高頻電子電路振幅調(diào)制和解調(diào)演示文稿當前第1頁\共有69頁\編于星期一\17點（優(yōu)選）高頻電子電路振幅調(diào)制和解調(diào)當前第2頁\共有69頁\編于星期一\17點高頻振蕩高頻放大話筒聲音緩沖發(fā)射天線倍頻調(diào)制音頻放大當前第3頁\共有69頁\編于星期一\17點2.調(diào)制的原因從切實可行的天線出發(fā)

為使天線能有效地發(fā)送和接收電磁波，天線的幾何尺寸必須和信號波長相比擬，一般不宜短于1/4波長。音頻信號:20Hz～20kHz波長：15～15000km天線長度:3.75～3750km當前第4頁\共有69頁\編于星期一\17點便于不同電臺相同頻段基帶信號的同時接收頻譜搬移當前第5頁\共有69頁\編于星期一\17點可實現(xiàn)的回路帶寬基帶信號特點：頻率變化范圍很大。高頻窄帶信號頻譜搬移低頻（音頻）:20Hz～20kHz高頻（射頻）:AM廣播信號:535～1605kHz，BW=20kHzlowhigh2020k10k1000k100k當前第6頁\共有69頁\編于星期一\17點3.調(diào)制的方式和分類調(diào)幅調(diào)相調(diào)制連續(xù)波調(diào)制脈沖波調(diào)制脈寬調(diào)制振幅調(diào)制編碼調(diào)制調(diào)頻脈位調(diào)制當前第7頁\共有69頁\編于星期一\17點4.調(diào)幅的方法平方律調(diào)幅斬波調(diào)幅調(diào)幅方法低電平調(diào)幅高電平調(diào)幅集電極調(diào)幅基極調(diào)幅當前第8頁\共有69頁\編于星期一\17點二、檢波簡述當前第9頁\共有69頁\編于星期一\17點圖9.1.1檢波器的輸入輸出波形1.定義：從振幅受調(diào)制的高頻信號中還原出原調(diào)制的信號。當前第10頁\共有69頁\編于星期一\17點圖9.1.2檢波器檢波前后的頻譜當前第11頁\共有69頁\編于星期一\17點圖9.1.3檢波器的組成部分2.組成當前第12頁\共有69頁\編于星期一\17點3.檢波的分類二極管檢波器三極管檢波器檢波器件信號大小小信號檢波器大信號檢波器工作特點包絡檢波器同步檢波器當前第13頁\共有69頁\編于星期一\17點9.2調(diào)幅波的性質(zhì)一、調(diào)幅波的數(shù)學表示式與頻譜1.普通調(diào)幅波的數(shù)學表示式首先討論單音調(diào)制的調(diào)幅波。當前第14頁\共有69頁\編于星期一\17點載波信號：

調(diào)制信號：

調(diào)幅信號（已調(diào)波）：

由于調(diào)幅信號的振幅與調(diào)制信號成線性關(guān)系，即有：

，式中為比例常數(shù)即：

式中ma為調(diào)幅度，

常用百分比數(shù)表示。當前第15頁\共有69頁\編于星期一\17點特點：

(1)調(diào)幅波的振幅（包絡）變化規(guī)律與調(diào)制信號波形一致;(2)調(diào)幅度ma反映了調(diào)幅的強弱度.

當前第16頁\共有69頁\編于星期一\17點當前第17頁\共有69頁\編于星期一\17點圖9.2.2由非正弦波調(diào)制所得到的調(diào)幅波當前第18頁\共有69頁\編于星期一\17點電壓表達式普通調(diào)幅波

雙邊帶調(diào)幅波單邊帶信號波形圖頻譜圖信號帶寬

三種振幅調(diào)制信號當前第19頁\共有69頁\編于星期一\17點2.普通調(diào)幅波的頻譜（1）由單一頻率信號調(diào)幅

Ω調(diào)制信號ω0載波調(diào)幅波ω0+Ω上邊頻ω0-Ω下邊頻當前第20頁\共有69頁\編于星期一\17點信號帶寬ω0(2)限帶信號的調(diào)幅波Ωmax調(diào)幅波ΩmaxΩmaxΩmaxΩmax調(diào)制信號載波ω0+Ωmax上邊帶ω0-Ωmax下邊帶當前第21頁\共有69頁\編于星期一\17點二、調(diào)幅波中的功率關(guān)系

如果將普通調(diào)幅波輸送功率至電阻R上，則載波與兩個邊頻將分別得出如下的功率：ω0載波功率:上邊頻或下邊頻:在調(diào)幅信號一周期內(nèi)，AM信號的平均輸出功率是當前第22頁\共有69頁\編于星期一\17點在調(diào)幅波中，只有旁頻（或邊帶）才是有用的信息量。而載波分量僅是起到頻譜搬移的作用，不反映調(diào)制信號的變化規(guī)律。載波本身并不包含信號，但它的功率卻占整個調(diào)幅波功率的絕大部分。當ma＝1時，PoT＝(2/3)PAM；當ma＝0.5時，PoT＝(8/9)PAM；ω0，因而整機效率低。這是調(diào)幅制的缺點。一般當前第23頁\共有69頁\編于星期一\17點9.3平方律調(diào)幅一、工作原理

調(diào)幅波的共同之處都是在調(diào)幅前后產(chǎn)生了新的頻率分量，也就是說都需要用非線性器件來完成頻率變換。圖9.3.1非線性調(diào)幅方框圖當前第24頁\共有69頁\編于星期一\17點

如果靜態(tài)工作點和輸入信號變換范圍選擇合適，非線性器件工作在滿足平方律的區(qū)段。當前第25頁\共有69頁\編于星期一\17點

其中產(chǎn)生調(diào)幅作用的項是稱為平方律調(diào)幅濾波后，輸出電壓為：調(diào)幅度：結(jié)論：（1）調(diào)幅度的大小由調(diào)制信號電壓振幅及調(diào)制器的特性曲線所決定（2）通常，a2<<a1因此用這種方法所得到的調(diào)幅度不大。在平方律調(diào)幅中,管子工作于甲類非線性狀態(tài),效率低,只適用于低電平調(diào)幅.當前第26頁\共有69頁\編于星期一\17點圖9.3.2串聯(lián)雙二極管平衡調(diào)幅器簡化電路二、平衡調(diào)幅器當前第27頁\共有69頁\編于星期一\17點總的輸出電壓:輸出:濾掉輸出電壓沒有載波分量優(yōu)點:有效地抑制載波.當前第28頁\共有69頁\編于星期一\17點1AM:DSB:2波形:AM:當調(diào)制信號等于0時,調(diào)幅波的振幅等于載波振幅.DSB:當調(diào)制信號等于0時,調(diào)幅波的振幅等于0.解釋:1在平衡調(diào)幅電路中,當調(diào)制信號等于零時,載波恰恰互相抵消,輸出為零.每經(jīng)過一次零點,即意味著兩管電流的大小關(guān)系要互換一次,因此在輸出電路中高頻電壓的相位相反.

DSB于AM的區(qū)別當前第29頁\共有69頁\編于星期一\17點一、工作原理圖9.4.1斬波調(diào)幅器方框圖9.4斬波調(diào)幅當前第30頁\共有69頁\編于星期一\17點圖9.4.2斬波調(diào)幅器工作圖解當前第31頁\共有69頁\編于星期一\17點圖9.4.3平衡斬波調(diào)幅及其圖解當前第32頁\共有69頁\編于星期一\17點二、實現(xiàn)斬波調(diào)幅的兩種電路圖9.4.4二極管電橋斬波調(diào)幅電路當前第33頁\共有69頁\編于星期一\17點圖9.4.5環(huán)形調(diào)幅器電路當前第34頁\共有69頁\編于星期一\17點一、單邊帶通信的優(yōu)缺點使所容納的頻道數(shù)目加倍，大大提高波段利用率。單邊帶制能獲得更好的通信效果。單邊帶制的選擇性衰落現(xiàn)象要輕得多。要求收、發(fā)設(shè)備的頻率穩(wěn)定度高，設(shè)備復雜，技術(shù)要求高。9.6單邊帶信號的產(chǎn)生單邊帶制能大大節(jié)省發(fā)送功率。當前第35頁\共有69頁\編于星期一\17點調(diào)幅波ω0+Ω上邊頻ω0-Ω下邊頻二、產(chǎn)生單邊帶信號的方法1.濾波器法圖9.6.1濾波器法原理方框圖當前第36頁\共有69頁\編于星期一\17點圖9.6.2濾波器法單邊帶發(fā)射機方框圖注意：提高單邊帶的載波頻率決不能用倍頻的方法。當前第37頁\共有69頁\編于星期一\17點圖9.6.3單邊帶發(fā)射機方框圖舉例當前第38頁\共有69頁\編于星期一\17點2.相移法圖9.6.4相移法單邊帶調(diào)制器方框圖當前第39頁\共有69頁\編于星期一\17點3.修正的移相濾波法當前第40頁\共有69頁\編于星期一\17點9.7殘留邊帶調(diào)幅

在單邊帶調(diào)幅與雙邊帶調(diào)幅之間，有一種折衷方式，即殘留邊帶調(diào)幅。它傳送被抑制邊帶的一部分，同時又將被傳送邊帶也抑制掉一部分。為了保證信號無失真地傳輸，傳送邊帶中被抑制部分和抑制邊帶中的被傳送部分應滿足互補對稱關(guān)系。

特點: 所占頻帶比單邊帶略寬一些;它在ω０附近的一定范圍內(nèi)具有兩個邊帶，因此在調(diào)制信號（例如電視信號）含有直流分量時，這種調(diào)制方式可以適用;殘留邊帶濾波器比單邊帶濾波器易于實現(xiàn)。當前第41頁\共有69頁\編于星期一\17點圖9.7.1各種調(diào)幅制式的頻譜示意圖當前第42頁\共有69頁\編于星期一\17點9.8高電平調(diào)幅

高電平調(diào)幅電路能同時實現(xiàn)調(diào)制和功率放大，即用調(diào)制信號vΩ去控制諧振功率放大器的輸出信號的幅度Vcm來實現(xiàn)調(diào)幅的。臨界過壓欠壓VCC（t）臨界過壓欠壓VBB(t)當前第43頁\共有69頁\編于星期一\17點1工作原理集電極有效電源:受到調(diào)制過壓狀態(tài):振幅集電極調(diào)幅應工作于過壓狀態(tài)。集電極調(diào)幅電路一、集電極調(diào)幅當前第44頁\共有69頁\編于星期一\17點2能量關(guān)系集電極有效電源:其中供給的集電極電流直流分量,基波分量集電極有效電源,提供的總功率:當前第45頁\共有69頁\編于星期一\17點集電極直流電源提供的功率:調(diào)制信號提供的平均功率:平均輸出功率:載波輸出功率(:一周期內(nèi)平均集電極耗散功率)集電極效率:可見:效率與無關(guān)。故可獲得較高的功率,使晶體管充分利用。當前第46頁\共有69頁\編于星期一\17點注意:當時,如時,結(jié)論:(1)在一個音頻周期內(nèi),各個平均功率都是相應的載波狀態(tài)時的功率的倍,(2)選管時應按選取,且耐壓要按來選。(3)因為,所以只要載波狀態(tài)的高,則也高。當前第47頁\共有69頁\編于星期一\17點(4)由于集電極引入調(diào)變,要求調(diào)制器給出較大的功率。改善線性的措施:采用雙重調(diào)制。(5)非線性失真比較大。當較小時,工作在嚴重過壓區(qū),下凹顯著急劇下降;當較大時,對的控制較弱。當前第48頁\共有69頁\編于星期一\17點iCiC1臨界過壓欠壓VCC（t）當前第49頁\共有69頁\編于星期一\17點1工作原理在基極電路里,高頻振蕩、低頻調(diào)制信號和激勵電源串連起來構(gòu)成基極發(fā)射級電壓,受的控制,集電極諧振回路取出調(diào)幅波。輸出+-二、基極調(diào)幅基極調(diào)幅電路當前第50頁\共有69頁\編于星期一\17點2工作狀態(tài)的選擇:在欠壓區(qū):工作狀態(tài):基極調(diào)幅電路應工作于欠壓狀態(tài)。當時,工作狀態(tài)不能超過臨界狀態(tài)。臨界過壓欠壓當前第51頁\共有69頁\編于星期一\17點iCvAM（t）臨界過壓欠壓V

BB(t)當前第52頁\共有69頁\編于星期一\17點一、包絡檢波器的工作原理非線性電路低通濾波器從已調(diào)波中檢出包絡信息，只適用于AM信號

輸入AM信號檢出包絡信息9.9包絡檢波當前第53頁\共有69頁\編于星期一\17點VDCC++vWRL++充電放電iDvi–––串聯(lián)型二極管包絡檢波器大信號的檢波過程，主要是利用二極管的單向?qū)щ娞匦院蜋z波負載RC的充放電過程當前第54頁\共有69頁\編于星期一\17點二、包絡檢波器的質(zhì)量指標電壓傳輸系數(shù)（檢波效率）、輸入電阻和失真。1)電壓傳輸系數(shù)(檢波效率)定義：當前第55頁\共有69頁\編于星期一\17點vDiD-vCVimθ

用分析高頻功放的折線近似分析法可以證明其中，θ是二極管電流通角，Ｒ為檢波器負載電阻，Ｒd為檢波器內(nèi)阻。當前第56頁\共有69頁\編于星期一\17點2)等效輸入電阻

考慮到包絡檢波電路一般作為諧振回路的負載，它勢必影響回路選頻特性（Q），分析其等效電阻:

其中，Vim是輸入高頻電壓振幅，Iim是輸入高頻電流基波振幅。

由于二級管輸入電阻的影響，使輸入諧振回路的Q值降低，消耗一些高頻功率。當前第57頁\共有69頁\編于星期一\17點3)失真

產(chǎn)生的失真主要有：①惰性失真；②負峰切割失真；③非線性失真；④頻率失真。

如果檢波電路的時間常數(shù)RC太大，當調(diào)幅波包絡朝較低值變化時，電容上的電荷來不及釋放以跟蹤其變化，所造成的失真稱作惰性失真。

①惰性失真(對角線切割失真)當前第58頁\共有69頁\編于星期一\17點調(diào)幅波包絡

如圖所示，在某一點，如果電容兩端電壓的放電速度小于包絡的下降速度，就可能發(fā)生惰性失真。包絡變化率電容放電當前第59頁\共有69頁\編于星期一\17點放電速率假定此時為避免失真包絡變化率當前第60頁\共有69頁\編于星期一\17點

實際上，調(diào)制波往往是由多個頻率成分組成，即Ω=Ωmin～Ωmax。為了保證不產(chǎn)生失真，必須滿足

或當前第61頁\共有69頁\編于星期一\17點考慮了耦合電容Cc和低放輸入電阻RL后的檢波電路②負峰切割失真(底邊切割失真)

隔直電容Cc數(shù)值很大，可認為它對調(diào)制頻率Ω交流短路，電路達到穩(wěn)態(tài)時，其兩端電壓VC≈Vim。

失真最可能在包絡的負半周發(fā)生。假定二極管截止，Cc將通過R和RL緩慢放電，相對于高頻載波一個周期內(nèi)，其電壓VC≈Vim將在R和RL上分壓。直流負載電阻R上的電壓為:

檢波器的直流負載電阻R與交流負載電阻不相等，而且調(diào)幅度ma又相當大時引起的。當前第62頁\共有69頁\編于星期一\17點考慮了耦合電容Cc和低放輸入電阻RL后的檢波電路Vim（1-m）V

imV

RVRVRV

RV

RV

R當前第63頁\共有69頁\編于星期一\17點考慮了耦合電容Cc和低放輸入電阻RL后的檢波電路要避免二極管截止發(fā)生，包絡幅度瞬時值必須滿足:交、直流負載電阻越懸殊，ma越大，越容易發(fā)生該失真。不產(chǎn)生負峰切割失真的條件：