第五章振幅調(diào)制與解調(diào)

1、5.1 5.1 概述概述5.1.1 振幅調(diào)制簡述振幅調(diào)制簡述5.1.2 檢波簡述檢波簡述5.1.1 5.1.1 振幅調(diào)制簡述振幅調(diào)制簡述將要傳送的信息裝載到某一高頻將要傳送的信息裝載到某一高頻載頻信號(hào)上去的過程。載頻信號(hào)上去的過程。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1.定義定義2. 調(diào)制的原因調(diào)制的原因4從切實(shí)可行的天線出發(fā)從切實(shí)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(hào)波長相比擬，一般不宜短于尺寸必須和信號(hào)波長相比擬，一般不宜短于1/4（至少要（至少要大于大于1/10）波長。）波長。音頻信號(hào)音頻信號(hào)

2、: 20Hz20kHz 波長：波長：15 15000 km天線長度天線長度: 3.75 3750km5.1.1 5.1.1 振幅調(diào)制簡述振幅調(diào)制簡述2. 調(diào)制的原因調(diào)制的原因4便于不同電臺(tái)相同頻段基帶信號(hào)的同時(shí)接收便于不同電臺(tái)相同頻段基帶信號(hào)的同時(shí)接收頻譜搬移頻譜搬移1c2c5.1.1 5.1.1 振幅調(diào)制簡述振幅調(diào)制簡述2. 調(diào)制的原因調(diào)制的原因4可實(shí)現(xiàn)的回路帶寬可實(shí)現(xiàn)的回路帶寬基帶信號(hào)特點(diǎn)：頻率變化范圍很大?；鶐盘?hào)特點(diǎn)：頻率變化范圍很大。QfBW0高頻窄帶信號(hào)高頻窄帶信號(hào)頻譜搬移頻譜搬移低頻（音頻）低頻（音頻）: 20Hz20kHz1000minmaxff高頻（射頻）高頻（射頻）:3mi

3、nmaxffAM廣播信號(hào)廣播信號(hào): 535 1605kHz，BW=20kHz501k1000k200fBW2k10k200fBWlowhigh2020k10k1000k100k5.1.1 5.1.1 振幅調(diào)制簡述振幅調(diào)制簡述3. 調(diào)制的方式和分類調(diào)制的方式和分類調(diào)幅調(diào)幅調(diào)相調(diào)相調(diào)制調(diào)制連續(xù)波調(diào)制連續(xù)波調(diào)制脈沖波調(diào)制脈沖波調(diào)制脈寬調(diào)制脈寬調(diào)制振幅調(diào)制振幅調(diào)制編碼調(diào)制編碼調(diào)制調(diào)頻調(diào)頻脈位調(diào)制脈位調(diào)制5.1.1 5.1.1 振幅調(diào)制簡述振幅調(diào)制簡述End4. 調(diào)幅的方法調(diào)幅的方法平方律調(diào)幅平方律調(diào)幅斬波調(diào)幅斬波調(diào)幅調(diào)幅方法調(diào)幅方法低電平調(diào)幅低電平調(diào)幅高電平調(diào)幅高電平調(diào)幅集電極調(diào)幅集電極調(diào)幅基極調(diào)幅基

4、極調(diào)幅5.1.1 5.1.1 振幅調(diào)制簡述振幅調(diào)制簡述5.1.2 5.1.2 檢波簡述檢波簡述從振幅受調(diào)制的高頻信號(hào)中從振幅受調(diào)制的高頻信號(hào)中還原出原調(diào)制的信號(hào)。還原出原調(diào)制的信號(hào)。1.定義定義 高 頻 放 大 fs fs 本 地 振 蕩 fo 混 頻 fo fs = fi fi 低 頻 放 大 檢 波 中 頻 放 大 F F 5.1.2 5.1.2 檢波簡述檢波簡述5.1.2 5.1.2 檢波簡述檢波簡述5.1.2 5.1.2 檢波簡述檢波簡述2. 組成組成End3. 檢波的分類檢波的分類二極管檢波器二極管檢波器三極管檢波器三極管檢波器檢波檢波器件器件信號(hào)大小信號(hào)大小小信號(hào)檢波器小信號(hào)檢波器

5、大信號(hào)檢波器大信號(hào)檢波器工作特點(diǎn)工作特點(diǎn)包絡(luò)檢波器包絡(luò)檢波器同步檢波器同步檢波器5.1.2 5.1.2 檢波簡述檢波簡述5.2 5.2 調(diào)幅波的性質(zhì)調(diào)幅波的性質(zhì)5.2.1 調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表示式與頻譜調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表示式與頻譜5.2.2 調(diào)幅波中的功率關(guān)系調(diào)幅波中的功率關(guān)系5.2.1 5.2.1 調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表示式與頻譜調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表示式與頻譜1. 普通調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表示式普通調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表示式首先討論單音調(diào)制的調(diào)幅波。首先討論單音調(diào)制的調(diào)幅波。載波信號(hào)：載波信號(hào)： tV000cosv調(diào)制信號(hào)：調(diào)制信號(hào)： tVcosv調(diào)幅信號(hào)（已調(diào)波）：調(diào)幅信號(hào)（已調(diào)波）： 由于調(diào)由于調(diào) 幅信號(hào)的振幅與調(diào)制信號(hào)成線性

6、關(guān)系，即有：幅信號(hào)的振幅與調(diào)制信號(hào)成線性關(guān)系，即有： tVkVtVcos)(a0m，式中，式中ak為比例常數(shù)為比例常數(shù)即：即： )cos1()cos1()(a00a0mtmVtVVkVtV式中式中ma為調(diào)幅度為調(diào)幅度， 0aaVVkm常用百分比數(shù)表示。常用百分比數(shù)表示。ttmV0a0AMcos)cos1(vu(t)包絡(luò)函數(shù)包絡(luò)函數(shù) 波形特點(diǎn)：波形特點(diǎn)： (1) 調(diào)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)弱度反映了調(diào)幅的強(qiáng)弱度 )1 (aomaxmVVoV)1 (aominmVV5.2.1 5.2.1 調(diào)幅波

7、的數(shù)學(xué)表示式與頻譜調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表示式與頻譜);cos1()(a0mtmVtV0min000max0minmaxa)(21VVVVVVVVVmttmV0a0AMcos)cos1(vtV000cosvtV cosv0am1am10a m5.2.1 5.2.1 調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表示式與頻譜調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表示式與頻譜1am00maxVVVm上5.2.1 5.2.1 調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表示式與頻譜調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表示式與頻譜0min0VVVm下2. 普通調(diào)幅波的頻譜普通調(diào)幅波的頻譜（1）由單一頻率信號(hào)調(diào)）由單一頻率信號(hào)調(diào) 幅幅tmtmtVttmVt)cos(21)cos(21coscos)cos1 ()(0a0a000

8、a0AMv 調(diào)制信號(hào)0載波調(diào)幅波0+上邊頻0-下邊頻5.2.1 5.2.1 調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表示式與頻譜調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表示式與頻譜nnnnntmtmtVtmtmtVttmVt)cos(21)cos(21cos)cos(21)cos(21coscoscos1)(0000000000nnnnnnnnnAMv信號(hào)帶寬信號(hào)帶寬max2B 0 (2) 限帶信號(hào)的調(diào)幅波限帶信號(hào)的調(diào)幅波maxo 調(diào)幅波maxmaxmaxmax調(diào)制信號(hào)載波0+max上邊帶0-max下邊帶End5.2.1 5.2.1 調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表示式與頻譜調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表示式與頻譜5.2.2 5.2.2 調(diào)幅波中的功率關(guān)系調(diào)幅波中的功率關(guān)系 如果將

9、普通調(diào)幅波輸送功率至電如果將普通調(diào)幅波輸送功率至電阻阻R上，則載波與兩個(gè)邊頻將分別得上，則載波與兩個(gè)邊頻將分別得出如下的功率：出如下的功率：00002Vma02Vma00V載波功率載波功率:RVP20oT21上邊頻或下邊頻上邊頻或下邊頻: :oT2a20aSB2SB1412121PmRVmPP在調(diào)幅信號(hào)一周期內(nèi)，在調(diào)幅信號(hào)一周期內(nèi)，AMAM信號(hào)的平均輸出功率是信號(hào)的平均輸出功率是oTaDSBoTAMPmPPP)211 (2tmtmtVttmVt)cos(21)cos(21coscos)cos1 ()(0a0a000a0AMv當(dāng)當(dāng)ma1時(shí)，時(shí)，PoT(2/3)Po ；當(dāng)當(dāng)ma0.5時(shí)，時(shí)，PoT

10、(8/9)Po ； 載波本身并不包含信號(hào)，但它的功率卻占整個(gè)調(diào)幅波功率載波本身并不包含信號(hào)，但它的功率卻占整個(gè)調(diào)幅波功率的絕大部分。的絕大部分。 從調(diào)幅波的頻譜圖可知，唯有它的上、下邊帶分量才實(shí)際地從調(diào)幅波的頻譜圖可知，唯有它的上、下邊帶分量才實(shí)際地反映調(diào)制信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)，而載波分量僅是起到頻譜搬移的作用，反映調(diào)制信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)，而載波分量僅是起到頻譜搬移的作用，不反映調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律。不反映調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律。oT2aDSBoTAMPmPPP)211 ( End5.2.2 5.2.2 調(diào)幅波中的功率關(guān)系調(diào)幅波中的功率關(guān)系00002Vma02Vma00V電壓電壓表達(dá)式表達(dá)式普通調(diào)幅波普通調(diào)幅

11、波ttmV0a0cos)cos1 (抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波ttVm00acoscos單邊帶信號(hào)單邊帶信號(hào)tVm)cos(200a)cos(2(00tVma或波形圖波形圖頻譜圖頻譜圖 0- 0+ 0a21Vm 0- 0+ 0a21Vm 信號(hào)信號(hào)帶寬帶寬)2( 2)2( 22 0- 0+ 三種振幅調(diào)制信號(hào)三種振幅調(diào)制信號(hào)5.2.2 5.2.2 調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表示式與頻譜調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表示式與頻譜5.3 5.3 高電平調(diào)幅高電平調(diào)幅5.3.1 集電極調(diào)幅集電極調(diào)幅5.3.2 基極調(diào)幅基極調(diào)幅5.3 5.3 高電平調(diào)幅高電平調(diào)幅 高電平調(diào)幅就是在高電平調(diào)幅就是在功率電平高的級(jí)功率電平

12、高的級(jí)中完成中完成調(diào)幅過程。這個(gè)過程通常都是在調(diào)幅過程。這個(gè)過程通常都是在丙類放大級(jí)丙類放大級(jí)進(jìn)進(jìn)行的。根據(jù)調(diào)制信號(hào)控制的電極不同，調(diào)制方行的。根據(jù)調(diào)制信號(hào)控制的電極不同，調(diào)制方法主要有：法主要有： 集電極（或陽極）調(diào)制：調(diào)制信號(hào)控制集集電極（或陽極）調(diào)制：調(diào)制信號(hào)控制集電極電極(或陽極或陽極)電源電壓，以實(shí)現(xiàn)調(diào)幅；電源電壓，以實(shí)現(xiàn)調(diào)幅； 基極（或控制柵極）調(diào)制：調(diào)制信號(hào)控制基極（或控制柵極）調(diào)制：調(diào)制信號(hào)控制基極基極(或控制柵極或控制柵極)電源電壓，以實(shí)現(xiàn)調(diào)幅；電源電壓，以實(shí)現(xiàn)調(diào)幅； 高電平調(diào)幅電路能高電平調(diào)幅電路能同時(shí)實(shí)現(xiàn)調(diào)制和功率放大同時(shí)實(shí)現(xiàn)調(diào)制和功率放大，即用調(diào)制，即用調(diào)制信號(hào)信號(hào)v

13、v去控制諧振功率放大器的輸出信號(hào)的幅度去控制諧振功率放大器的輸出信號(hào)的幅度V Vcmcm來實(shí)現(xiàn)調(diào)來實(shí)現(xiàn)調(diào)幅的。幅的。5.3 5.3 高電平調(diào)幅高電平調(diào)幅 vb(t) + + VCC + VBB + VC(t) + vCE vBE + L C vc v + 集電極調(diào)幅電路5.3 5.3 高電平調(diào)幅高電平調(diào)幅5.3 5.3 高電平調(diào)幅高電平調(diào)幅 在線性調(diào)幅時(shí)，由集電極有效電源在線性調(diào)幅時(shí)，由集電極有效電源 所所供給的集電極電流的直流分量供給的集電極電流的直流分量 和集電極電和集電極電流的基波分量流的基波分量 與與 成正比，即：成正比，即：ccVccV0cImcI1)cos1()cos1(時(shí))cos

14、1(cos當(dāng)1100tmIItmIItmVtUVVamcTcacTcaccmcccT vb(t) + + VCC + VBB + VC(t) + vCE vBE + L C vc v + 集電極調(diào)幅電路iCiC1)(tvCCV5.3.1 5.3.1 集電極調(diào)幅集電極調(diào)幅在過壓狀態(tài)下，在過壓狀態(tài)下，集電極電流的基集電極電流的基波分量隨集電極波分量隨集電極電源電壓成正比電源電壓成正比變化。變化。因此，為因此，為了獲得有效的調(diào)了獲得有效的調(diào)幅，集電極調(diào)幅幅，集電極調(diào)幅電路必須總是工電路必須總是工作在作在過壓狀態(tài)。過壓狀態(tài)。5.3.1 5.3.1 集電極調(diào)幅集電極調(diào)幅TTPTcTccTTPPPPPRI

15、PIVPoTcToTcT21oT0集電極效率集電極損耗功率21載波輸出功率直流電源功率載波輸出功率載波輸出功率: :5.3.1 5.3.1 集電極調(diào)幅集電極調(diào)幅當(dāng)處于調(diào)幅波峰（最大點(diǎn)）時(shí)：當(dāng)處于調(diào)幅波峰（最大點(diǎn)）時(shí)：cToToTcTacoTTaoPamcPTcoTaacaccTccTTamcTcacTcacccTPPPPmPPPPmPRmIRIPmPmImVIVPmIImIImVVmaxmaxmax2maxmaxcTmax221212max20max0maxmax1max10max0max）1（）1（)1(2121）1（)1()1(則：)1()1();1(5.3.1 5.3.1 集電極調(diào)幅集電

16、極調(diào)幅在調(diào)制信號(hào)一周內(nèi)的電流與功率的平均值：在調(diào)制信號(hào)一周內(nèi)的電流與功率的平均值：cTaaoavoavcavacoavavcavaoaPmcPamcPTcoavacccacccacaccTccTavcacTcavcmPmPPPmPPPPmPmRItdRtmItdRIPmPIVmIVtdtmItmVtdIVPItdtmItdII)21()21()21()21()21(21)()cos1(2121)(2121)21(2)()cos1()cos1(21)(21)()cos1(21)(212222221221212020000000例：有一載波輸出功率等于例：有一載波輸出功率等于15W15W的集電極被

17、調(diào)放的集電極被調(diào)放大器，它在載波點(diǎn)（未調(diào)制時(shí)）的集電極效率大器，它在載波點(diǎn)（未調(diào)制時(shí)）的集電極效率為為75%75%。試求各項(xiàng)功率。試求各項(xiàng)功率。5.3.1 5.3.1 集電極調(diào)幅集電極調(diào)幅5.3.2 5.3.2 基極調(diào)幅基極調(diào)幅 C vb(t) VCC + L + VBB v + + + VB(t) VCC vc(t) 基極調(diào)幅電路5.3.2 5.3.2 基極調(diào)幅基極調(diào)幅End)(tv)(tVCCiCvAM（t）臨界臨界過壓過壓欠壓欠壓V BB(t)5.3.2 5.3.2 基極調(diào)幅基極調(diào)幅5.4 5.4 低電平調(diào)幅低電平調(diào)幅5.4.1 單二極管開關(guān)狀態(tài)調(diào)幅電路單二極管開關(guān)狀態(tài)調(diào)幅電路5.4.2

18、 平衡調(diào)幅電路平衡調(diào)幅電路5.4.3 二極管環(huán)形調(diào)幅電路二極管環(huán)形調(diào)幅電路5.4.4 模擬乘法器調(diào)幅電路模擬乘法器調(diào)幅電路5.4.1 5.4.1 單二極管開關(guān)狀態(tài)調(diào)幅電路單二極管開關(guān)狀態(tài)調(diào)幅電路 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，也就是說都需要就是說都需要用非線性器件來完成頻率變換用非線性器件來完成頻率變換。 這里將調(diào)制信號(hào)這里將調(diào)制信號(hào)v v與載波信號(hào)與載波信號(hào)v v0 0相加后，同時(shí)加入非線性相加后，同時(shí)加入非線性器件，然后通過中心頻率為器件，然后通過中心頻率為0 0的帶通濾波器取出輸出電壓的帶通濾波器取出輸出電壓v vo

19、 o中中的調(diào)幅波成分。的調(diào)幅波成分。5.4.1 5.4.1 單二極管開關(guān)狀態(tài)調(diào)幅電路單二極管開關(guān)狀態(tài)調(diào)幅電路圖圖 單二極管調(diào)制單二極管調(diào)制電路及頻譜電路及頻譜 uVDucuDiDLRtUtutUtuccmcmcos)(cos)(所謂開關(guān)狀態(tài)是指二極管的導(dǎo)通和截所謂開關(guān)狀態(tài)是指二極管的導(dǎo)通和截止完全受大振幅電壓的控制，可近似止完全受大振幅電壓的控制，可近似認(rèn)為二極管處于一種理想的開關(guān)狀態(tài)認(rèn)為二極管處于一種理想的開關(guān)狀態(tài)。設(shè)設(shè)則，通過負(fù)載的電流為：則，通過負(fù)載的電流為：0)(,00)(),()(1tutututuRricccLd5.4.1 5.4.1 單二極管開關(guān)狀態(tài)調(diào)幅電路單二極管開關(guān)狀態(tài)調(diào)幅電

20、路圖圖5.4.2 5.4.2 單二極管單二極管調(diào)制電路及頻譜調(diào)制電路及頻譜 uVDucuDiDLR)()()(1tututKRricLd引入開關(guān)函數(shù)為：引入開關(guān)函數(shù)為：0)(,00)(),()(1tutututuRricccLd0)(,00)(,1)(tututKcc則電流可以表示為：則電流可以表示為：5.4.1 5.4.1 單二極管開關(guān)狀態(tài)調(diào)幅電路單二極管開關(guān)狀態(tài)調(diào)幅電路uVDucuDiD5.4.1 5.4.1 單二極管開關(guān)狀態(tài)調(diào)幅電路單二極管開關(guān)狀態(tài)調(diào)幅電路因?yàn)椋驗(yàn)椋?是頻率為是頻率為 周期函數(shù)，因此開關(guān)函數(shù)也是周期函數(shù)，因此開關(guān)函數(shù)也是頻率為頻率為 周期函數(shù)。用傅里葉級(jí)數(shù)將周期開關(guān)函數(shù)

21、周期函數(shù)。用傅里葉級(jí)數(shù)將周期開關(guān)函數(shù)展開，可表示為：展開，可表示為：)(tucccttttKcccc5cos523cos32cos221)(帶入電流得，帶入電流得，coscos5cos523cos32cos2211)()()(1tUtUtttRrtututKRriccmmcccLdcLd5.4.1 5.4.1 單二極管開關(guān)狀態(tài)調(diào)幅電路單二極管開關(guān)狀態(tài)調(diào)幅電路coscos5cos523cos32cos2211)()()(1tUtUtttRrtututKRriccmmcccLdcLd可以看出，產(chǎn)生的頻率為：可以看出，產(chǎn)生的頻率為：ccccc4302、AM調(diào)幅調(diào)幅5.4.2 5.4.2 平衡調(diào)幅電路

22、平衡調(diào)幅電路圖圖5.4.3 5.4.3 二極管平衡調(diào)幅電路二極管平衡調(diào)幅電路 2：11：2帶通濾波器T1RLT2ucVD1VD2N2uD1uD2AN1N1OBN2ON1uN2uo(t)i1i2iEnd5.4.2 5.4.2 平衡調(diào)幅器平衡調(diào)幅器)()()(21)()()(21c2c1tututKRritututKRricLdcLd5.4.2 5.4.2 平衡調(diào)幅電路平衡調(diào)幅電路)5cos523cos32cos221(cos2)()(221tttRrtUtKRrtuiiicccLdmLd則可產(chǎn)生的頻率為：則可產(chǎn)生的頻率為：cc3、DSB0cos 10cos 0)(ccctttK5.4.3 5.4

23、.3 斬波調(diào)幅斬波調(diào)幅cc)5cos523cos32cos221(cos)()()(ttttVtKtvtvcccmCcc3、則可產(chǎn)生的頻率為：則可產(chǎn)生的頻率為：DSB5.4.3 5.4.3 斬波調(diào)幅斬波調(diào)幅0cos 10cos 1200)(tttK5.4.3 5.4.3 斬波調(diào)幅斬波調(diào)幅)5cos543cos34cos4(cos)()()(00002ttttVtKtvtvm5.4.3 5.4.3 斬波調(diào)幅斬波調(diào)幅003、則可產(chǎn)生的頻率為：則可產(chǎn)生的頻率為： 與斬波調(diào)幅對(duì)比可知，平衡斬波調(diào)幅沒有低頻與斬波調(diào)幅對(duì)比可知，平衡斬波調(diào)幅沒有低頻分量，而且高頻分量的振幅也提高了一倍。分量，而且高頻分量的

24、振幅也提高了一倍。5.4.3 5.4.3 實(shí)現(xiàn)斬波調(diào)幅的兩種電路實(shí)現(xiàn)斬波調(diào)幅的兩種電路0 , 01vvvvv , 015.4.3 5.4.3 實(shí)現(xiàn)斬波調(diào)幅的兩種電路實(shí)現(xiàn)斬波調(diào)幅的兩種電路End5.4.3 5.4.3 實(shí)現(xiàn)斬波調(diào)幅的兩種電路實(shí)現(xiàn)斬波調(diào)幅的兩種電路5.4.4 5.4.4 模擬乘法器調(diào)幅模擬乘法器調(diào)幅1、單差分對(duì)、單差分對(duì)TAUuthtIti2)()(00BEEBEEuVuV7.0 txtxtxUuthTA5cos)(3cos)(cos)(2531eBeEEeBEERuRVRuVtI)(03 ,;3,DSB5.4.4 5.4.4 模擬乘法器調(diào)幅模擬乘法器調(diào)幅2、雙差分對(duì)、雙差分對(duì)TB

25、TAUuthUuthIti22)(00DSB txtxtxUuthTA5cos)(3cos)(cos)(2531 txtxtxUuthTB5cos)(3cos)(cos)(2531電壓電壓表達(dá)式表達(dá)式普通調(diào)幅波普通調(diào)幅波ttmV0a0cos)cos1 (載波被抑制雙邊帶調(diào)幅波載波被抑制雙邊帶調(diào)幅波ttVm00acoscos單邊帶信號(hào)單邊帶信號(hào)tVm)cos(200a)cos(2(00tVma或波形圖波形圖頻譜圖頻譜圖 0- 0+ 0a21Vm 0- 0+ 0a21Vm 信號(hào)信號(hào)帶寬帶寬)2( 2)2( 22 0- 0+ 三種振幅調(diào)制信號(hào)三種振幅調(diào)制信號(hào)5.5 5.5 單邊帶信號(hào)的產(chǎn)生單邊帶信號(hào)

26、的產(chǎn)生5.5.1 單邊帶通信的優(yōu)缺點(diǎn)單邊帶通信的優(yōu)缺點(diǎn)5.5.2 產(chǎn)生單邊帶信號(hào)的方法產(chǎn)生單邊帶信號(hào)的方法5.5.1 5.5.1 單邊帶通信的優(yōu)缺點(diǎn)單邊帶通信的優(yōu)缺點(diǎn)u使所容納的頻道數(shù)目增加一倍，大大提高短波波段利使所容納的頻道數(shù)目增加一倍，大大提高短波波段利用率。用率。u單邊帶制能獲得更好的通信效果。單邊帶制能獲得更好的通信效果。u單邊帶制的選擇性衰落現(xiàn)象要輕得多。單邊帶制的選擇性衰落現(xiàn)象要輕得多。u要求收、發(fā)設(shè)備的頻率穩(wěn)定度高，設(shè)備復(fù)雜，技術(shù)要要求收、發(fā)設(shè)備的頻率穩(wěn)定度高，設(shè)備復(fù)雜，技術(shù)要求高。求高。調(diào)幅波0+上邊頻0-下邊頻5.5.2 5.5.2 產(chǎn)生單邊帶信號(hào)的方法產(chǎn)生單邊帶信號(hào)的方法

27、1. 濾波器法濾波器法 必須強(qiáng)調(diào)指出，必須強(qiáng)調(diào)指出，提高單邊帶的載波頻率決不能用倍頻的提高單邊帶的載波頻率決不能用倍頻的方法。方法。因?yàn)楸额l后，音頻頻率因?yàn)楸额l后，音頻頻率也跟著成倍增加，使原來的也跟著成倍增加，使原來的調(diào)制信號(hào)變了樣，產(chǎn)生嚴(yán)重的失真。這是絕對(duì)不允許的。調(diào)制信號(hào)變了樣，產(chǎn)生嚴(yán)重的失真。這是絕對(duì)不允許的。5.5.2 5.5.2 產(chǎn)生單邊帶信號(hào)的方法產(chǎn)生單邊帶信號(hào)的方法上、下邊帶之間的頻率間距等于調(diào)制信號(hào)最低頻率上、下邊帶之間的頻率間距等于調(diào)制信號(hào)最低頻率F Fminmin的的2 2倍，故濾波時(shí)相對(duì)帶寬倍，故濾波時(shí)相對(duì)帶寬2 Fmin / f2 Fmin / fc c要很小，要很小

28、，這樣的濾波器制作很困難。這樣的濾波器制作很困難。5.5.2 5.5.2 產(chǎn)生單邊帶信號(hào)的方法產(chǎn)生單邊帶信號(hào)的方法5.5.2 5.5.2 產(chǎn)生單邊帶信號(hào)的方法產(chǎn)生單邊帶信號(hào)的方法5.5.2 5.5.2 產(chǎn)生單邊帶信號(hào)的方法產(chǎn)生單邊帶信號(hào)的方法5.5.2 5.5.2 產(chǎn)生單邊帶信號(hào)的方法產(chǎn)生單邊帶信號(hào)的方法2. 相移法相移法5.5.2 5.5.2 產(chǎn)生單邊帶信號(hào)的方法產(chǎn)生單邊帶信號(hào)的方法)cos()cos(21coscossin2cos)cos(sinsincoscos)cos(sinsincoscos)cos()cos(21sinsin如何得到如何得到單一頻率分量單一頻率分量2. 相移法相移法

29、5.5.2 5.5.2 產(chǎn)生單邊帶信號(hào)的方法產(chǎn)生單邊帶信號(hào)的方法)cos(sinsincoscos)cos(sinsincoscos)cos()cos(21coscos)cos()cos(21sinsintt00sin2costt11sin2costtnnsin2cos電壓f/Hztnsint1sint1costn)cos(1tn)sin(1t2sint2costn)cos(1tn)sin(1n.,321tn)sin(12tn)sin(123. 第三種方法第三種方法修正的移相濾波法修正的移相濾波法5.5.2 5.5.2 產(chǎn)生單邊帶信號(hào)的方法產(chǎn)生單邊帶信號(hào)的方法5.6 5.6 包絡(luò)檢波包絡(luò)檢波5

30、.6.1 包絡(luò)檢波器的工作原理包絡(luò)檢波器的工作原理5.6.2 包絡(luò)檢波器的質(zhì)量指標(biāo)包絡(luò)檢波器的質(zhì)量指標(biāo)5.6.1 5.6.1 包絡(luò)檢波器的工作原理包絡(luò)檢波器的工作原理非線性非線性 電路電路低通低通濾濾 波器波器從已調(diào)波中檢出包絡(luò)信息從已調(diào)波中檢出包絡(luò)信息，只適用于，只適用于AMAM信號(hào)信號(hào) 輸入輸入 AM信號(hào)信號(hào)檢出包絡(luò)信息檢出包絡(luò)信息EndVDCC+vRL+充電放電iDvi串聯(lián)型二極管包絡(luò)檢波器5.6.1 5.6.1 包絡(luò)檢波器的工作原理包絡(luò)檢波器的工作原理5.6.2 5.6.2 包絡(luò)檢波器的質(zhì)量指標(biāo)包絡(luò)檢波器的質(zhì)量指標(biāo) 下面討論這種檢波器的幾個(gè)主要質(zhì)量指標(biāo)：電壓傳輸系數(shù)下面討論這種檢波器的

31、幾個(gè)主要質(zhì)量指標(biāo)：電壓傳輸系數(shù)（檢波效率）、輸入電阻和失真。（檢波效率）、輸入電阻和失真。1) 電壓傳輸系數(shù)電壓傳輸系數(shù)(檢波效率檢波效率)0d VmVKa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定義：定義：imVimaVmV1) 電壓傳輸系數(shù)電壓傳輸系數(shù)(檢波效率檢波效率)vDi D-vCVim 用分析高頻功放的折線用分析高頻功放的折線近似分析法可以證明近似分析法可以證明cosdK其中，其中，是二極管電流通是二極管電流通角，角，為檢波器負(fù)載電阻，為檢波器負(fù)載電阻，d為檢波器內(nèi)阻。為檢波器內(nèi)阻。 d33RR5.6.2 5.6.2 包絡(luò)檢波器的質(zhì)量指標(biāo)包絡(luò)檢波

32、器的質(zhì)量指標(biāo)2) 等效輸入電阻等效輸入電阻 考慮到包絡(luò)檢波電路一般作為諧振回路的負(fù)載，它勢必考慮到包絡(luò)檢波電路一般作為諧振回路的負(fù)載，它勢必影響回路選頻特性（影響回路選頻特性（Q），下面分析其等效電阻），下面分析其等效電阻imimidIVR 其中，其中，Vim是輸入高頻電壓振幅，是輸入高頻電壓振幅， Iim是輸入高頻電流振是輸入高頻電流振幅。幅。5.6.2 5.6.2 包絡(luò)檢波器的質(zhì)量指標(biāo)包絡(luò)檢波器的質(zhì)量指標(biāo)End1.2.3 1.2.3 無線電信號(hào)的接收無線電信號(hào)的接收sfsf0fifs0ifffifff2) 等效輸入電阻等效輸入電阻 如果忽略二極管導(dǎo)通電阻上的損耗功率，則由能量守恒的如果忽略

33、二極管導(dǎo)通電阻上的損耗功率，則由能量守恒的原則，輸入到檢波器的高頻功率，應(yīng)全部轉(zhuǎn)換為輸出端負(fù)載電原則，輸入到檢波器的高頻功率，應(yīng)全部轉(zhuǎn)換為輸出端負(fù)載電阻上消耗的功率（注意為直流）阻上消耗的功率（注意為直流）LiimRVRV20220VVimLiRR21即有即有而而5.6.2 5.6.2 包絡(luò)檢波器的質(zhì)量指標(biāo)包絡(luò)檢波器的質(zhì)量指標(biāo)imimidIVRimVimaVmV3) 失真失真 產(chǎn)生的失真主要有：惰性失真；負(fù)峰切割失真；非產(chǎn)生的失真主要有：惰性失真；負(fù)峰切割失真；非線性失真；頻率失真。線性失真；頻率失真。 如果檢波電路的時(shí)間常如果檢波電路的時(shí)間常數(shù)數(shù)RC太大太大，當(dāng)調(diào)幅波包絡(luò)朝，當(dāng)調(diào)幅波包絡(luò)朝較

34、低值變化時(shí)，電容上的電較低值變化時(shí)，電容上的電荷來不及釋放以跟蹤其變化，荷來不及釋放以跟蹤其變化，所造成的失真稱作所造成的失真稱作惰性失真惰性失真。 惰性失真惰性失真( (對(duì)角線切割失真對(duì)角線切割失真) )5.6.2 5.6.2 包絡(luò)檢波器的質(zhì)量指標(biāo)包絡(luò)檢波器的質(zhì)量指標(biāo) 惰性失真惰性失真( (對(duì)角線切割失真對(duì)角線切割失真) )ttmVt0aomocoscos1)(vtmVtVcos1)(aom調(diào)幅波包絡(luò)調(diào)幅波包絡(luò) 如圖所示，在某一點(diǎn)，如圖所示，在某一點(diǎn)，如如果電容兩端電壓的放電速度小果電容兩端電壓的放電速度小于包絡(luò)的下降速度于包絡(luò)的下降速度，就可能發(fā)，就可能發(fā)生惰性失真。生惰性失真。tmVtt

35、Vsin)(aomdd包絡(luò)變化率包絡(luò)變化率ttCiddCC)(v電容放電電容放電RitCC)(v5.6.2 5.6.2 包絡(luò)檢波器的質(zhì)量指標(biāo)包絡(luò)檢波器的質(zhì)量指標(biāo) 惰性失真惰性失真( (對(duì)角線切割失真對(duì)角線切割失真) )放電速率放電速率RCtCitt)()(CCCddvv假定此時(shí)假定此時(shí)tmVtcos1)(aomCv5.6.2 5.6.2 包絡(luò)檢波器的質(zhì)量指標(biāo)包絡(luò)檢波器的質(zhì)量指標(biāo)調(diào)幅波包絡(luò)調(diào)幅波包絡(luò)tmVtVcos1)(aomtmVttVsin)(aomdd包絡(luò)變化率包絡(luò)變化率ttCiddCC)(v電容放電電容放電RitCC)(v為避免失真為避免失真1)()(dttdvdttdVAC 惰性失真惰

36、性失真( (對(duì)角線切割失真對(duì)角線切割失真) ) 實(shí)際上，調(diào)制波往往是由多個(gè)頻率成分組成，即實(shí)際上，調(diào)制波往往是由多個(gè)頻率成分組成，即=minmax。為了保證不產(chǎn)生失真，必須滿足。為了保證不產(chǎn)生失真，必須滿足112aamaxmmRC5.6.2 5.6.2 包絡(luò)檢波器的質(zhì)量指標(biāo)包絡(luò)檢波器的質(zhì)量指標(biāo)5 . 1maxRC8 . 0am + + v C + R RL VC Cc vi D 考慮了耦合電容考慮了耦合電容C Cc c和低放和低放輸入電阻輸入電阻R RL L后的檢波電路后的檢波電路負(fù)峰切割失真負(fù)峰切割失真( (底邊切割失真底邊切割失真) ) 隔直電容隔直電容Cc數(shù)值很大，可認(rèn)數(shù)值很大，可認(rèn)為它

37、對(duì)調(diào)制頻率為它對(duì)調(diào)制頻率交流短路，電交流短路，電路 達(dá) 到 穩(wěn) 態(tài) 時(shí) ， 其 兩 端 電 壓路 達(dá) 到 穩(wěn) 態(tài) 時(shí) ， 其 兩 端 電 壓VCVim。imLRVRRRV 失真最可能在包絡(luò)的負(fù)半周發(fā)生。失真最可能在包絡(luò)的負(fù)半周發(fā)生。假定二極管截止假定二極管截止，Cc將將通過通過R和和RL緩慢放電，相對(duì)于高頻載波一個(gè)周期內(nèi)，其電壓緩慢放電，相對(duì)于高頻載波一個(gè)周期內(nèi)，其電壓VCVim將在將在R和和RL上分壓。直流負(fù)載電阻上分壓。直流負(fù)載電阻R上的電壓為上的電壓為5.6.2 5.6.2 包絡(luò)檢波器的質(zhì)量指標(biāo)包絡(luò)檢波器的質(zhì)量指標(biāo) + + v C + R RL VC Cc vi D 考慮了耦合電容Cc和

38、低放輸入電阻RL后的檢波電路負(fù)峰切割失真負(fù)峰切割失真( (底邊切割失真底邊切割失真) )V i m（1-m）V i mttmVoimicos)cos1 (vV R)cos1 (tmVimttmVoimicos)cos1 (vttmVoimicos)cos1 ( v)cos1 (tmVim)cos1 (tmVimV RV RV RV RV R5.6.2 5.6.2 包絡(luò)檢波器的質(zhì)量指標(biāo)包絡(luò)檢波器的質(zhì)量指標(biāo)imLRVRRRV + + v C + R RL VC Cc vi D 考慮了耦合電容Cc和低放輸入電阻RL后的檢波電路負(fù)峰切割失真負(fù)峰切割失真( (底邊切割失真底邊切割失真) )要避免二極管截

39、止發(fā)生，包絡(luò)幅度瞬時(shí)值必須滿足要避免二極管截止發(fā)生，包絡(luò)幅度瞬時(shí)值必須滿足RimVtmVacos1RaimVmV1RRRRRRRRmLLLa/交、直流負(fù)載電阻越懸殊，交、直流負(fù)載電阻越懸殊，ma越大，越容易發(fā)生該失真。越大，越容易發(fā)生該失真。5.6.2 5.6.2 包絡(luò)檢波器的質(zhì)量指標(biāo)包絡(luò)檢波器的質(zhì)量指標(biāo)imLRVRRRV + + v C + R RL VC Cc vi D 考慮了耦合電容Cc和低放輸入電阻RL后的檢波電路 非線性失真非線性失真這種失真是由檢波二極管伏安特性曲線的這種失真是由檢波二極管伏安特性曲線的非線性非線性所引起的。所引起的。 如果負(fù)載電阻如果負(fù)載電阻R選得足夠大，則檢波管

40、非線性特性影響選得足夠大，則檢波管非線性特性影響越小，它所引起的非線性失真即可以忽略。越小，它所引起的非線性失真即可以忽略。5.6.2 5.6.2 包絡(luò)檢波器的質(zhì)量指標(biāo)包絡(luò)檢波器的質(zhì)量指標(biāo) + + v C + R RL VC Cc vi D 考慮了耦合電容Cc和低放輸入電阻RL后的檢波電路 頻率失真頻率失真 如左圖所示，檢波器中存在如左圖所示，檢波器中存在檢波電容檢波電容C和隔直電容和隔直電容Cc兩個(gè)電容。兩個(gè)電容。檢波電容檢波電容C用于跟蹤調(diào)幅波包絡(luò)變用于跟蹤調(diào)幅波包絡(luò)變化，隔直電容化，隔直電容Cc用于去除載波分量用于去除載波分量對(duì)應(yīng)的直流輸出。對(duì)應(yīng)的直流輸出。對(duì)調(diào)制頻率對(duì)調(diào)制頻率=minmax，要求檢波電容，要求檢波電容C對(duì)高頻載波短路但對(duì)高頻載波短路但不能對(duì)低頻調(diào)制波旁路，隔直電容不能對(duì)低頻調(diào)制波旁