第五章调幅、检波与混频.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,音频放大,调制器,激励放大,输出功,率放大,话,筒,载波,振荡器,音频放大,解调器,中频放大,滤波,混频器,天线开关,扬,声,器,高频放大,本地,振荡器,第一节,AM,、,DSB,、,SSB,信号分析,第二节 振幅调制及解调电路,第三节 混频原理与电路,第四节,混频器中的干扰,第五章 调幅、检波与混频,南昌航空大学,调制：就是用调制信号（或 ）去控制载波（和 ）某个参数的过程。,载波：未受调制的高频振荡信号。,振幅调制：由调制信号去控制载波的振幅，使其幅度的变化量随调制信号成正比的变化。,振幅调制分为三种方式：,普通的调幅方式（,AM,）,抑制载波的双边带调制（,DSB,SC,）,抑制载波的单边带调制（,SSB-SC,）,第一节,AM,、,DSB,、,SSB,信号分析,载波电压,调制电压,振幅调制信号振幅为,为,调制灵敏度,，一般由调制电路确定。,为调幅度（调制度）,1,、振幅调制信号,2,、调幅波的频谱,单频调制时，调幅波占用的带宽,语音信号及已调信号频谱,调制信号为一连续谱信号或多频信号，其最高频率为,则,AM,信号占用的带宽,3,、调幅波的功率,载波功率,上、下边频的平均功率,AM,信号的平均功率,两个边频功率与载波功率的比值,调幅波的最大功率和最小功率,例,5.1,有一调幅波，幅度最大值为,16V,，最小值为,4V,，载波频率为,2MHz,，调制信号频率为,400Hz,，求：调幅系数；写出数学表示式；画出调幅波的频谱图；各频率分量的功率（负载电阻为,10,欧姆）。,4,、,双边带信号,在调制过程中，将载波抑制就形成了抑制载波双边带信号，简称双边带信号。,双边带信号的带宽,：,单边带（,SSB,）信号是由,DSB,信号经边带滤波器滤除一个边带或在调制过程中,直接将一个边带抵消而成。单频调制时,当取上边带时,当取下边带时,5,、,单边带信号,(,a)DSB,频谱,(b),上边带频谱,(c),下边带频谱,6,、,实现模型,（,1,）,AM,信号实现模型：,（,2,）,DSB,信号实现模型：,（,3,）,SSB,信号实现模型：,滤波法：,相移法：,f(t,),中含多种频率分量，要实现所有,f,分量都相移,90,o,很难。,（,1,）在频域，振幅调制是将调制信号的频谱不失真地从低频搬移到载波频率的两侧（,DSB,）或一侧（,SSB,）。,（,2,）从功率上讲，,AM,的功率利用是不充分的；,DSB,载波分量被抑制，功率利用较充分；,SSB,不但功率利用率高且它所占用频带比,AM,、,DSB,减小了一半。频带利用充分。,小结：,第二节 振幅调制及解调电路,调制可分为,高电平调制,和,低电平调制,：,低电平调制：,将调制和功放分开，调制后的信号电平较低，还需经功率放大后达到一定的发射功率再发送出去,。,DSB,、,SSB,以及调频（,FM,）,信号均采用这种方式。,调制效率高,调制线性范围大,失真要小,高电平调制：,将功放和调制合二为一，调制后的信号不需再放大就可直接发送出去。这种调制主要用于形成,AM,信号。,对调制器的,主要要求,：,1.,高电平调制电路,（,1,）,高电平调制的集电极调制,集电极调幅的波形,（,2,）高电平调制的基极调制,欠压区,过压区,基极调幅的波形,分类：二极管调制、模拟乘法器调制，产生,DSB,、,SSB,信号,（,1,）二极管调制电路（,AM,）：,电路结构：,2.,低电平调制电路,工作原理：,U,2,U,1,而,u,D,u,1,+,u2,二极管的通断主要由,u,2,控制,可得,V,p,较小,有,U,2,V,p,可令,V,p,=0(,也可在电路中加一固定偏置电压,E,o,用以抵消,V,p,）,进一步写为,若,u,1,U,1,cos,1,t,为单一频率信号，代入上式有,由上式可以看出，流过二极管的电流,i,D,中的频率分量有,:,（,1,）输入信号,u,1,和控制信号,u,2,的频率分量,1,和,2,;,（,2,）,控制信号,u,2,的频率,2,的偶次谐波分量,;,（,3,）由输入信号,u,1,的频率,1,与控制信号,u,2,的奇次谐波分量的组合频率分量,（,2n+1,）,2,1,n=0,1,2,。,单二极管调制电路频谱,（2,）,二极管平衡调制电路,(DSB):,它是由两个性能一致的二极管及中心抽头变压器,T,1,、,T,2,接成平衡电路的。,与单二极管电路的条件相同，。,U,2,U,1,二极管开关主要受,u,2,控制。若忽略输出电压的反作用，则加到两个二极管的电压,u,D1,、,u,D2,u,D1,=,u,2,+,u,1,u,D2,=,u,2,-,u,1,工作原理,考虑,u,1,U,1,cos,1,t,代入上式可得,（,3,）二极管双平衡调制电路（环形调制器）,当,u,1,=U,1,cos,1,t,（,4,）集成模拟乘法器电路,调整调制度,补偿失调电压,调整静态电流,扩展线性范围,可单端或双端输出,扩展线性范围,改为,10K,时，可实现,DSB,调整调制度,3.,调幅信号的解调,从高频已调信号中恢复出调制信号的过程称为,解调,，又称为,检波,。,振幅解调方法可分为,包络检波,和,同步检波,两大类。,通,断,通,断,（,1,）二极管峰值包络检波器原理电路与工作分析,原理电路,二极管导通,二极管截止,检波器稳态时的电流电压波形,加入等幅波时检波器的工作过程,二极管包络检波器输入,AM,信号时检波器,的输出波形,包络检波器的输出电路,传输系数,：输入载波电压振幅为 ，输出直流电压为,，则,（,2,）二极管峰值包络检波器性能分析,定义：,输入电阻,：,（,3,）检波器的失真,惰性失真,不失真条件：,底部切削失真,不失真条件：,减小底部切削失真的电路,检波器,音量调节,自动增益控制,AGC,（,4,）,设计中应该考虑的问题,二极管的选择,要选择导通电阻和结电容比较小的二极管，可以提高效率。,电阻,R,1,、,R,2,选择,为了不损失效率，,R,1,/R,2,一般选择在,0.10.2,，而,R,1,+R,2,几千,，它不能太大，否则容易产生底边切割失真或惰性失真。,电容的选择,C,太大容易产生惰性失真，太小又会使纹波加大，效率降低。因此应使,2,F,max,1/RC,U,s,，,大信号工作,，,可得输出电流,i,o,为,输出端接中频滤波器，则输出中频电压,u,I,为,（,2,）二极管混频电路,经中频滤波后，得输出中频电压,:,干扰：,除了有用信号外的所有信号统称为干扰。,混频器存在下列干扰：,信号与本振的,自身组合干扰,（也叫干扰哨声）,外来干扰与本振的,组合干扰,（也叫副波道干扰、寄生通道干扰）,外来干扰互相作用形成的,互调干扰,外来干扰与信号形成的,交叉调制干扰,（交调干扰）,阻塞、倒易混频干扰等等,第四节 混频器中的干扰,1.,信号与本振的自身组合干扰（干扰哨声）,输入信号,和本振电压 ，则混频器产生的组合频率分量为：,当有用中频为差频时，即 或,称为变频比。,特点,：,一部接收机，当中频频率确定后，则在其工作频率范围内，由信号及本振产生的上述组合干扰点是确定的。,可能会形成干扰，则可得到：,U,S,U,L,幅度取小些，谐波小，产生干扰的可能性小；采用平衡、环形混频器，抵消一些组合分量；采用高中频。,抑制方法：,2.,外来干扰与本振的组合干扰（寄生通道干扰）,如果干扰频率 满足,式中，由所接收的信号频率决定，用 代入上式，可得,p=0,、,q=1,，即形成中频干扰。,，,就能形成干扰,。,抑制方法：,提高前端电路的选择性；加中,频陷波电路；合理选择中频数值。,本振,混频,BPF,产生原因：,外来干扰信号频率与本振频率的组合频率正好接近中频，此干扰信号能够通过寄生通道形成干扰。,镜像干扰,抑制方法：,提高前端电路的选择性；,提高中频频率；,采用具有镜频抑制技术的先进的接收机结构。,组合副波道干扰,抑制方法：,提高前端电路的选择性；,采用高中频；,选择合适的混频电路。,3.,交叉调制干扰（交调干扰）,由非线性器件的 展开成泰勒级数，其第四阶,代入四阶项，其中有,形成干扰。,抑制方法：,提高前端电路的选择性,；,选择合适的器件（如平方律器件）及合适的工作状态,干扰信号的调制信号在混频器非线性特性的作用下，转移,到了信号的载波上，使两个调制信号交叉在一起形成干扰。,设,4.,外来干扰互相形成的互调干扰（互调干扰）,同时作用于混频器的输入端，相互作用产生组合分量。,会形成干扰。,抑制方法：,提高前端电路的选择性；,选择合适的电路和工作状态。,两个以上的干扰信号相互调制产生接近有用信号频率的干,扰分量，此干扰与有用信号一起进入中放系统而形成干扰。,6.,阻塞失真,抑制方法：,扩大动态范围；,加,AGC,电路。,5.,包络失真,由于混频器的非线性，使输出包络与输入包络不一致所造成的失真。,强信号和强干扰进入混频器时，中频信号的振幅不随输入高频信号的幅度变化，因而收听不到有用信号。,7.,倒易混频,本振频谱,信号与干扰,中频输出,抑制方法：,提高前端电路的选择性、本振的频谱纯度,强干扰信号进入混频器时，混频器输出端的噪声加大，信噪比降低。,小结：,在判断属于何种干扰时，除了要注意各种信号之间的关系外，还要注意某些干扰的特点，如：,组合频率干扰（干扰哨声），其现象一定是产生了音频哨声；,交调干扰是收到信号就收到干扰，信息消失，干扰也消失；,互调干扰通常收到的是杂乱的噪声；,寄生通道干扰，其频率关系较为明显。,例,2,：,在一超外差式广播收音机中，中频频率,465kHz,，试分析下列现象属于何种干扰，又是如何形成,的。,（,1,）当收到频率,f,c,=931kHz,的电台时，伴有频率为,1kHz,的,哨叫声。,（,2,）当收听频率,f,c,=550kHz,的电台时，听到频率为,1480kHz,的强电台播音。,（,3,）当收到频率,f,c,=1480kHz,的电台时，听到频率为,740kHz,的强电台播音。,