西南科大 高频电子线路课件第五章.ppt

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1、第5章振幅调制、解调与混频电路调制、解调与混频在通信电路起何作用？处于发射机和接收机什么位置？振幅调制、解调与混频电路的输入和输出信号频谱有何特点？振幅调制、解调与混频电路如何构成？有哪些类型？如何分析振幅调制、解调与混频电路？有哪些性能参数？如何计算？5.1振幅调制的基本原理在无线电通信系统中，将信号从发射端传输到接收端时，信号的原始形式一般不适合传输，必须进行调制和解调，所谓调制是将需要传送的信息装载到某一高频振荡信号（载波）上去的过程。在接收端收到了已调波信号后，需要将载波去掉，还原成原有的信息，即调制信号，这个过程是与调制相反的过程，称为解调。调制可分为振幅调

2、制、频率调制和相位调制，简称为调幅、调频和调相，分别对应的解调有检波、鉴频和鉴相。无线电通信发射机的组成框图振荡器高频放大器调制倍频话筒调制信号放大器载波uc调制信号uΩ已调波uAM5.1.1普通调幅波所谓调制，就是使幅度、频率、或相位随调制信号的大小而线性变化的过程。分别称为振幅调制、频率调制或相位调制，简称调幅、调频和调相。解调是调制的相反过程，即从已调波信号中恢复原调制信号的过程。与调幅、调频和调相相对应，有振幅解调、频率解调和相位解调，简称检波、鉴频和鉴相。正弦波一般可表示为：1.AM调幅波的数学表达式设：单音调制信号载波调幅信号（已调波）包络函数称为调幅度、

3、调幅指数或调制系数。kf为比例系数，称为调制灵敏度。2、调幅信号波形一般Ma值越大调幅越深：仿真载波分量上边带分量下边带分量电压振幅调幅波的频谱图3.AM调幅波的频谱及带宽单音调幅波频谱宽度等于调制信号频率的二倍，即：2)多音调幅波的频谱频谱宽度是调制信号最高频率的二倍，即：电压振幅调幅波的频谱图将单音调幅波电压加到电阻RL两端，得调幅波各频率分量在RL上消耗的功率分别是：⑴载波功率⑵上下边带功率4.AM调幅波的功率分配⑴载波功率⑵上下边带功率结论：能量传送时，由AM传送改为边带传送可节约能量。怎样能抑制掉载波，只保留两个边带呢？当Ma最大为1时，边带功率只占整个调幅

4、波功率的1/3。5.实现AM调幅波的数学模型在AM调制过程中，如果将载波分量抑制掉，就可形成双边带信号。可以用载波和调制信号直接相乘得到。DSB波数学表达式：5.1.2双边带调幅信号（DSB）DSB波的波形与频谱：双边带调制波的上下边带包含的信息相同，两个边带发射是多余的，为节省频带，提高系统的功率和频带的利用率，常采用单边带调制系统。SSB的数学表达式上边带下边带5.1.3单边带调幅信号（SSB）SSB(上边带)的波形图与频谱图调幅过程是把调制信号的频谱从低频搬移到载频的两侧，搬移过程中，频谱的结构不发生变化，属于频谱的线性搬移。高电平调制（主要用于AM波）基极调制

5、二极管调制器晶体管调制器集成模拟调制器调制方法分类低电平调制（用于AM、DSB、SSB、FM波）集电极调制相乘器5.2振幅调制电路I0(t)=f(UQ+u1)：时变静态电流。g(t)=f'(UQ+u1)：时变跨导。g(t)=f'(UQ+u1)i=f(u)=f(UQ+u1+u2)设U1m>>U2m，可将UQ+u1看成元器件的交变工作点，则i=f(u)可在其工作点UQ+u1处展开为泰勒级数：5.2.1非线性电路的线性时变分析法由于u2较小，可忽略u2的二次方及以后各项，得近似表达式：若u1=Um1cosω1t,u2=Um2cosω2t，在周期性电压UQ+Um1cos·ω1

6、t作用下，g(t)和I0(t)都是周期性变化的，所以可展开为傅里叶级数：其中同样，I0(t)也可以展开为傅里叶级数:可求得：由上式可以看出,i中含有直流分量,ω1的各次谐波分量以及

7、±nω1±ω2

8、分量(n=0,1,2,…)。对于二极管来说，若u1的振幅足够大时，可采用两段折线表示伏安曲线。设UQ=0，则二极管半周导通半周截止，完全受u1的控制。这种工作状态称为开关工作状态,是线性时变工作状态的一种特例。在导通区，g(u)是一个常数gD，而g(t)是一个矩形脉冲序列写为gDK1(ω1t)。二极管电流：单向开关函数双向开关函数单向开关函数开关函数：1.二极管电路iL=i

9、D1-iD25.2.2低电平调幅电路（1）二极管平衡调幅器uc(t)=UcmcosωctuΩ(t)=UΩmcosΩtuc为大信号，uΩ为小信号。Ucm>>UΩm设：uc控制二极管D1、D2开关工作。iL含频谱分量：Ω，ωc±Ω，3ωc±Ω……ωcωc+ΩωcΩΩ3ωc3ωcΩ3ωc+Ω5ωc5ωcΩ5ωc+Ωw输出端采用中心频率为ωc、带宽为2Ω的带通滤波器时，就可以产生DSB调幅信号：(2)二极管环形(双平衡)调幅器uc＝UcmcosωctuΩ＝UΩmcosΩtiL经过LC带通滤波器（中心频率ωc，BW3dB=2Ω），得输出uo为不失真的u