ok高頻電路第十四講

1、作業(yè)：作業(yè)： 4-1、 4-2、4-3、4-4、4-6 4.3.4 振幅調(diào)制波的解調(diào)模型及電路4.5 角度調(diào)制波的基本特性角度調(diào)制波的基本特性4.5.1 4.5.1 瞬時(shí)角頻率與瞬時(shí)相位瞬時(shí)角頻率與瞬時(shí)相位4.5.2 4.5.2 調(diào)頻波與調(diào)相波的數(shù)學(xué)表達(dá)式、最大頻移與最大相移調(diào)頻波與調(diào)相波的數(shù)學(xué)表達(dá)式、最大頻移與最大相移4.5.3 4.5.3 調(diào)角波的頻譜及頻帶寬度調(diào)角波的頻譜及頻帶寬度4.4 角度調(diào)制與解調(diào)角度調(diào)制與解調(diào) - 頻譜的非線(xiàn)性變換頻譜的非線(xiàn)性變換若調(diào)制信號(hào)為單音余弦波若調(diào)制信號(hào)為單音余弦波: : cos; cf tVt由于由于調(diào)幅信號(hào)的振幅與調(diào)制信號(hào)成線(xiàn)性關(guān)系調(diào)幅信號(hào)的振幅與調(diào)制

2、信號(hào)成線(xiàn)性關(guān)系即有：即有： 1co sco s1co sco sacmccmcmacK VvtVttVVmttma a為調(diào)制度，表示載波幅度受調(diào)制信號(hào)控制的程度為調(diào)制度，表示載波幅度受調(diào)制信號(hào)控制的程度 aac mk VmV常用百分比數(shù)表示。常用百分比數(shù)表示。4-3 4-3 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào)n4-3-1普通振幅調(diào)制波的基本特性及其數(shù)學(xué)表達(dá)式普通振幅調(diào)制波的基本特性及其數(shù)學(xué)表達(dá)式 由于：由于：tcosVtcosmtcosVtcos)tcosm1(VV00a000a0AM 0v 乘法器乘法器 相加器相加器vAMv0v標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)AM 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(jiàn)可見(jiàn)要完成

3、要完成AMAM調(diào)制，其核心部分是實(shí)現(xiàn)調(diào)制信號(hào)與載調(diào)制，其核心部分是實(shí)現(xiàn)調(diào)制信號(hào)與載波相乘波相乘 coscoscos11coscos()cos()22cmcacmccmcacmcacmcv tVtm VttVtm Vtm Vt c載波角頻率載波角頻率c 上邊頻上邊頻c 下邊頻下邊頻(1cos)cmaVmt為載波的振幅為載波的振幅cmV載波振幅載波振幅12acmm V邊頻振幅邊頻振幅max=cmacmVVmV上峰值調(diào)幅指數(shù)峰值調(diào)幅指數(shù)m axm inacmVVmV下( )(1cos)mcmaVtVmtmax(1)cmaVVmcmVmin(1)cmaVVm單音調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表達(dá)式單音調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表達(dá)式

4、標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅波信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅波信號(hào)示波器測(cè)試圖示波器測(cè)試圖標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅波信號(hào)頻標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅波信號(hào)頻譜儀測(cè)試圖譜儀測(cè)試圖212OTcmPV24aOTmPPPSB上SB下212aavOTOTmPPPPPSB上SB下(3) (3) 上、下邊頻的平均功率：上、下邊頻的平均功率： (2) (2) 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 單位電阻上消耗的載波功率：?jiǎn)挝浑娮枭舷牡妮d波功率： (1)(1)設(shè)調(diào)幅波傳輸信號(hào)至單位電阻上，調(diào)幅波各分量的功率為：設(shè)調(diào)幅波傳輸信號(hào)至單位電阻上，調(diào)幅波各分量的功率為：22111122(cos)()OTaOTaPPmt dtPm 4、

5、 調(diào)幅波的功率調(diào)幅波的功率 (1cos)cos11coscos()cos()22cmaccmcacacv tVmttVtmtmt 22am載波功率雙邊帶功率42am載波功率單邊帶功率22222212aaaammmm平均總功率雙邊帶功率2224aamm平均總功率單邊帶功率(4)(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： n由于在普通調(diào)幅波信號(hào)中，有用信息只攜帶在邊頻帶內(nèi)，由于在普通調(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)幅波的功率浪

6、費(fèi)大，效率低。但功率的絕大部分，因而調(diào)幅波的功率浪費(fèi)大，效率低。但AMAM波調(diào)制方便，解調(diào)方便，便于接收。如當(dāng)波調(diào)制方便，解調(diào)方便，便于接收。如當(dāng)100%100%調(diào)制時(shí)調(diào)制時(shí)(ma=1)(ma=1)，雙邊帶功率為載波功率的，雙邊帶功率為載波功率的1/2,1/2,只占用了調(diào)幅波只占用了調(diào)幅波 功功率的率的 1/31/3，而當(dāng)，而當(dāng) mma a=1/2=1/2時(shí)，時(shí)，P POTOT=(8/9)P=(8/9)P0 0對(duì)標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅信號(hào)的分析得出：對(duì)標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅信號(hào)的分析得出：n 從傳輸信息的角度看，載波分量是多余的，而且它還從傳輸信息的角度看，載波分量是多余的，而且它還占去了調(diào)幅波總功率的一半以上，這對(duì)充分

7、利用發(fā)射機(jī)占去了調(diào)幅波總功率的一半以上，這對(duì)充分利用發(fā)射機(jī)功率不利。功率不利。n 由于載波分量的存在有時(shí)會(huì)對(duì)其它信號(hào)形成干擾。由于載波分量的存在有時(shí)會(huì)對(duì)其它信號(hào)形成干擾。n 從傳輸信號(hào)的角度看，邊帶有一半是多余的，這對(duì)從傳輸信號(hào)的角度看，邊帶有一半是多余的，這對(duì) 節(jié)省頻率資源不利。節(jié)省頻率資源不利。解決方案：解決方案：雙邊帶調(diào)幅雙邊帶調(diào)幅( double sideband DSB)單邊帶調(diào)幅單邊帶調(diào)幅（Single Sideband AM，記為，記為SSB AM）殘留邊帶調(diào)幅殘留邊帶調(diào)幅（Vestigial Sideband AM，簡(jiǎn)記為，簡(jiǎn)記為VSB AM）4.3.2 4.3.2 雙邊帶調(diào)幅

8、雙邊帶調(diào)幅(DSB)單邊帶調(diào)幅單邊帶調(diào)幅(SSB)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)n例1：設(shè)調(diào)制信號(hào)f(t)為, 載波頻率為10KHZ。試畫(huà)出相應(yīng)的DSB和SSB 信號(hào)波形圖及ma=0.75時(shí)的AM的波形圖。n 解： （1）DSB的波形4.3.2 雙邊帶調(diào)制

9、(DSB)和單邊帶調(diào)制(SSB)2000cos()(tAtfm SD S B (t)t04.3.2 雙邊帶調(diào)制(DSB)和單邊帶調(diào)制(SSB)n例1：設(shè)調(diào)制信號(hào)f(t)為, 載波頻率為10KHZ。試畫(huà)出相應(yīng)的DSB和SSB 信號(hào)波形圖及ma=0.75時(shí)的AM的波形圖。 解： （2）SSB的波形)2000cos()(tAtfmtAttttAtSmmSSB)2000102(cos)102sin()2000sin()102cos()2000cos()(444SS S B (t)t04.3.2 雙邊帶調(diào)制(DSB)和單邊帶調(diào)制(SSB)n例1：設(shè)調(diào)制信號(hào)f(t)為, 載波頻率為10KHZ。試畫(huà)出相應(yīng)的

10、DSB和SSB 信號(hào)波形圖及ma=0.75時(shí)的AM的波形圖。解： （3）AM的波形)2000cos()(tAtfmttAtSAm40102cos)2000cos(75. 01)(SAM(t)0?1ms按電路特點(diǎn)振幅調(diào)制可分為按電路特點(diǎn)振幅調(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A(yíng)M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：先調(diào)制后功放，主要用于DSB、SSB以及以及FM信號(hào)。信號(hào)。4.3.3 振幅調(diào)制電路振幅調(diào)制電路ucT1EcT2Ec0uuAMT3低頻低頻高頻高頻調(diào)幅波調(diào)幅波集電極有效動(dòng)態(tài)電源為集電極有效動(dòng)態(tài)電源為：tcosV

11、V)t(vCCCC 集電極調(diào)幅電路集電極調(diào)幅電路iCRLuC1C2ucC3C4C6C5EcR1LBCBLB1CB12uAM基極有效動(dòng)態(tài)偏壓為基極有效動(dòng)態(tài)偏壓為tcosVV)t(vV)t(vBOBOBB +VBO-基極調(diào)幅電路基極調(diào)幅電路)t (v )t(vccicMC1596模擬乘法器電路低電平調(diào)幅電路低電平調(diào)幅電路1.模擬乘法器振幅調(diào)制電路模擬乘法器振幅調(diào)制電路RcRcEcVT1VT2VT3 VT4VT5VT6Io 根據(jù)差分電路的工作原理根據(jù)差分電路的工作原理輸出電壓：輸出電壓：TyTxcoTxccccBAoVuthVuthRIVuthRiiRiiiiRiiiiRiiu222)()()()(

12、)()(6534214231 +ux-+uy-+uo-iAiBi2i1i3i4i5i6當(dāng)輸入為小信號(hào)并滿(mǎn)足：當(dāng)輸入為小信號(hào)并滿(mǎn)足： TyTyTxTxTyTxUuUuthUuUuthmVUUmVUU2222522522yxyxTcoouKuuuVRIu 242.平方律調(diào)幅器平方律調(diào)幅器 場(chǎng)效應(yīng)管具有典型的平方律特性，可用平方律一般特性描述場(chǎng)效應(yīng)管具有典型的平方律特性，可用平方律一般特性描述.2211120112112 D SSD SSD SSD SSdpppvvviIIIIVVVaa va v01222 =DSSDSSDSSppIIaIaaVV式中；201222221120co( )(cosco

13、s)(coscos)(12cos 2)cos2(1cos 2)2scoscosdcmccmccmccmccmccaitaa VtVtaVtVta VVtaa VtaVta VttVVt 單音調(diào)幅的實(shí)現(xiàn)：?jiǎn)我粽{(diào)幅的實(shí)現(xiàn)：圖4-18 平方律調(diào)幅器實(shí)際的場(chǎng)效應(yīng)管調(diào)幅電路常采用平衡調(diào)幅器來(lái)抵消許多實(shí)際的場(chǎng)效應(yīng)管調(diào)幅電路常采用平衡調(diào)幅器來(lái)抵消許多組合頻率分量。下圖是實(shí)際電路圖組合頻率分量。下圖是實(shí)際電路圖 1212 24 (4-33)ddciia va v v斬波調(diào)幅斬波調(diào)幅斬波調(diào)幅就是用載波頻率的變化來(lái)把連續(xù)信號(hào)斬成間斷信號(hào)，再通過(guò)中斬波調(diào)幅就是用載波頻率的變化來(lái)把連續(xù)信號(hào)斬成間斷信號(hào)，再通過(guò)中心頻率

14、為心頻率為f的帶通濾波器取出調(diào)幅信號(hào)。的帶通濾波器取出調(diào)幅信號(hào)。12( )cos222cos3cos5.35cccS tttt 1222( )coscos3cos5.235acccvf t S tf ttttS(t)若輸出濾波器的中心頻率為fc,帶寬為2F,得到DSB調(diào)幅波為提高調(diào)幅信號(hào)的幅度，還可采用雙向斬波 。雙向開(kāi)關(guān)函數(shù) 雙向斬波調(diào)幅電路雙向斬波調(diào)幅電路 ttttSccc5cos543cos34cos4* ttttftvccca5cos543cos34cos4雙向開(kāi)關(guān)函數(shù) 雙向斬波調(diào)幅電路雙向斬波調(diào)幅電路上節(jié)內(nèi)容回顧與擴(kuò)展上節(jié)內(nèi)容回顧與擴(kuò)展 ttttSccc5cos543cos34cos

15、4* ttttftvccca5cos543cos34cos42+- +-大載波，小調(diào)制！大載波，小調(diào)制?。?）uc(t)正半周時(shí)，正半周時(shí)，V1和和V2導(dǎo)通，導(dǎo)通，V3和和V4截止，截止，V（t)=2f(t) ； uc(t)負(fù)半周時(shí)，負(fù)半周時(shí)，V1和和V2截止，截止，V3和和V4導(dǎo)通，導(dǎo)通， V0（t)=-2f(t) 。即輸出電壓為即輸出電壓為 2 f(t） uc(t) 0 uo (t) -2 f(t） uc(t) 0uo (t)2 S*(t) 二極管環(huán)形斬波調(diào)幅電路二極管環(huán)形斬波調(diào)幅電路 解調(diào)是調(diào)制的逆過(guò)程解調(diào)是調(diào)制的逆過(guò)程，是從高頻已調(diào)波中恢復(fù)出原低頻調(diào)制信號(hào)的過(guò)程。，是從高頻已調(diào)波中恢復(fù)

16、出原低頻調(diào)制信號(hào)的過(guò)程。從頻譜上看，解調(diào)也是一種信號(hào)頻譜的線(xiàn)性搬移過(guò)程，從頻譜上看，解調(diào)也是一種信號(hào)頻譜的線(xiàn)性搬移過(guò)程，是將高頻端的信號(hào)頻是將高頻端的信號(hào)頻譜搬移到低頻端譜搬移到低頻端，解調(diào)過(guò)程是和調(diào)制過(guò)程相對(duì)應(yīng)的，不同的調(diào)制方式對(duì)應(yīng)于，解調(diào)過(guò)程是和調(diào)制過(guò)程相對(duì)應(yīng)的，不同的調(diào)制方式對(duì)應(yīng)于不同的解調(diào)。不同的解調(diào)。振幅調(diào)制過(guò)程：振幅調(diào)制過(guò)程： 解調(diào)過(guò)程解調(diào)過(guò)程 AMAM調(diào)制調(diào)制 DSBDSB調(diào)制調(diào)制 SSBSSB調(diào)制調(diào)制包絡(luò)檢波包絡(luò)檢波( (非相干）非相干）： 同步檢波同步檢波（相干）（相干）： 峰值包絡(luò)檢波峰值包絡(luò)檢波平均包絡(luò)檢波平均包絡(luò)檢波 乘積型同步檢波乘積型同步檢波 疊加型同步檢波疊加型同

17、步檢波 4.3.4 4.3.4 振幅調(diào)制波的解調(diào)模型及電路振幅調(diào)制波的解調(diào)模型及電路一、一、 振幅波的解調(diào)模型振幅波的解調(diào)模型 1 包絡(luò)檢波包絡(luò)檢波 非線(xiàn)形非線(xiàn)形 電路電路低通濾低通濾 波器波器從已調(diào)波中檢出包絡(luò)信息，只適用于從已調(diào)波中檢出包絡(luò)信息，只適用于A(yíng)MAM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)信息圖圖421 振幅調(diào)制波的解調(diào)振幅調(diào)制波的解調(diào)二極管包絡(luò)檢波器的工作原理 它由二極管與它由二極管與RLC并聯(lián)構(gòu)成的低通濾波器構(gòu)成。并聯(lián)構(gòu)成的低通濾波器構(gòu)成。 D:檢波二極管，結(jié)電容小，檢波二極管，結(jié)電容小，反向電流小?？蛇x擇點(diǎn)接觸反向電流小?？蛇x擇點(diǎn)接觸二極管，肖特基二極管。二極

18、管，肖特基二極管。RL:負(fù)載電阻，數(shù)值較大，負(fù)載電阻，數(shù)值較大，低頻電流流過(guò)時(shí)產(chǎn)生低頻電低頻電流流過(guò)時(shí)產(chǎn)生低頻電壓。壓。C:負(fù)載電容，高頻短路和負(fù)載電容，高頻短路和 濾波。濾波。LdRR10cC條件：條件：VDCC+vRL+充電放電iDvi串聯(lián)型二極管包絡(luò)檢波器二極管包絡(luò)檢波器的工作原理 ViVcV 電壓傳輸系數(shù)（檢波效率）、輸入電阻和失真。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)電壓傳輸系數(shù)(檢波效率檢波效率)cmd VmVKam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：cmVcmaVmmV二極管包絡(luò)檢波器的指標(biāo)二極管包絡(luò)檢波

19、器的指標(biāo)n二極管工作在大信號(hào)，其特性用通過(guò)原點(diǎn)的折線(xiàn)代表二極管工作在大信號(hào)，其特性用通過(guò)原點(diǎn)的折線(xiàn)代表(忽略導(dǎo)通電壓忽略導(dǎo)通電壓)，折線(xiàn)，折線(xiàn)的斜率為的斜率為gd。這樣假設(shè)后，可用折線(xiàn)近似分析法來(lái)分析二極管包絡(luò)檢波器。這樣假設(shè)后，可用折線(xiàn)近似分析法來(lái)分析二極管包絡(luò)檢波器。 大信號(hào)二極管包絡(luò)檢波器波近似的數(shù)學(xué)關(guān)系證明大信號(hào)二極管包絡(luò)檢波器波近似的數(shù)學(xué)關(guān)系證明 0,00,d ddddg v viv二極管包絡(luò)檢波器的近似分析二極管包絡(luò)檢波器的近似分析二極管包絡(luò)檢波器的指標(biāo)二極管包絡(luò)檢波器的近似分析二極管包絡(luò)檢波器的近似分析LdRR10cC條件：條件：000dddddg vvivcosiicvVtco

20、sccivVmax(cos)(1cos)ddiicdicigVVg V折線(xiàn)近似分析法 折線(xiàn)的斜率為 1/ddgR值很?。≈岛苄?！max(cos)(coscos)1coscdddicccicviig VttV0max0()ddcIi1max1()ddcIi max()dndncIi 波形分解系數(shù)0()c1()c ()nc級(jí)數(shù)分解二極管包絡(luò)檢波器的近似分析二極管包絡(luò)檢波器的近似分析?c0max0()sincos(1cos)(1cos)(sincos)ddcccdiccdicccIig Vg V 1(sincos)didcccg VI0(sincos)cdLLdicccvIRR g Vcos(sin

21、cos)cLdccccivR gV133()dcLRR二極管包絡(luò)檢波器的近似分析等幅波輸入時(shí)大信號(hào)包絡(luò)檢波器的效率 cosccdivKVcdivK V輸入為等幅波時(shí)：cviV133coscos()cddciLvRKVR定值與 成線(xiàn)性關(guān)系，稱(chēng)為線(xiàn)性檢波1) 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(xiàn)近用分析高頻功放的折線(xiàn)近似分析法可以證明似分析法可以證明cosdK其中，其中，是二極管電流通角，是二極管電流通角，為檢波器負(fù)載電阻，為檢波器負(fù)載電阻，d為為檢波器內(nèi)阻。檢波器內(nèi)阻。 d33RR二極管包絡(luò)檢波器的指標(biāo)二極管包絡(luò)檢波器的指標(biāo)在幾個(gè)高頻周期內(nèi)為恒

22、定值(1cos)iaVmt(1cos)coscoscoscosciacicaicvVmtVm Vt直流分量cosicVcoscoscosaicvm VtVt(1cos)cosiiacvVmtt解出來(lái)的是調(diào)制信號(hào)分量振幅值 cosaicVm V如果輸入是調(diào)幅波，如果輸入是調(diào)幅波，coscosaicdcaiaiVm VKm Vm V1) 電壓傳輸系數(shù)電壓傳輸系數(shù)(檢波效率檢波效率)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(shì)必影響回考慮到包絡(luò)檢波電路一般作為諧振回路的負(fù)載，它勢(shì)必影響回路選頻特性（路選頻特性（Q），下面分析其等效輸入電阻），下面分析其等效輸入電阻i

23、mimidIVR 其中，其中，Vim是輸入高頻電壓振幅，是輸入高頻電壓振幅， Iim是輸入高頻電流振幅。是輸入高頻電流振幅。二極管包絡(luò)檢波器的指標(biāo)流過(guò)二極管的電流是窄脈沖序列，它的級(jí)數(shù)展開(kāi)式近似表流過(guò)二極管的電流是窄脈沖序列，它的級(jí)數(shù)展開(kāi)式近似表示為：示為： (12cos4cos2)davcciItt檢波器的輸入電阻檢波器的輸入電阻 1/ididRVI12avIIicVv1122idcidLavVvRRIIcLavvRI利用功率等效可證明！利用功率等效可證明！3) 失真失真 產(chǎn)生的失真主要有：產(chǎn)生的失真主要有：惰性失真；惰性失真；負(fù)峰切割失真；負(fù)峰切割失真；非線(xiàn)性非線(xiàn)性失真；失真；頻率失真。頻

24、率失真。 如果檢波電路的時(shí)間常數(shù)如果檢波電路的時(shí)間常數(shù)RC太太大大，當(dāng)調(diào)幅波包絡(luò)朝較低值變化時(shí)，當(dāng)調(diào)幅波包絡(luò)朝較低值變化時(shí)，電容上的電荷來(lái)不及釋放以跟蹤其電容上的電荷來(lái)不及釋放以跟蹤其變化，所造成的失真稱(chēng)作變化，所造成的失真稱(chēng)作惰性失真惰性失真。 惰性失真惰性失真( (對(duì)角線(xiàn)切割失真對(duì)角線(xiàn)切割失真) )二極管包絡(luò)檢波器的指標(biāo) 惰性失真惰性失真( (對(duì)角線(xiàn)切割失真對(duì)角線(xiàn)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)，如果電容如果電容兩端電壓的放電速度小于包絡(luò)的下降兩端電壓的放電速度小于包絡(luò)的下降速度速

25、度，就可能發(fā)生惰性失真。，就可能發(fā)生惰性失真。tmVttVsin)(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二極管包絡(luò)檢波器的指標(biāo) 惰性失真惰性失真( (對(duì)角線(xiàn)切割失真對(duì)角線(xiàn)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)(aomCv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二極管包絡(luò)檢波器的指標(biāo) 惰性失真惰性失真( (對(duì)角線(xiàn)切割失真對(duì)

26、角線(xiàn)切割失真) ) 實(shí)際上，調(diào)幅波往往是由多個(gè)頻率成分組成，即實(shí)際上，調(diào)幅波往往是由多個(gè)頻率成分組成，即=minmax。為了保為了保證不產(chǎn)生失真，必須滿(mǎn)足證不產(chǎn)生失真，必須滿(mǎn)足5 . 1maxRC8 . 0am二極管包絡(luò)檢波器的指標(biāo)如如2max1aLamR Cm為不產(chǎn)生隋性失真的條件為不產(chǎn)生隋性失真的條件 + + v C + rieR 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)負(fù)峰切割失真峰切割失真( (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)為數(shù)值很大，可認(rèn)為它對(duì)調(diào)制頻率它對(duì)

27、調(diào)制頻率交流短路，電路達(dá)交流短路，電路達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)，其兩端電壓到穩(wěn)態(tài)時(shí)，其兩端電壓VCVim。imimimimLRVrRrVVrRrrRVRrRVieLieieLieieLieL 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將通過(guò)將通過(guò)R和和RL緩慢緩慢放電，相對(duì)于高頻載波一個(gè)周期內(nèi)，其電壓放電，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)上分壓。直流負(fù)載電阻載電阻R上的電壓為上的電壓為二極管包絡(luò)檢波器的指標(biāo)負(fù)負(fù)峰切割失真峰切割失真( (底邊切割失真底邊切割失真) )V i m（1-m）V i mttmVoimico

28、s)cos1(vV R)cos1(tmVimttmVoimicos)cos1(vttmVoimicos)cos1( v)cos1(tmVim)cos1(tmVimV RV RV RV RV R二極管包絡(luò)檢波器的指標(biāo) + + v C + rieR 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imimimimLRVrRrVVrRrrRVRrRVieLieieLieieLieL負(fù)負(fù)峰切割失真峰切割失真( (底邊切割失真底邊切割失真) )要避免二極管截止發(fā)生，包絡(luò)幅度瞬時(shí)值必須滿(mǎn)足要避免二極管截止發(fā)生，包絡(luò)幅度瞬時(shí)

29、值必須滿(mǎn)足RimVtmVacos1RaimVmV1)0()(/LaLLLieieLieZjZRRrrRrm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。二極管包絡(luò)檢波器的指標(biāo) + + v C + rieR 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二極管包絡(luò)檢波器的指標(biāo) 和C的選擇原則 LR考慮到電壓傳輸系數(shù) 和高頻濾波能力， 應(yīng)盡可能大，工程上要求其最小值滿(mǎn)足下列條件： dK5 10LcR C為避免惰性失真， 的最大值應(yīng)滿(mǎn)足下列條件： CLRCLR2

30、max1aLamR Cm2max1510aLcamR Cm 非線(xiàn)性失真非線(xiàn)性失真這種失真是由檢波二極管伏安特性曲線(xiàn)的這種失真是由檢波二極管伏安特性曲線(xiàn)的非線(xiàn)性非線(xiàn)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，則檢波管非線(xiàn)性特性影響越小，它所引選得足夠大，則檢波管非線(xiàn)性特性影響越小，它所引起的非線(xiàn)性失真即可以忽略。起的非線(xiàn)性失真即可以忽略。二極管包絡(luò)檢波器的指標(biāo) + + v C + rieR 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 頻率失真頻率失真 如左圖所示，檢波器中存在檢波電容如左圖

31、所示，檢波器中存在檢波電容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用于用于跟蹤調(diào)幅波包絡(luò)變化，隔直電容跟蹤調(diào)幅波包絡(luò)變化，隔直電容Cc用于去用于去除載波分量對(duì)應(yīng)的直流輸出。除載波分量對(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)對(duì)高頻載波短路但不能對(duì)低頻調(diào)高頻載波短路但不能對(duì)低頻調(diào)制波旁路，隔直電容制波旁路，隔直電容Cc對(duì)低頻調(diào)制波短路。對(duì)低頻調(diào)制波短路。RCmax1LCminR1C二極管包絡(luò)檢波器的指標(biāo) + + v C + rieR 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 R

32、L L后的檢波電路后的檢波電路可以取可以取 1000CpF非線(xiàn)性非線(xiàn)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A(yíng)MAM信號(hào)，信號(hào)，何種電路同時(shí)也可以解調(diào)何種電路同時(shí)也可以解調(diào)DSBDSB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4.3.4 振幅調(diào)制波的解調(diào)模型及電路 同步檢波器用于對(duì)載波被抑制的雙邊帶或單邊帶信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。同步檢波器用于對(duì)載波被抑制的雙邊帶或單邊帶信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。它的特它的特點(diǎn)是必須外加一個(gè)點(diǎn)是必須外加一個(gè)頻率和相位頻率和相位都與被抑制的載波相同的信號(hào)。同步檢波的名都與被抑制的載波相同的信號(hào)。同步檢波的名稱(chēng)

33、即由此而來(lái)。稱(chēng)即由此而來(lái)。 同步檢波電路同步檢波電路載波信號(hào)相位對(duì)檢波結(jié)果的影響載波信號(hào)相位對(duì)檢波結(jié)果的影響ttVt11m1coscos)(v)cos()(10mtVt0v)cos()coscos()()(10m11m1tVttVtt0vv)cos(coscos110m1mtttVVcos)2cos(21cos10m1ttVVmtVVtcoscos21)(0m1mv1.1. 乘積檢波器乘積檢波器 同步檢波電路同步檢波電路 同步檢波電路同步檢波電路 本地載波與輸入信號(hào)載波本地載波與輸入信號(hào)載波相位相同而頻率不同相位相同而頻率不同對(duì)檢波結(jié)果的影響對(duì)檢波結(jié)果的影響ttVt11m1coscos)(v)

34、cos()(10mtVt0v)cos()(00mtVt0v10p 本地載波與輸入信號(hào)載波本地載波與輸入信號(hào)載波頻率相同而相位不同頻率相同而相位不同對(duì)檢波結(jié)果的影響對(duì)檢波結(jié)果的影響tVVtcoscos21)(0m1mvttVVtcoscos21)(0m1mv 同步檢波電路同步檢波電路這種檢波方式這種檢波方式需要一個(gè)與載波同頻率同相位的參考信號(hào)需要一個(gè)與載波同頻率同相位的參考信號(hào)。若參。若參考信號(hào)與載波信號(hào)不同頻不同相，則會(huì)產(chǎn)生失真，使檢波性能考信號(hào)與載波信號(hào)不同頻不同相，則會(huì)產(chǎn)生失真，使檢波性能下降。下降。 頻譜的頻譜的 線(xiàn)性：線(xiàn)性：幅度調(diào)制幅度調(diào)制（AMAM）：）：頻譜的結(jié)構(gòu)不變。頻譜的結(jié)構(gòu)不

35、變。 搬移：搬移： 非線(xiàn)性：非線(xiàn)性：角度調(diào)制角度調(diào)制（FMFM、PMPM）：）：頻譜結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，頻譜結(jié)構(gòu)發(fā)生變化， 且調(diào)制后的帶寬比調(diào)制信號(hào)的帶寬大得多。且調(diào)制后的帶寬比調(diào)制信號(hào)的帶寬大得多。 頻率調(diào)制頻率調(diào)制 （FMFM調(diào)頻）：高頻振蕩信號(hào)的頻率按調(diào)制信調(diào)頻）：高頻振蕩信號(hào)的頻率按調(diào)制信 號(hào)的規(guī)律變化（瞬時(shí)頻率變化的大小與調(diào)制號(hào)的規(guī)律變化（瞬時(shí)頻率變化的大小與調(diào)制 信號(hào)成線(xiàn)性關(guān)系），而振幅保持恒定的一種信號(hào)成線(xiàn)性關(guān)系），而振幅保持恒定的一種 調(diào)制方式。調(diào)制方式。 解調(diào)：解調(diào)：鑒頻或頻率檢波。鑒頻或頻率檢波。 相位調(diào)制相位調(diào)制 （PMPM調(diào)相）：高頻振蕩信號(hào)的相位按調(diào)制信調(diào)相）：高頻振蕩信號(hào)

36、的相位按調(diào)制信 號(hào)的規(guī)律變化，而振幅保持恒定的一種調(diào)制號(hào)的規(guī)律變化，而振幅保持恒定的一種調(diào)制 方式。方式。 解調(diào)：解調(diào)：鑒相或相位檢波。鑒相或相位檢波。 角度角度調(diào)制調(diào)制4.4 角度調(diào)制與解調(diào)角度調(diào)制與解調(diào) - 頻譜的非線(xiàn)性變換頻譜的非線(xiàn)性變換調(diào)頻波的主要指標(biāo)調(diào)頻波的主要指標(biāo):(1)頻譜寬度；頻譜寬度；(2)寄生調(diào)幅；寄生調(diào)幅；(3)抗干擾能力抗干擾能力 角度調(diào)制雖然頻帶利用率不高，但其抗干擾和噪聲的能力較強(qiáng)。角度調(diào)制雖然頻帶利用率不高，但其抗干擾和噪聲的能力較強(qiáng)。調(diào)頻波和調(diào)相波都表現(xiàn)為相位角的變化，只是變化的規(guī)律不同而已。調(diào)頻波和調(diào)相波都表現(xiàn)為相位角的變化，只是變化的規(guī)律不同而已。4.4 角

37、度調(diào)制與解調(diào)AMFM4.5 角度調(diào)制波的基本特性4.5.1 瞬時(shí)頻率與瞬時(shí)相位 0limtdtttdt 0000tttt dtt dt 00coscostv tVtVtdt故余弦波也可寫(xiě)成故余弦波也可寫(xiě)成4.5.2 調(diào)頻波與調(diào)相波的數(shù)學(xué)表達(dá)式、頻移與相移調(diào)頻波與調(diào)相波的數(shù)學(xué)表達(dá)式、頻移與相移 0fvttk vt設(shè)調(diào)制信號(hào)為則有： maxmfk vt最大頻偏最大頻偏 00000ttftt d tkvtd t調(diào)頻波瞬調(diào)頻波瞬時(shí)相位為時(shí)相位為rad/.fksV為調(diào)頻靈敏度，單位為 000tfttkvt dt調(diào)頻波調(diào)頻波(FM)定義定義:瞬時(shí)角頻率與調(diào)制信號(hào)成線(xiàn)性關(guān)系。瞬時(shí)角頻率與調(diào)制信號(hào)成線(xiàn)性關(guān)系。

38、 0tftkvt dt 稱(chēng)為瞬時(shí)相移瞬時(shí)相移的最大值稱(chēng)為瞬時(shí)相移的最大值稱(chēng)為最大瞬時(shí)相移，用調(diào)頻指數(shù)最大瞬時(shí)相移，用調(diào)頻指數(shù)mf 表示表示: 0maxtffmkvt dt 000costFMfvtVtkvt dt調(diào)頻調(diào)頻(FM)波的一般表達(dá)式為波的一般表達(dá)式為 0max;pppptk vttk vtmk vt相位t瞬時(shí)相移為調(diào)相指數(shù)為瞬時(shí)相移的最大值 0pdtdvttkdtdt調(diào)相調(diào)相(PM)波的瞬時(shí)相位與調(diào)制信號(hào)呈線(xiàn)性關(guān)系波的瞬時(shí)相位與調(diào)制信號(hào)呈線(xiàn)性關(guān)系pk 為調(diào)相靈敏度，單位為rad/V pdvtttkdt為調(diào)相波的瞬時(shí)頻率，瞬時(shí)頻移為 maxmpdvtkdt最大頻移為: 00:cosPM

39、pvtVtk vt調(diào)相波的表達(dá)式 c o svtVt若調(diào)制信號(hào)若調(diào)制信號(hào)調(diào)相波為調(diào)相波為 0000coscoscoscosPMppvtVtk VtVtmt 0000cossincossinfFMfk VvtVttVtmt 調(diào)頻波為調(diào)頻波為maxcosfffmffmkVtdtk Vmk V maxpppmppmk vtk Vmk V (4-81)mm調(diào)頻和調(diào)相波都滿(mǎn)足：調(diào)頻和調(diào)相波都滿(mǎn)足：這兩種調(diào)制都表現(xiàn)為這兩種調(diào)制都表現(xiàn)為高頻振蕩波的總瞬時(shí)相角受到調(diào)變高頻振蕩波的總瞬時(shí)相角受到調(diào)變，故將它們，故將它們統(tǒng)稱(chēng)為統(tǒng)稱(chēng)為角度調(diào)制角度調(diào)制(簡(jiǎn)稱(chēng)調(diào)角簡(jiǎn)稱(chēng)調(diào)角) 。4-32 mVm圖一定時(shí)，、與之間的關(guān)系 結(jié)論：結(jié)論：?jiǎn)我粽{(diào)制時(shí)，兩種已調(diào)信號(hào)的單音調(diào)制時(shí)，兩種已調(diào)信號(hào)的 (t) 和和 (t) 均均為簡(jiǎn)諧波，但為簡(jiǎn)諧波，但 m 和和 mf( (或或 mp) )隨隨 V m 和和 的變化規(guī)律不的變化規(guī)律不同。當(dāng)同。當(dāng) V m 一定，一定， 由小增大時(shí)：由小增大時(shí)： FM 中的中的 m 不變，而不變，而 mf 則成反比地減小。則成反比地減小。 PM 中的中的 mp 不變，而不變，而 m 呈正比地增加。呈正比地增加。4.5.3 調(diào)角波的頻譜及頻帶寬度 00cos