模拟调幅检波与混频电路

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1、第6章模拟调幅、检波与混频电路(线性频率变换电路)6.1概述6.2振幅调制与解调原理6.3调幅电路6.4检波电路6.5混频16.1概述调制电路与解调电路是通信系统中的重要组成部分。调制：调制是在发射端将调制信号从低频段变换到高频段,便于天线发送或实现不同信号源、不同系统的频分复用；解调：解调是在接收端将已调波信号从高频段变换到低频段,恢复原调制信号。分类：按照载波波形的不同,可分为脉冲调制和正弦波调制两种方式。2脉冲调制：以高频矩形脉冲为载波,用低频调制信号分别去控制矩形脉冲的幅度、宽度或位置三个参量,分别称为脉幅调制(PAM)，脉宽调制(PDM)和脉位调制(PPM)

2、。正弦波调制：高频正弦波为载波,用低频调制信号分别去控制正弦波的振幅、频率或相位三个参量,分别称为调幅(AM)、调频(FM)和调相(PM)。本书仅讨论正弦波调制。3正弦波的表示式为：其中，A是振幅，φ(t)是瞬时相位角，ω是瞬时角频率，φ0是初始相位。使这三个参数中的某一个（幅度、角频率、相位）随调制信号大小而线性变化的过程，分别称为幅度调制、频率调制或相位调制，简称调幅、调频和调相。4而正弦振荡的瞬时角频率和瞬时相位角之间的关系为：由上两式可见，调频与调相的相位角φ(t)都要变化，故有时将其称为合称为角度调制，或者简称调角。解调是调制的逆过程。即从已调信号中恢复原调制

3、信号的过程。与幅度调制、频率调制和相位调制相对应。有幅度解调、频率解调和相位解调，并分别简称为检波、鉴频和鉴相。5本章首先分别在时域和频域讨论振幅调制与解调的基本原理,然后介绍有关电路组成。由于混频电路、倍频电路与调幅电路、振幅解调电路同属于线性频率变换电路,所以也放在这一章介绍。66.2.1普通调幅方式6.2振幅调制与解调原理1.普通调幅信号的表达式、波形、频谱和功率谱设载波为uc(t)=Ucmcosωct,调制信号为单频信号，即uΩ(t)=UΩmcosΩt(Ω＜＜ωc),则普通调幅信号为:uAM(t)=(Ucm+kUΩmcosΩt)cosωct=Ucm(1+

4、MacosΩt)cosωct其中调幅指数0＜Ma≤1,k为比例系数。波形7uΩ(t),uc(t)和uAM(t)的波形图。调制信号载波信号高频已调波信号8调幅指数：显然,当Ma＞1时,普通调幅波的包络变化与调制信号不再相同,产生了失真,称为过调制,如图所示。所以,普通调幅要求Ma必须不大于1。过调制波形9其频谱图为：uAM(t)=Ucmcosωct+［cos(ωc+Ω)t+cos(ωc-Ω)t］带宽：2Ω频谱与带宽公式10一般非周期调制信号uΩ(t)的频谱是一连续频谱,假设其频率范围是Ωmin～Ωmax,如载频仍是ωc带宽：2Ωmax11若此单频调幅信号加在负载R上,则

5、载频分量产生的平均功率为:两个边频分量产生的平均功率相同,均为:调幅信号总平均功率为:功率12AM调制方式的功率利用率最高只能达到1/3提出问题：为什么AM方式得到了广泛应用？在接收方解调电路简单经济，对于调幅收音机，其接收方是千家万户，因此得到了广泛应用。132.普通调幅信号的产生和解调方法其中：k1=k/Ucm普通调幅信号的产生14高电平调制：第3章曾经讨论过利用丙类谐振功放的调制特性也可以产生普通调幅信号。由于功放的输出电压很高,故这种方法称为高电平调幅。低电平调制15包络检波。利用普通调幅信号的包络反映了调制信号波形变化这一特点,如能将包络提取出来,就可以

6、恢复原来的调制信号。这就是包络检波的原理。包络检波原理图普通调幅信号的解调16同步检波。同步检波必须采用一个与发射端载波同频同相(或固定相位差)的信号,称为同步信号。同步检波可由乘法器和低通滤波器实现同步检波原理图17设输入普通调幅信号uAM(t),乘法器另一输入同步信号为:ur(t)=Urmcosωct则乘法器输出为:18可见,输出信号中含有直流,Ω,2ωc,2ωc±Ω几个频率分量。用低通滤波器取出直流和Ω分量,再去掉直流分量,就可恢复原调制信号。如果同步信号与发射端载波同频不同相,有一相位差θ,ur=Urmcos(ωct+θ)则乘法器输出中的Ω分量为k2Ucm

7、UrmMacosθcosΩt。θ是一常数,即同步信号与发射端载波的相位差始终保持恒定,则解调出来的Ω分量仍与原调制信号成正比,只不过振幅有所减小。当然θ≠90°,否则cosθ=0,Ω分量也就为零了。若θ是随时间变化的,即同步信号与发射端载波之间的相位差不稳定,则解调出来的Ω分量就不能正确反映调制信号了19例1：已知调幅信号为：（1）指出调制信号，载波信号；（2）画出频谱图；（3）求出单位电阻的边带功率、载波功率以及功率利用率206.2.2双边带调幅方式1双边带调幅信号的特点设载波为uc(t)=Ucmcosωct,单频调制信号为uΩ(t)