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1、高頻電路原理與分析第6章振幅調(diào)制、解調(diào)及混頻 第六章第六章振幅調(diào)制、振幅調(diào)制、解調(diào)與混頻解調(diào)與混頻6.1振幅調(diào)制振幅調(diào)制6.2調(diào)幅信號(hào)的解調(diào)調(diào)幅信號(hào)的解調(diào)6.3混頻混頻6.4混頻器的干擾混頻器的干擾高頻電路原理與分析第6章振幅調(diào)制、解調(diào)及混頻-1振幅調(diào)制6-1-1振幅調(diào)制概述振幅調(diào)制概述調(diào)制與解調(diào)電路是通信、廣播、測(cè)量等系統(tǒng)中的基本電路之一，為頻率變換電路(非線性電路)。調(diào)制的其他應(yīng)用如：直流放大器高頻電路原理與分析第6章振幅調(diào)制、解調(diào)及混頻 6-1-2調(diào)幅的方法與電路調(diào)幅的方法與電路一、乘法器調(diào)幅為四象限乘法器實(shí)際典型值：實(shí)際典型值：vc(60mv)、v(300mv)、輸出載波抑制、輸出載波

2、抑制可達(dá)可達(dá)60dB。高頻電路原理與分析第6章振幅調(diào)制、解調(diào)及混頻 二、開關(guān)型調(diào)幅電路要求：VcV即：即：vc等效為開關(guān)函數(shù)S(t)1雙二極管平衡調(diào)幅電路高頻電路原理與分析第6章振幅調(diào)制、解調(diào)及混頻 設(shè)：二極管導(dǎo)通電阻為RD，等效負(fù)載為2RL對(duì)于D1、D2：vc是共模信號(hào)，在RL上相消，v是差模信號(hào)，vS(t)在RL上相加。高頻電路原理與分析第6章振幅調(diào)制、解調(diào)及混頻 2二極管環(huán)型調(diào)幅電路高頻電路原理與分析第6章振幅調(diào)制、解調(diào)及混頻 i5=i1-i4i6=i2-i3i=i5+i6=i1-i4+(i2-i3)=(i1-i2)-(i4-i3)(i1-i2)同上，高頻電路原理與分析第6章振幅調(diào)制、解

3、調(diào)及混頻 3二極管橋型調(diào)幅電路無(wú)變壓器，較實(shí)用四個(gè)二極管同時(shí)導(dǎo)通和截止(上述方法均要求參數(shù)完全對(duì)稱）。高頻電路原理與分析第6章振幅調(diào)制、解調(diào)及混頻 4開關(guān)型調(diào)幅電路實(shí)例對(duì)于D1、D2：vc仍是共模信號(hào)，v仍是差模信號(hào)，負(fù)載上得到的電流同(1)。高頻電路原理與分析第6章振幅調(diào)制、解調(diào)及混頻 三、晶體管調(diào)幅電路基極(發(fā)射極)調(diào)幅：v控制控制基極(發(fā)射極)電壓。集電極(漏極)調(diào)幅：v控制控制集電極(漏極)電壓。由選頻網(wǎng)絡(luò)選出vo(已調(diào)信號(hào))。1.基極調(diào)幅電路(發(fā)射極調(diào)幅電路)高頻電路原理與分析第6章振幅調(diào)制、解調(diào)及混頻 vbe=VBB+v+vc=VBB+Vcost+Vccosotv、vc幅度不同時(shí)：

4、幅度不同時(shí)：(1)v、vc均較小均較小采用冪級(jí)數(shù)法分析，產(chǎn)生調(diào)幅波。采用冪級(jí)數(shù)法分析，產(chǎn)生調(diào)幅波。(因非線性失真大，很因非線性失真大，很少使用少使用)(2)v較小較小(幾幾mv幾十幾十mv)vc較大較大(幾百幾百mv)采用時(shí)變參量法分析。采用時(shí)變參量法分析。(3)v小小(幾幾mv)vc大大(0.51v)采用開關(guān)函數(shù)法分析。采用開關(guān)函數(shù)法分析。調(diào)幅系數(shù)調(diào)幅系數(shù)m1,線性范圍小。線性范圍小。(4)v、vc均較大均較大(常用常用)工作于工作于(甲乙類甲乙類)欠壓狀態(tài)。欠壓狀態(tài)。工作工作=90120度度過壓工作時(shí)，vce變化小高頻電路原理與分析第6章振幅調(diào)制、解調(diào)及混頻 基極調(diào)幅特點(diǎn)：(1)所需v功率

5、小，用于小功率發(fā)射機(jī)；(2)m不可太大，否則易包絡(luò)失真；(3)集電極效率低(欠壓工作）高頻電路原理與分析第6章振幅調(diào)制、解調(diào)及混頻 2.集電極調(diào)幅電路v使集電極(電源)電壓V發(fā)生變化，實(shí)現(xiàn)調(diào)幅。高頻電路原理與分析第6章振幅調(diào)制、解調(diào)及混頻 高頻電路原理與分析第6章振幅調(diào)制、解調(diào)及混頻 可見：在欠壓區(qū)，輸出的基波電壓的幅度不隨Vcc的變化而變化。故：過壓工作，可實(shí)現(xiàn)調(diào)幅。集電極調(diào)幅特點(diǎn)：(1)因過壓工作，高高(與與m無(wú)關(guān)無(wú)關(guān))，用于大功率調(diào)幅發(fā)射機(jī)。(2)要求v提供較大的驅(qū)動(dòng)功率。(3)m較大時(shí)，調(diào)幅波非線性失真。高頻電路原理與分析第6章振幅調(diào)制、解調(diào)及混頻 3多重調(diào)幅原理(改善線性度)實(shí)際工作

6、中，基極、集電極調(diào)幅均有非線性失真。例：集電極調(diào)幅VBB、Vcc不變不變當(dāng)當(dāng)Vcemin隨隨Vcc(t)減小時(shí)減小時(shí),Ic1下降過快，呈非線性關(guān)系，調(diào)制特性曲下降過快，呈非線性關(guān)系，調(diào)制特性曲線向下彎曲。線向下彎曲。解決方法：解決方法：Vcc減小時(shí)，減小時(shí)，Vbemax相應(yīng)減?。幌鄳?yīng)減??；Vcc增大時(shí)，增大時(shí)，Vbemax相應(yīng)增大。相應(yīng)增大。即：即：Vbemax與與Vcc(t)按相同的調(diào)制規(guī)律變化按相同的調(diào)制規(guī)律變化(雙重調(diào)幅)。(1)采用自給偏壓電路高頻電路原理與分析第6章振幅調(diào)制、解調(diào)及混頻 VBB=-Ib0Rb在過壓區(qū)：V,Vcc(t),Ib0,Vbemax=(VBB+Vc)V,Vcc(

7、t),Ib0,Vbemax=(VBB+Vc)(2)采用雙重調(diào)幅電路集電極集電極基極基極雙重調(diào)幅集電極調(diào)幅時(shí)，部分集電極調(diào)幅時(shí)，部分v調(diào)基極偏壓，使：調(diào)基極偏壓，使：Vcc(t)時(shí)，時(shí)，VBB(t)同時(shí)同時(shí)；Vcc(t)時(shí)，時(shí)，VBB(t)同時(shí)同時(shí)。集電極集電極集電極集電極雙重調(diào)幅對(duì)相鄰的末前級(jí)和末級(jí)，采用相同的v同時(shí)進(jìn)行集電極集電極調(diào)幅。即：末級(jí)Vcc(t)時(shí)時(shí),VBB(t)(末前級(jí)Vcc)末級(jí)Vcc(t)時(shí)時(shí),VBB(t)(末前級(jí)Vcc)高頻電路原理與分析第6章振幅調(diào)制、解調(diào)及混頻 6-1-3單邊帶調(diào)制單邊帶調(diào)制一、特點(diǎn):1.壓縮頻帶；2.節(jié)省功率；3.受傳播條件(衰落和相移)的影響?。?.

8、設(shè)備復(fù)雜。二、單邊帶產(chǎn)生方法(一）濾波法難點(diǎn)：接近理想的帶通濾波器難以實(shí)現(xiàn)。解決：1.頻率由低到高,多級(jí)相乘和濾波。2.采用VSB。高頻電路原理與分析第6章振幅調(diào)制、解調(diào)及混頻（二）相移法難點(diǎn)：多頻工作時(shí),調(diào)制信號(hào)的寬帶相移難以實(shí)現(xiàn)。高頻電路原理與分析第6章振幅調(diào)制、解調(diào)及混頻-調(diào)幅信號(hào)的解調(diào)調(diào)幅信號(hào)的解調(diào)6-2-1調(diào)幅解調(diào)的方法振幅解調(diào)方法可分為包絡(luò)檢波和同步檢波兩大類。包絡(luò)檢波是指解調(diào)器輸出電壓與輸入已調(diào)波的包絡(luò)成正比的檢波方法。由于AM信號(hào)的包絡(luò)與調(diào)制信號(hào)成線性關(guān)系,因此包絡(luò)檢波只適用于AM波。其原理框圖如圖630所示。高頻電路原理與分析第6章振幅調(diào)制、解調(diào)及混頻 圖630包絡(luò)檢波的原理

9、框圖高頻電路原理與分析第6章振幅調(diào)制、解調(diào)及混頻 圖631同步解調(diào)器的框圖高頻電路原理與分析第6章振幅調(diào)制、解調(diào)及混頻 同步檢波又可以分為乘積型(圖632(a)和疊加型(圖632(b)兩類。它們都需要用恢復(fù)的載波信號(hào)ur進(jìn)行解調(diào)。圖632同步檢波器高頻電路原理與分析第6章振幅調(diào)制、解調(diào)及混頻 6-2-2二極管峰值包絡(luò)檢波器1原理電路及工作原理圖633(a)是二極管峰值包絡(luò)檢波器的原理電路。它是由輸入回路、二極管VD和RC低通濾波器組成。式中,c為輸入信號(hào)的載頻,在超外差接收機(jī)中則為中頻I為調(diào)制頻率。在理想情況下,RC網(wǎng)絡(luò)的阻抗Z應(yīng)為高頻電路原理與分析第6章振幅調(diào)制、解調(diào)及混頻 圖633二極管峰

10、值包絡(luò)檢波器(a)原理電路(b)二極管導(dǎo)通(c)二極管截止高頻電路原理與分析第6章振幅調(diào)制、解調(diào)及混頻 圖634加入等幅波時(shí)檢波器的工作過程高頻電路原理與分析第6章振幅調(diào)制、解調(diào)及混頻 從這個(gè)過程可以得出下列幾點(diǎn):(1)檢波過程就是信號(hào)源通過二極管給電容充電與電容對(duì)電阻R放電的交替重復(fù)過程。(2)由于RC時(shí)常數(shù)遠(yuǎn)大于輸入電壓載波周期,放電慢,使得二極管負(fù)極永遠(yuǎn)處于正的較高的電位(因?yàn)檩敵鲭妷航咏诟哳l正弦波的峰值,即UoUm)。(3)二極管電流iD包含平均分量(此種情況為直流分量)Iav及高頻分量。高頻電路原理與分析第6章振幅調(diào)制、解調(diào)及混頻 圖635檢波器穩(wěn)態(tài)時(shí)的電流電壓波形高頻電路原理與分

11、析第6章振幅調(diào)制、解調(diào)及混頻 圖637輸入為AM信號(hào)時(shí)檢波器的輸出波形圖高頻電路原理與分析第6章振幅調(diào)制、解調(diào)及混頻 圖637輸入為AM信號(hào)時(shí),檢波器二極管的電壓及電流波形高頻電路原理與分析第6章振幅調(diào)制、解調(diào)及混頻 圖638包絡(luò)檢波器的輸出電路高頻電路原理與分析第6章振幅調(diào)制、解調(diào)及混頻 2性能分析1)傳輸系數(shù)Kd檢波器傳輸系數(shù)Kd或稱為檢波系數(shù)、檢波效率,是用來(lái)描述檢波器對(duì)輸入已調(diào)信號(hào)的解調(diào)能力或效率的一個(gè)物理量。若輸入載波電壓振幅為Um,輸出直流電壓為Uo,則Kd定義為(643a)(643b)高頻電路原理與分析第6章振幅調(diào)制、解調(diào)及混頻 由于輸入大信號(hào),檢波器工作在大信號(hào)狀態(tài),二極管的伏

12、安特性可用折線近似。在考慮輸入為等幅波,采用理想的高頻濾波,并以通過原點(diǎn)的折線表示二極管特性(忽略二極管的導(dǎo)通電壓VP),則由圖635有:(644)(645)式中,uD=ui-uo,gD=1/rD,為電流通角,iD是周期性余弦脈沖,其平均分量I0為高頻電路原理與分析第6章振幅調(diào)制、解調(diào)及混頻 式中,0()、1()為電流分解系數(shù)。由式(643(a)和圖635可得基頻分量為(647)(647)(648)高頻電路原理與分析第6章振幅調(diào)制、解調(diào)及混頻 由此可見,檢波系數(shù)Kd是檢波器電流iD的通角的函數(shù),求出后,就可得Kd。由式(647)Uo=I0R,有(649)等式兩邊各除以cos,可得(650)當(dāng)g

13、DR很大時(shí),如gDR50時(shí),tan-3/3,代入式(7-50),有(651)高頻電路原理與分析第6章振幅調(diào)制、解調(diào)及混頻 圖639KdgDR關(guān)系曲線圖圖640濾波電路對(duì)Kd的影響高頻電路原理與分析第6章振幅調(diào)制、解調(diào)及混頻 2)輸入電阻Ri檢波器的輸入阻抗包括輸入電阻Ri及輸入電容Ci,如圖641所示。輸入電阻是輸入載波電壓的振幅Um與檢波器電流的基頻分量振幅I1之比值,即(652)輸入電阻是前級(jí)的負(fù)載,它直接并入輸入回路,影響著回路的有效Q值及回路阻抗。由式(647),有(653)高頻電路原理與分析第6章振幅調(diào)制、解調(diào)及混頻 圖641檢波器的輸入阻抗高頻電路原理與分析第6章振幅調(diào)制、解調(diào)及混

14、頻 當(dāng)gDR50時(shí),很小,sin-3/7,cos1-2/2,代入上式,可得高頻電路原理與分析第6章振幅調(diào)制、解調(diào)及混頻 3檢波器的失真1)惰性失真在二極管截止期間,電容C兩端電壓下降的速度取決于RC的時(shí)常數(shù)。圖642惰性失真的波形高頻電路原理與分析第6章振幅調(diào)制、解調(diào)及混頻 為了避免產(chǎn)生惰性失真,必須在任何一個(gè)高頻周期內(nèi),使電容C通過R放電的速度大于或等于包絡(luò)的下降速度,即(655)如果輸入信號(hào)為單音調(diào)制的AM波,在t1時(shí)刻其包絡(luò)的變化速度為(657)高頻電路原理與分析第6章振幅調(diào)制、解調(diào)及混頻 二極管停止導(dǎo)通的瞬間,電容兩端電壓uC近似為輸入電壓包絡(luò)值,即uC=Um(1+mcost)。從t1

15、時(shí)刻開始通過R放電的速度為將式(657)和式(657)代入式(655),可得高頻電路原理與分析第6章振幅調(diào)制、解調(diào)及混頻 實(shí)際上,不同的t1,U(t)和Cu的下降速度不同,為避免產(chǎn)生惰性失真,必須保證A值最大時(shí),仍有Amax1。故令dadt1=0,得代入式(658),得出不失真條件如下:(659)(670)(671)高頻電路原理與分析第6章振幅調(diào)制、解調(diào)及混頻 圖643底部切削失真高頻電路原理與分析第6章振幅調(diào)制、解調(diào)及混頻 2)底部切削失真底部切削失真又稱為負(fù)峰切削失真。產(chǎn)生這種失真后,輸出電壓的波形如圖643(c)所示。這種失真是因檢波器的交直流負(fù)載不同引起的。因?yàn)镃g較大,在音頻一周內(nèi),

16、其兩端的直流電壓基本不變,其大小約為載波振幅值UC,可以把它看作一直流電源。它在電阻R和Rg上產(chǎn)生分壓。在電阻R上的壓降為(672)高頻電路原理與分析第6章振幅調(diào)制、解調(diào)及混頻 調(diào)幅波的最小幅度為UC(1-m),由圖643可以看出,要避免底部切削失真,應(yīng)滿足(673)(674)高頻電路原理與分析第6章振幅調(diào)制、解調(diào)及混頻 圖644減小底部切削失真的電路高頻電路原理與分析第6章振幅調(diào)制、解調(diào)及混頻 4實(shí)際電路及元件選擇圖645檢波器的實(shí)際電路高頻電路原理與分析第6章振幅調(diào)制、解調(diào)及混頻 根據(jù)上面諸問題的分析,檢波器設(shè)計(jì)及元件參數(shù)選擇的原則如下:(1)回路有載QL值要大,(2)為載波周期(3)(4)(5)高頻電路原理與分析第6章振幅調(diào)制、解調(diào)及混頻 5.二極管并聯(lián)檢波器除上面討論的串聯(lián)檢波器外,峰值包絡(luò)檢波器還有并聯(lián)檢波器、推挽檢波器、倍壓檢波器、視頻檢波器等。這里討論并聯(lián)檢波器。高頻電路原理與分析第6章振幅調(diào)制、解調(diào)及混頻 圖647并聯(lián)檢波器及波形(a)原理電路(b)波形(c)實(shí)際電路高頻電路原理與分析第6章振幅調(diào)制、解調(diào)及混頻 根據(jù)能量守恒原理,實(shí)際加到并聯(lián)型檢波器中的高頻功率,一部分