《通信電子線路》第五章

1、第5章 振幅調(diào)制及解調(diào)5.5 調(diào)幅解調(diào)的方法調(diào)幅解調(diào)的方法n 調(diào)制的必要性：調(diào)制的必要性：可實(shí)現(xiàn)有效地發(fā)射，可實(shí)現(xiàn)有選擇地接收?？蓪?shí)現(xiàn)有效地發(fā)射，可實(shí)現(xiàn)有選擇地接收。n 調(diào)制的方式和分類：調(diào)制的方式和分類：t 按載波按載波的不同可分為脈沖調(diào)制、正弦調(diào)制和對(duì)光波進(jìn)行的光強(qiáng)度調(diào)制等。t 按調(diào)制信號(hào)按調(diào)制信號(hào)的形式可以分為模擬調(diào)制和數(shù)字調(diào)制。調(diào)制信號(hào)為模擬信號(hào)的稱為模擬調(diào)制，調(diào)制信號(hào)為數(shù)字信號(hào)的稱為數(shù)字調(diào)制。t 正弦波調(diào)制有幅度調(diào)制、頻率調(diào)制和相位調(diào)制三種基本方正弦波調(diào)制有幅度調(diào)制、頻率調(diào)制和相位調(diào)制三種基本方式式，后兩者合稱為角度調(diào)制。n 調(diào)制是一種非線性過程。調(diào)制是一種非線性過程。載波被調(diào)制后將

2、產(chǎn)生新的頻率分量，通常它們分布在載波頻率的兩邊，并占有一定的頻帶。5.1 概述頻譜搬移電路的特性頻譜搬移電路的特性 非線性電路具有頻率變換的功能，即通過非線性器件非線性電路具有頻率變換的功能，即通過非線性器件相乘的作用產(chǎn)生與輸入信號(hào)波形的頻譜不同的信號(hào)。相乘的作用產(chǎn)生與輸入信號(hào)波形的頻譜不同的信號(hào)。 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)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)頻譜無失真在頻率軸上搬移，則稱之為線性頻率變換，具頻譜無失真在頻率軸上搬移，則稱之為線性頻率變換，具有這種特性的電路稱之為頻譜搬移電路。如下圖所示有這種特性的電路稱之為頻譜搬移電路。如下圖所示非線性器 件主

3、振帶通f0, 2Fmax調(diào)制信號(hào)f0ff0fmaxf02f0ff0f2) 2) 從頻譜結(jié)構(gòu)看，上述頻率從頻譜結(jié)構(gòu)看，上述頻率變換電路都只是對(duì)輸入信號(hào)變換電路都只是對(duì)輸入信號(hào)頻譜實(shí)行橫向搬移而不改變頻譜實(shí)行橫向搬移而不改變?cè)瓉淼淖V結(jié)構(gòu)，因而都屬于原來的譜結(jié)構(gòu)，因而都屬于所謂的線性頻率變換。所謂的線性頻率變換。1) 1) 它們的實(shí)現(xiàn)框圖幾乎它們的實(shí)現(xiàn)框圖幾乎是相同的，都是利用非線是相同的，都是利用非線性器件對(duì)輸入信號(hào)頻譜實(shí)性器件對(duì)輸入信號(hào)頻譜實(shí)行變換以產(chǎn)生新的有用頻行變換以產(chǎn)生新的有用頻率成分后，濾除無用頻率率成分后，濾除無用頻率分量。分量。3) 3) 頻譜的橫向平移從時(shí)域頻譜的橫向平移從時(shí)域角度

4、看相當(dāng)于輸入信號(hào)與一角度看相當(dāng)于輸入信號(hào)與一個(gè)參考正弦信號(hào)相乘，而平個(gè)參考正弦信號(hào)相乘，而平移的距離由此參考信號(hào)的頻移的距離由此參考信號(hào)的頻率決定，它們可以用乘法電率決定，它們可以用乘法電路實(shí)現(xiàn)。路實(shí)現(xiàn)。 混頻原理混頻原理非線性器 件本振帶通fi, 2Fmax高放f0f到中放fi=fO-fSfSffiffif (1) 調(diào)制：調(diào)制：用調(diào)制信號(hào)去控制載波信號(hào)的某一個(gè)參量的過程用調(diào)制信號(hào)去控制載波信號(hào)的某一個(gè)參量的過程。 定義：定義：信號(hào)信號(hào) 載波信號(hào)：（等幅）高頻振蕩信號(hào)載波信號(hào)：（等幅）高頻振蕩信號(hào) 正弦波正弦波 方波方波 三角波三角波 )cos( tUuCCmC鋸齒波鋸齒波調(diào)制信號(hào)：調(diào)制信號(hào)：

5、需要傳輸?shù)男盘?hào)需要傳輸?shù)男盘?hào)（原始信號(hào)）（原始信號(hào)） 語言語言圖像圖像 tUum cos密碼密碼已調(diào)信號(hào)（已調(diào)波）：經(jīng)過調(diào)制后的高頻信號(hào)（已調(diào)信號(hào)（已調(diào)波）：經(jīng)過調(diào)制后的高頻信號(hào)（射頻信號(hào)射頻信號(hào)）(2)解調(diào)：解調(diào)：調(diào)制的逆過程調(diào)制的逆過程，即從已調(diào)波中恢復(fù)原調(diào)制信號(hào)的過程。，即從已調(diào)波中恢復(fù)原調(diào)制信號(hào)的過程。(6)振幅調(diào)制分三種方式：振幅調(diào)制分三種方式： (SSB)(DSB) (AM)單邊帶調(diào)制抑抑制制載載波波雙雙邊邊帶帶調(diào)調(diào)制制標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)幅幅度度調(diào)調(diào)制制 （5）相位調(diào)制：）相位調(diào)制：調(diào)制信號(hào)控制載波相位調(diào)制信號(hào)控制載波相位，使，使已調(diào)波的相位隨調(diào)已調(diào)波的相位隨調(diào) 制信號(hào)線變化。制信號(hào)線變化。

6、 （4）頻率調(diào)制：）頻率調(diào)制：調(diào)制信號(hào)控制載波頻率調(diào)制信號(hào)控制載波頻率，使，使已調(diào)波的頻率隨調(diào)制已調(diào)波的頻率隨調(diào)制 信號(hào)線性變化。信號(hào)線性變化。（3）振幅調(diào)制：由）振幅調(diào)制：由調(diào)制信號(hào)去控制載波振幅調(diào)制信號(hào)去控制載波振幅，使，使已調(diào)信號(hào)的振已調(diào)信號(hào)的振 幅幅 隨調(diào)制信號(hào)線性變化。隨調(diào)制信號(hào)線性變化。5.2 振幅調(diào)制原理及特性一、振幅調(diào)制信號(hào)分析（1） 設(shè)：載波信號(hào)：設(shè)：載波信號(hào)： tUuCCmC cos 調(diào)制信號(hào)：調(diào)制信號(hào)： tUu cos那么調(diào)那么調(diào) 幅信號(hào)（已調(diào)波）可表達(dá)為：幅信號(hào)（已調(diào)波）可表達(dá)為： ttUuCmAM cos)( 由于由于調(diào)調(diào) 幅信號(hào)的振幅與調(diào)制信號(hào)成線性關(guān)系幅信號(hào)的振幅

7、與調(diào)制信號(hào)成線性關(guān)系，即有：，即有： tUkUtUaCmm cos)(，式中，式中ak為比例常數(shù)為比例常數(shù)即即 )cos1()cos1()(tmUtUUkUtUaCmCmaCmm 式中式中ma為調(diào)制度，為調(diào)制度， CmaaUUkm 常用百分比數(shù)表示。常用百分比數(shù)表示。ttmUuCaCmAM cos)cos1( 一般，實(shí)際中傳送的調(diào)制信號(hào)并非單一頻率的信號(hào)，常為一般，實(shí)際中傳送的調(diào)制信號(hào)并非單一頻率的信號(hào)，常為一個(gè)連續(xù)頻譜的限帶信號(hào)一個(gè)連續(xù)頻譜的限帶信號(hào)) t ( f則則 ttfkUuCaCmAM cos)(1 1 調(diào)調(diào) 幅幅 波波 的的 分分 析析若將若將 ) (t f分解為分解為 1nnnn

8、)tcos(U)t (f 則有則有 ttmUuCnnnnCmAM cos)cos(11 ，其中：其中： nanUkm 2、調(diào)幅信號(hào)波形、調(diào)幅信號(hào)波形 波形特點(diǎn)：波形特點(diǎn)： （1）調(diào)幅波的振幅（包絡(luò)）變化規(guī)律）調(diào)幅波的振幅（包絡(luò)）變化規(guī)律 與調(diào)制信號(hào)波形一致與調(diào)制信號(hào)波形一致 (2) 調(diào)幅度調(diào)幅度ma反映了調(diào)幅的強(qiáng)弱程度反映了調(diào)幅的強(qiáng)弱程度， 可以看出：可以看出： minmaxminmaxUUUUma 一般一般m值越大調(diào)幅越深值越大調(diào)幅越深： ttmUuCaCmAM cos)cos1( )cos1()(tmUtUaCmm tUuCCmC cos tcosUu )1 (maxaCmmUU CmU)

9、1 (minaCmmUU 實(shí)實(shí)際際電電路路中中必必須須避避免免包包絡(luò)絡(luò)失失真真過過調(diào)調(diào)幅幅時(shí)時(shí)百百分分之之百百最最大大調(diào)調(diào)幅幅時(shí)時(shí)未未調(diào)調(diào)幅幅時(shí)時(shí),1m)(1m0maaa1ma 1 am演示演示（1）由單一頻率信號(hào)調(diào)）由單一頻率信號(hào)調(diào) 幅幅 tmtmtUttmUuCaCaCCmCaCmAM)cos(21)cos(21coscos)cos1( 含含傳傳輸輸信信息息下下邊邊頻頻分分量量含含傳傳輸輸信信息息上上邊邊頻頻分分量量不不含含傳傳輸輸信信息息載載波波分分量量:)(CCC 可見可見,調(diào)幅波并不是一個(gè)簡(jiǎn)單的正弦波，包含有三個(gè)頻率分量：調(diào)幅波并不是一個(gè)簡(jiǎn)單的正弦波，包含有三個(gè)頻率分量： 3、調(diào)幅波

10、的頻譜 調(diào)制信號(hào)c載波調(diào)幅波c+上邊頻c-下邊頻同樣含有三部分頻率成份同樣含有三部分頻率成份 nnCnnnCnCCmnnCnnCnCCmCnnnCmAMtmtmtUtmtmtUttmUu)cos(21)cos(21cos)cos(21)cos(21coscoscos1 含含信信息息下下邊邊帶帶含含信信息息上上邊邊帶帶不不含含信信息息載載波波分分量量)()(:n0n00 信號(hào)帶寬信號(hào)帶寬max2B c (2) 限帶信號(hào)的調(diào)幅波限帶信號(hào)的調(diào)幅波maxC 調(diào)幅波maxmaxmaxmax調(diào)制信號(hào)載波c+max上邊帶c-max下邊帶 由于：由于：tUtmtUttmUuCCmaCCmCaCmAM cosc

11、oscoscos)cos1( 相加器相加器 乘法器乘法器AMu直流直流Cu u 乘法器乘法器 相加器相加器 uAMuCu4、AM信號(hào)的產(chǎn)生原理框圖信號(hào)的產(chǎn)生原理框圖可見可見要完成要完成AM調(diào)制，其核心部分是實(shí)現(xiàn)調(diào)制信號(hào)與載波相乘。調(diào)制，其核心部分是實(shí)現(xiàn)調(diào)制信號(hào)與載波相乘。仿真仿真仿真仿真LCmOTRUP221 OTaLCmaPmRUmPP422122 下下邊邊上上邊邊 2m1PPPPP2aOTOT0下下邊邊上上邊邊2m2a 載載波波功功率率雙雙邊邊帶帶功功率率2a2a2a2am2m2m12m 平平均均總總功功率率雙雙邊邊帶帶功功率率(2) 上、下邊帶的平均功率：上、下邊帶的平均功率： (3)

12、在調(diào)制信號(hào)一周期內(nèi)，調(diào)幅信號(hào)輸出的平均總功率在調(diào)制信號(hào)一周期內(nèi)，調(diào)幅信號(hào)輸出的平均總功率 (4)邊帶功率，載波功率與平均功率之間的關(guān)系：邊帶功率，載波功率與平均功率之間的關(guān)系： LR上消耗的載波功率：上消耗的載波功率： (1)5、調(diào)制波的功率、調(diào)制波的功率那么調(diào)幅波各分量的功率為：那么調(diào)幅波各分量的功率為： 設(shè)調(diào)幅波傳輸信號(hào)至負(fù)載電阻設(shè)調(diào)幅波傳輸信號(hào)至負(fù)載電阻LR上上,討論標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅波的性質(zhì)：討論標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅波的性質(zhì)：n 已調(diào)信號(hào)的幅度隨調(diào)制信號(hào)而變化已調(diào)信號(hào)的幅度隨調(diào)制信號(hào)而變化。因此，調(diào)幅信號(hào)幅度的包絡(luò)線近似為調(diào)制信號(hào)的波形。只要能取出這個(gè)包絡(luò)信號(hào)就可實(shí)現(xiàn)解調(diào)。n 調(diào)幅波的頻譜由兩部分組成。一部

13、分是未調(diào)載波的頻譜，另一部分是分別平移至 處的調(diào)制信號(hào)的頻譜，幅度減半。標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅信號(hào)所占的頻帶寬度為標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅信號(hào)所占的頻帶寬度為 ，即它是調(diào)制信號(hào)頻帶寬度的兩倍。但從傳遞信息的角度看，標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅信號(hào)所占的頻但從傳遞信息的角度看，標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅信號(hào)所占的頻帶寬度中有一半是多余的帶寬度中有一半是多余的，因此，這種調(diào)幅方式在頻率資源利這種調(diào)幅方式在頻率資源利用上是有缺點(diǎn)的。用上是有缺點(diǎn)的。m0m2n 幅度調(diào)制是一種非線性過程幅度調(diào)制是一種非線性過程，因?yàn)樗鼘⒄{(diào)制信號(hào)的各頻率分量變換為載波頻率與這些頻率的和頻和差頻分量。但都是將信號(hào)的頻譜在頻率軸上平移。因此，又稱幅度調(diào)制為線性調(diào)制又稱幅度調(diào)制為線性調(diào)制。n

14、在調(diào)幅波中，欲傳送的信息包含在邊帶內(nèi)，載波分量并不包欲傳送的信息包含在邊帶內(nèi)，載波分量并不包含欲傳送的信息含欲傳送的信息。而它所占有的功率卻為總功率的一半以上。因此，從有效地利用發(fā)射機(jī)功率的角度考慮，標(biāo)準(zhǔn)幅度調(diào)制是從有效地利用發(fā)射機(jī)功率的角度考慮，標(biāo)準(zhǔn)幅度調(diào)制是有缺點(diǎn)的有缺點(diǎn)的。 在在AM調(diào)制過程中，如果調(diào)制過程中，如果將載波分量抑制將載波分量抑制就形成就形成抑制抑制載波的雙邊帶信號(hào)載波的雙邊帶信號(hào)，簡(jiǎn)稱雙邊帶信號(hào)，它可以，簡(jiǎn)稱雙邊帶信號(hào)，它可以用載波和調(diào)制用載波和調(diào)制信號(hào)直接相乘得到信號(hào)直接相乘得到，即：，即： ttUkUttUkUuCCCmCCmDSB)cos()cos(21coscos

15、nnCnnnCnCmCnnnCmDSBtUtUkUttUkUu)cos()cos(21coscos 調(diào)制信號(hào)為單一頻率信號(hào)調(diào)制信號(hào)為單一頻率信號(hào)： 調(diào)制信號(hào)為限帶信號(hào)的調(diào)制調(diào)制信號(hào)為限帶信號(hào)的調(diào)制： )()(tutkuuCDSB 二、雙邊帶信號(hào)( double sidebond DSB)、 數(shù)學(xué)表達(dá)式數(shù)學(xué)表達(dá)式2. 波形與頻譜波形與頻譜tcosU(1) DSB信號(hào)的包絡(luò)正比于調(diào)制信號(hào)信號(hào)的包絡(luò)正比于調(diào)制信號(hào) (2) DSB信號(hào)載波的相位反映了調(diào)制信號(hào)的極性，信號(hào)載波的相位反映了調(diào)制信號(hào)的極性，即在調(diào)制信號(hào)負(fù)半周即在調(diào)制信號(hào)負(fù)半周時(shí)，已調(diào)波高頻與原載波反相。時(shí)，已調(diào)波高頻與原載波反相。因此嚴(yán)格地

16、說，因此嚴(yán)格地說，DSB信號(hào)已非單純的振信號(hào)已非單純的振幅調(diào)制信號(hào)，而是既調(diào)幅又調(diào)相的信號(hào)幅調(diào)制信號(hào)，而是既調(diào)幅又調(diào)相的信號(hào)。(3) DSB波的頻譜成份中抑制了載波分量，全部功率為邊帶占有，功率利波的頻譜成份中抑制了載波分量，全部功率為邊帶占有，功率利用率高于用率高于AM波。波。maxmax22FB (4) 占用頻帶占用頻帶 調(diào)制信號(hào) 載波o 上邊頻 下邊頻仿真仿真上邊帶濾波器SSBUu乘法器 uCu下邊帶濾波器SSBLu ttUkUtuCCCmDSB)cos()cos(21)( tUtUkUtuCCCmSSBU)cos()cos(21)( tUtUkUtuCCCmSSBL)cos()cos(

17、21)( 單邊帶單邊帶(SSB)信號(hào)是由信號(hào)是由DSB信號(hào)經(jīng)過邊帶濾波器濾除了一個(gè)信號(hào)經(jīng)過邊帶濾波器濾除了一個(gè)邊帶或在調(diào)制過程中直接將一個(gè)邊帶抵消而形成，邊帶或在調(diào)制過程中直接將一個(gè)邊帶抵消而形成，如：如：上邊帶信號(hào)上邊帶信號(hào)下邊帶信號(hào)下邊帶信號(hào)三 單邊帶信號(hào)C+max上邊帶C-max下邊帶C C C+max上邊帶C C-max下邊帶DSBu另外由三角公式：另外由三角公式： ttUttUtuCCSSBU sinsincoscos)( ttUttUtuCCSSBL sinsincoscos)( 利用上三角公式的實(shí)現(xiàn)電路如下圖所示：利用上三角公式的實(shí)現(xiàn)電路如下圖所示：乘 法器乘 法器00相移00相

18、移加 法器減 法器tcosU SSBUuSSBLutUCCm costUC sintsinU 這種方法原則上能把相距很近的兩個(gè)邊頻帶分開，而不需要多次重復(fù)調(diào)這種方法原則上能把相距很近的兩個(gè)邊頻帶分開，而不需要多次重復(fù)調(diào)制和復(fù)雜的濾波器。制和復(fù)雜的濾波器。 但這種方法要求調(diào)制信號(hào)的移相網(wǎng)絡(luò)和載波的移相網(wǎng)絡(luò)在整個(gè)頻帶范圍但這種方法要求調(diào)制信號(hào)的移相網(wǎng)絡(luò)和載波的移相網(wǎng)絡(luò)在整個(gè)頻帶范圍內(nèi)，都要準(zhǔn)確地移相內(nèi)，都要準(zhǔn)確地移相9090。這一點(diǎn)在實(shí)際上是很難做到的。這一點(diǎn)在實(shí)際上是很難做到的。仿真仿真修正的移相濾波法修正的移相濾波法 這種方法所用的這種方法所用的90移相網(wǎng)絡(luò)工作于固定頻率，因而克服了實(shí)際的移頻

19、網(wǎng)絡(luò)移相網(wǎng)絡(luò)工作于固定頻率，因而克服了實(shí)際的移頻網(wǎng)絡(luò)在很寬的音頻范圍內(nèi)不能準(zhǔn)確地移相在很寬的音頻范圍內(nèi)不能準(zhǔn)確地移相90的缺點(diǎn)。的缺點(diǎn)。 這種方法所需要的移相網(wǎng)絡(luò)工作于固定頻率這種方法所需要的移相網(wǎng)絡(luò)工作于固定頻率 1與與 2，因此制造和維護(hù)都比，因此制造和維護(hù)都比較簡(jiǎn)單。它特別適用于小型輕便設(shè)備，是一種有發(fā)展前途的方法。較簡(jiǎn)單。它特別適用于小型輕便設(shè)備，是一種有發(fā)展前途的方法。BM1u1=u u 低通低通濾波器濾波器BM390 移相移相網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)u =cos 1tBM2低通低通濾波器濾波器BM4u2=uu u=sin 1t音頻音頻振蕩器振蕩器BM-平衡調(diào)幅器平衡調(diào)幅器音頻輸入音頻輸入U(xiǎn) (t)

20、=sin t90 移相移相網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)uC =cos 1tuc=sin 2t載波載波振蕩器振蕩器合并合并網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)u3 u4SSB輸出輸出u1=sin t sin 1tu2=cos( 1 )tu3=u u3=sin 2tcos( 1- )tu2=sin t cos 1tu4=cos( 1 )tu4=uC u3=sin 2t sin( 1 )t例例1 已知載波電壓為uC=UCmcosCt,調(diào)制信號(hào)如圖所示，fC1/T。分別畫出m=0.5及m=1兩種情況下的AM波形以及DSB波形。 題意分析：題意分析：AM信號(hào)是其振幅隨調(diào)制信號(hào)變化的一種振幅調(diào)制信號(hào)，確切地講，其振幅與調(diào)制信號(hào)u成線性關(guān)系。調(diào)幅信號(hào)的表

21、達(dá)式為uAM(t)=UCm1+mf(t)cosCt，式中f(t)為歸一化信號(hào)，即|f(t)|max=1的調(diào)制信號(hào)。由AM信號(hào)的表達(dá)式可以看出，調(diào)幅信號(hào)的振幅，是在原載波振幅的基礎(chǔ)上，將f(t)信號(hào)乘以mUCm后，疊加到載波振幅UCm之上，再與cosCt相乘后，就可得到AM信號(hào)的波形。對(duì)雙邊帶信號(hào)，直接將調(diào)制信號(hào)u與載波uC相乘，就可得到DSB信號(hào)的波形。應(yīng)注意的是，DSB信號(hào)在調(diào)制信號(hào)u的過零點(diǎn)處，載波相位有180的突跳。解：下圖解：下圖為AM波在m=0.5和m=1的波形和DSB信號(hào)的波形 討論：討論：對(duì)對(duì)AM信號(hào)，當(dāng)信號(hào)，當(dāng)m=0.5時(shí)，其振幅可以看成是將調(diào)制信時(shí)，其振幅可以看成是將調(diào)制信號(hào)

22、疊加到載波振幅號(hào)疊加到載波振幅UCm上，其振幅的最大值上，其振幅的最大值(對(duì)應(yīng)調(diào)制信號(hào)的最大對(duì)應(yīng)調(diào)制信號(hào)的最大值值)為為UCm(1+0.5)，最小值，最小值(對(duì)應(yīng)調(diào)制信號(hào)的最小值對(duì)應(yīng)調(diào)制信號(hào)的最小值)為為UCm(1-0.5)，包絡(luò)的峰一峰值為包絡(luò)的峰一峰值為UCM。當(dāng)。當(dāng)m=1時(shí)，其振幅可以看成是將調(diào)制信時(shí)，其振幅可以看成是將調(diào)制信號(hào)疊加到載波振幅號(hào)疊加到載波振幅UCm上，其最大值與最小值分別為上，其最大值與最小值分別為2UCM和和0，峰，峰一峰值為一峰值為2UCM。由此可見，。由此可見，m越大，振幅的起伏變化越大，有用越大，振幅的起伏變化越大，有用的邊帶功率越大，功率的利用率越高。的邊帶功率

23、越大，功率的利用率越高。 對(duì)對(duì)DSB信號(hào)，是在信號(hào)，是在AM信號(hào)的基礎(chǔ)上將載波抑制而得到的，信號(hào)的基礎(chǔ)上將載波抑制而得到的，反映在波形上，是將包絡(luò)中的反映在波形上，是將包絡(luò)中的UCm分量去掉，將分量去掉，將u與與uC直接相乘直接相乘就可得到就可得到DSB信號(hào)。應(yīng)注意的是，信號(hào)。應(yīng)注意的是，DSB信號(hào)的包絡(luò)與調(diào)制信號(hào)的信號(hào)的包絡(luò)與調(diào)制信號(hào)的絕對(duì)值成正比，在調(diào)制信號(hào)的過零點(diǎn)載波要反相。特別要指出的絕對(duì)值成正比，在調(diào)制信號(hào)的過零點(diǎn)載波要反相。特別要指出的是，是，DSB信號(hào)是在信號(hào)是在AM信號(hào)的基礎(chǔ)上將載波抑制后得到的，但不可信號(hào)的基礎(chǔ)上將載波抑制后得到的，但不可用濾波的方法將載波分量濾出，而是采用如

24、平衡電路等方法將載用濾波的方法將載波分量濾出，而是采用如平衡電路等方法將載波分量抵消，從而得到波分量抵消，從而得到DSB信號(hào)的。在畫波形時(shí)，包絡(luò)不能用實(shí)信號(hào)的。在畫波形時(shí)，包絡(luò)不能用實(shí)線，只能用虛線，因?yàn)樗皇欠从沉税j(luò)的變化趨勢(shì)，而不是信線，只能用虛線，因?yàn)樗皇欠从沉税j(luò)的變化趨勢(shì)，而不是信號(hào)的瞬時(shí)值。號(hào)的瞬時(shí)值。:AMttmUuCaCmAM cos)cos1( tUuCCmC cos tUu cos:SSB 波形特點(diǎn)：波形特點(diǎn)：(1)調(diào)幅波的振幅（包絡(luò)）變化規(guī)律與調(diào)制信號(hào)波形一致調(diào)幅波的振幅（包絡(luò)）變化規(guī)律與調(diào)制信號(hào)波形一致 (2)調(diào)幅度調(diào)幅度ma反映了調(diào)幅的強(qiáng)弱程度，可以看出：反映了調(diào)

25、幅的強(qiáng)弱程度，可以看出：ma1 c、cmax2 B 占用頻帶占用頻帶 功率：在普通調(diào)幅波信號(hào)中，有用信息只攜帶在邊頻帶內(nèi)，而載波本身功率：在普通調(diào)幅波信號(hào)中，有用信息只攜帶在邊頻帶內(nèi)，而載波本身并不攜帶信息，但它的功率卻占了整個(gè)調(diào)幅波功率的絕大部分，因而調(diào)并不攜帶信息，但它的功率卻占了整個(gè)調(diào)幅波功率的絕大部分，因而調(diào)幅波的功率浪費(fèi)大，效率低。幅波的功率浪費(fèi)大，效率低。 :DSBttUuCCmDSB coscos max2 B 占用頻帶占用頻帶 c(1) DSB信號(hào)的包絡(luò)正比于調(diào)制信號(hào)絕對(duì)值信號(hào)的包絡(luò)正比于調(diào)制信號(hào)絕對(duì)值 (2) DSB信號(hào)載波的相位反映了調(diào)制信號(hào)的極性，即在調(diào)制信號(hào)負(fù)半周信號(hào)載

26、波的相位反映了調(diào)制信號(hào)的極性，即在調(diào)制信號(hào)負(fù)半周時(shí)，已調(diào)波高頻與原載波反相。因此嚴(yán)格地說，時(shí)，已調(diào)波高頻與原載波反相。因此嚴(yán)格地說，DSB信號(hào)已非單純的振信號(hào)已非單純的振幅調(diào)制信號(hào)，而是既調(diào)幅又調(diào)相的信號(hào)。幅調(diào)制信號(hào)，而是既調(diào)幅又調(diào)相的信號(hào)。(3) DSB波的頻譜成份中抑制了載波分量，全部功率為邊帶占有，功波的頻譜成份中抑制了載波分量，全部功率為邊帶占有，功率利用率高于率利用率高于AM波。波。tUtUkUtuCCCmSSBU)cos()cos(21)( max B 占用頻帶占用頻帶 c+SSB信號(hào)非單純的振幅調(diào)制信號(hào)，而是既調(diào)幅又調(diào)頻的信號(hào)。信號(hào)非單純的振幅調(diào)制信號(hào)，而是既調(diào)幅又調(diào)頻的信號(hào)。功

27、率和頻帶利用率都高。功率和頻帶利用率都高。設(shè)：設(shè)：5.3 振幅調(diào)制方法振幅調(diào)制方法 根據(jù)調(diào)制定理根據(jù)調(diào)制定理 ( )( )1( ) cos ()()21( ) sin ()()2CCCCCCf tFf ttFFf ttFF若若f(t)是調(diào)制信號(hào)，是調(diào)制信號(hào)，cosCt是載波，在時(shí)域內(nèi)兩者的相乘運(yùn)算，是載波，在時(shí)域內(nèi)兩者的相乘運(yùn)算，在頻域就是調(diào)制信號(hào)頻譜的搬移。所以，振幅調(diào)制在時(shí)域?qū)嵲陬l域就是調(diào)制信號(hào)頻譜的搬移。所以，振幅調(diào)制在時(shí)域?qū)崿F(xiàn)方法就是信號(hào)的相乘運(yùn)算，在頻域是頻率的加減運(yùn)算。如現(xiàn)方法就是信號(hào)的相乘運(yùn)算，在頻域是頻率的加減運(yùn)算。如何實(shí)現(xiàn)信號(hào)的相乘運(yùn)算呢何實(shí)現(xiàn)信號(hào)的相乘運(yùn)算呢? 利用非線性器

28、件和線性時(shí)變器件實(shí)現(xiàn)信號(hào)的相乘運(yùn)算利用非線性器件和線性時(shí)變器件實(shí)現(xiàn)信號(hào)的相乘運(yùn)算。5.3.1 利用非線性器件實(shí)現(xiàn)兩個(gè)信號(hào)的相乘運(yùn)算利用非線性器件實(shí)現(xiàn)兩個(gè)信號(hào)的相乘運(yùn)算 2323012311()()()()2!3!CBBbeBbeBbebebebeif EfEufEufEuaa ua ua u以晶體三極管為例說明利用器件的非線性完成信號(hào)相乘的原理。以晶體三極管為例說明利用器件的非線性完成信號(hào)相乘的原理。 uBEiCZLu1u2ubeEBiCICQEBQuBE0(a)(b)當(dāng)當(dāng)ube比較小時(shí)，可以將轉(zhuǎn)移特性在靜態(tài)工作點(diǎn)附近用臺(tái)勞級(jí)數(shù)展開。比較小時(shí)，可以將轉(zhuǎn)移特性在靜態(tài)工作點(diǎn)附近用臺(tái)勞級(jí)數(shù)展開。+t

29、UtUEummBBE2211coscos uBEiCZLu1u2ub eEBiCICQEBQuBE0(a )(b )用一個(gè)4階的冪級(jí)數(shù)近似表示晶體管的轉(zhuǎn)移特性：44332210)()()()(BBEBBEBBEBBEEuaEuaEuaEuaai ICp,q0帶通濾波器幅頻特性2222121211212212212123131231241各頻譜分量的幅值見表5.1結(jié)論：結(jié)論：(1)各階項(xiàng)展開就會(huì)形成各階項(xiàng)展開就會(huì)形成1和和2的組合頻率，的組合頻率，n階階項(xiàng)產(chǎn)生的組合頻率可以用通式：項(xiàng)產(chǎn)生的組合頻率可以用通式：=p1q2, 表示表示(2) p+qn(p,q=0,1,2,3,)(3)階次越高組合頻率

30、成分越多階次越高組合頻率成分越多(4)根據(jù)需要可以通過濾波器取出所需要的頻率成根據(jù)需要可以通過濾波器取出所需要的頻率成分分 要從要從iC中取出中取出AM調(diào)幅信號(hào)，即取出調(diào)幅信號(hào)，即取出1和和12的的頻率成分，必須采用中心頻率為頻率成分，必須采用中心頻率為1，帶寬等于，帶寬等于22的的矩形幅頻特性濾波器。但實(shí)際的帶通濾波器不可能矩形幅頻特性濾波器。但實(shí)際的帶通濾波器不可能具有理想的矩形幅頻特性，因此具有理想的矩形幅頻特性，因此122、132等頻率分量就會(huì)通過帶通濾波器輸出，從而造成非等頻率分量就會(huì)通過帶通濾波器輸出，從而造成非線性失真。線性失真。ICp,q0帶通濾波器幅頻特性2222121211

31、212212212123131231241各頻譜分量的幅值見表5.1如何減少失真呢如何減少失真呢? 選用特性為平方律的器件，如場(chǎng)效應(yīng)管、結(jié)型選用特性為平方律的器件，如場(chǎng)效應(yīng)管、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的轉(zhuǎn)移特性場(chǎng)效應(yīng)管的轉(zhuǎn)移特性 2(1) ,0GSDDSSPGSPuiIUuU 當(dāng)uGS=EG+uC+u時(shí) 2222222(1)(1)()2GDSSGDDSSCPPPDSSDSSDSSCCPPPEIEiIuuUUUIIIuuu uUUU 利用模擬乘法器、或者含有乘積單元的電路利用模擬乘法器、或者含有乘積單元的電路帶通濾波器的幅頻特性2CIDp,q02CCC各頻譜分量的幅值由式(5.3-4)決 定5.4 振幅調(diào)制

32、電路 調(diào)調(diào)頻頻調(diào)調(diào)幅幅信信號(hào)號(hào)調(diào)調(diào)相相調(diào)調(diào)幅幅信信號(hào)號(hào)純純調(diào)調(diào)幅幅信信號(hào)號(hào),)sinsincos(cos:,coscos:cos)cos1(:ttttUuSSBttUkUuDSBttmUuAMCCSSBCCmDSBCCmAM 三種信號(hào)都有一個(gè)調(diào)制信號(hào)和載波的乘積項(xiàng)三種信號(hào)都有一個(gè)調(diào)制信號(hào)和載波的乘積項(xiàng)，所以，所以振幅調(diào)制振幅調(diào)制電路的實(shí)現(xiàn)是以乘法器為核心的頻譜線性搬移電路電路的實(shí)現(xiàn)是以乘法器為核心的頻譜線性搬移電路。具體的說調(diào)制可分為具體的說調(diào)制可分為高電平調(diào)制高電平調(diào)制：功放和調(diào)制同時(shí)進(jìn)行，主要用于：功放和調(diào)制同時(shí)進(jìn)行，主要用于AM信號(hào)。信號(hào)。低電平調(diào)制低電平調(diào)制：先調(diào)制后功放，主要用于：先

33、調(diào)制后功放，主要用于DSB、SSB以及以及FM信號(hào)。信號(hào)。模擬乘法器調(diào)制器、二極管調(diào)制器模擬乘法器調(diào)制器、二極管調(diào)制器5.4.1 模擬相乘器及基本單元電路模擬相乘器及基本單元電路等各種技術(shù)領(lǐng)域等各種技術(shù)領(lǐng)域 模擬乘法器可應(yīng)用于：模擬乘法器可應(yīng)用于： 測(cè)測(cè)量量設(shè)設(shè)備備自自動(dòng)動(dòng)控控制制通通信信工工程程模模擬擬運(yùn)運(yùn)算算1. 模擬相乘器的基本概念模擬相乘器的基本概念 模擬乘法器具有兩個(gè)輸入端（常稱模擬乘法器具有兩個(gè)輸入端（常稱X輸入和輸入和Y輸入）和一個(gè)輸入）和一個(gè)輸出端（常稱輸出端（常稱Z輸出），輸出）， 是一個(gè)三端口網(wǎng)絡(luò)，電路符號(hào)如右圖是一個(gè)三端口網(wǎng)絡(luò)，電路符號(hào)如右圖所示：所示： u1u2u0XY

34、Z 理想乘法器：理想乘法器： u0(t)=Ku1(t)u2(t) 式中：式中：K為增益系數(shù)或標(biāo)度因子，為增益系數(shù)或標(biāo)度因子， K的數(shù)值與乘法器的電路參數(shù)有關(guān)。的數(shù)值與乘法器的電路參數(shù)有關(guān)。 或或Z=KXY電電路路圖圖中中1T，2T和和1cR，2cR精精密密配配對(duì)對(duì)， TBETBEUuscEUuscEeiiieiii212211而而3T的的集集電電極極電電流流：)1 ()1 (/1121211TUuEEEEEEoeiiiiiii 為為差差模模輸輸入入信信號(hào)號(hào)電電壓壓。組組成成差差分分放放大大器器。2. 單差分對(duì)電路ic1ic2io則：差分輸出電流為：)2tanh(1021TccodUuiiii

35、當(dāng)ui2UT時(shí)，TTUuUu2)2tanh(11 TodUuii2 10 EbeRUuiEE320V 而：而：EEETCETCTEbeCCodoVuRURuuRURVvRUuRRiu1211EE32222V ic1ic2io 基本電路結(jié)構(gòu)基本電路結(jié)構(gòu) T1，T2，T3，T4為雙為雙平衡的差分對(duì)，平衡的差分對(duì)，T5，T6差差分對(duì)分別作為分對(duì)分別作為T1，T2和和T3，T4雙差分對(duì)的射極恒流源雙差分對(duì)的射極恒流源。 2、Gilbert乘法單元電路（三差分放大器）乘法單元電路（三差分放大器） 是大多數(shù)集成乘法器的基礎(chǔ)電路。是大多數(shù)集成乘法器的基礎(chǔ)電路。 工作原理分析工作原理分析 根據(jù)差分電路的工作原

36、理：根據(jù)差分電路的工作原理： ToTTUuIiiUuiiiUuiii2tanh2tanh2tanh26516341521 又因，輸出電壓：又因，輸出電壓：TTCoTCCCCBAoUuUuRIUuRiiRiiiiRiiiiRiiu2tanh2tanh2tanh)()()()()()(2116534214231 +u1-+u2-uo+iAiBi2i1i3i4i5i6當(dāng)輸入為小信號(hào)并滿足：當(dāng)輸入為小信號(hào)并滿足： TTTTTTUuUuUuUumVUUmVUU22tanh22tanh522522221121Io212124uKuuuVRIuTcoo Gilbert乘法器單元電路，只乘法器單元電路，只有當(dāng)

37、輸入信號(hào)較小時(shí)，具有較理有當(dāng)輸入信號(hào)較小時(shí)，具有較理想的相乘作用，想的相乘作用，u1，u2 均可取正、均可取正、負(fù)兩極性，但因其線性范圍小，負(fù)兩極性，但因其線性范圍小，不能滿足實(shí)際應(yīng)用的需要。不能滿足實(shí)際應(yīng)用的需要。 使用射極負(fù)反饋電路使用射極負(fù)反饋電路Ry，可擴(kuò)展可擴(kuò)展u2的線性范圍，的線性范圍，Ry取取值應(yīng)遠(yuǎn)大于晶體管值應(yīng)遠(yuǎn)大于晶體管T5 ,T6 的的發(fā)射極電阻發(fā)射極電阻3、具有射極負(fù)反饋電阻的、具有射極負(fù)反饋電阻的Gilbert乘法器乘法器YeeYYRurrRui2652 i5i6iAiB+u1-+u2-uo+Io/2Io/2iY 而而 YYiIiiIi220605YyRuiii2652

38、2 TycTycTCCBAoUuuRRUuthuRRUuthRiiRiiu22222)()(1212165 +u2-iY如果如果uxT000021 fT)故放電較緩慢，故放電較緩慢，(其中其中時(shí)，時(shí)，D又導(dǎo)通，對(duì)又導(dǎo)通，對(duì)C迅速充迅速充（3）當(dāng)）當(dāng)iviu0u的第二個(gè)正半周到來，且的第二個(gè)正半周到來，且0uiu能保持在能保持在的峰值電壓上。的峰值電壓上。電，使電，使+ u D -峰值檢波器檢波過程的波形如圖所示，輸出電壓峰值檢波器檢波過程的波形如圖所示，輸出電壓 uUuDC0+ui+ +- - 由于放電時(shí)間常數(shù)由于放電時(shí)間常數(shù)二極管二極管D截止，截止，仿真仿真而峰值檢波器的應(yīng)用型輸出電路如下圖

39、所示而峰值檢波器的應(yīng)用型輸出電路如下圖所示 圖圖(a)：可輸出恢復(fù)的調(diào)制信號(hào)：可輸出恢復(fù)的調(diào)制信號(hào) u，一般作為檢波電路。，一般作為檢波電路。DCU可作為自動(dòng)增益的控制信號(hào)（可作為自動(dòng)增益的控制信號(hào)（AGC信號(hào)）。信號(hào)）。 圖圖(b)：輸出與已調(diào)波中載波的大小成正比的直流分量：輸出與已調(diào)波中載波的大小成正比的直流分量U DC u (a) Rg uRSRd(b) DCU仿真仿真OdmUUK 輸輸入入已已調(diào)調(diào)波波包包絡(luò)絡(luò)振振幅幅輸輸出出低低頻頻交交流流電電壓壓振振幅幅ttmUuuCAMi cos)cos1(0 00uuuuuAMid 若設(shè)輸入信號(hào)若設(shè)輸入信號(hào)) t (u0輸出信號(hào)為輸出信號(hào)為,則加

40、在二極管兩端的電壓則加在二極管兩端的電壓u Di DuoU im如果以右圖所示的折線表示二極管的伏安特如果以右圖所示的折線表示二極管的伏安特征曲線（注意在大信號(hào)輸入情況），則有：征曲線（注意在大信號(hào)輸入情況），則有： )(cos)cos1()()(000tuttmUgtuugtiCdAMdd 可見當(dāng)可見當(dāng) t0時(shí)時(shí)0)( tid有有tcosUUtcoscosmUcosUcos)tcosm(U)t(uDC 00001(1) 傳輸系數(shù)：（傳輸系數(shù)：（也稱為檢波系數(shù)或檢波效率也稱為檢波系數(shù)或檢波效率）定義：定義：+ui-+uo- + u d -3 電路性能分析電路性能分析 cosmUcosmUmUU

41、Kd 000有有 為電流導(dǎo)通角。為電流導(dǎo)通角。其中其中另外，還可以證明導(dǎo)通角的表達(dá)式：另外，還可以證明導(dǎo)通角的表達(dá)式：Rgtgd RgdRgd而當(dāng)而當(dāng)很大時(shí)，很大時(shí)，(如如50)，3533115231 tg3333RRRgdd 代入上式可得：代入上式可得：ddRg1 dR而而為二極管導(dǎo)通內(nèi)阻。為二極管導(dǎo)通內(nèi)阻。u Di DuoU im+ui-+uo- + u d -可見可見)(0tu有兩部分：有兩部分：低頻調(diào)制分量：低頻調(diào)制分量：tcosU)t(u 其中其中 cos0mUU 直流分量直流分量 ： cosUUDC0 ttmUuCi cos)cos1(0 )cos1()(00tmUKtud cos

42、KRdR 討論：討論：在大信號(hào)檢波過程中，當(dāng)在大信號(hào)檢波過程中，當(dāng)D和和確定后，確定后， 為恒定值，為恒定值， cos dK與輸入信號(hào)大小無關(guān)，亦即檢波效率與輸入信號(hào)大小無關(guān)，亦即檢波效率恒定，與輸入信號(hào)的值無關(guān)，恒定，與輸入信號(hào)的值無關(guān)，則輸出信號(hào)為：則輸出信號(hào)為： 當(dāng)當(dāng)1 dK1 dK但但理想值理想值50 Rgd9 . 0 dK一般當(dāng)一般當(dāng)，輸入與輸出之間為線性關(guān)系，故稱為輸入與輸出之間為線性關(guān)系，故稱為線性檢波線性檢波。一般計(jì)算方法為：一般計(jì)算方法為：當(dāng)輸入信號(hào)為：當(dāng)輸入信號(hào)為：設(shè)RLC具有理想的濾波能力，若輸入是等幅波，二極管上的電流為脈沖，電容上的電壓為直流電壓。二極管工作在大信號(hào)，

43、如圖所示，折線的線率為gd。采用折線近似分析法分析。 000d ddddgvvivcosiicvVt)(0max0 CcII Rgdcos)cos(sindgRtg ci0tt02ci1Dv2DvavV1Dv2Dv1Dv2Dv 2 2 maxci1ddgRvdcos1cossinmaxCIcos1cossincos1bmdUg)cos(sinbmdUgRUbm cos （2） 檢波的等效輸入電阻檢波的等效輸入電阻idR 峰值檢波器常作為超外差接收機(jī)峰值檢波器常作為超外差接收機(jī)中放末級(jí)的負(fù)載中放末級(jí)的負(fù)載，故，故其輸入阻抗對(duì)其輸入阻抗對(duì)前級(jí)的有載前級(jí)的有載Q值及回路阻抗有直接影響，如下圖所示，這

44、也是峰值檢波值及回路阻抗有直接影響，如下圖所示，這也是峰值檢波器的主要缺點(diǎn)器的主要缺點(diǎn)。 檢波器的輸入電阻檢波器的輸入電阻R i是為研究檢波器是為研究檢波器對(duì)其輸入諧振回路影響的大小而定義的，對(duì)其輸入諧振回路影響的大小而定義的，因而，因而，R i是對(duì)載波頻率信號(hào)呈現(xiàn)的參量是對(duì)載波頻率信號(hào)呈現(xiàn)的參量。若設(shè)輸入信號(hào)為等幅載波信號(hào)若設(shè)輸入信號(hào)為等幅載波信號(hào) 中放末級(jí)+u i_R itUuCimi cos U o iimRU22LR LRU20，應(yīng)全部轉(zhuǎn)換為輸出端負(fù)載電阻應(yīng)全部轉(zhuǎn)換為輸出端負(fù)載電阻上消耗的功率上消耗的功率 如果忽略二極管導(dǎo)通電阻上的損耗功率，如果忽略二極管導(dǎo)通電阻上的損耗功率，則由能量

45、守恒的原則，輸入到檢波器的高頻則由能量守恒的原則，輸入到檢波器的高頻功率功率(注意為直流注意為直流)LiimRURU2022 0UUim LiR21R 即有即有而而(3) 非線性失真非線性失真(4) 頻率失真頻率失真這種失真是由檢波二極管伏安特性曲線的非線性所引起的。這種失真是由檢波二極管伏安特性曲線的非線性所引起的。這種失真是由于耦合電容這種失真是由于耦合電容Cc和濾波電容和濾波電容C所引起的。所引起的。Cg的存在主要影響檢波的下限頻率的存在主要影響檢波的下限頻率 min。為使頻率為為使頻率為 min時(shí)，時(shí)，Cg上的電壓降不大，不產(chǎn)生頻率失真，上的電壓降不大，不產(chǎn)生頻率失真，必須滿足下列條件

46、：必須滿足下列條件：ggRC min1ggRCmin1 或或電容電容C的容抗應(yīng)在上限頻率的容抗應(yīng)在上限頻率 max時(shí)，不產(chǎn)生旁路作用，即它時(shí)，不產(chǎn)生旁路作用，即它應(yīng)滿足下列條件：應(yīng)滿足下列條件：RC max1或或RCmax1 一般一般Cg約為幾約為幾 F，C約為約為0.01 F。 1) 惰性失真惰性失真會(huì)造成輸出波形不隨輸入信號(hào)包絡(luò)而變化，從而產(chǎn)生失真，會(huì)造成輸出波形不隨輸入信號(hào)包絡(luò)而變化，從而產(chǎn)生失真，這種失真這種失真是由于電容放電惰性引起的，故稱為惰性失真。是由于電容放電惰性引起的，故稱為惰性失真。 在二極管峰值型檢波器中，存在著兩種特有失真：在二極管峰值型檢波器中，存在著兩種特有失真：

47、惰性失真惰性失真 底部切割失真底部切割失真 檢波器的失真檢波器的失真RC 一般為了提高檢波效率和濾波效果，（一般為了提高檢波效率和濾波效果，（C越大，高頻波紋越?。?，越大，高頻波紋越?。?，總希望選取較大的總希望選取較大的R，C值，但值，但如果如果R，C取值過大，使取值過大，使R，C的放電時(shí)的放電時(shí)間常數(shù)間常數(shù)所對(duì)應(yīng)的放電速度小于輸入信號(hào)所對(duì)應(yīng)的放電速度小于輸入信號(hào)(AM)包絡(luò)下降速度時(shí)，包絡(luò)下降速度時(shí)，(1) 產(chǎn)生惰性失真的原因：產(chǎn)生惰性失真的原因： 輸入輸入AM信號(hào)包絡(luò)的變化率信號(hào)包絡(luò)的變化率RC放電的速率放電的速率(2)避免產(chǎn)生惰性失真的條件：避免產(chǎn)生惰性失真的條件： 在任何時(shí)刻，電容在任

48、何時(shí)刻，電容C上電壓的變上電壓的變化率應(yīng)大于或等于包絡(luò)信號(hào)的變化化率應(yīng)大于或等于包絡(luò)信號(hào)的變化率，即率，即ttutuC )(仿真仿真演示演示mmRC 21m 可見可見，越大越大信號(hào)包絡(luò)變化越快信號(hào)包絡(luò)變化越快RC值值調(diào)制系數(shù)調(diào)制系數(shù)m也不相同，所以在設(shè)計(jì)檢波器時(shí)，應(yīng)用最大調(diào)制度也不相同，所以在設(shè)計(jì)檢波器時(shí)，應(yīng)用最大調(diào)制度檢驗(yàn)有無惰性失真，其檢驗(yàn)公式為：檢驗(yàn)有無惰性失真，其檢驗(yàn)公式為： maxmin maxmmax 一般由于調(diào)制信號(hào)總占有一定的頻帶一般由于調(diào)制信號(hào)總占有一定的頻帶調(diào)制頻率調(diào)制頻率并且各頻率分量所對(duì)應(yīng)的并且各頻率分量所對(duì)應(yīng)的和最高和最高maxmax2max1mmRC 不產(chǎn)生惰性失真

49、的條件為：不產(chǎn)生惰性失真的條件為：仿真仿真演示演示RV而而對(duì)二極管來說相當(dāng)于一個(gè)反向?qū)ΧO管來說相當(dāng)于一個(gè)反向偏壓。偏壓。當(dāng)輸入調(diào)幅波的當(dāng)輸入調(diào)幅波的m值較小時(shí)，值較小時(shí)，不會(huì)影響檢波作用，而不會(huì)影響檢波作用，而當(dāng)當(dāng)m值較大值較大時(shí)，在調(diào)制信號(hào)的負(fù)半周，輸入信號(hào)低于時(shí)，在調(diào)制信號(hào)的負(fù)半周，輸入信號(hào)低于RU時(shí)，時(shí)，U i m(1-m)(2)底部切割失真底部切割失真如圖所示，為能有效地傳輸檢波后的低頻調(diào)制信號(hào)，要求：如圖所示，為能有效地傳輸檢波后的低頻調(diào)制信號(hào)，要求：a) 原因：一般為了取出低頻調(diào)制信號(hào)，檢波器與后級(jí)低頻放大原因：一般為了取出低頻調(diào)制信號(hào)，檢波器與后級(jí)低頻放大器的連接器的連接后級(jí)+

50、UC g-+URmin1 ggCRmin1 ggCR或或因而因而Cg一般取值較大（一般為一般取值較大（一般為F 105），所以在），所以在檢波過程中檢波過程中g(shù)C兩端建立起直流電壓，其值大小近兩端建立起直流電壓，其值大小近似等于載波電壓振幅，即似等于載波電壓振幅，即imCgVV U i mRRRUUgCgR 且在低頻一周內(nèi)基本維持不變，經(jīng)且在低頻一周內(nèi)基本維持不變，經(jīng)RgRR與與分壓后在分壓后在上得到的電壓：上得到的電壓：ttmVvoimi cos)cos1( U R二極管截止，使檢波輸出信號(hào)不跟隨輸入調(diào)幅波包絡(luò)的變化而產(chǎn)生失真。二極管截止，使檢波輸出信號(hào)不跟隨輸入調(diào)幅波包絡(luò)的變化而產(chǎn)生失真。

51、 U R U i m(1-m）)tcosm1(Vim +ui-+um-ttmVvoimi cos)cos1( ttmUuoimi cos)cos1( )tcosm1(Vim )cos1(tmUim U RU RU RU RRU(2)避免底部切割失真的方法避免底部切割失真的方法：要求調(diào)幅信號(hào)的最小幅度要求調(diào)幅信號(hào)的最小幅度)1 (mUim 要大于要大于R上的直流電壓上的直流電壓RRRUmUgimim )1 (即：即：RRRRRRmggg/ RRg/其中：其中： 為檢波器輸出端的交流電阻，為檢波器輸出端的交流電阻，而而R為直流電阻。為直流電阻。 U R演示演示仿真仿真一般：一般： 1)2/(0 R

52、RCQssL (1) 回路有載回路有載LQ要大：這應(yīng)該從選擇性及通頻帶的要求來考慮。要大：這應(yīng)該從選擇性及通頻帶的要求來考慮。0TRC 為高頻載波周期為高頻載波周期0T(2) 為發(fā)保證輸出的高頻為發(fā)保證輸出的高頻紋波小，要求：紋波小，要求：oRC 1 即即 檢波器設(shè)計(jì)及元件參數(shù)選擇的原則檢波器設(shè)計(jì)及元件參數(shù)選擇的原則(3) 為了減少低頻輸出信號(hào)的頻率失真（一般低頻信號(hào)為一個(gè)限帶信號(hào)）為了減少低頻輸出信號(hào)的頻率失真（一般低頻信號(hào)為一個(gè)限帶信號(hào)）要求：要求： 不不影影響響下下限限頻頻率率不不影影響響上上限限頻頻率率gminggmaxC1CRC1RC min maxmaxmax2maxmm1RC (

53、4) 為了避免惰性失真：要求：為了避免惰性失真：要求：ggRRRm RRRg/(5) 為了避免底部切割失真：為了避免底部切割失真：或或+u i_R i例：已知回路例：已知回路 4650kHzf RS=12k RL=6k +uo- rD=50 C=0.01uFmA 104652cos)108cos5 . 01(33ttiS 求：求：u0的表達(dá)式，并檢查是否會(huì)產(chǎn)生惰性失真。的表達(dá)式，并檢查是否會(huì)產(chǎn)生惰性失真。解：解：檢波器輸入電阻檢波器輸入電阻 kRRi362121諧振電路有載等效電阻諧振電路有載等效電阻 kRRRiSp4 . 23/12/V 104652cos)108cos5 . 01(4 .

54、2 33ttRiupSi radRrD428. 0106503 3 333 91. 0cos dkV )108cos5 . 01(2 . 2)108cos5 . 01(4 . 291. 0)(330tttUkuid 不會(huì)惰性失真的條件：不會(huì)惰性失真的條件：63210695 . 010425 . 011 aaLmmCR6663106910601001. 0106 而：而：CRL不會(huì)產(chǎn)生惰性失真不會(huì)產(chǎn)生惰性失真+u01+ui+u0例：如圖所示電路中，二極管例：如圖所示電路中，二極管為理想二極管，為理想二極管，Rg遠(yuǎn)大于遠(yuǎn)大于R，若輸入若輸入ui為下式，試分別求為下式，試分別求u01和和u0表達(dá)式表

55、達(dá)式 ：; )(sin)cos5 . 01(3 )5(; )cos(3)4(; cos)sin6 . 01(2)3(; coscos2)2(; cos3)1(54321tttututtuttutucCccc 解：解：0 3 )1(001 uVu .4cos1512cos31822cos2 cos2 )2(001ttVtuVtu +u01+ui+u0例：如圖所示電路中，二極管例：如圖所示電路中，二極管為理想二極管，為理想二極管，Rg遠(yuǎn)大于遠(yuǎn)大于R，若輸入若輸入ui為下式，試分別求為下式，試分別求u01和和u0 ：; )(sin)cos5 . 01(3 )5(; )cos(3)4(; cos)si

56、n6 . 01(2)3(; coscos2)2(; cos3)1(54321tttututtuttutucCccc 解：解：tVuVtuttttucc sin2 . 1 )sin6 . 01(2 )V- cos()sin6 . 01(2 cos)sin6 . 01(2 )3(0013 tVuVtu cos5 . 1 )cos5 . 01(3 )5(0010 3 )4(001 uVu 疊加型疊加型乘積型乘積型同步檢波器可分為：同步檢波器可分為：三同步檢波三同步檢波(Synchronous Detection)注意：兩種檢波器注意：兩種檢波器都需要接收端恢復(fù)載波都需要接收端恢復(fù)載波1. 乘積型乘積

57、型乘法乘法器器低通濾低通濾 波器波器uDSBur 本地載波本地載波u(t)設(shè)輸入已調(diào)波：設(shè)輸入已調(diào)波：ttUuCDSB coscos )cos( tUurrr 而恢復(fù)的本地載波為：而恢復(fù)的本地載波為： 則相乘器輸出為：則相乘器輸出為： cos cos cos21)cos(coscos tttUUtttUUuurCrCrrCrrDSB則經(jīng)低通濾波器后的輸出信號(hào)為：則經(jīng)低通濾波器后的輸出信號(hào)為： CrC 令令)cos(cos)cos(cos21 ttUttUUuCCr作用作用:主要解調(diào)主要解調(diào)DSB,SSB波波,也可調(diào)解也可調(diào)解AM波波.討論：討論： (1)當(dāng)恢復(fù)的本地載波與發(fā)射端的調(diào)制載波同步當(dāng)

58、恢復(fù)的本地載波與發(fā)射端的調(diào)制載波同步,（同頻，同相）。（同頻，同相）。則有，則有，0 C 0 tcosUu CC 22 即無失真將調(diào)制信號(hào)恢復(fù)出來即無失真將調(diào)制信號(hào)恢復(fù)出來)cos(cos)cos(cos21 ttUttUUuCCr本地載波本地載波DSB信號(hào)信號(hào) 00 C(2)若本地載波與調(diào)制載波有一若本地載波與調(diào)制載波有一定的頻差，即：定的頻差，即： ttUuCcoscos 即引起振幅失真。即引起振幅失真。00 0 (3) 若本地載波與調(diào)制載波有一若本地載波與調(diào)制載波有一定的相位差，即：定的相位差，即： tUucoscos 則則 cos 相當(dāng)于引入一個(gè)振幅的衰減因子相當(dāng)于引入一個(gè)振幅的衰減因

59、子，如果，如果隨時(shí)間變化，也會(huì)引起振幅失真。隨時(shí)間變化，也會(huì)引起振幅失真。乘法器乘法器低通濾低通濾 波器波器uDSBur 本地載波本地載波u(t)仿真仿真注意點(diǎn)：注意點(diǎn)：(1)(1)同步解調(diào)的關(guān)鍵是乘積項(xiàng)，即以前介紹的具有乘積項(xiàng)的線性同步解調(diào)的關(guān)鍵是乘積項(xiàng)，即以前介紹的具有乘積項(xiàng)的線性頻譜搬移電路，只要后接低通濾波器都可實(shí)現(xiàn)乘積型同步檢波。頻譜搬移電路，只要后接低通濾波器都可實(shí)現(xiàn)乘積型同步檢波。(2)(2)同步檢波無失真的關(guān)鍵是同步。同步檢波無失真的關(guān)鍵是同步。 相加器包絡(luò)檢 波器uDSBur 本地載波本地載波uuAM2. 疊加型同步檢波器疊加型同步檢波器采用包絡(luò)檢波器構(gòu)成同步檢波電路，它的實(shí)

60、現(xiàn)模型如圖所示。采用包絡(luò)檢波器構(gòu)成同步檢波電路，它的實(shí)現(xiàn)模型如圖所示。同步檢波原理電路同步檢波原理電路設(shè)輸入信號(hào)為抑制載波的雙邊帶設(shè)輸入信號(hào)為抑制載波的雙邊帶ttUCsms coscos u本地振蕩信號(hào)本地振蕩信號(hào)tUCrmr cos u則它們的合成信號(hào)則它們的合成信號(hào)ttUUUmrSmrrS0 coscos1 uuud故當(dāng)故當(dāng)smrmUU 1 rmsmaUUm時(shí)時(shí)因此，通過包絡(luò)檢波器便可檢出所需的調(diào)制信號(hào)。因此，通過包絡(luò)檢波器便可檢出所需的調(diào)制信號(hào)。+u rDRL C+u0+uS仿真仿真實(shí)際應(yīng)用電路實(shí)際應(yīng)用電路一一. uuuu02010演示演示實(shí)際應(yīng)用電路實(shí)際應(yīng)用電路二二u0urrrmCsi