-模拟调幅检波与混频电路.pptx
《-模拟调幅检波与混频电路.pptx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《-模拟调幅检波与混频电路.pptx(106页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、1第第6章章 模拟调幅、检波与混频电路模拟调幅、检波与混频电路(线性频率变换电路线性频率变换电路)6.1 概述概述6.2 振幅调制与解调原理振幅调制与解调原理6.3 调幅电路调幅电路6.4 检波电路检波电路6.5 混频混频26.1 概述概述调制电路与解调电路是通信系统中的重要组成部分。调制电路与解调电路是通信系统中的重要组成部分。v调制:调制是在发射端将调制信号从低频段变换到高频调制:调制是在发射端将调制信号从低频段变换到高频段段,便于天线发送或实现不同信号源、不同系统的频分复便于天线发送或实现不同信号源、不同系统的频分复用;用;v解调:解调是在接收端将已调波信号从高频段变换到低解调:解调是在
2、接收端将已调波信号从高频段变换到低频段频段,恢复原调制信号。恢复原调制信号。分类:分类:按照载波波形的不同按照载波波形的不同,可分为脉冲调制和正弦波调制可分为脉冲调制和正弦波调制两种方式。两种方式。3v脉脉冲冲调调制制:以以高高频频矩矩形形脉脉冲冲为为载载波波,用用低低频频调调制制信信号号分分别别去去控控制制矩矩形形脉脉冲冲的的幅幅度度、宽宽度度或或位位置置三三个个参参量量,分分别别称称为为脉脉幅幅调调制制(PAM),脉宽调制脉宽调制(PDM)和脉位调制和脉位调制(PPM)。v正弦波调制:高频正弦波为载波正弦波调制:高频正弦波为载波,用低频调制信号分别去控制用低频调制信号分别去控制正弦波的振幅
3、、频率或相位三个参量正弦波的振幅、频率或相位三个参量,分别称为调幅分别称为调幅(AM)、调调频频(FM)和调相和调相(PM)。本书仅讨论正弦波调制。本书仅讨论正弦波调制。4正弦波的表示式为:正弦波的表示式为:其其中中,A是是振振幅幅,(t)是是瞬瞬时时相相位位角角,是是瞬瞬时时角角频频率率,0是初始相位。是初始相位。使使这这三三个个参参数数中中的的某某一一个个(幅幅度度、角角频频率率、相相位位)随随调调制制信信号号大大小小而而线线性性变变化化的的过过程程,分分别别称称为为幅幅度度调调制制、频频率率调调制制或相位调制,简称调幅、调频和调相。或相位调制,简称调幅、调频和调相。5而正弦振荡的瞬时角频
4、率和瞬时相位角之间的关系为:而正弦振荡的瞬时角频率和瞬时相位角之间的关系为:由由上上两两式式可可见见,调调频频与与调调相相的的相相位位角角(t)都都要要变变化化,故故有有时时将其称为合称为角度调制,或者简称调角。将其称为合称为角度调制,或者简称调角。解解调调是是调调制制的的逆逆过过程程。即即从从已已调调信信号号中中恢恢复复原原调调制制信信号号的的过过程程。与与幅幅度度调调制制、频频率率调调制制和和相相位位调调制制相相对对应应。有有幅幅度度解解调调、频频率率解解调调和和相相位位解解调调,并并分分别别简简称称为为检检波波、鉴鉴频频和和鉴相。鉴相。6本章首先分别在时域和频域讨论振幅调制与解调的基本本
5、章首先分别在时域和频域讨论振幅调制与解调的基本原理原理,然后介绍有关电路组成。由于混频电路、倍频电路然后介绍有关电路组成。由于混频电路、倍频电路与调幅电路、与调幅电路、振幅解调电路同属于线性频率变换电路振幅解调电路同属于线性频率变换电路,所所以也放在这一章介绍。以也放在这一章介绍。76.2.1普通调幅方式普通调幅方式6.2 振幅调制与解调原理振幅调制与解调原理1.普通调幅信号的表达式、普通调幅信号的表达式、波形、波形、频谱和功率谱频谱和功率谱设设载载波波为为uc(t)=Ucmcosct,调调制制信信号号为为单单频频信信号号,即即u(t)=Umcost(c),则普通调幅信号为则普通调幅信号为:u
6、AM(t)=(Ucm+kUm cos t)cosct =Ucm(1+Macost)cosct 其中调幅指数其中调幅指数0Ma1,k为比例系数。为比例系数。v波形波形8u(t),u c(t)和和uAM(t)的波形图。的波形图。调制调制信号信号载波载波信号信号高频已高频已调波调波信号信号9调幅指数:调幅指数:显显然然,当当Ma1时时,普普通通调调幅幅波波的的包包络络变变化化与与调调制制信信号号不不再再相相同同,产产生生了了失失真真,称称为为过过调调制制,如如图图所所示示。所所以以,普普通通调调幅幅要要求求Ma必须不大于必须不大于1。过调制波形过调制波形10其频谱图为:其频谱图为:uAM(t)=Uc
7、mcosct+cos(c+)t+cos(c-)t带宽:带宽:2v频谱与带宽频谱与带宽公式公式11一般非周期调制信号一般非周期调制信号u(t)的频谱是一连续频谱的频谱是一连续频谱,假设其频假设其频率范围是率范围是minmax,如载频仍是如载频仍是c带宽:带宽:2max12若若此此单单频频调调幅幅信信号号加加在在负负载载R上上,则则载载频频分分量量产产生生的的平平均均功功率率为为:两个边频分量产生的平均功率相同两个边频分量产生的平均功率相同,均为均为:调幅信号总平均功率为调幅信号总平均功率为:v功率功率13v AM调制方式的功率利用率最高只能达到调制方式的功率利用率最高只能达到1/3v提出问题:为
8、什么提出问题:为什么AM方式得到了广泛应用?方式得到了广泛应用?在接收方解调电路简单经济,对于调幅收音机,其接收在接收方解调电路简单经济,对于调幅收音机,其接收方是千家万户,因此得到了广泛应用。方是千家万户,因此得到了广泛应用。14 2.普通调幅信号的产生和解调方法普通调幅信号的产生和解调方法其中:其中:k1=k/Ucmv普通调幅信号的产生普通调幅信号的产生15 高电平调制:第高电平调制:第3章曾经讨论过利用丙类谐振功放的调制章曾经讨论过利用丙类谐振功放的调制特性也可以产生普通调幅信号。特性也可以产生普通调幅信号。由于功放的输出电压很高由于功放的输出电压很高,故这种方法称为高电平调幅。故这种方
9、法称为高电平调幅。低电平调制低电平调制16包络检波。包络检波。利利用用普普通通调调幅幅信信号号的的包包络络反反映映了了调调制制信信号号波波形形变变化化这这一一特特点点,如如能能将将包包络络提提取取出出来来,就就可可以以恢恢复复原原来来的的调调制制信信号号。这这就就是是包络检波的原理。包络检波的原理。包络检波原理图包络检波原理图 v普通调幅信号的解调普通调幅信号的解调17同步检波。同步检波。同同步步检检波波必必须须采采用用一一个个与与发发射射端端载载波波同同频频同同相相(或或固固定定相相位位差差)的信号的信号,称为同步信号。称为同步信号。同步检波可由乘法器和低通滤波器实现同步检波可由乘法器和低通
10、滤波器实现同步检波原理图同步检波原理图 18 设输入普通调幅信号设输入普通调幅信号uAM(t),乘法器另一输入同步信号为乘法器另一输入同步信号为:ur(t)=Urmcosct则乘法器输出为则乘法器输出为:19 可可见见,输输出出信信号号中中含含有有直直流流,2c,2c几几个个频频率率分分量量。用用低低通通滤滤波波器器取取出出直直流流和和分分量量,再再去去掉掉直直流流分分量量,就就可可恢恢复复原原调制信号。调制信号。如果同步信号与发射端载波同频不同相如果同步信号与发射端载波同频不同相,有一相位差有一相位差,ur=Urmcos(ct+)则乘法器输出中的则乘法器输出中的分量为分量为 k2UcmUrm
11、Macoscost。v是一常数是一常数,即同步信号与发射端载波的相位差始终保持恒即同步信号与发射端载波的相位差始终保持恒定定,则解调出来的则解调出来的分量仍与原调制信号成正比分量仍与原调制信号成正比,只不过振幅只不过振幅有所减小。当然有所减小。当然90,否则否则cos=0,分量也就为零了。分量也就为零了。v若若是随时间变化的是随时间变化的,即同步信号与发射端载波之间的相位差即同步信号与发射端载波之间的相位差不稳定不稳定,则解调出来的则解调出来的分量就不能正确反映调制信号了分量就不能正确反映调制信号了20例例1:已知调幅信号为:已知调幅信号为:(1)指出调制信号,载波信号;)指出调制信号,载波信
12、号;(2)画出频谱图;)画出频谱图;(3)求出单位电阻的边带功率、载波功率以及)求出单位电阻的边带功率、载波功率以及功率利用率功率利用率216.2.2双边带调幅方式双边带调幅方式 1 双边带调幅信号的特点双边带调幅信号的特点设设载载波波为为uc(t)=Ucmcosct,单单频频调调制制信信号号为为u(t)=Um cost(c),则双边带调幅信号为则双边带调幅信号为:uDSB(t)=ku(t)uc(t)=kUm Ucmcostcosct =kUmUcm/2 cos(c+)t+cos(c-)t 可可见见双双边边带带调调幅幅信信号号中中仅仅包包含含两两个个边边频频,无无载载频频分分量量,其其频带宽度
13、仍为调制信号带宽的两倍。频带宽度仍为调制信号带宽的两倍。22v波形与频谱图。波形与频谱图。双边带调幅波形与频谱双边带调幅波形与频谱 23v双边带调幅信号不仅其包络已不再反映调制信号波形的变双边带调幅信号不仅其包络已不再反映调制信号波形的变化化,而且在调制信号波形过零点处的高频相位有而且在调制信号波形过零点处的高频相位有180的突变。的突变。24 2.双边带调幅信号的产生与解调方法双边带调幅信号的产生与解调方法v调制:产生双边带调幅信号的最直接法就是将调制信调制:产生双边带调幅信号的最直接法就是将调制信号与载波信号相乘。号与载波信号相乘。v解调:由于双边带调幅信号的包络不能反映调制信号解调:由于
14、双边带调幅信号的包络不能反映调制信号,所以包络检波法不适用所以包络检波法不适用,而同步检波是进行双边带调幅信而同步检波是进行双边带调幅信号解调的主要方法。号解调的主要方法。25 设同步信号为设同步信号为ur(t)=Urmcosct,则乘法器输出为则乘法器输出为:用用低低通通滤滤波波器器取取出出低低频频分分量量,即即可可实实现现解解调调。将将上上式式双双边边带带信信号号取取平平方方,则则可可以以得得到到频频率率为为2c的的分分量量,然然后后经经二二分分频频电电路路,就就可可以以得得到到c分分量量。这这是是从从双双边边带带调调幅幅信信号号中中提提取取同同步步信号的一种方法。信号的一种方法。26 6
15、.2.3单边带调幅方式单边带调幅方式 单单边边带带调调幅幅方方式式是是指指仅仅发发送送上上、下下边边带带中中的的一一个个。如如以以发发送送上边带为例上边带为例,则单频调制单边带调幅信号为:则单频调制单边带调幅信号为:由上式可见由上式可见,单频调制单边带调幅信号是一个角频率为单频调制单边带调幅信号是一个角频率为c+的的单频正弦波信号。单频正弦波信号。单边带调幅信号的带宽与调制信号带宽相同单边带调幅信号的带宽与调制信号带宽相同,是普通调幅是普通调幅和双边带调幅信号带宽的一半。和双边带调幅信号带宽的一半。产生单边带调幅信号的方法主要有滤波法、产生单边带调幅信号的方法主要有滤波法、相移法以及相移法以及
16、两者相结合的相移滤波法。两者相结合的相移滤波法。27v滤波法滤波法从频域方面从频域方面 这这种种方方法法是是根根据据单单边边带带调调幅幅信信号号的的频频谱谱特特点点,先先产产生生双双边边带调幅信号带调幅信号,再利用带通滤波器取出其中一个边带信号。再利用带通滤波器取出其中一个边带信号。v对对于于频频谱谱范范围围为为minmax的的一一般般调调制制信信号号,如如min很很小小,则则上上、下下两两个个边边带带相相隔隔很很近近,用用滤滤波波器器完完全全取取出出一一个个边边带带而而滤除另一个边带是很困难的。滤除另一个边带是很困难的。28v相移法相移法从时域方面从时域方面单频单边带调幅信号可写成单频单边带
17、调幅信号可写成:29 由由上上式式可可知知,只只要要用用两两个个90相相移移器器分分别别将将调调制制信信号号和和载载波波信信号号相相移移90,成成为为sint和和sinct,然然后后进进行行相相乘乘和和相相减减,就就可以实现单边带调幅。可以实现单边带调幅。v对对单单频频信信号号进进行行90相相移移比比较较简简单单,但但是是对对于于一一个个包包含含许许多多频频率率分分量量的的一一般般调调制制信信号号进进行行90相相移移,要要保保证证其其中中每每个个频率分量都准确相移频率分量都准确相移90是很困难的。是很困难的。30v相移滤波法维夫法相移滤波法维夫法 滤波法的缺点在于高频滤波器的设计困难,而低频滤
18、波器滤波法的缺点在于高频滤波器的设计困难,而低频滤波器的设计要容易些。的设计要容易些。相移法的困难在于宽带相移法的困难在于宽带90相移器的设计相移器的设计,而单频而单频90相移器的相移器的设计比较简单。设计比较简单。结合两种方法的优缺点而提出的相移滤波法是一种比较可结合两种方法的优缺点而提出的相移滤波法是一种比较可行的方法行的方法,31 相相移移滤滤波波法法的的关关键键在在于于将将载载频频c分分成成1和和2两两部部分分,其其中中1是略高于是略高于max的低频的低频,2是高频是高频,即即c=1+2,12。32v 单边带信号的解调单边带信号的解调则乘法器输出为则乘法器输出为同同步步信信号号的的获获
19、取取:一一般般可可在在发发送送单单边边带带调调幅幅信信号号的的同同时时,也也附附带带发发送送一一个个功功率率较较小小的的载载波波信信号号,供供接接收收端端从从中中提提取取作作为同步信号。为同步信号。同步信号:同步信号:采用同步检波方式。采用同步检波方式。336.2.4残留边带调幅方式残留边带调幅方式v特点:残留边带调幅是指发送信号中包括一个完整边带、特点:残留边带调幅是指发送信号中包括一个完整边带、载波及另一个边带的小部分载波及另一个边带的小部分(即残留一小部分即残留一小部分)。这样这样,既比普既比普通调幅方式节省了频带通调幅方式节省了频带,又避免了单边带调幅要求滤波器衰减又避免了单边带调幅要
20、求滤波器衰减特性陡峭的困难特性陡峭的困难,发送的载频分量也便于接收端提取同步信号。发送的载频分量也便于接收端提取同步信号。v应用:在电视广播系统中应用:在电视广播系统中,由于图像信号频带较宽由于图像信号频带较宽,为了节为了节约频带约频带,同时又便于接收机进行检波同时又便于接收机进行检波,所以对图像信号采用了所以对图像信号采用了残留边带调幅方式残留边带调幅方式,而对于伴音信号则采用了调频方式。现以而对于伴音信号则采用了调频方式。现以电视图像信号为例电视图像信号为例,说明残留边带调幅方式的调制与解调原理。说明残留边带调幅方式的调制与解调原理。34残留边带调幅发送和接收滤波器幅频特性残留边带调幅发送
21、和接收滤波器幅频特性(a)发送;发送;(b)接收接收 35v若若采采用用普普通通调调幅幅,每每一一频频道道电电视视图图像像信信号号的的带带宽宽需需12 MHz,而而采采用用残残留留边边带带调调幅幅只只需需8 MHz。另另外外,对对于于滤滤波波器器过过渡渡带带的要求远不如单边带调幅那样严格的要求远不如单边带调幅那样严格,故容易实现。故容易实现。36 小小结结:普普通通调调幅幅功功率率利利用用率率低低,但但可可采采用用简简单单、低低成成本本的的包包络络检检波波方方式式,故故广广泛泛用用于于电电台台广广播播系系统统,给给广广大大接接收收者者带带来来便便利利。双双边边带带调调幅幅与与单单边边带带调调幅
22、幅功功率率利利用用率率高高,可可用用于于小小型型通通信信系系统统,其其中中单单边边带带调调幅幅可可节节省省一一半半频频带带,但但需需解解决决如如何何获获得得同同步步信号的问题。信号的问题。残留边带调幅广泛用于电视广播系统。残留边带调幅广泛用于电视广播系统。376.3.1高电平调幅电路高电平调幅电路6.3 调幅电路调幅电路丙丙类类谐谐振振功功放放的的调调制制特特性性分分为为基基极极调调制制特特性性和和集集电电极极调调制制特特性性两两种种,据据此此可可以以分分别别组组成成基基极极调调幅幅电电路路和和集集电电极极调调幅幅电电路路。现以集电极调幅电路为例现以集电极调幅电路为例,说明高电平调幅的原理。说
23、明高电平调幅的原理。集集电电极极调调制制特特性性是是指指固固定定丙丙类类谐谐振振功功放放的的VBB和和R,当当输输入入一一个个等等幅幅高高频频正正弦弦波波时时,输输出出高高频频正正弦弦波波的的振振幅幅Ucm将将随随集集电电极电源电压的变化而变化。极电源电压的变化而变化。38 若若集集电电极极电电源源电电压压为为UCC(t)=UCC0+u(t),即即一一个个固固定定直直流流电电压压与与一一个个低低频频交交流流调调制制信信号号之之和和,则则随随着着UCC的的变变化化,使使得得静静态态工工作作点点左左右右平平移移,从从而而使使动动态态线线左左右右平平移移。当当谐谐振振功功放放工工作作在在过过压压状状
24、态态时时,Ucm将将发发生生变变化化,近近似似有有UcmUCC(t)的的关关系系。如如输输入入信信号号为为高高频频载载波波cosct,输输出出LC回回路路调调谐谐在在c上上,则则输输出出信号可写成信号可写成:uo(t)=Ucmcosct=kUCC0+u(t)cosct其中其中k为比例系数。为比例系数。39集电极调幅电路原理集电极调幅电路原理 集电极调制特性集电极调制特性cosctUCC0+u(t)kUCC0+u(t)cosct40v高高电电平平调调幅幅电电路路的的优优点点是是调调幅幅、功功放放合合一一,整整机机效效率率高高,可可直直接接产产生生很很大大功功率率输输出出的的调调幅幅信信号号,但但
25、也也有有一一些些缺缺点点和和局局限限性性。一一是是只只能能产产生生普普通通调调幅幅信信号号,二二是是调调制制线线性性度度差差,例例如如集集电电极极调调制特性中制特性中Ucm与与UCC并非完全成线性关系。并非完全成线性关系。416.3.2 低电平调幅低电平调幅 模模拟拟乘乘法法器器是是低低电电平平调调幅幅电电路路的的常常用用器器件件,它它不不仅仅可可以以实实现现普普通通调调幅幅,也也可可以以实实现现双双边边带带调调幅幅与与单单边边带带调调幅幅。既既可可以以用用单单片片集集成成模模拟拟乘乘法法器器来来组组成成低低电电平平调调幅幅电电路路,也也可可以以直直接接采采用用含有模拟乘法器部分的专用集成调幅
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 模拟 调幅 检波 混频 电路
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【丰****】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【丰****】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。