第6章振幅调制、解调与混频.pptx

通信电子电路通信电子电路张鏖烽张鏖烽计算机与通信学院计算机与通信学院第第6章章 振幅调制、解调与混振幅调制、解调与混频频6.1 概述6.2 振幅调制原理6.3 振幅调制方法与电路6.4 振幅解调原理与电路6.5 混频器原理与电路无线电广播发送系统框图超外差式接收机框图目的与要求：目的与要求：1、掌握调幅波的基本性质2、理解高电平调幅与低电平调幅的原理3、掌握双边带的概念和单边带的产生与接收方法 4、掌握包络检波和同步检波的原理。5、掌握混频的原理，了解常用混频电路。6、了解干扰哨声、寄生通道干扰产生的原因及消除方法。6.1 1 概述概述 调制是将要传送的信息装载到某一高频振荡(载波)信号上去的过程。按照所采用的载波波形区分，调制可分为按照所采用的载波波形区分，调制可分为连续波连续波(正弦波正弦波)调制调制和和脉冲调制脉冲调制。调制的必要性调制的必要性可实现有效地发射，有选择地接收。可实现有效地发射，有选择地接收。分类分类振幅调制、频率调制和相位调制振幅调制、频率调制和相位调制振幅调制（振幅调制（AmplitudeModulation-AM）载波的幅度随调制信号的变化规律而变化。其载波的幅度随调制信号的变化规律而变化。其本质本质为为实现实现频谱的线性搬移频谱的线性搬移。主要振幅调制方式：主要振幅调制方式：标准幅度调制标准幅度调制（StandardAM）双边带幅度调制双边带幅度调制（DoubleSidebandAM，记为记为DSBAM），），又称抑制载波调幅又称抑制载波调幅(SuppressedCarrierAM，简记为简记为SCAM)单边带幅度调制单边带幅度调制（SingleSidebandAM，记为记为SSBAM）残留边带幅度调制残留边带幅度调制(VestigialSidebandAM，简记为简记为VSBAM)正交幅度调制正交幅度调制（QuadratureAM）数字信号调幅（数字信号调幅（ASK，幅度键控）幅度键控）6.1 1 概述概述调制：用低频调制信号去控制高频载波的某个参数。调制信号可以是模拟信号或数字信号，通常用u或f(t)表示。载波：未受调制的高频振荡信号。可以是正弦波，也可以是非正弦波。载波为周期性信号，用uC和ic表示。已调波：受调制后的振荡波，它具有调制信号的特征。即，要传送的信息载到高频振荡上去了。解调：调制的逆过程，是将载于高频振荡信号上的调制信号恢复出来的过程。76.1 1 概述概述抗干扰性实现调制的简便程度已调波信号所占的频带宽度电子器件的效率和输出功率保真度比较调制方式和实现调制的方法时考虑比较调制方式和实现调制的方法时考虑性能指标性能指标判断调幅发射机的信号质量考虑的判断调幅发射机的信号质量考虑的性能指标性能指标调制特性（非线性失真）调制特性（非线性失真）调制的频率特性（线性失真）调制的频率特性（线性失真）噪声电平噪声电平一、一、AMAM信号的数学表示式信号的数学表示式调制信号为：调制信号为：载波信号为：载波信号为：进行调幅后的调幅波振幅进行调幅后的调幅波振幅为：为：调幅后的表达式为：调幅后的表达式为：为为调幅指数调幅指数ka为为比例常数比例常数6.2 2 振幅调制原理振幅调制原理6.2.1调幅波的性质调幅波的性质波形特点：波形特点：（1）调幅波的振幅（包络）变化规律）调幅波的振幅（包络）变化规律与调制信号波形一致与调制信号波形一致（2）调幅度）调幅度ma反映了调幅的强弱程度，反映了调幅的强弱程度，一般一般m值越大调幅越深：值越大调幅越深：二、二、AMAM信号波形信号波形maUcm6.2.1调幅波的性质调幅波的性质AMAM信号波形与调幅指数的关系信号波形与调幅指数的关系ma1载波载波上边频分量上边频分量下边频分量下边频分量（1）单频调制）单频调制三、三、AMAM信号的频谱信号的频谱6.2.1调幅波的性质调幅波的性质AMAM信号的频谱图信号的频谱图（2）多频调制频谱）多频调制频谱上边带上边带下边带下边带四、普通调幅波的功率四、普通调幅波的功率载波占有功率为：载波占有功率为：上、下边频分量所占有的功率分别为：上、下边频分量所占有的功率分别为：调幅波在调制信号一个周期内的平均功率调幅波在调制信号一个周期内的平均功率边频功率随边频功率随ma的增大的增大而增加。而增加。当当ma=1时，边频功率时，边频功率最大最大，此时上、下边频此时上、下边频功率之和为载波功率的功率之和为载波功率的一半。一半。发信端发送的功率被不发信端发送的功率被不携带信息的载波占去了携带信息的载波占去了很大的比例很大的比例不经济。不经济。6.2.1调幅波的性质调幅波的性质调幅信号边频功率所占比重：五、五、普通调幅波的性质普通调幅波的性质u已调信号的幅度随调制信号而变化已调信号的幅度随调制信号而变化。因此，调幅信号幅度的包络线近似为调制信号的。因此，调幅信号幅度的包络线近似为调制信号的波形，取出包络信号就可实现解调。波形，取出包络信号就可实现解调。u调幅波的频谱由两部分组成调幅波的频谱由两部分组成。一部分是未调载波的频谱，另一部分是分别平移至载波。一部分是未调载波的频谱，另一部分是分别平移至载波的的处的调制信号的频谱，幅度与调制信号成正比。处的调制信号的频谱，幅度与调制信号成正比。uAM信号所占的信号所占的频带宽度为频带宽度为2 2max，即调制信号频带宽度两倍。即调制信号频带宽度两倍。u不足之处不足之处：p从传递信息的角度看，普通调幅信号所占的频带宽度中有一半是多余的。从传递信息的角度看，普通调幅信号所占的频带宽度中有一半是多余的。在频在频率资源利用上有缺点率资源利用上有缺点p从有效利用发射机功率的角度看，调幅波中从有效利用发射机功率的角度看，调幅波中欲传送的信息包含在边带内欲传送的信息包含在边带内，而不包，而不包含欲传送信息的载波分量所占有的功率却为总功率的一半以上。含欲传送信息的载波分量所占有的功率却为总功率的一半以上。在在有效利用发有效利用发射机功率上有缺点射机功率上有缺点6.2.1调幅波的性质调幅波的性质六、六、AM的实现模型的实现模型6.2.1调幅波的性质调幅波的性质一、抑制载波双边带调幅（一、抑制载波双边带调幅（DSBDSB）只发射含有信息的上、下两个边带，而不发射载波只发射含有信息的上、下两个边带，而不发射载波。6.2.2抑制载波调幅波的性质抑制载波调幅波的性质1、数学表示式、数学表示式2、实现模型、实现模型6.2.2 抑制载波调幅波的性质抑制载波调幅波的性质3 3、DSBDSB波形图波形图6.2.2 抑制载波调幅波的性质抑制载波调幅波的性质4 4、DSBDSB信号频谱信号频谱6.2.2 抑制载波调幅波的性质抑制载波调幅波的性质5、DSB的性质的性质lDSB信号的信号的幅度幅度仍随调制信号变化。但包络不能反映调制信号的形状。不仍随调制信号变化。但包络不能反映调制信号的形状。不能用峰值包络检波方法，而只能使用能用峰值包络检波方法，而只能使用同步解调（相干解调）同步解调（相干解调）方法。方法。lDSB信号的高频信号的高频相位相位在调制信号在调制信号零点处反相零点处反相180。调制信号正半周调制信号正半周已调波的高频与原载频同相；已调波的高频与原载频同相；调制信号负半周调制信号负半周已调波的高频与原载频反相。已调波的高频与原载频反相。DSB信号的相位反映调制信号的极性信号的相位反映调制信号的极性调幅又调相调幅又调相。l双边带调幅信号中不含固定的载波分量，双边带调幅信号中不含固定的载波分量，功率利用率功率利用率比比AM高。高。l所占所占带宽带宽仍为调制信号最高频率的两倍。仍为调制信号最高频率的两倍。6.2.2 抑制载波调幅波的性质抑制载波调幅波的性质二、抑制载波单边带调幅（二、抑制载波单边带调幅（SSB）只发射含有信息的一个边带只发射含有信息的一个边带传输信息的最佳调幅方式传输信息的最佳调幅方式但实现这种调幅方式的调制和解调技术较复杂但实现这种调幅方式的调制和解调技术较复杂可从双边带信号中用不同方法得到单边带信号：可从双边带信号中用不同方法得到单边带信号：滤波法滤波法移相法移相法修正的移相滤波法修正的移相滤波法6.2.2 抑制载波调幅波的性质抑制载波调幅波的性质单单边边带带(SSB)信信号号是是由由双双边边带带调调幅幅信信号号中中取取出出其其中中的的任任一一个个边边带带部部分分，即即可可成成为单边带调幅信号。其单频调制时的表示式为：为单边带调幅信号。其单频调制时的表示式为：上边带信号上边带信号下边带信号下边带信号1.SSB信号的信号的性质性质 在现代电子通信系统的设计中，为节约频带，提高系统的功率和带宽效率，常在现代电子通信系统的设计中，为节约频带，提高系统的功率和带宽效率，常采用单边带（采用单边带（SSB）调制系统）调制系统max限带限带信号信号c c载波载波c c-max下边频带信号下边频带信号 c c+max上边频带信号上边频带信号c c+maxc c-max抑制载波单边带调幅（抑制载波单边带调幅（SSB）由由DSB信信号号经经过过边边带带滤滤波波器器滤滤除除了一个边带而形成，了一个边带而形成，如右图所示：如右图所示：上边带信号上边带信号下边带信号下边带信号2.单边带调幅信号的实现单边带调幅信号的实现 上边带滤波器上边带滤波器下边带滤波器下边带滤波器乘法乘法器器(1)(1)滤波法滤波法 有三种基本的电路实现方法：滤波法、相移法和移相滤波法有三种基本的电路实现方法：滤波法、相移法和移相滤波法：下边频带信号下边频带信号DSB信号信号c c-max c c+max上边频带信号上边频带信号c c+maxc c-max抑制载波单边带调幅（抑制载波单边带调幅（SSB）另外由三角公式：另外由三角公式：(2)相移法相移法 利用上三角公式的实现电路如下图所示：利用上三角公式的实现电路如下图所示：乘法乘法器器乘法乘法器器00相移相移00相移相移加法加法器器减法减法器器抑制载波单边带调幅（抑制载波单边带调幅（SSB）移相滤波法是将移相和滤波两种方法相结合，并且只需对某一固定的单频率信移相滤波法是将移相和滤波两种方法相结合，并且只需对某一固定的单频率信号移相号移相900，从而回避了难以在宽带内准确移相，从而回避了难以在宽带内准确移相900的缺点。的缺点。(3)移相滤波法移相滤波法 移相滤波法实现单边带调幅的电路框图移相滤波法实现单边带调幅的电路框图u=sintu=sin1t单频信号单频信号uc=sinct载波载波u1=sintsin1tu2=sintcos1tu3=cos(1-)tu4=sin(1-)tu5=cos(1-)tsinctu6=sin(1-)tcosct+乘法器乘法器900移相移相低通滤波低通滤波乘法器乘法器低通滤波低通滤波乘法器乘法器900移相移相乘法器乘法器相加器相加器相减器相减器-u5+u6u5 -u6相加器相加器输出电压：输出电压：uSSBL=u5+u6=sin(c+1)-t=sinc1-t相减器相减器输出电压输出电压：uSSBU=u6-u6=sin(c-1)+t=sinc2+t三种振幅调制信号比较三种振幅调制信号比较例例1、已知如图的载频为、已知如图的载频为1000KHz的调幅波频的调幅波频谱图。谱图。写出它的电压表达式，并计算它在负载为写出它的电压表达式，并计算它在负载为1时的平均功率及有效频带宽度。时的平均功率及有效频带宽度。解：解：电压表达式电压表达式平均功率平均功率有效频带宽度有效频带宽度6.3 振幅调制方法与电路振幅调制方法与电路u概述概述u6.3.1低电平调幅电路低电平调幅电路p二极管调制电路二极管调制电路p差分对调制电路和模拟乘法器差分对调制电路和模拟乘法器u6.3.2高电平调幅电路高电平调幅电路p基极调幅基极调幅p集电极调幅集电极调幅6.3.1 概述概述一、调幅的方法：一、调幅的方法：二、低电平调幅电路二、低电平调幅电路v将功率放大和调制分开。调制后的信号功率较低，需要再经过功率放将功率放大和调制分开。调制后的信号功率较低，需要再经过功率放大器放大，达到一定的发射功率后再发送。大器放大，达到一定的发射功率后再发送。v发射机的前级。发射机的前级。v调制过程在低电平级进行。调制过程在低电平级进行。v需要的调制功率小，电路简单。需要的调制功率小，电路简单。vDSB、SSB均采用这种方式。均采用这种方式。v实现方法：实现方法：二极管调制器二极管调制器差分对调制电路和模拟乘法器调制器差分对调制电路和模拟乘法器调制器6.3.1 概述概述v将功率放大和调制合二为一，直接产生达到输出功率要求的已调波。将功率放大和调制合二为一，直接产生达到输出功率要求的已调波。v发射机的最后一级。发射机的最后一级。v调制过程在高电平级进行，通常在高频功率放大器调制过程在高电平级进行，通常在高频功率放大器(丙类丙类)中进行调制中进行调制输出电压振输出电压振幅受调制信号控制的调谐功率放大器。幅受调制信号控制的调谐功率放大器。v不需效率低的线性放大器，有利于提高整机效率，但须兼顾输出功率、效率和调制线不需效率低的线性放大器，有利于提高整机效率，但须兼顾输出功率、效率和调制线性的要求。性的要求。vAM信号多采用这种方式。信号多采用这种方式。v实现方法实现方法p集电极调幅集电极调幅调制信号控制调制信号控制集电极集电极电源电压以实现调幅电源电压以实现调幅p基极调幅基极调幅调制信号控制调制信号控制基极基极电源电压以实现调幅。电源电压以实现调幅。三、高电平调幅三、高电平调幅6.3.1 概述概述普通调幅波实现框图普通调幅波实现框图6.3.2 低电平调幅电路低电平调幅电路一、二极管调制电路一、二极管调制电路l单二极管调制电路单二极管调制电路l二极管平衡调制电路二极管平衡调制电路l二极管双平衡二极管双平衡调制电路调制电路（环形调制电路）环形调制电路）二、差分对调制电路二、差分对调制电路*（自学）（自学）l单单差分对乘差分对乘法法器器l双差分对双差分对平衡调制平衡调制器器lXFCl596集成集成平衡调制器平衡调制器l三差分对乘三差分对乘法法器（双差分对器（双差分对模拟乘法模拟乘法器）器）一、二极管调制电路一、二极管调制电路1、单二极管电路、单二极管电路当当UcmUm时时，可得到可得到单二极管调幅电路单二极管调幅电路单二极管调制电路频谱单二极管调制电路频谱cc+c-2c3c+3w wc-W W电电流流成成分分二极管平衡调制电路二极管平衡调制电路u1(uC)=U1mcos1t，u2(u)=U2mcos2t，U1mU2m，U1mVP(on)D1、D2是特性完全相同的开关二极管；是特性完全相同的开关二极管；Tr1二次、二次、Tr2的一次有中心抽头，上下严格对称；的一次有中心抽头，上下严格对称；u1(uC)同相加到同相加到D1、D2上；上；u2(u)反相加到反相加到D1、D2上。上。电流差分输出，即电流差分输出，即iiD1iD2。等效电路等效电路由于加到两个二极管的控制电压由于加到两个二极管的控制电压uc是同是同相的，可得到相的，可得到二极管平衡调制电路二极管平衡调制电路二极管平衡电路频谱二极管平衡电路频谱c+c-3w wc+W W3w wc-W W电电流流成成分分二极管平衡电路输出波形二极管平衡电路输出波形二极管平衡电路特点二极管平衡电路特点u由于控制电压由于控制电压uc同相加在两二极管的两端。当电路完全对称时，两个相等的同相加在两二极管的两端。当电路完全对称时，两个相等的C分量互相抵消，因此在输出中不再有分量互相抵消，因此在输出中不再有C及其谐波分量。即在输出中，及其谐波分量。即在输出中，不必要的不必要的频率分量进一步减少了频率分量进一步减少了。（。（DSB调幅）调幅）u电路需要严格对称电路需要严格对称：当两二极管特性不一致时，两电流中的载波及谐波分量就不：当两二极管特性不一致时，两电流中的载波及谐波分量就不能完全抵消，形成载波信号的泄漏。为减小泄漏，可采取以下措施：能完全抵消，形成载波信号的泄漏。为减小泄漏，可采取以下措施：u使二极管的特性相同使二极管的特性相同用小电阻与二极管串接，使二极管等效正反电阻用小电阻与二极管串接，使二极管等效正反电阻彼此接近；彼此接近；(会使电流减小，因此阻值不能大，一般为几十到几百欧。会使电流减小，因此阻值不能大，一般为几十到几百欧。)u使变压器中心抽头准确对称使变压器中心抽头准确对称双线并绕法，在中心抽头处加平衡电阻；双线并绕法，在中心抽头处加平衡电阻；屏蔽措施。屏蔽措施。u为改善电路性能，应使开关二极管工作在为改善电路性能，应使开关二极管工作在理想开关状态，理想开关状态，可采取以下措施：可采取以下措施：u选择开关特性好的二极管，如热载流子二极管。选择开关特性好的二极管，如热载流子二极管。u载波远大于调制信号（载波远大于调制信号（10倍以上）。倍以上）。3 3、环形调制器、环形调制器3 3、环形调制器、环形调制器等等效效于于两两个个二二极极管管平平衡衡电电路路二极管双平衡乘法器电路频谱二极管双平衡乘法器电路频谱c+c-3w wc+W W3w wc-W W电电流流成成分分有用边频分量有用边频分量的振幅增加了的振幅增加了一倍一倍低频分量被低频分量被抑制抑制cc+c-2c3c+3w wc-W W电电流流成成分分三个二极管调幅电路三个二极管调幅电路(乘法器乘法器)频谱比较频谱比较c+c-3w wc+W W3w wc-W W电电流流成成分分c+c-3w wc+W W3w wc-W W电电流流成成分分6.3.3 高电平调幅电路高电平调幅电路1、基极调幅电路、基极调幅电路（1）基本工作原理）基本工作原理（2）调制特性和测量电路）调制特性和测量电路（3）设计要求）设计要求（4）特点）特点2、集电极调幅电路、集电极调幅电路（1）基本工作原理）基本工作原理（2）调制一周的平均功率和效率）调制一周的平均功率和效率（3）设计要求）设计要求（4）特点）特点1 1、基极调幅电路、基极调幅电路基本工作原理基本工作原理基极调幅波形基极调幅波形基极调幅失真波形基极调幅失真波形基极调幅特点基极调幅特点优点优点：基极电路电流小，消耗功率小，故所需的调制信号功率很小，调制信基极电路电流小，消耗功率小，故所需的调制信号功率很小，调制信号的放大电路比较简单。号的放大电路比较简单。缺点缺点：调制信号与载波信号之间的相互影响较大。调制信号与载波信号之间的相互影响较大。工作在欠压状态，集电极效率低。工作在欠压状态，集电极效率低。适用场合适用场合：一般用于功率不大、对失真要求较低的发射机中。一般用于功率不大、对失真要求较低的发射机中。2、集电极调幅电路、集电极调幅电路电源电压随调制信号变化的调谐放大器电源电压随调制信号变化的调谐放大器（1）基本工作原理）基本工作原理集电极调幅调制特性集电极调幅调制特性只有放大器工作在过压状态，集电极电压对集电极电流才有较强的控制作只有放大器工作在过压状态，集电极电压对集电极电流才有较强的控制作用。用。集电极调幅波形集电极调幅波形集电极调幅特点集电极调幅特点优点优点：调制信号与载波信号间的相互影响较小。调制信号与载波信号间的相互影响较小。工作在过压状态，调幅效率较高。工作在过压状态，调幅效率较高。缺点缺点：集电极调幅需要的调幅功率比基极调幅大得多。集电极调幅需要的调幅功率比基极调幅大得多。适用场合适用场合：适用于较大功率的调幅发射机中。适用于较大功率的调幅发射机中。6.4 振幅解调原理与电路振幅解调原理与电路6.4.1概述概述6.4.2二极管峰值包络检波器二极管峰值包络检波器6.4.3同步检波器同步检波器检波检波振幅调制的解调，即从调幅波中不失真地检出调制信号振幅调制的解调，即从调幅波中不失真地检出调制信号将已调信号通过将已调信号通过非线性器件非线性器件产生包含原调制信号的新频率成分，产生包含原调制信号的新频率成分，由由RC低通滤波器低通滤波器取出原调制信号取出原调制信号种类种类相干相干解调（解调（同步同步检波）检波）非相干非相干解调解调6.4.1 概述概述又称又称同步解调同步解调将将调幅信号与一本地载波信号相乘调幅信号与一本地载波信号相乘以得出调制信号分量。该以得出调制信号分量。该本地载波信号在接收设备内产生，且与调幅信号中的载波相本地载波信号在接收设备内产生，且与调幅信号中的载波相干或者说干或者说同步同步(即本地载波与调幅信号中载波的即本地载波与调幅信号中载波的频率相同频率相同，二，二者的者的相位相位也应也应相同相同或有很小的相位差或有很小的相位差)。相干解调相干解调低通滤波器低通滤波器相干解调（续相干解调（续）数学分析数学分析若调幅信号表示为：若调幅信号表示为：本地载波信号表示为：本地载波信号表示为：则相乘的结果为：则相乘的结果为：可得解调输出为：可得解调输出为：相角相角 直接影响解调的输出。直接影响解调的输出。极端情况下，如果极端情况下，如果=/2，则将无解则将无解调输出。调输出。因此，产生和载频信号因此，产生和载频信号同频同相同频同相的本地的本地载波是相干解调的一个载波是相干解调的一个关键关键问题。问题。非相干非相干解调解调非相干解调非相干解调利用某些元件的利用某些元件的非线性特性非线性特性对调幅信号进行非线性变换，也可实现对调幅信号进行非线性变换，也可实现调幅波的解调。调幅波的解调。不需要本地载波作为相干信号不需要本地载波作为相干信号。方式方式小信号平方律检波小信号平方律检波大信号峰值包络检波大信号峰值包络检波平均包络检波平均包络检波对非相干解调的技术对非相干解调的技术要求要求检波效率（电压传输系数）检波效率（电压传输系数）对于等幅高频波，检波效率用来描述检波器把等对于等幅高频波，检波效率用来描述检波器把等幅高频波（电压幅值为幅高频波（电压幅值为Ucm）转换为直流电压转换为直流电压（U0）的能力，又称电压传输系数的能力，又称电压传输系数对于调幅波，检波效率为输出低频信号的电压幅对于调幅波，检波效率为输出低频信号的电压幅值与输入高频调幅信号包络的幅度之比。值与输入高频调幅信号包络的幅度之比。检波效率检波效率检波器将高频调幅波转换为低频电压的能力检波器将高频调幅波转换为低频电压的能力检波器输出电压的平均值与输入高频电压的振幅成线性关系检波器输出电压的平均值与输入高频电压的振幅成线性关系线性检波线性检波输入等幅高频波输入等幅高频波输出平均电压输出平均电压U0整流出的直流电压整流出的直流电压检波电压的幅值检波电压的幅值输入调幅波输入调幅波输出低频信号输出低频信号检出的低频电压幅度检出的低频电压幅度调幅波包络线变化的幅度调幅波包络线变化的幅度对非相干解调的技术要求（续对非相干解调的技术要求（续）检波失真检波失真输出电压和输入调幅波输出电压和输入调幅波包络包络形状的形状的相似程度相似程度。要求要求检波器的输出信号波形与输入调幅信号的包络之间只有时间延迟或幅度检波器的输出信号波形与输入调幅信号的包络之间只有时间延迟或幅度比例上的变化，而不出现新的频率成分或改变原有各频率分量间的相互关系，比例上的变化，而不出现新的频率成分或改变原有各频率分量间的相互关系，也也即不出现非线性失真或线性失真即不出现非线性失真或线性失真。输入阻抗输入阻抗检波电路的输入阻抗是前级放大器的负载阻抗。检波电路的输入阻抗是前级放大器的负载阻抗。越大对前级的影响越小越大对前级的影响越小。对非相干解调的技术要求（续）对非相干解调的技术要求（续）谐波输出谐波输出检波器的输出信号中，除有用信号外，往往还包含有载波及其各次谐波检波器的输出信号中，除有用信号外，往往还包含有载波及其各次谐波分量。低通滤波器可以使送往下级的检波信号中不包含这些分量，但在分量。低通滤波器可以使送往下级的检波信号中不包含这些分量，但在载波频率较高时，在低通滤波器之前，这些分量就可能通过空间辐射、载波频率较高时，在低通滤波器之前，这些分量就可能通过空间辐射、寄生耦合或电源反馈到前级，影响电路工作的稳定性。寄生耦合或电源反馈到前级，影响电路工作的稳定性。因此在设计检波因此在设计检波器时，要尽量避免载波及其高次谐波的出现器时，要尽量避免载波及其高次谐波的出现。6.4.2 小信号平方律检波器小信号平方律检波器检波电路检波电路工作原理工作原理检波电路检波电路二极管有偏置电压；二极管电流全流通；输入信号很小。二极管有偏置电压；二极管电流全流通；输入信号很小。工作原理工作原理若输入的调幅信号为单频调制调幅波：若输入的调幅信号为单频调制调幅波：二极管输入电压为：二极管输入电压为：二极管在二极管在Q点的幂级数展开式为：点的幂级数展开式为：二次谐波失真系数二次谐波失真系数6.4.3 大信号峰值包络检波大信号峰值包络检波一、检波电路一、检波电路二、工作原理二、工作原理三、检波失真三、检波失真四、参数选择四、参数选择一、检波电路一、检波电路二极管无偏置电压；二极管电流流通角很小；输入信号大。二极管无偏置电压；二极管电流流通角很小；输入信号大。元件参数满足下列条件：元件参数满足下列条件：二、工作原理二、工作原理检波过程检波过程就是信号通过二极管给就是信号通过二极管给电容充电与电容对电阻电容充电与电容对电阻R放电的放电的交替重复过程交替重复过程时间常数时间常数RLC远大于输入电压载波周期，放电慢，二极管的负极永远处于正的较远大于输入电压载波周期，放电慢，二极管的负极永远处于正的较高的电位，因此高的电位，因此二极管只在输入电压的峰值附近才导通二极管只在输入电压的峰值附近才导通。导通时间很短，电流。导通时间很短，电流通角通角很小，因此二极管电流是一窄脉冲序列很小，因此二极管电流是一窄脉冲序列峰值检波峰值检波三、检波失真三、检波失真小信号检波器小信号检波器由于二极管伏安特性弯曲引起的失真由于二极管伏安特性弯曲引起的失真大信号检波器大信号检波器对角线切割失真（惰性失真、放电失真）对角线切割失真（惰性失真、放电失真）由于滤波电容放电慢引由于滤波电容放电慢引起的失真起的失真割底失真（负峰切割失真）割底失真（负峰切割失真）由于输出耦合电容上所充的直流电压由于输出耦合电容上所充的直流电压引起的失真引起的失真1 1、对角线切割失真对角线切割失真滤波电容引起滤波电容引起为防止对角线失真，应使放电速度比包络线下降速度快。为防止对角线失真，应使放电速度比包络线下降速度快。对角线切割失真对角线切割失真CRL值的确定值的确定设输入检波器的信号为单频调制的调幅波，则其包络线为设输入检波器的信号为单频调制的调幅波，则其包络线为则包络线变化速度为则包络线变化速度为1、包络线下降速度、包络线下降速度为防止对角线失真，应使放电速度比包络线下降速度快。为防止对角线失真，应使放电速度比包络线下降速度快。对角线切割失真对角线切割失真CRL值的确定值的确定2、放电速度、放电速度电容电容C通过通过RL放电，放电时通过放电，放电时通过C的电流应等于通过的电流应等于通过RL的电流的电流在二极管停止导电的瞬间在二极管停止导电的瞬间tA，C上的电压约等于输入电压幅值，即二极管上的电压约等于输入电压幅值，即二极管停止导电瞬间的放电速度为停止导电瞬间的放电速度为放电速放电速度度为防止对角线失真，应使放电速度比包络线下降速度快，即为防止对角线失真，应使放电速度比包络线下降速度快，即对角线切割失真对角线切割失真CRL值的确定值的确定在多音调制时，作为工程估算，在多音调制时，作为工程估算，Ma和和 均均应取最大值应取最大值为兼顾检波性能，工程上取为兼顾检波性能，工程上取2 2、割底失真、割底失真输出耦合电容引起交直流负载不同输出耦合电容引起交直流负载不同割底失真割底失真稳定状态下，稳定状态下，Cc上充有直流电压上充有直流电压U0Cc大，其上电压在低频一周内基本大，其上电压在低频一周内基本保持不变，可看成为一直流电源，保持不变，可看成为一直流电源，该电源在该电源在RL、Ri上形成分压上形成分压分压对二极管为负。分压对二极管为负。当输入电压调制过深时，可能在当输入电压调制过深时，可能在一部分时间内其幅值低于该分压，一部分时间内其幅值低于该分压，使二极管在该期间截止使二极管在该期间截止产生产生割底失真割底失真。为避免割底失真，要求输入信号的为避免割底失真，要求输入信号的最小值（最小值（Ucm(1-ma)）大于等于大于等于UR交直流电阻之比交直流电阻之比越小或越小或调制度调制度越大；越易产生割底失真。越大；越易产生割底失真。割底失真割底失真割底失真克服方法割底失真克服方法I)Ri2很大很大可将可将RL分为分为RL1+RL2取取RL1/RL2=0.10.2，R=RL1+RL2Ri2RL1+RL2=RLII)Ri2很小很小则在则在RL与与Ri2之间接一射随器（具有高的输入阻抗，低的输出阻抗）起到之间接一射随器（具有高的输入阻抗，低的输出阻抗）起到阻抗匹配的作用。阻抗匹配的作用。四、参数选择四、参数选择896.5 6.5 混混 频频6.5.16.5.1电路的组成电路的组成 由混频器和本地振荡器两部分组成，是一种由混频器和本地振荡器两部分组成，是一种差频差频器件。器件。把接收到的把接收到的高频高频信号经过变为一个固定的信号经过变为一个固定的中频中频fI，并保持原，并保持原 高频信号的特性（如调幅规律）不变。一般地：高频信号的特性（如调幅规律）不变。一般地：例如，例如，AM调幅收音机中，变频就是将调幅收音机中，变频就是将载波频率载波频率为为 535535 1605KHz1605KHz的高频已调信号变成中频为的高频已调信号变成中频为465KHz465KHz的已调幅信号。的已调幅信号。已调幅波已调幅波本地振荡本地振荡90 混频后得到固定的中频，可降低接收机的成本。理由：混频后得到固定的中频，可降低接收机的成本。理由：一个接收机，一个接收机，需能需能接收接收多个多个不同不同载频载频、不同、不同距离距离的无线电信号；的无线电信号；它它必须必须做成做成多波段多波段接收机，每个接收机，每个波段波段覆盖一个小的频率范围，覆盖一个小的频率范围，所以，接收机所以，接收机覆盖覆盖的频谱范围的频谱范围应该应该很宽。很宽。在宽的频带内，放大器很难做到增益的平坦性。在宽的频带内，放大器很难做到增益的平坦性。若将不同频道的信号变频到一个固定的频点（中频）上，增若将不同频道的信号变频到一个固定的频点（中频）上，增 益益好好控制；接收机在接收不同频率的信号时，可使用相同的控制；接收机在接收不同频率的信号时，可使用相同的 器件，降低成本。器件，降低成本。中频处理技术相当成熟，有利于电路的标准化，适应大规模中频处理技术相当成熟，有利于电路的标准化，适应大规模 生产。注：调幅收音机中频：生产。注：调幅收音机中频：465KHZ 调频收音机中频：调频收音机中频：10.7MHZ 电视机第一伴音中频：电视机第一伴音中频：31.5MHZ 第二伴音中频：第二伴音中频：6.5MHZ 图像中频：图像中频：38MHZ 中频的使用，可使不同波段内的中频的使用，可使不同波段内的微弱微弱信号信号得到足够的增益，得到足够的增益，并提高对有用信号的选择性。并提高对有用信号的选择性。916.5.2 6.5.2 混频电路的工作原理混频电路的工作原理任何含有任何含有平方项平方项特性的非线性器件，都可以完成变频作用。特性的非线性器件，都可以完成变频作用。为简单，为简单，设设输入到混频器的两个信号都是正弦波，且混频器输入到混频器的两个信号都是正弦波，且混频器的的伏安伏安特性为特性为：将将 代入上式，则有：代入上式，则有：经中心频率为经中心频率为的的带通滤波器带通滤波器后，就能取出后，就能取出中频中频成分：成分：电流电流 i 与已调波电压与已调波电压 u 的调制规律是完全相同的，不同的的调制规律是完全相同的，不同的只是载波频率，从而完成了变频作用。只是载波频率，从而完成了变频作用。晶体三极管混频器晶体三极管混频器在V0mVsm时，晶体三极管表现为一个时变参量元件，其静态工作电流和跨导均随V0(t)做周期性变化，即：946.5.3 6.5.3 混频器的主要技术指标混频器的主要技术指标 混频增益混频增益（包括（包括电压增益电压增益和和功率增益功率增益）电压增益：输出中频电压振幅电压增益：输出中频电压振幅UI与输入高频电压振幅与输入高频电压振幅Us之比之比 。功率增益：输出中频信号功率功率增益：输出中频信号功率P PI I与输入高频信号功率与输入高频信号功率P PS S之比。之比。选择性：选择性：接收有用信号，排除干扰信号的能力。接收有用信号，排除干扰信号的能力。主要是指：在满足主要是指：在满足通频带通频带要求的前提下，排除要求的前提下，排除邻近邻近信道信道干扰干扰的的能力，取决于中频能力，取决于中频滤波滤波网络的网络的选频选频特性。特性。噪声系数噪声系数 ：混频器位处接收机前端电路，其噪声系数对整混频器位处接收机前端电路，其噪声系数对整 机的噪声系数影响极大；因此，要尽量降低混频器的噪声机的噪声系数影响极大；因此，要尽量降低混频器的噪声 系数。措施：系数。措施：使用低噪声器件；使用低噪声器件；采用模拟乘法器或具采用模拟乘法器或具 有平方律特性的非线性器件。有平方律特性的非线性器件。失真：失真：代表混频器非线性的代表混频器非线性的伏安特性伏安特性的的幂级数幂级数项数越高，干扰项数越高，干扰 就越多，非线性失真就越严重，可采用平方律器件或模拟乘法就越多，非线性失真就越严重，可采用平方律器件或模拟乘法 器。器。966.5.4 6.5.4 混频、振幅调制、解调的相互关系混频、振幅调制、解调的相互关系 都是都是三端口网络三端口网络，两个输入两个输入端，端，一个输出端一个输出端，使用同样的电，使用同样的电 子器件（高电平调幅与包络检波除外）。子器件（高电平调幅与包络检波除外）。同属频谱的线性同属频谱的线性搬移电搬移电路路，但并不改变已调波的频谱结构，但并不改变已调波的频谱结构，只是改变了中心频率（注意，变频前后，上、下边频的位置只是改变了中心频率（注意，变频前后，上、下边频的位置 交换了交换了）。）。但但由于频谱由于频谱搬移搬移的位置不同的位置不同，其功能其功能也也就完全不同。就完全不同。97