高频电子线路课件：第四章.ppt

第四章 振幅调制与解调 一、概述 不能直接发射低频（音频、视频）的原因： ①要求天线尺寸过大，如1000Hz需要75km长天线； ②音频、视频信号的相对频带很宽，使发射和接收难 于使用谐振回路，这样的效率是很低的； ③接收机无法进行节目的选择 调制 脉冲调制 连续波调制 调制方法 幅度调制 角度调制 调频 调相 不同调制方式比较： ①抗干扰性：脉冲编码最强，调频调相次之，调幅最差； ②实现调制的简便程度：调幅最简单，脉冲编码最复杂； ③已调波所占频带宽度：调幅最窄，脉冲编码最宽； ④器件的效率和输出功率：调幅载波功率随调制信号而改 变，调频载波功率不变； ⑤保真度：理论上调幅优于调频或调相，实际上调频或调 相比调幅好 实现调幅的方法： ①低电平调幅： ②高电平调幅： I、平方率调幅； III、斩波调幅； IV、模拟乘积调幅 I、集电极调幅；II、基极调幅 II、平衡调幅； 二、振幅调制的基本特性 1、调幅波的数学表示式 载波： 调制信号： 已调波： 其中： —比例常数 调幅指数或调幅度 要求 2、调幅波的频谱 即调制信号的频谱被搬到载频附 近，成为上边带与下边带 调幅波所占的频带宽度等于调制 信号最高频率的二倍。

调幅波的带宽： 上下两个边带包含有相同的信息！ 3、调幅波中的功率关系 载波功率： 下边带功率： 上边带功率： 总功率： 讨论： 载波本身并不包含信号，但它的功率占整个调幅 波功率的绝大部分 因此可以有抑制载波的双边带调幅 将载波和其中一个边带功率抑制，则是单边带调幅 三、振幅调制的方法 1、混频器 调幅是将调制信号的频谱线性搬移到高频段，因此 频率变换电路是实现调幅的核心电路 将二个不同的信号加到非线性器件，按非线性关系产 生各种组合频率，取其差频或和频 自激式混频器 他激式混频器 本振 混频 合为一体 晶体管混频差分对混频 二极管混频 平方律混频 平衡混频 环形混频 斩波混频 1）晶体管混频器 混合π参数模型 点展成泰勒级数，有：在 将非线性器件看成一个线 性参变元件，各参数随时间变 化，这与分析放大器不一样） 变频跨导 均为的函数 若 则： 取的前两项，有 其频谱包括：及其倍频 及其与的组合频率 若L、C回路谐振于则中频电流： 取： 则变频跨导 下面给出晶体管混频器的参数计算公式： 输入电导： 输出电导： 变频跨导： 变频增益： 变频功率增益： 特征角频率 晶体管输入电导 晶体管输出电导 负载电导 工作点电流 2）二极管混频器 ①平方律混频器 晶体管混频器的缺点： I、动态范围小； II、组合频率干扰严重 III、噪声较大；IV、存在本地辐射。

二极管混频器可以克服改善晶体管混频器的缺点，但是没 有变频增益 （小信号） 假设两个信号混频其中 若： 且取差频： 为L、C回路谐振于的等效电阻 为二极管的动态电阻 则有： 根据二极管特性，有： （只取2次以内各 项，忽略高次项） 各种组合频率实际上都可能出现 因此混频效率很低！ 经过带通滤波器后，有： ②平衡混频器 若： （小信号） 而 如果两个二极管参数完全一样，则： 等频率分量被抵消了 混频效率有所提高！ 通过带通滤波器后，有： ③单管开关混频器 （大信号） 若足够大， 则控制二极管通断 即有： 将 按傅立叶级数展开，有： 此时： 经过带通滤波后，有： 组合频率分量 也有所减少！ ④二极管平衡开关混频器 处于开关状态 （大信号） 通过带通滤波器后，中频电流为 而 负载电流： 组合频率 分量进一 步降低！ 两个二极管参数完全一样 ⑤斩波混频器（大信号） 通过带通滤波器后： 要求四个二极管参数完全一样！ 组合频率分量只有以及 ⑥环形混频器（大信号） 按傅立叶级数展开，有： 通过带通滤波器后，有： 组合频率分量只有 要求四个二极管参数完全一样！ ⑦分裂式环形混频器 调R1和R2可以改变两 个耦合电路次级的平衡。

因此电路只需要 D1与D2、D3与D4完 全一样就可以了 变压器是分开的，使 D1、D2与D3、D4相互影响 大大削弱了 3）差分对混频器（小信号） （恒流） 模拟乘法器 通过带通滤波器后，有 乘法系数 4）混频器的干扰 ①组合频率干扰和副波道干扰 I、组合频率干扰 组合频率： 若经差拍检波后，产生干扰哨声 只要就有可能产生干扰哨声 若外部干扰信号串入混频器与本振组合， 产生组合副波道干扰 或 也会产生干扰哨声 （内部产生） （外部干扰） II、副波道干扰 组合副波道干扰中某些特定频率形成的干扰，称为 副波道干扰 中时称为中频干扰 干扰与信号在检波器重差拍，产生音频哨叫声 若则 与镜像对称 称为镜像干扰 与信号在检波器 中差拍，产生音频哨声 （外部干扰） ②交叉调制 （有用信号与外部干扰之间） 接收机调谐在有用信号频率上时，干扰很清楚，失谐 时，干扰减弱，有用信号消失则干扰完全消失 由于放大器或混频器的非线性特性引起的 I、交叉调制是晶体管特性中的三次或更高次非线性产生的； II、交叉调制度与干扰信号的平方成正比； 交叉调制度： III、交叉调制度与有用信号电压幅度无关； IV、干扰只要足够强，并进入接收机前端，就可能产生交 叉调制，而与干扰与有用信号的频率距离无关。

③互相调制 （互调） （多个干扰之间） 两个或多个干扰信号一起加入接收机前端，由于放大器的 非线性作用，使干扰信号彼此混频，产生接近有用信号频率的 互调干扰分量，在检波器差拍后，产生哨声 I、互调干扰由放大器或混频器特性的二次、三次和更高次 非线性（二阶、三阶失真项）产生； II、互调干扰分量强度同输入 干扰信号振幅有关（三阶互 调危害最大）； III、产生互调干扰的两个干扰信号频率之间必须满足一定 的组合关系 ④阻塞干扰 ⑤相互混频 （强外部干扰） 强干扰信号进入接收机前端，使放大器或混频器中的晶体 管处于严重非线性区域，造成信噪比大大下降这种现象称为 阻塞现象 I、强干扰使工作点上移至饱和区，造成信噪比下降； II、强干扰使晶体管集电结被击穿（假击穿，干扰消失后晶体管 还能够还原） （倒易混频） （强外部干扰） 本振源内有边带噪声 若强干扰进入混频器后，可能作为“载频”将本振中的噪声 调制于其上，然后混频到中频范围内，造成实际灵敏度下降 本来是本振与有用信号差频获得中频，现在则是干扰频率 与本振中的噪声差频产生中频的频率，故称为“倒易混频” 5）克服混频器干扰的措施 ①合理选择中频，可大大减少组合频率干扰和副波道干扰； ②提高前端电路的选择性； ③选择合适的器件及合理运用。

I、适当选择工作点，以减小交调、三阶互调和阻塞； II、加深度交流负反馈，以减小交调、互调和阻塞； III、采用小电流工作状态，以减小阻塞； IV、采用场效应管代替双极型晶体管，对改善互调、交 调合阻塞均有利 2、常用的调幅电路 1）低电平调幅 ①平方律调幅器 调制信号： 载波： 通过带通滤波后，有： 特点： 各种组合频率都有可能出现，带通滤波器制作困难 ，且调制的线性度差，非线性失真严重 普通调幅 ②小信号平衡调幅器 若： 而 如果两个二极管参数完全一样，则： 等频率分量被抵消了 通过带通滤波器后，有： 抑制载波的双边带调幅 ③差分对调幅器 抑制载波的双边带调幅 ④斩波调幅器 I、不对称斩波调幅器 通过带通滤波器后： 抑制载波的双边带调幅 II、对称斩波调幅器 通过带通滤波器后，有： 抑制载波的双边带调幅 2）高电平调幅 ①集电极调幅 工作于过压状态 要求： 普通调幅 ②基极调幅 工作于欠压状态 要求： 普通调幅 3）单边带信号的产生 优点： 频带可节约一半，大大提高短波波段的利用率信 噪比高 缺点：设备复杂，要求接收、发射的频率稳定度高 ①滤波法 对带通滤波器要求高！ 多级滤波法 令： 对每级ＢＦ要求不高，但链路复杂。

②相移法 音频信号范 围内完全900移 相很困难！ 输出以 修正移相滤波法 或 为载波的单边带信号 4）残留边带调幅 残留边带调幅是指发送信号中包括一个完整边带、载 波以及另一个边带的小部分 比普通调幅节省了频带，又避免了单边带调幅要求滤 波器衰减特性陡峭的困难，发送的载波分量也便于接收端 提取载波同步信号 残留边带调幅频谱 实现方法： 滤波法 为了不失真恢复调制信号，要求残留边带带通滤波器在 处必须具有互补对称特性（奇对称）即： 为调制信号最高角频率 5）正交调幅 用两路独立的基带信号对两个相互正交 的同频载波进行抑制载波的双边带调幅 四、调幅信号的解调 （检波） １、平方律检波 （小信号检波） 负载电容是大电容， 可以认为是高频短路 因此： 而： 所以负载上的低频电流为： 输出解调电压为： 检波效率： 非线性失真： 缺点：小，大 优点： 测量功率方便，可 作为仪器检波头 2、峰值包络检波器 （大信号检波） 1）电压传输系数 为电流通角 为检波器负载电阻 检波二极管D的内阻 通过低通滤波器平滑后可得到检波输出 优点： 线性检波，接近1 缺点： 可能产生失真 2）失真 ①惰性失真 （对角线切割失真） 由负载电容C惰性过大引起。

放电电流 而（包络） （包络变化速度） 要不失真，需要：令： 求的最大值令就是不失真条件！ 所以不失真条件为： RC充放电速度要比包络变化快！ ②负峰切割失真 （底边切割失真） 需考虑耦合电容Cc和低频放大器输入电阻 交流电阻： 由于交、直流电阻不同，有可能产生失真这种失 真通常使检波器音频输出电压负峰被切割 若没有失真，则需要： 因此可以获得不失真条件为： Cc是造成交直流电阻不同的原因 ③非线性失真 主要是由于二极管伏安特性的非线性引起 若R足够大，二极管内阻影响可以减弱，非线性失真可 以减小 ④频率失真 由耦合电容Cc和滤波电容C所引起 Cc影响检波下限频率有： C影响检波上限频率有： 在音频范围内， 3、乘积检波器 为与的角频率的相差 通过低通滤波器后，有： 若：则最大（即本振与载波同相） 因此乘积检波器又称为同步检波器 ①差分对管乘法器可实现同步检波 （斩波、环形调幅器也可实现同步检波） ②同步检波器可用于普通调幅波、抑制载波的双边带调 幅以及单边带调幅信号的解调 对于单边带信号：假设 通过低通滤波器后，有： 五、集成混频及检波器 MC1496 典型应用电路 。