通信电路原理第9章.ppt

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1、第九章振幅调制与解调,9-1 调幅的方法与电路1 9-2 单边带调制1 9-3 振幅解调概述2 9-4 同步检波1 9-5 包络检波1 9-6 平方率检波39-7 检波电路实例1 9-8 正交幅度调制与解调0,重点：掌握调幅信号的分类;各种调幅信号的波形、数学表达式、频谱图；各种调幅方法；各种调幅电路；检波的作用、检波方法；实际检波电路的分析与讨论。难点：晶体管调幅的工作原理及实际电路分析，实际调幅电路、检波电路的读图。,9-1 调幅的方法与电路1,调制与解调电路是通信、广播、测量等系统中的基本电路之一。频率变换电路(非线性电路)。调制的其他应用：如直流放大器。,一、乘法器调幅(图9-1 p2

2、81)四象限乘法器,实际典型值：vc(60mv)、v(300mv)、载波抑制60dB。,二、OTA调幅电路(图9-2 p282)可控跨导电路,三、开关型调幅电路,要求：VcV 即：vc等效为开关函数 S(t),1双二极管平衡调幅电路(图9-3 p282),设：二极管导通电阻为RD，等效负载为RL 对于D1、D2：vc是共模信号，在RL上相消;v是差模信号，vS(t)在RL上相加。,2二极管环型调幅电路(图9-4 p283),i5=i1-i4 i6=i2-i3i=i5-i6=i1-i4-(i2-i3)=(i1-i2)-(i4-i3),(i1-i2)同上 i=(i1-i2)-(i4-i3),3二极

3、管环型调幅实例(图9-5 p284),四、晶体管调幅电路,基极(发射极)调幅：v控制基极(发射极)电压。集电极(漏极)调幅：v控制集电极电压。由选频网络选出vo(已调信号)。,1.基极调幅电路(发射极调幅电路)(图9-6 p284),vbe=VBB+v+vc=VBB+Vcost+Vccosot,v、vc幅度不同时：(1)v、vc均较小 采用幂级数法分析，产生调幅波。(因非线性失真大，很少使用)(2)v较小(几mv几十mv)、vc较大(几百mv)采用时变参量法分析。(3)v小(几mv)、vc大(0.51v)采用开关函数法分析。调幅系数m1,线性范围小。(4)v、vc均较大(常用),工作于(甲乙类

4、)欠压状态。工作=90o120o 过压工作时，v ce变化小(图9-7 p285),基极调幅特点：(1)所需v功率小，用于小功率发射机；(2)m不可太大，否则易包络失真；(3)集电极效率低(欠压工作）,2.集电极调幅电路 v使集电极电源电压VCC发生变化，实现调幅。(图9-8 p286),由(图7-7 p218),可见：在欠压区，输出的基波电压的幅度不随Vcc的变化而变化。,集电极调幅特点：(1)因过压工作，高(与m无关)用于大功率调幅发射机。(2)要求v提供较大的驱动功率。(3)m较大时，调幅波非线性失真。,3多重调幅原理(改善线性度)实际工作中，基极、集电极调幅均有非线性失真。例：集电极调

5、幅 VBB、Vcc不变 当Vcemin随Vcc(t)减小时,Ic1下降过快，呈非 线性关系。解决方法：Vcc(t)减小时，Vbemax相应减小；Vcc(t)增大时，Vbemax相应增大。即：Vbemax与Vcc(t)按相同的调制规律变化(双重调幅)。,(1)采用自给偏压电路(图9-9 p287),VBB=-Ib0Rb在过压区：V,Vcc(t),Ib0(VBB 反向),Vbe V,Vcc(t),Ib0(VBB 反向),Vbe,(2)采用双重调幅电路,集电极基极双重调幅 集电极调幅时，部分v调制基极偏压，使：Vcc(t)时，Vbe(t)同时；Vcc(t)时，Vbe(t)同时。集电极集电极双重调幅(

6、p391 图13-1)对相邻的末前级和末级，采用相同的v同时进行集电极调幅。即：末级Vcc(t)时,Vbe(t)末前级的Vcc(t)末级Vcc(t)时,Vbe(t)末前级的Vcc(t),9-2 单边带调制1,一、特点:1.压缩频带；2.节省功率；3.受传播条件(衰落和相移)的影响小；4.设备复杂。,二、单边带产生方法(一)滤波法(图9-10 p288),难点：接近理想的带通滤波器难以实现。解决：1.频率由低(相对带宽)大到高,多级相乘和滤波;2.采用VSB。,(二)相移法(图9-11 p289),难点：多频工作时,调制信号的宽带 相移难以实现。,演示,三、残留边带调幅(VSB),(图9-12

7、p289),9-3 振幅解调概述2,检波过程示意图(图9-13 p290),1同步检波(乘法检波)可解调所有调幅信号，且DSB必须采用同步 检波,SSB、VSB一般采用同步检波。2(峰值)包络检波(大信号工作)一般用于解调AM调幅信号。3平均值包络检波 一般用于解调AM。4平方率检波(小信号工作)vAM0.2V,一般用于解调AM。工作于非线形状态，幂级数展开，含有平方项，由低通滤出调制信号。因失真较大，使用较少。,9-4 同步检波1,一、概述(图9-14 p291),讨论：令 K=1/2(KVrm)1.vr与vc(发端载波)同频、同相(=0,=0)则：vo=KVs(t)2.vr与vc 同频、不

8、同相(=0,0)则：vo=KVs(t)cos 因为：cos1(常数),v1()幅度下降，无失真。注意:/23.vr与vc 不同频、同相(0,=0)则：vo=KVs(t)cos t cos t 随时间变化，失真。,二、参考信号的产生,1.对语音等信号(同步要求低）直接提取vr(图9-15 p292),2.对图象、数字等信号(同步要求严格）可采用锁相技术产生vr,三、叠加型同步检波器(图9-16 p292),四、典型电路,(图9-17 图9-18 p293),9-5 包络检波1,(图9-19 p294),要求：R RD,可以保证:i充i放,即:充放,一、工作原理(图9-20 p295),vs为已调

9、信号,vo为包络检波信号1.vs正半周的部分时间(90o)二极管截止，C经R放电，放=RC R 很大 放很大,C上电压下降不多,vovs,循环往复,C上获得与包络(调制信号)相一致的电压波形,有很小的起伏。故称：包络检波。,二、指标分析,1.电压传输系数Kd,理想：R RD,0,Kd=1实际例：R=5.1k,RD=100时：33o,Kd0.84R=4.7k,RD=470时：55o,Kd0.55通常取：Kd=0.5(-6dB)来估算检波器传输效率,2.输入电阻Ri,经推导：Ri=R/(2Kd)理想：Kd=1时，Ri=R/2实际：Kd1，Ri更大(对前级有利)。,3.非线性失真,(a)惰性失真(图

10、9-21 p297),由图可见，不产生惰性失真的条件：vs包络在 A点的下降速率 C 的放电速率即：,例：广播收音机：R=3.9K时 若：mmax=0.8,Fmax=5KHz 则：C 5000pF 电视接收机：R=3.9K时 若：mmax=0.8,Fmax=6MHz 则：C 5pF,(b)负峰切割失真 负峰切割失真示意(图9-22 p297),1.IDC IAC 无负峰切割失真2.IDC IAC 有负峰切割失真Cc为耦合电容(很大),直流 交流RDC=R RAC=(RRL)/(R+RL)VDC=VsKd VAC=mVs Kd IDC=VDC/R IAC=VAC/RAC由图,不失真条件：IDC

11、IAC,m(mR)/(1-m)即：m、R较大时，要求负载阻抗RL大。,例：m=0.3,R=4.7 k时，要求：RL 2 k；m=0.7,R=4.7 k时，要求：RL7.05k；,负峰切割失真的改进(图9-23 p298):(1),RDC=R1+R2 RAC=R1+(R2RL)/(R2+RL)=R1+RAC即：R1较大时，RAC的影响减小，不易产生负峰切割失真。但R2过小时，V的幅度下降，一般取R1/R2=0.10.2,(2)检波电路后接射随(Ri大),即检波电路的RL大。(3)晶体管和集成电路包络检波，为直接耦合 方式，不存在Cc,三、并联型二极管 包络检波(图9-24 p298),Ri=R/

12、3,四、高频数码信号的检波 ASK信号的包络检波(图9-25 p299),(1)tr(前沿失真)(2)tf(下降沿失真),9-6 平方率检波3,一般要求：vAM0.2V,仅用于解调AM。工作于非线形状态，幂级数展开，含有平方项，由低通滤出调制信号。因失真较大，使用较少。,9-7 检波电路实例1,一、广播收音机中的检波电路(图9-26 p301),二、集成同步检波电路(图9-27 p301),9-8 正交幅度调制与解调0,正交幅度调制(图9-28 p302),正交幅度解调(图9-29 p303),第九章 小结(1),9-1 调幅的方法与电路1 乘法器调幅、OTA调幅原理、开关型调幅电路、电路（基极和集电极调幅）9-2 单边带调制1 单边带产生方法，滤波法和相移法9-3 振幅解调概述2 理解检波过程9-4 同步检波1 原理和注意事项（本地载波的同频、同相）,第九章 小结(2),9-5 包络检波1 原理、指标、非线性失真（惰性失真和负峰切割 失真）9-6 平方率检波39-7 检波电路实例1 广播收音机中的检波电路9-8 正交幅度调制与解调0,END,