电子线路 非线性部分(第四版)谢嘉奎 第4章振幅调制 解调与混频电路课件.ppt

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1、第4章　振幅调制、解调与混频电路概　述4.1频谱搬移电路的组成模型4.2相乘器电路4.3混频电路4.4振幅调制与解调电路4.5　参量混频电路概　述调幅与检波的概念1．地位通信系统的基本电路。2．特点对电路中信号频谱进行的变换，电路有新频率成分产生。为此，需引用一些信号与频谱的概念。3．信号与频谱信号的三种表示法：表达式、波形图、频谱图。载波复音调制波单音调制波频谱波形表达式信号4．模拟相乘器作用：实现两信号的相乘，实现频谱变换。5．两种类型的频谱变换电路①频谱搬移电路：将输入信号的频谱沿频率轴搬移。例：振幅调制、解调、混频电路(本章讨论)。特点：仅频谱搬移，不产生新的频谱分量。②频谱非线性

2、变换电路：将输入信号的频谱进行特定的非线性变换。例：频率调制与解调电路(第5章讨论)。特点：产生新的频谱分量。本章内容4.1频谱搬移电路的组成模型(调制、解调、混频)(原理)4.2　相乘器电路(电路实现)4.3混频电路4.4振幅调制与解调电路频谱搬移电路的重要应用第4章　振幅调制、解调与混频电路4.1频谱搬移电路的组成模型4.1.1振幅调制电路的组成模型4.1.2振幅解调和混频电路的组成模型4.1.1振幅调制电路的组成模型一、调幅波的数学表式设：调制信号v(t)=Vcost(1)载波信号vc(t)=Vcmcosct(2)其中，c=2fc：载波角频率；fc：载波频率，c>>。

3、若同时作用在一个非线性器件i=f(v)上，有Vcmcosct+Vcost(3)将非线性器件的输出电流用三角函数展开(4)将式(3)代入式(4)，取前三项，则(5)将第三项展开，利用式，故式(5)可写为(6)若负载为LC调谐回路，，2，2c均远离c，去掉它们及直流分量，则式(6)可写为(7)(7)所以，输出调幅波电流的数学表达式为(8)式中：Im0=a1Vcm：调制前载波电流振幅；Im0(1+Macost)：调幅波电流振幅；Ma：调幅度。(9)若负载为LC调谐回路，谐振在fc，谐振电阻RP，则回路两端电压vO(t)=iRP=Vm0(1+Macost)cosct(4-1-1)

4、式中，Vm0=kVcm：输出载波电压振幅将式(9)代入式(4-1-1)，得vO(t)=[Vm0+kav(t)]cosct(4-1-2)二、普通调幅信号及其电路组成模型1．电路组成模型式中，AM：相乘器乘积系数；A：相加器的加权系数，且A=k，AMAVcm=ka。2．单音调制(1)表达式vO(t)=Vm0(1+Macost)cosct(4-1-2)式中：Vm0(1+Macost)：vO(t)的振幅，反映调制信号的变化，称为调幅信号的包络。：调幅度，表征调幅信号的重要参数。图4-1-2调幅信号的波形(2)波形当Ma=0，未调制；当Ma=1，最大不失真；若Ma>1，在t=附近，vO(

5、t)变为负值，出现过调幅失真。(a)　　　　　　　　　　(b)图4-1-3过调幅失真在实际调幅电路中，由于管子截止，过调幅的波形变为图4-1-3(b)。(3)频谱将式(4-1-2)vO(t)=Vm0(1+Macost)cosct用三角函数展开单音调制时调幅信号的频谱：由三个分量组成：①c——载波分量②(c+)——上边频分量③(c-)——下边频分量两边频为相乘器对v(t)和vc(t)相乘的结果。3．复音调制(1)表达式设v(t)为非余弦的周期信号，其傅里叶展开式为式中，nmax=max/=Fmax/F，max=2Fmax为最高调制角频率，其值小于c。输出信号电压为(

6、2)频谱可见，vO(t)的频谱结构：c：载波分量；(c)、(c2)、···、(cnmax)：上、下边频分量，其幅度与调制信号中相应频谱分量的幅度Vmn成正比。图4-1-5过调幅失真(a)调制信号　　(b)普通调幅信号(3)频谱宽度调幅信号的频谱宽度为调制信号频谱宽度的两倍，即BWAM=2Fmax4．结论调幅电路组成模型中的相乘器可对v(t)和vc(t)实现相乘运算，其结果：在波形上，将v(t)不失真地转移到载波信号振幅上；在频谱上，将v(t)的频谱不失真地搬移到的c两边。调幅波的数学表达式与频谱5．调幅波的功率(设单位电阻、单音调制)(1)调幅信号在一个载频周期

7、内的平均功率式中，：常数，载波分量产生的平均功率。P(t)为t与Ma的函数，当Ma=1时，Pmax=4P0，Pmin=0(2)P(t)在一个调制波周期内的平均功率：上、下边频分量的功率，称为边频功率。(3)讨论Pav为各频谱分量产生的平均功率之和。当Pav一定时，P0↑，PSB↓，而P0为载波功率，PSB携带信息。例：当Ma=1时，这说明：当Ma=1时，P0占Pav的67%，PSB占Pav的33%。Ma=0.