包絡與調(diào)制信號U?(t)成正比2）AM波所占帶寬為調(diào)制信號帶寬的兩倍3）AM波的功率利用率很低，最多只有發(fā)射功率的1/3優(yōu)點：調(diào)制設備簡單，解調(diào)設備更簡單，便于接收二、雙邊帶抑制載波調(diào)幅信號（DSB/sc——AM）：抑制載波只傳送上下邊帶1、表達式及波形表達式：2、DSB/scAM特點：DSB/scAM信號隨U?(t)的變化，但它包絡不再反映調(diào)制信號的形狀，但仍保持AM的頻譜搬移特性（線性特性）。②當調(diào)制信號過零時，Uc(t)反轉(zhuǎn)180o·③BDSB=2·?max④DSB/scAM中的載波被抑制，功率利用率達到了100%三、抑制載波單邊帶調(diào)幅信號（SSB/sc——AM）：抑制載波和其中一個邊帶1、SSB表達式、波形圖及頻譜圖：上邊帶：

下邊帶：

SSB的頻譜圖：基本電路模型：1）濾波法：乘法器產(chǎn)生雙邊帶調(diào)頻信號，用帶通濾波器慮去其中一個邊帶可得單邊調(diào)頻信號。2、移相法SSB的特點：A.抑制載波，功率利用率達到100%，發(fā)射效率高。B.頻率利用效率高。C.缺點：解調(diào)技術較復雜，用于短波通訊。6.3.2普通調(diào)幅波的產(chǎn)生電路調(diào)幅電路的類別：6.3.2普通調(diào)幅波的產(chǎn)生電路一、基本概念：AM表達式：乘積項：調(diào)幅度：AM調(diào)制電路的種類：低電平調(diào)制：Uc、U?<5Vp-p(發(fā)射機前級調(diào)制，線性度好，載波抑制度高，效率低)。高電平調(diào)制電路：調(diào)制電平高，效率高，不需要采用效率低的線性功放，只適用于AM調(diào)制二、AM調(diào)制電路：1、低電平調(diào)幅電路1）利用集成高頻放大器實現(xiàn)普通調(diào)幅1、低電平調(diào)幅電路2）利用模擬乘法器實現(xiàn)普通調(diào)幅2.高電平調(diào)幅電路特點：調(diào)制信號電平高，控制高頻諧振功率放大器的輸出，主要兼顧功率和線性要求。依調(diào)制方式不同分為集電極調(diào)幅和基極調(diào)幅1）集電極調(diào)幅電路及其工作原理優(yōu)點：效率高，且恒定。缺點：需調(diào)制信號功率較大。工作區(qū)：過壓狀態(tài)2）基極調(diào)幅電路及其工作原理：優(yōu)點：所需調(diào)制信號功率小，即調(diào)制靈敏。與諧振放大器的主要區(qū)別是：基極偏置隨u?(t)而變化。工作區(qū)：欠壓區(qū)基本原理：用調(diào)制信號控制丙類諧振功放的基極偏壓，從而實現(xiàn)調(diào)幅。6.3.3普通調(diào)幅波的解調(diào)電路一、基本概念：檢波器的作用、實質(zhì)與分類：作用：從調(diào)幅波中解調(diào)出調(diào)制信號（調(diào)幅廣播信號中取出語言、音樂信號）

實質(zhì)：實現(xiàn)頻譜變換，由fc位置已調(diào)好信號搬回低頻?位置檢波器的分類：二、AM波解調(diào)電路：1、二極管串聯(lián)型大信號檢波器1）電路的組成和工作原理電路的組成及其功能：電路組成：①輸入電路――末級中放輸出電路次級為檢波器輸入電路，把檢波信號送給檢波二極管②檢波二極管（檢波元器件）――利用其單向?qū)щ娦赃M行檢波。③檢波器負載電路――低通濾波器，平滑基波和直流分量，慮去高頻殘留量（載波及其高次諧波）峰值檢波的物理過程簡化電路：檢波過程的波形圖：峰值包絡檢波器的涵義輸出電壓隨調(diào)幅波的包絡線而變化，而輸出電壓大小與輸入信號的載波的峰值接近u0的波形如包絡，大小近Uc.2、小信號檢波器（原理、特點和適用范圍）

小信號檢波器的特點：①小信號幾mV-幾十mV②工作區(qū)域：二極管特性彎曲部分③輸出電壓與輸入信號平方成正比。

3、同步檢波器分析可知其中含有頻率分量0、F、2fc、(2fc±F)，用一低通濾波器后再隔直便得到低頻調(diào)制信號。(1)電路特點①對AM、DSB、SSB等調(diào)幅波均適②工作時需要有一同步參考信號(與載波同頻同相)。(2)同步檢波原理同步檢波器應用電路：原理：調(diào)幅信號ui(t)加到1腳，同步信號ur(t)加到8腳。檢波輸出信號從9腳輸出，經(jīng)過π型低通濾波器濾除高頻分量，最后由隔直電容去除直流后，得到所需的低頻輸出信號uo(t)。§6.4 抑制載波調(diào)幅波的產(chǎn)生和調(diào)解電路一、抑制載波調(diào)幅波的產(chǎn)生電路1、晶體二極管平衡調(diào)幅器及其等效電路2、晶體二極管環(huán)形調(diào)制器3、模擬乘法器產(chǎn)生DSB/SC調(diào)幅波電路6.4.2抑制載波調(diào)幅波解調(diào)電路(同步檢波器)同步解調(diào)的電路模型及解調(diào)原理:對雙邊帶DSB信號:經(jīng)低通濾波器輸出為:§6.5 混頻原理及電路

一、混頻器的定義、功用及電路：1、混頻的定義：變頻是指將高頻已調(diào)波經(jīng)過頻率變換，變?yōu)楣潭ㄖ蓄l已調(diào)波。2、功用：在頻域上起加（或減）法器的作用3、基本結(jié)構(gòu)原理:基本器件說明：混頻器---非線性器件產(chǎn)生的頻率分量。本機振蕩器---產(chǎn)生一個高于接收信號頻率一個中頻的等幅振蕩。中頻濾波器---選出抑制其它頻率分量。二、中頻與本機振蕩頻率、高頻已調(diào)波頻率的關系變頻器的作用波形描述：頻譜描述：三、混頻器與調(diào)制器、解調(diào)器的異同相同點：1、都是頻譜線性搬移網(wǎng)絡：2、都是六端網(wǎng)絡不同點：功能不同四、混頻器的工作原理：混頻電路——模擬乘法器混頻器分析如下：經(jīng)中心頻率為fI，帶寬為2F的帶通濾波器濾波后，得：五、混頻電路：混頻電路——二極管平衡混頻混頻電路——三極管混頻混頻電路——模擬乘法器混頻六、主要性能指標失真：輸出中頻信號的頻譜結(jié)構(gòu)與輸入信號的不同干擾：混頻器產(chǎn)生的大量不需要的組合頻率分量(2)選擇性要求選頻網(wǎng)絡的選擇性好,矩形系數(shù)接近于1。(3)失真與干擾(1)混頻增益7、混頻干擾及其抑制方法1）組合頻率干擾的產(chǎn)生和抑制干擾的方法:產(chǎn)生的原因:抑制的方法:2）副波道干擾(寄生波道干擾)(1)中頻干擾及其抑制方法:中頻干擾中頻干擾的量度---中頻抑制比（2）鏡像干擾(鏡頻干擾、虛像干擾)

（3）交調(diào)和互調(diào)干擾:交調(diào)干擾的產(chǎn)生及其特點:現(xiàn)象和特點:a.若干擾為鄰道電視信號，螢火幕上顯現(xiàn)主臺圖像和干擾圖像。b.欲接收各信號消失，干擾圖像消失。

c.有用信號頻率與干擾信號頻率無固定關系。干擾信號進入接收機前級電路，增強有用信號并不能減弱干擾。

減弱交流調(diào)干擾的方法:輸入端加衰減器和提高合理選擇器件的工作點，改善電路工作的線性采用選擇性非線性特性奇次項系數(shù)的器件?；フ{(diào)干擾:交調(diào)干擾與互調(diào)干擾的區(qū)別:抑制的方法§6.6倍頻器1、定義2、應用3、采用倍頻器的優(yōu)點4、倍頻器的分類5、丙類倍頻器§6.7調(diào)角波的基本性質(zhì)6.7.1瞬時相位和瞬時頻率及其互相關系：簡諧振蕩:α(t)=Acosφ(t)

瞬時相位:φ(t)=+φ0

瞬時角頻率:ω(t)=ω(t)=φ(t)和ω(t)的關系:瞬時相位為瞬時角頻率對時間的積分,而瞬時角頻率為瞬時相位對時間的微分.根據(jù)φ(t)的概念可寫成

a(t)=Acos[+φ0]6.7.2調(diào)相波和調(diào)頻波的時域表達式及波形1、調(diào)相1）定義：2）表達式:UPM=Uccos[ωt+KPuΩ(t)]

3）瞬時相位、瞬時相位偏移、最大相移瞬時角頻率、瞬時角頻率偏移、最大頻偏2、調(diào)頻1）定義：2）表達式:uFM(t)=UCcos[ωct+Kf(t’)dt’]

3）瞬時角頻率、瞬時角頻率偏移、最大頻偏瞬時相位、瞬時相位偏移、最大相移3、舉例說明：6.7.3調(diào)頻波的頻譜與有效頻譜帶寬一、調(diào)頻波的頻譜表示式調(diào)角信號表示式:u(t)=Uccos(ωct+msinΩt)=Re[ejωct+jmsinΩt]=Re[ejωct

?ejmsinΩt]Re[f(t)]表示函數(shù)f(t)實部:exp(jmsinΩt)是Ω的周期函數(shù):

展開傅氏級數(shù)為:ejmsinΩt=

式中:Jn(m)=Jn(m)是宗數(shù)為m數(shù)的n階第一類貝塞爾函數(shù)

單頻調(diào)角(調(diào)頻)波具如下特點:1）產(chǎn)生以載頻為中心，以調(diào)制頻率為間隔的無數(shù)對邊頻分量。2）當n為奇數(shù)時，上下兩邊頻分量振幅相等，極性相反當n為偶數(shù)時，上下兩邊頻分量振幅相等，極性相同3）調(diào)頻波的每條譜線的幅度為Jn（m）Vm。載波分量J0（m）隨m變化，當J0（m）為某些值時，J0（m）=0，如表6.3。邊頻分量Jn（m）隨m變化，當m《1時，n=1對邊帶。（稱窄帶調(diào)頻）。當m》1時，n為無數(shù)對邊頻分量。（稱寬帶調(diào)頻）。C.m一定，n增加，邊頻Jn（m）的能量減小。二、有效帶寬：定義為邊頻幅度大于載頻振幅10%所包含的邊頻寬度。

BW=2（m+1）F或：BW=2（Δf+F）三、調(diào)角信號頻譜與調(diào)制信號的關系四、調(diào)頻波與調(diào)相波的比較五、調(diào)角波的功率六、本節(jié)小結(jié):1、角度調(diào)制是頻譜非線性變換2、調(diào)頻的頻譜結(jié)構(gòu)與mf密切相關3、與AM相比，優(yōu)點是：調(diào)角方式的功率利用率高調(diào)頻制抗干擾能力強缺點是：帶寬較寬§6.8調(diào)頻信號的產(chǎn)生6.8.1調(diào)頻方法1,直接調(diào)頻:1）方法原理2）直接調(diào)頻的電路模型:3）可控電抗元件用聲波控制的電容式話筒或駐極體話筒用電壓控制的變?nèi)荻O管、電抗管用電流控制的可變電感等4）優(yōu)缺點：優(yōu)點:在實現(xiàn)線性調(diào)頻的要求下，可獲得較大的頻偏。缺點：頻率穩(wěn)定度差，須采用穩(wěn)頻措施。2,間接調(diào)頻方法（阿姆斯特朗法）優(yōu)點：載波有較高的頻率穩(wěn)定度和準確度缺點：實現(xiàn)起來較復雜實現(xiàn)相位調(diào)制的方法：矢量合成法、可變移相法、可變延時法6.8.2調(diào)頻電路的性能指標1、調(diào)頻特性線性度要好2、最大頻偏在保證線性度的條件下要盡可能大一些3、調(diào)制靈敏度要高4、載波性能要好§6.9調(diào)頻電路6.9.1、直接調(diào)頻電路:一、變?nèi)荻O管調(diào)頻電路:變?nèi)荻O管作為振蕩電容的電路原理圖:=變?nèi)荻O管特性:二、變?nèi)荻O管調(diào)頻性能分析

在LC回路的作用:

1、以為回路總電容實際電路：工作原理：振蕩器瞬時角頻率為:

調(diào)頻的優(yōu)缺點：優(yōu)點：Δf

大缺點：（即fc穩(wěn)定度不高）2、以為回路部分電容特點：由于采用部分接入.UΩ加入對諧振回路的影響相對減弱，但頻率穩(wěn)定度相應會得到提高。引起瞬時頻率變化中有：1）2）二，三次諧波成線性關系的成分，最大頻移：3）中心頻率偏移：

§6.10間接調(diào)頻電路：電路：原理：先對調(diào)制信號進行積分，再用積分后的信號對載波進行調(diào)相，就可以間接地得到所需的調(diào)頻波?！?.11調(diào)頻波的解調(diào)：1、定義2、分類：鑒頻、鑒相3、鑒頻器：鑒頻與鑒頻器：鑒頻就是調(diào)頻的解調(diào)，其任務是把已調(diào)信號的瞬時頻率變化，不失真地轉(zhuǎn)換成相應的電壓變化，即實現(xiàn)“頻率—電壓”轉(zhuǎn)換。完成這一功能的電路稱鑒頻器。鑒頻實現(xiàn)原理——鑒頻特性鑒頻器的兩個性能指標：鑒頻靈敏度SD：單位頻偏所產(chǎn)生的輸出電壓的大小。線性范圍（帶寬）鑒頻特性中近似直線的范圍鑒頻實現(xiàn)原理——鑒頻實現(xiàn)方法斜率鑒頻原理相位鑒頻原理脈沖計數(shù)式鑒頻原理脈沖計數(shù)式鑒頻器：（零交點鑒頻器）原理依據(jù)：FM信號的信息包含在已調(diào)波的零交點的分布上，利用單位時間內(nèi)的零交點數(shù)目測得瞬時頻率。從而恢復原調(diào)的信號。實現(xiàn)模型：6.11.1斜率鑒頻器——單失諧回路電路組成工作原理：輸入的調(diào)頻波經(jīng)LC失諧回路變換為調(diào)幅-調(diào)頻波，然后經(jīng)V、C1、RL所組成的包絡檢波器解調(diào)出原調(diào)制信號。調(diào)頻信號中心頻率fc失諧于諧振回路的諧振頻率f0，調(diào)頻波的中心頻率fc處于回路諧振曲線的傾斜部分，接近直線段的中心點A，則失諧回路可將調(diào)頻波變換為隨瞬時頻率變化的調(diào)幅─調(diào)頻波。斜率鑒頻器——雙失諧回路電路組成工作原理調(diào)頻波經(jīng)兩個失諧回路轉(zhuǎn)換為兩個調(diào)幅-調(diào)頻波，再經(jīng)各自的包絡檢波器，得到兩反相的輸出信號，然后合成得到總的輸出信號。鑒頻S曲線：當調(diào)頻信號的頻率為fc時，U1m與U2m大小相等，檢波輸出電壓u01=u02，鑒頻器輸出電壓u0=0；當調(diào)頻波頻率為f01時，U1m>U2m，u01>u02，鑒頻器輸出電壓u0>0為正值，且為最大；當調(diào)頻信號頻率為f02時，U1m<U2m，則u01<u02，所以，u0<0為負最大值。6.11.2相位鑒頻器一、原理：1、原理框圖乘積型相位鑒頻器：工作原理：將FM波延時to，當to滿足一定條件時，可得到相位隨調(diào)制信號線性變化的調(diào)相波，再與原調(diào)頻波相乘實現(xiàn)鑒相后，經(jīng)低通濾波器濾波，即可獲得所需的原調(diào)制信號。相位鑒頻器——疊加型原理框圖：工作原理：首先利用延時電路將調(diào)頻波轉(zhuǎn)換為調(diào)相波，再將其與原調(diào)頻波相加獲得調(diào)幅──調(diào)頻波，然后用二極管包絡檢波器對調(diào)幅──調(diào)頻波解調(diào)，恢復原調(diào)制信號。二、疊加型相位鑒頻電路1、互感耦合相位鑒頻器：Foster—Seeley典型電路：等效電路：工作原理：三個過程：1）移相網(wǎng)絡的頻率——相位變換：由互感耦合網(wǎng)絡完成2）相位——幅度變換：由加法器完成：兩個檢波二極管上的高頻電壓分別為：3）檢波輸出：相位鑒頻器的優(yōu)缺點:(特點)優(yōu)點：線性范圍寬，靈敏度高，失真小，通帶寬。缺點：本身無限幅作用，需加一級限幅電路，高阻抗輸出，后面必須接高阻抗負載。6.11.3比例鑒頻器：1、電路形式：等效電路：2、工作原理：d-e兩端輸出電壓為：比例鑒頻：

==

=特性曲線：自限幅（特性）作用：A.因為：，而寄生調(diào)幅對同向變化，不變，對無影響。B、由于的箝位作用，起到限幅：因為容量大（箝位）優(yōu)缺點：優(yōu)點：①有自限幅作用。（可不用設單獨設限幅器）

②輸出阻抗低