高频电子线路教案第五章 振幅调制解调与混频电路.docx
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高频电子线路教案第五章振幅调制解调与混频电路
5.1相乘器与频谱搬移电路
5.1.1相乘器及其频率变换作用
非线性特性的幂级数表示法
i=a0+a1u+a2u2+···
一、为什么要调制
二、几个基本概念
三、调制的方式
1、调制:
就是将含有信息(声音,图像等)的频率较低的信号(控制信号或基带信号)加载到信息载体上以便进行传输的处理过程。
载波:
运载信息的工具(高频等幅信号)
调制信号:
被调制的低频信号
已调信号:
调制以后形成的信号
2、调制的方式(连续波调制):
调频FM、调幅AM和调相PM
二、解调
1、解调:
从高频已调信号中恢复出调制信号的过程。
2、解调的方式:
检波、鉴频、鉴相
5.1.2振幅调制基本原理
一、普通调幅(AM)
⒈什么是调幅?
2.普通调幅电路模型
3.普通调幅信号的表达式
uo=Uom(1+macosΩt)coswCt
Uom=AUCm是未经调制的输出载波电压振幅ma=AmUΩm=kaUΩm/UCm调幅系数
4.调幅波的波形
5.调幅波的频谱及其带宽
BW=(fc+F)-(fc-F)=2F
6.调幅波的功率关
7.调幅波的几种调制方式(AM、DSB、SSB、VSB)
二、双边带调制和单边带调制
补充:
一、调幅信号的数学表达式和波形
1.普通调幅信号的表达式
uo=Uom(1+macosΩt)coswCt
Uom=AUCm是未经调制的输出载波电压振幅ma=AmUΩm=kaUΩm/UCm调幅系数
2.调幅波的波形(P39图3.1)
1)包络:
已调波峰值所形成的。
2)波形特点:
当调幅度小于或等于1时,调幅信号的振幅变化反映了调制信号的变化规律,当调幅度大于1时,调幅波产生失真(过调幅失真)。
二、调幅波的频谱及其带宽
频谱:
是指组成信号的各频率正弦分量按频率的分布情况
1)单频正弦信号调制的调幅波
A、频谱组成:
载波分量、下边频分量、上边频分量。
B、带宽(信号所占有的频率范围)
BW=(fc+F)-(fc-F)=2F
1)若调制信号为含有限带宽的多频信号
A、频谱组成:
载波分量、下边频带、上边频带。
B、带宽
BW=(fc+Fm)-(fc-Fm)=2Fm
结论:
1、表示信号的方法有三种:
数学表达式、波形和频谱;
2、调幅电路的作用是在时域实现调制信号和载波相乘,反映到波形上就是将调制信号不失真的搬移到高频振荡的振幅上,而在频域则是将调制信号的频谱搬移到载频的两边。
三、调幅波的功率关系
(一)调制信号为单频正弦波
(二)调制信号为多频信号
调制后的调幅波平均功率等于载波和各边频功率之和
四、调幅波的几种调制方式
1.AM(广播通信系统)
1)概念:
传输两个边带和载波的调制方式
2)特点:
所需功率大,带宽宽,接受和发射机简单
2.DSB(应用少)
1)概念:
只传输两个边带的调制方式
2)特点:
节省功率,但带宽不变
3.SSB(短波无线通信)
1)概念:
只传输一个边带的调制方式
2)特点:
节省功率,带宽减半
4.VSB(电视通信)
5.1.3振幅解调基本原理
一、解调器的频谱变换
二、检波器的分类
按器件分:
二极管检波、三极管检波;按解调方法分:
包络检波、同步检波。
三、主要技术指标
5.1.4混频基本原理
一、混频的概念
——将频率为fc的高频已调载波信号不失真地变换成频率为fI的中频已调信号。
(调制规律不变)
二、混频器组成框图及工作原理一、调制
5.2相乘器电路5.3振幅调制电路
5.2.1模拟乘法器
一、乘法器的电路符号
二、恒流可变差分放大器的相乘特性
⒈恒流源差分放大器的相乘特性
Uo=△ICRC≈I0RC(Ui/2UT)
⒉恒流可变差分放大器的相乘特性(两象限相乘器)
Uo=△ICRC≈(RC/Re)(UxUy/2UT)
三、双差分对模拟相乘器(四象限变跨导相乘器)
当Ux、Uy﹤﹤UT时△IC≈I0(Ux/2UT)(Uy/2UT)
因此,对小信号而言,电路起模拟相乘作用。
调幅电路的分类
1、按照产生调幅波的不同:
AM、DSB、SSB、VSB
2、按照输出功率的高低分:
低电平调幅:
功率小,后需接线性功放(模拟调幅、平衡调幅等)
高电平调幅:
功率大,不需接线性功放(基极调幅等)
5.3.1低电平调制电路
一、模拟相乘器调幅原理
二、集成模拟乘法器实现调幅
1.典型的调制解调器MC1596内部电路图
2.MC1596实现普通调幅的电路
5.3.2高电平调制电路
一、基极调幅:
效率低,所需调制信号的功率小,电路简单
二、集电极调幅
5.4振幅检波电路
1、解调:
从高频已调信号中恢复出调制信号的过程,调幅波的解调成为检波
2、检波器:
完成检波任务的电路
3、检波原理
4、分类:
包络检波和同步检波
5.4.1二极管包络检波电路
一、二极管包络检波电路的工作原理
结论:
利用二极管的单向导电性和检波负载电阻、电容的充放电过程来完成检波任务。
二、主要技术指标
⒈检波效率——大
直流传输系数Kd=UD/UCm≈1
交流传输系数Ka=U¦¸m/MaUCm≈1
⒉检波器的输入阻抗
Ri=Ucm/Ic1m≈RL/2
三、二极管包络检波电路中的失真
1.对角线失真(惰性失真)
——原因:
RLCL选得太大,放电太慢,跟不上输入信号包络线的变化。
2.底部切割失真(负峰切割失真)
是指耦合电容Cc通过电阻RL放电,对二极管引入一附加偏置电压,导致二极管截止而引入的失
真。
5.4.2同步检波电路
1.叠加型同步检波电路
工作原理:
是将双边带信号与同步信号叠加,叠加后的信号是普通调幅波,然后再经包络检波器,解调出调制信号。
2.MC1596模拟乘法器构成的同步检波器
5.5混频电路
1、混频电路的作用:
将收到的已调信号的载频变换成某一固定的频率,而保持已调信号的调制类型和调制参数不变
2、输入输出波形和频谱图
(1)从波形看,输入输出的包络波形完全相同,只是载波的频率由高频变为中频
(2)从频谱看,只是将已调波的频谱从高频位置搬移到中频位置,而频谱的内部结构不变
5.5.1混频器的组成和工作原理
一、组成及作用
1、非线性器件:
混频
2、本地振荡器:
产生本振信号
3、滤波器:
选择中频信号
二、变频与调幅的区别
1、相同点:
输入输出信号类似
2、不同点:
调幅输出信号频率相差很大,而变频输入信号频率相差很小。
三、混频器的主要技术指标
1、变频增益(混频增益):
混频器输出中频电压(中频信号功率)与输入高频电压振幅(输入的高频信号功率)之比称为混频电压增益(混频功率增益)。
2、失真:
变频失真、频率失真和非线性失真
3、干扰:
会产生各种组合频率干扰
5.5.2混频电路
混频电路按所用器件分二极管混频器、晶体三极管~、场效应管~、差分对管~;
混频电路按工作特点分单管混频器、平衡~、环形~。
一、晶体三极管混频电路
1.混频电路的基本形式
共e组态:
b极输入、b极注入;b极输入、e极注入(适用于工作频率不高的场合)
共b组态:
e极输入、e极注入;e极输入、b极注入(适用于工作频率较高的场合)
2.工作原理
3.三极管混频电路
4.实用混频电路
二、二极管平衡混频电路
三、二极管平衡混频电路(环形混频器)
四、模拟相乘器混频电路
5.5.4混频干扰
一、组合频率干扰——干扰哨声
1、原因:
有用信号频率fs与本振信号频率fLo的组合频率接近于有用中频而产生的干扰。
2、特点:
是信号本身(或其谐波)与本振的各次谐波组合形成的,与外来干扰无关。
3、措施:
正确选择中频数值,应将接收机的中频选在接收频段之外。
二、寄生通道干扰(外来干扰)
1、原因:
外来干扰信号与本振的组合频率产生的干扰。
即|±pfLo±qfN|=fI。
2、最强的两种干扰:
中频干扰、镜像干扰。
3、措施:
提高混频电路前级的选择性。
三、交叉调制干扰(交调干扰)(与有用信号同在)
四、互调干扰
倍频器
采用倍频器的优点
1、降低振荡器频率,增加频率稳定性
2、提高主振器的振荡频率,满足石英晶体稳频时的要求
3、扩展发射机输出级的工作波段
4、加深调制度,获得大的频偏或相移
一、丙类倍频器
1、电路组成(P75图4.14)
2、特点:
可调元件少,调整方便。
二、集成模拟乘法器
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