通信电子电路 教学课件 作者 解月珍 第4章.ppt

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1、第4章振幅调制、检波与变频本章讨论的主要问题调幅信号的性质为什么要进行调制、解调和变频调幅与检波的基本原理和实现方法调幅电路和检波电路对变频器的指标要求混频电路混频干扰4.1调幅信号分析●预备知识♦调幅—用低频信号控制高频振荡的振幅。♦调制信号--低频信号（信息）。因为代表信息的信号（如声音、图象等）经傅氏分析，均可分解成许多简谐波，故为了分析方便，设调制信号为单一余弦波。♦载波信号--高频正弦波♦调幅信号--经调幅后的高频信号。●调幅（AmplitudeModulation,简记为AM)波的种类根据所含频谱及其相对大小不同，可分为：♦普通调幅

2、波（AM波）♦抑制载波双边带调幅波（DoubleSidebandAM记为DSBAM波）♦单边带调幅波（SingleSidebandAM记为SSBAM波）♦残留边带调幅波（VestigialSidebandAM记为VSBAM波）4.1.1普通调幅信号1.数学表达式及波形●数学表达式根据调幅的定义，则普通调幅波的数学表达式为：其中为调幅灵敏度，表示单位电压引起高频振荡幅度的变化。------调幅系数：表示高频振荡电压受调制信号控制而产生的最大变化量。：表示高频振荡电压受调制信号控制所改变的程度。●注意：必须满足ma≤1，若ma>1，则为过调幅，产生

3、失真。2.波形已调波4-1由图可见，调制信号为正，且达到最大时，调幅波的振幅最大；调制信号为负，且达到最大时，调幅波的振幅最小；调制信号为零时，调幅波的振幅为未调制波的振幅。即●过调幅（ma>1）时失真的波形至于是那种失真的波形，根据调幅电路的不同而不同。或4-23.调幅波的频谱与频带宽度●频谱由表达式可见，普通条幅波的频谱包含♦载波频率♦上边频♦下边频频谱图如图4-3所示。可见，边频振幅最大不超过载波振幅的一半。4-3●多音频调制调制信号经过傅氏级数分析，其表达式为：则已调幅波♦波形和频谱图♦由频谱图可见：调幅过程实际上是一种频率搬移的过程。

4、即将调制信号的频谱搬迁到载波附近，成为对称排列的上下边带，每一边带的频谱结构与调制信号的频谱结构完全相同，故称调幅为线性频率变换。●调幅波所占据的频带宽度(Hz)4.调幅波的功率若将调幅波加在电阻R上，在高频一周期内的平均功率:……载波功率且：♦调制信号一周期内平均功率……边频功率其中：上边频功率下边频功率●讨论：1.=1：即100%调制时，。说明边频功率占总功率的载波占。而载波并不包含信息。2.=0.3：这时平均功率，说明边频功率只占总功率的5%，可见发射效率极低。●解决的办法①抑制载波，即只发送边带。②单边带,即只发送一个边带。③残留边带，

5、发送一个边带和另一的边带的一部分。4.1.2抑制载波双边带调幅波抑制载波双边带调幅波即只有两个边频(带)而没有载波分量的调幅波。1.表达式及波形（单一余弦波调制）●数学表达式：上边频下边频其中:2.波形由图可见，就调制信号的半个周期来看调幅波的包迹与调制信号相同，但就整个调制信号的周期看则不同。且在调制信号过零处，高频振荡的相位倒相。零点倒相突变3.频谱●占据频带宽度与普通调幅波相同。(Hz)4.功率只有边频功率，所以，发射效率提高。4.1.3单边带调幅波单边带调幅波即只有一个边带的调幅波。1.数学表达式或2.占据频带宽度只有普通调幅波的一半。

6、频带利用率和功率利用率均比普通调幅波高。但是技术实现比较复杂。(Hz)4.1.4残留边带调幅波包含一个边带的全部和一个边带的一部分的调幅波。1.频谱占据频带宽度(Hz)比单边带略宽。发射效率比单边带略低，但比单边带容易实现。4.2调幅与检波的基本原理和实现方法调幅与检波均为频谱搬移，调幅是将调制信号的频谱不失真的搬移到载波附近；而检波则是它的逆过程。从数学上均由两个信号的相乘来实现。所以，调幅与检波的基本原理在于实现信号的相乘。在电子技术中，凡是需要产生“和频”和“差频”时，都可以通过信号相乘来实现。4.2.1数学基础：●三角函数积化和差4.2

7、.2实现调幅与检波的实现方法1.实现调幅与检波的器件●模拟相乘器模拟相乘器是具有线性频率变换的非线性器件。●其它非线性器件无论电子器件具有何种非线性特性，必须是也只能是其中的一次相乘项才是对调幅有用的，其它特性非但无用，往往有害（产生无用分量）。其中Km为相乘系数2.变垮导式模拟相乘器的工作原理模拟相乘器的种类很多，其中因变跨导式模拟相乘器容许信号ux和uy可正、可负，可以平衡输入也可以单端输入，而且结构紧凑，工作频率较高，而被广泛使用。●变跨导式模拟相乘器的工作原理是利用PN结的指数特性。♦差动放大电路的大信号特性由“电子电路基础”课可知，差

8、动放大路在大信号作用下，晶体管的集电极电流与差模输入电压ux的关系为:其中UT为热电压。可以导出则当差动放大器的集电极接有负载电阻Rc时，其输出电压为