北方民族大学集成电路设计基础第5章ppt课件.ppt

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1、第5章振幅调制、解调与混频调制、解调、混频是通信系统中，甚至是其它各种电子设备中所应用的重要的信号处理的功能。完成这些功能的电路称为调制电路，解调电路（或检波电路），混频电路。什么是调幅？从时域上讲：用携有信息的电信号去控制高频振荡信号的振幅，使高频振荡信号的振幅随电信号的变化而变化。从频域上讲：就是把携有信息的电信号的频谱线性搬移到高频振荡信号的频谱附近。就是进行了频谱变换。振幅调制、解调和混频的频谱变换是线性，因此实现其电路也叫线性频谱变换电路。5.1　振幅调制的基本原理5.2　相乘器电路5.3　振幅调制电路5.4　振幅检波电路5.5　混频电路5.6*　振幅调制、解调与混频电

2、路应用举例本章的主要内容是调幅、检波和混频的基本原理和实现这些功能的电路。本章的重点1、掌握调制与解调的概念2、掌握调幅信号的基本性质3、了解调幅与检波的方法及电路4、掌握二极管混频电路本章的难点1、调幅与检波的原理分析及电路模型的理解2、调幅信号的频谱的掌握5.1　振幅调制的基本原理本节重点介绍：1、调幅信号的类型（普通调幅波、双边带调幅波、单边带调幅波）。2、调幅信号的表达式。3、调幅信号的频谱特性。调制信号(低频信号)（携有信息的电信号）载波信号(高频信号)调幅信号（已调波信号）?5.1.1　普通调幅波主要内容：信号表达式；波形；频谱；频带宽度；功率一、普调幅波表达式据前分

3、析所知，生成调幅波必要有两个信号：载波信号，调制信号设载波信号振幅调制，根据定义，则载波信号的振幅是一个变量，即调幅波信号可表示为设调制信号为设载波信号为则调幅波可表示为式中，　　　　　　　　称为调幅系数或为调幅度。为比例系数，由调制电路的参数决定。（5.1.5）单频调制调制信号载波信号普通调幅波从图5.1.1中可知，调幅波包络反映调制信号的变化规律，且有最大值和最小值，即联立求解得此式可做为调幅度的定义式。且为保证检波不失真，调幅度必须满足为过调幅。二、普通调幅波的波形频谱分析：将式（5.1.5）进行三角函数变换，可得到调幅波的频谱。单频调制时，产生三个频率分量。两个边频均包含

4、低频调制信号的信息。其幅度不可能超过载波振幅的一半。从频谱上看，振幅调制过程就是在频谱上将低频调制信号搬移到高频载波分量两侧的过程，原高频载波信号只是起到运载低频调制信号所含信息的作用。三、频谱上边频下边频载频复杂信号调制后的波形与频谱注意：为了不产生失真，总调幅度或说最大调幅度不能大于1。1）波形2）频谱上边带下边带四、普通调幅波的功率将调幅波电压加到电阻上，即可测得调幅波的功率(平均功率）。1、单频调制时普通调幅波在调制信号一个周期的平均功率由三部分组成。载波分量功率　　　　　　　　　　　　(在单位负载上R=1,下同)下边频分量功率　　　　　　　　　　上边频分量功率即，调幅波

5、的总的平均功率为2、多频调制时，调幅波的总的平均功率是各个频率分量的功率之和。五、普通调幅波的带宽也就是说调幅波的带宽是调制信号的最大频率的2倍。调幅波的频带宽度：注意：普通调幅波的平均功率是随着调幅度的变化而变化的。引入原因：载频分量不含调制信号的信息，但却占用了调幅波的大部分功率。双边带调幅：将调幅波中的载频分量抑制掉，仅将上、下边带向外发送。又称为抑制载波的双边带调幅。5.1.2　抑制载波的双边带和单边带调幅信号单频调制时，我们知道普通调幅波可表示为：因此，双边带调幅波即可表示为：一、双边带调幅信号注意：（1）双边带调幅波的包络已经不能反映调制信号的变化规律。（2）载波在调

6、制信号过0处，相位有1800的翻转。（3）双边带调幅波的功率等于上、下边带的功率之和，带宽与普通调幅波相同。双边带调幅波的波形与频谱二、单边带调幅信号引入原因：双边带调幅波上、下两个边带均含有同等的信息量，从而可进一步提高功率利用率和频带利用率。单边带调幅：将双边带调幅波中的某一个边带抑制掉，而只传送一个边带的信号。又称为抑制载波的单边带调制。单频调制时，可表示为：单边带调幅波的功率等于边带的功率，带宽是普通调幅波的一半。或（下边带）（上边带）5.1.3　调幅电路的组成模型一、AM普通调幅电路组成模型相乘器调制信号载波信号调幅信号相加器普通调幅波信号调制信号相乘器载波信号相加器1

7、调幅信号二、DSB双边带调幅电路模型Au三、SSB单边带调幅电路模型1、滤波法：从频谱上来说！（下边带）（上边带）Au这种方法结构简单，但它的滤波效果是不易实现的，带通滤波器不好做！双边带调幅信号的频谱滤波法，即用带通滤波器取出边带，2、相移法：90o相移网络90o相移网络AuAu实现的原理：四、相乘器XAuXYY数学模型注意：上式表示的是一个理想相乘器。式中，Au为相乘器的相乘系数，由具体相乘器电路决定，单位为1/V5.2　相乘器电路相乘器是一种完成两个信号相乘功能的电路或器件