资源描述
单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,9.1 概述,9.1.1,振幅调制简述,9.1.2,检波简述,A,9.1 概述9.1.1 振幅调制简述9.1.2,9.1.1 振幅调制简述,将要传送的信息装载到某一高频,载频信号上去的过程。,高频振荡,高频放大,话筒,声音,缓冲,发射 天线,倍频,调制,音频放大,1.,定义,A,9.1.1 振幅调制简述将要传送的信息装载到某一高频高,2.,调制的原因,从切实可行的天线出发,为使天线能有效地发送和接收电磁波，天线的几何尺寸必须和信号波长相比拟，一般不宜短于,1/4,波长。,音频信号,: 20Hz,20kHz,波长：,15,15000 km,天线长度,: 3.75,3750km,9.1.1 振幅调制简述,A,2. 调制的原因从切实可行的天线出发为使天线能有效地发,2.,调制的原因,便于不同电台相同频段基带信号的同时接收,频谱搬移,9.1.1 振幅调制简述,A,2. 调制的原因便于不同电台相同频段基带信号的同时接收频,2.,调制的原因,可实现的回路带宽,基带信号特点：频率变化范围很大。,高频窄带信号,频谱搬移,低频（音频）,: 20Hz,20kHz,高频（射频）,:,AM,广播信号,:,535,1605kHz,，,BW,=20kHz,low,high,20,20k,10k,1000k,100k,9.1.1 振幅调制简述,A,2. 调制的原因可实现的回路带宽基带信号特点：频率变化范,3.,调制的方式和分类,调幅,调相,调制,连续波调制,脉冲波调制,脉宽调制,振幅调制,编码调制,调频,脉位调制,9.1.1 振幅调制简述,A,3. 调制的方式和分类调幅调相调制连续波调制脉冲波调制脉,End,4.,调幅的方法,平方律调幅,斩波调幅,调幅方法,低电平调幅,高电平调幅,集电极调幅,基极调幅,9.1.1 振幅调制简述,A,End4. 调幅的方法平方律调幅斩波调幅调幅方法低电平调,9.1.2 检波简述,从振幅受调制的高频信号中,还原出原调制的信号。,1.,定义,A,9.1.2 检波简述从振幅受调制的高频信号中1.定义A,图,9.1.1,检波器的输入输出波形,9.1.2 检波简述,A,图 9.1.1 检波器的输入输出波形9.1.2,图,9.1.2,检波器检波前后的频谱,9.1.2 检波简述,A,图 9.1.2 检波器检波前后的频谱9.1.2,图,9.1.3,检波器的组成部分,9.1.2 检波简述,2.,组成,A,图 9.1.3 检波器的组成部分9.1.2 检波,End,3.,检波的分类,二极管检波器,三极管检波器,检波,器件,信号大小,小信号检波器,大信号检波器,工作特点,包络检波器,同步检波器,9.1.2 检波简述,A,End3. 检波的分类二极管检波器三极管检波器检波器件信,9.2 调幅波的性质,9.2.1,调幅波的数学表示式与频谱,9.2.2,调幅波中的功率关系,A,9.2 调幅波的性质9.2.1 调幅波的数学表示式与,9.2.1 调幅波的数学表示式与频谱,1.,普通调幅波的数学表示式,首先讨论单音调制的调幅波。,载波信号：,调制信号：,调幅信号（已调波）：,由于调 幅信号的振幅与调制信号成线性关系，即有：,，式中,为比例常数,即：,式中,m,a,为调制度,，,常用百分比数表示。,A,9.2.1 调幅波的数学表示式与频谱1. 普通调幅波,波形特点：,(1) 调,幅波的振幅（包络）变化规律与调制信号波形一致,(2),调幅度,m,a,反映了调幅的强弱度,9.2.1 调幅波的数学表示式与频谱,A,波形特点： 9.2.1 调幅波的数学表示式与频谱A,9.2.1 调幅波的数学表示式与频谱,A,9.2.1 调幅波的数学表示式与频谱A,9.2.1 调幅波的数学表示式与频谱,图,9.2.2,由非正弦波调制所得到的调幅波,A,9.2.1 调幅波的数学表示式与频谱图 9.2.2,2.,普通调幅波的频谱,（,1,）由单一频率信号调 幅,调制信号,0,载波,调幅波,0,+,上边频,0,-,下边频,9.2.1 调幅波的数学表示式与频谱,A,2. 普通调幅波的频谱（1）由单一频率信号调 幅,信号带宽,0,(2),限带信号的调幅波,max,调幅波,max,max,max,max,调制信号,载波,0,+,max,上边带,0,-,max,下边带,End,9.2.1 调幅波的数学表示式与频谱,A,信号带宽0 (2) 限带信号的调幅波max调幅波ma,9.2.2 调幅波中的功率关系,如果将普通调幅波输送功率至电阻,R,上，则载波与两个边频将分别得出如下的功率：,0,载波功率,:,上边频或下边频,:,在调幅信号一周期内，,AM,信号的平均输出功率是,A,9.2.2 调幅波中的功率关系 如果将普通调幅波输送,当,m,a,1,时，,P,oT,(2/3)P,o,；,当,m,a,0.5,时，,P,oT,(8/9)P,o,；,载波本身并不包含信号，但它的功率却占整个调幅波功率的绝大部分。,从调幅波的频谱图可知，唯有它的上、下边带分量才实际地反映调制信号的频谱结构，而载波分量仅是起到频谱搬移的作用，不反映调制信号的变化规律。,End,9.2.2 调幅波中的功率关系,0,A,当ma1时，PoT(2/3)Po ；当ma0.5时,电压,表达式,普通调幅波,载波被抑制双边带调幅波,单边带信号,波形图,频谱图,信号,带宽,三种振幅调制信号,9.2.1 调幅波的数学表示式与频谱,A,电压普通调幅波载波被抑制双边带调幅波单边带信号波形图频谱图信,9.8 高电平调幅,9.8.1,集电极调幅,9.8.2,基极调幅,A,9.8 高电平调幅9.8.1 集电极调幅9.8.2,9.8 高电平调幅,高电平调幅电路能,同时实现调制和功率放大,，即用调制信号,v,去控制谐振功率放大器的输出信号的幅度,V,cm,来实现调幅的。,临界,过压,欠压,V,CC,（,t,）,临界,过压,欠压,V,BB,(,t,),A,9.8 高电平调幅 高电平调幅电路能同时实现,集电极调幅电路,9.8.1 集电极调幅,A,集电极调幅电路9.8.1 集电极调幅A,i,C,i,C1,临界,过压,欠压,V,CC,（,t,）,9.8.1 集电极调幅,A,iCiC1临界过压欠压VCC（t）9.8.1 集电极调幅A,9.8.2 基极调幅,基极调幅电路,A,9.8.2 基极调幅基极调幅电路A,End,i,C,v,AM,（,t,）,临界,过压,欠压,V,BB,(t),9.8.2 基极调幅,A,EndiCvAM（t）临界过压欠压V BB(t)9.8.2,9.3 平方律调幅,9.3.1,工作原理,9.3.2,平衡调幅器,A,9.3 平方律调幅9.3.1 工作原理9.3.2,9.3.1 工作原理,调幅波的共同之处都是在调幅前后产生了新的频率分量，也就是说都需要,用非线性器件来完成频率变换,。,这里将调制信号,v,与载波信号,v,0,相加后，同时加入非线性器件，然后通过中心频率为,0,的带通滤波器取出输出电压,v,o,中的调幅波成分。,图,9.3.1,非线性调幅方框图,A,9.3.1 工作原理 调幅波的共同之处都是在调幅,0,9.3.1 工作原理,A,09.3.1 工作原理A,0,End,如果静态工作点和输入信号变换范围选择合适，非线性器件工作在满足平方律的区段。,9.3.1 工作原理,A,0End 如果静态工作点和输入信号变换范围选择合适，,0,平衡调幅电路,9.3.2 平衡调幅器,如果要获得抑制载波的双边带信号，观察输出电流表示式,总的输出电流,总的输出电压,A,0平衡调幅电路9.3.2 平衡调幅器如果要获得抑制,End,图,9.3.2,串联双二极管平衡调幅器简化电路,9.3.2 平衡调幅器,A,End图 9.3.2 串联双二极管平衡调幅器简化电路,9.4 斩波调幅,9.4.1,工作原理,9.4.2,实现斩波调幅的两种电路,A,9.4 斩波调幅9.4.1 工作原理9.4.2,9.4.1 工作原理,图,9.4.1,斩波调幅器方框图,A,9.4.1 工作原理图 9.4.1 斩波调幅器,图,9.4.2,斩波调幅器工作图解,9.4.1 工作原理,A,图 9.4.2 斩波调幅器工作图解9.4.1,图,9.4.3,平衡斩波调幅及其图解,9.4.1 工作原理,A,图 9.4.3 平衡斩波调幅及其图解9.4.1,9.4.2 实现斩波调幅的两种电路,图,9.4.4,二极管电桥斩波调幅电路,A,9.4.2 实现斩波调幅的两种电路图 9.4.4,End,图,9.4.5,环形调幅器电路,9.4.2 实现斩波调幅的两种电路,A,End图 9.4.5 环形调幅器电路9.4.2,电压,表达式,普通调幅波,载波被抑制双边带调幅波,单边带信号,波形图,频谱图,信号,带宽,三种振幅调制信号,A,电压普通调幅波载波被抑制双边带调幅波单边带信号波形图频谱图信,9.6 单边带信号的产生,9.6.1,单边带通信的优缺点,9.6.2,产生单边带信号的方法,A,9.6 单边带信号的产生9.6.1 单边带通信的优缺,9.6.1 单边带通信的优缺点,使所容纳的频道数目增加一倍，大大提高短波波段利用率。,单边带制能获得更好的通信效果。,单边带制的选择性衰落现象要轻得多。,要求收、发设备的频率稳定度高，设备复杂，技术要求高。,A,9.6.1 单边带通信的优缺点使所容纳的频道数目增加一,调幅波,0,+,上边频,0,-,下边频,9.6.2 产生单边带信号的方法,1.,滤波器法,图,9.6.1,滤波器法原理方框图,A,调幅波0+上边频0-下边频9.6.2 产生单边,图,9.6.2,滤波器法单边带发射机方框图,必须强调指出，,提高单边带的载波频率决不能用倍频的,方法。,因为倍频后，音频频率,也跟着成倍增加，使原来的,调制信号变了样，产生严重的失真。这是绝对不允许的。,9.6.2 产生单边带信号的方法,A,图 9.6.2 滤波器法单边带发射机方框图 必,上、下边带之间的频率间距等于调制信号最低频率,F,min,的,2,倍，故滤波时相对带宽,2 Fmin / f,c,要很小，这样的滤波器制作很困难。,为什么要逐级滤波？,A,上、下边带之间的频率间距等于调制信号最低频率Fmin的2倍，,图,9.6.3,单边带发射机方框图举例,9.6.2 产生单边带信号的方法,A,图 9.6.3 单边带发射机方框图举例9.6.2,9.6.2 产生单边带信号的方法,A,9.6.2 产生单边带信号的方法A,9.6.2 产生单边带信号的方法,A,9.6.2 产生单边带信号的方法A,图,9.6.3,单边带发射机方框图举例,9.6.2 产生单边带信号的方法,A,图 9.6.3 单边带发射机方框图举例9.6.2,2.,相移法,9.6.2 产生单边带信号的方法,如何得到单一频率分量,A,2. 相移法9.6.2 产生单边带信号的方法如何得到,2.,相移法,图,9.6.4,相移法单边带调制器方框图,9.6.2 产生单边带信号的方法,A,2. 相移法图 9.6.4 相移法单边带调制器方框,电压,f/Hz,移相法的主要缺点,A,电压f/Hz移相法的主要缺点A,移相法的改进,A,移相法的改进A,3.,第三种方法,修正的移相滤波法,图,9.6.5,产生单边带信号的第三种方法,9.6.2 产生单边带信号的方法,A,3. 第三种方法修正的移相滤波法图 9.6.5,End,图,9.7.1,各种调幅制式的频谱示意图,9.7 残留边带调幅,A,End图 9.7.1 各种调幅制式的频谱示意图9.7,9.9 包络检波,9.9.1,包络检波器的工作原理,9.9.2,包络检波器的质量指标,A,9.9 包络检波9.9.1 包络检波器的工作原理9.,9.9.1 包络检波器的工作原理,非线性 电路,低通,滤 波器,从已调波中检出包络信息,，只适用于,AM,信号,输入,AM,信号,检出包络信息,A,9.9.1 包络检波器的工作原理非线性 电路低通从已调,End,V,DC,C,+,+,v,W,R,L,+,+,充电,放电,i,D,v,i,串联型二极管包络检波器,9.9.1 包络检波器的工作原理,A,EndVDCC+vWRL+充电放电iDvi串联型二,9.9.2 包络检波器的质量指标,下面讨论这种检波器的几个主要质量指标：电压传输系数,（检波效率）、输入电阻和失真。,1),电压传输系数,(,检波效率,),定义：,A,9.9.2 包络检波器的质量指标 下面讨论,1),电压传输系数,(,检波效率,),v,D,i,D,-,v,C,V,im,用分析高频功放的折线近似分析法可以证明,其中，,是二极管电流通角，,为检波器负载电阻，,d,为检波器内阻。,9.9.2 包络检波器的质量指标,A,1) 电压传输系数(检波效率)vDi D-vCVim,2) 等效输入电阻,考虑到包络检波电路一般作为谐振回路的负载，它势必影响回路选频特性（,Q,），下面分析其等效电阻,其中，,V,im,是输入高频电压振幅，,I,im,是输入高频电流振幅。,9.9.2 包络检波器的质量指标,A,2) 等效输入电阻 考虑到包络检波电路一般作为,End,1.2.3 无线电信号的接收,图,1.2.11,超外差式接收机方框图,A,End1.2.3 无线电信号的接收图 1.2.11,2) 等效输入电阻,如果忽略二极管导通电阻上的损耗功率，则由能量守恒的原则，输入到检波器的高频功率，应全部转换为输出端负载电阻上消耗的功率（注意为直流）,即有,，而,9.9.2 包络检波器的质量指标,A,2) 等效输入电阻 如果忽略二极管导通电阻上的,3) 失真,产生的失真主要有：,惰性失真；,负峰切割失真；,非线性失真；,频率失真。,如果检波电路的时间常数,RC,太大,，当调幅波包络朝较低值变化时，电容上的电荷来不及释放以跟踪其变化，所造成的失真称作,惰性失真,。,惰性失真,(,对角线切割失真,),9.9.2 包络检波器的质量指标,A,3) 失真 产生的失真主要有：惰性失真；,惰性失真,(,对角线切割失真,),调幅波包络,如图所示，在某一点，,如果电容两端电压的放电速度小于包络的下降速度,，就可能发生惰性失真。,包络变化率,电容放电,9.9.2 包络检波器的质量指标,A,惰性失真(对角线切割失真)调幅波包络 如图,惰性失真,(,对角线切割失真,),放电速率,假定此时,9.9.2 包络检波器的质量指标,调幅波包络,包络变化率,电容放电,为避免失真,A,惰性失真(对角线切割失真)放电速率假定此时9.9.2,惰性失真,(,对角线切割失真,),实际上，调制波往往是由多个频率成分组成，即,=,min,max,。为了保证不产生失真，必须满足,9.9.2 包络检波器的质量指标,A,惰性失真(对角线切割失真) 实际上，调制波,考虑了耦合电容,C,c,和低放,输入电阻,R,L,后的检波电路,负峰切割失真,(,底边切割失真,),隔直电容,C,c,数值很大，可认为它对调制频率,交流短路，电路达到稳态时，其两端电压,V,C,V,im,。,失真最可能在包络的负半周发生。,假定二极管截止,，,C,c,将通过,R,和,R,L,缓慢放电，相对于高频载波一个周期内，其电压,V,C,V,im,将在,R,和,R,L,上分压。直流负载电阻,R,上的电压为,9.9.2 包络检波器的质量指标,A,考虑了耦合电容Cc和低放负峰切割失真(底边切割失真),考虑了耦合电容,C,c,和低放,输入电阻,R,L,后的检波电路,负峰切割失真,(,底边切割失真,),V,i m,（,1-m,）,V,i m,V,R,V,R,V,R,V,R,V,R,V,R,9.9.2 包络检波器的质量指标,A,考虑了耦合电容Cc和低放负峰切割失真(底边切割失真)V i,考虑了耦合电容,C,c,和低放,输入电阻,R,L,后的检波电路,负峰切割失真,(,底边切割失真,),要避免二极管截止发生，包络幅度瞬时值必须满足,交、直流负载电阻越悬殊，,m,a,越大，越容易发生该失真。,9.9.2 包络检波器的质量指标,A,考虑了耦合电容Cc和低放负峰切割失真(底边切割失真)要避,考虑了耦合电容,C,c,和低放,输入电阻,R,L,后的检波电路, 非线性失真,这种失真是由检波二极管伏安特性曲线的,非线性,所引起的。,如果负载电阻,R,选得足够大，则检波管非线性特性影响越小，它所引起的非线性失真即可以忽略。,9.9.2 包络检波器的质量指标,A,考虑了耦合电容Cc和低放 非线性失真这种失真是由检波二极,考虑了耦合电容,C,c,和低放,输入电阻,R,L,后的检波电路, 频率失真,如左图所示，检波器中存在检波电容,C,和隔直电容,C,c,两个电容。,检波电容,C,用于跟踪调幅波包络变化，隔直电容,C,c,用于去除载波分量对应的直流输出。,对调制频率,=,min,max,，要求检波电容,C,对高频载波短路但不能对低频调制波旁路，隔直电容,C,c,对低频调制波短路。,End,9.9.2 包络检波器的质量指标,A,考虑了耦合电容Cc和低放 频率失真 如左图,9.10 同步检波,同步检波器用于对载波被抑止的双边带或单边带信号进行解调。,它的特点是必须外加一个,频率和相位,都与被抑止的载波相同的电压。同步检波的名称即由此而来。,图,9.10.1,同步检波器方框图,A,9.10 同步检波 同步检波器用于对载波,载波信号相位对检波结果的影响,1.,乘积检波器,乘积检波电路,低通,滤波器,v,1,V,0,i,v,0,乘积检波器,9.10 同步检波,A,载波信号相位对检波结果的影响1. 乘积检波器乘积,图,9.10.2,输入双边带信号时乘积检波器,的有关波形和频谱,9.10 同步检波,A,图 9.10.2 输入双边带信号时乘积检波器9.10,A,A,A,A,2.,叠加型同步检波器,包,络,检波器,v,1,v,0,v,W,v,9.10 同步检波,A,2. 叠加型同步检波器包 络检波器v1v0vWv9.10,9.10 同步检波,A,9.10 同步检波A,9.10 同步检波,A,9.10 同步检波A,本地载波与输入信号载波,相位相同而频率不同,对检波结,果的影响,9.10 同步检波,本地载波与输入信号载波,频率相同而相位不同,对检波结,果的影响,A,本地载波与输入信号载波相位相同而频率不同对检波结,9.11 单边带信号的接收,图,9.11.1,单边带接收机方框图,A,9.11 单边带信号的接收图 9.11.1 单,单边带接收有如下的特点,9.11 单边带信号的接收,接收机的本振频率与发射机的频率严格保持一致。,对接收机的线性要求高。,检波器不能用包络检波器，而应采用同步检波器。,A,单边带接收有如下的特点9.11 单边带信号的接收接收机,
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