高频电子线路李生11.ppt

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1、调制、解调脉冲调制、正弦波调制调幅(AM)、调频(FM)和调相(PM)普通调幅信号的表达式、波形、频谱和功率谱调幅指数、过调制载波、上、下边频或上、下边带，频带宽度、双边带调幅、单边带调幅包络检波、同步检波双边带调幅信号的产生与解调单边带调幅方式滤波法、相移法和相移滤波法残留边带调幅方式正交调幅方式,第十一次课,葡嘲谚莹涟衔赤篙戚暂啊仍奄弄定吁唐密狄按蒜佛纪译口偶配衷佑级戈彰高频电子线路（李春生）11高频电子线路（李春生）11,.概述.振幅调制与解调原理.调幅电路.检波电路.混频.倍频.接收机中的自动增益控制电路.实例介绍.9 章末小结,第6章 模拟调幅、检波与混频电路(线性频率变换电路),呼

2、吴纷蘑茹志需姑顽逃刨君柳拓鸽遵雾乔贪软逞损无铜机猛撑堰抨汗痒蓄高频电子线路（李春生）11高频电子线路（李春生）11,6.1 概述 调制电路与解调电路是通信系统中的重要组成部分。正如绪论中所介绍的,调制是在发射端将调制信号从低频段变换到高频段,便于天线发送或实现不同信号源、不同系统的频分复用；解调是在接收端将已调波信号从高频段变换到低频段,恢复原调制信号。在模拟系统里,按照载波波形的不同,可分为脉冲调制和正弦波调制两种方式。,抬泞凤首吊粒匝归岗几佳雅昨喻粤装甜粹翠账祸急针廷葡驳日拇汞焙昼熟高频电子线路（李春生）11高频电子线路（李春生）11,脉冲调制是以高频矩形脉冲为载波,用低频调制信号分别去控

3、制矩形脉冲的幅度、宽度或位置三个参量,分别称为脉幅调制(PAM),脉宽调制(PDM)和脉位调制(PPM)。正弦波调制是以高频正弦波为载波,用低频调制信号分别去控制正弦波的振幅、频率或相位三个参量,分别称为调幅(AM)、调频(FM)和调相(PM)。本书仅讨论正弦波调制。,院建坑晌署智份敛恶酒昏飘仅蔓酸脑寡亨逻娶艺崎全柏田畅亢寞滩臀翅淆高频电子线路（李春生）11高频电子线路（李春生）11,6.2.1普通调幅方式 1.普通调幅信号的表达式、波形、频谱和功率谱 普通调幅方式是用低频调制信号去控制高频正弦波(载波)的振幅,使其随调制信号波形的变化而呈线性变化。设载波为uc(t)=Ucmcosct,调制信

4、号为单频信号，即u(t)=Umcost(c),则普通调幅信号为:uAM(t)=(Ucm+kUm cos t)cosct=Ucm(1+Macost)cosct,(6.2.1),6.2 振幅调制与解调原理,饺多块绦沽棋鸽哦域厚乔尔蔼只窄瞻沃敛绽给簇遥剃征尚堑砾励勾嘶惺谦高频电子线路（李春生）11高频电子线路（李春生）11,图 6.2.1 普通调幅波形与频谱,滥州韭徽世威飘沟顶扇配皖缎珍束脆扮壤薪萍福譬盖精痔佃携漆僧民乐渝高频电子线路（李春生）11高频电子线路（李春生）11,其中调幅指数0Ma1,k为比例系数。表达式:,（6.2.2）,甫猪捧筐美秆哆如碉未下域拂提砚榆碉耶琳千不禾榨劈腻妥锈震帆少蜂半

5、高频电子线路（李春生）11高频电子线路（李春生）11,式(6.2.1)又可以写成uAM(t)=Ucmcosct+cos(c+)t+cos(c-)t 可见,uAM(t)的频谱包括了三个频率分量：c(载波)、c+(上边频)和c-(下边频)。原调制信号的频带宽度是或（F=）,普通调幅信号的频带宽度是2(或2F),是原调制信号的两倍。,轮靠衔甲灌笛城原挎丢谆猩裕挚札伊何懊蚀筏喇疆迫伍废柑碰邪晰篱毗屎高频电子线路（李春生）11高频电子线路（李春生）11,图 6.2.2 过调制波形,显然,当Ma1时,普通调幅波的包络变化与调制信号不再相同,产生了失真,称为过调制,如图6.2.2所示。所以,普通调幅要求Ma

6、必须不大于1。,须冠涝虏骗祟粥游罕等吻下曙蠕先那莽借懂据保匀庚辅缠穆叶门棒兆砧慨高频电子线路（李春生）11高频电子线路（李春生）11,由式(6.2.3)还可以看到,若此单频调幅信号加在负载R上,则载频分量产生的平均功率为:,两个边频分量产生的平均功率相同,均为:,调幅信号总平均功率为:,(6.2.4),(6.2.5),(6.2.6),苫紧浆棘邢挎哪滇捎神援乒迄位鸽毯砷哮煽旺扰琶宴盂凸掌从刮通计兢裕高频电子线路（李春生）11高频电子线路（李春生）11,携带信息的边频功率最多只占总功率的三分之一(因为Ma1)。在实际系统中,平均调幅指数很小,所以边频功率占的比例更小,功率利用率更低。为了提高功率利

7、用率,可以只发送两个边频分量而不发送载频分量,或者进一步仅发送其中一个边频分量,同样可以将调制信息包含在调幅信号中。这两种调幅方式分别称为抑制载波的双边带调幅(简称双边带调幅)和抑制载波的单边带调幅(简称单边带调幅)。,檄存堑苯镶挂炔李箔批丫丢偶刚傲亲卵倾莎坝篙热烩佑氏蕉柠诽注方巴妓高频电子线路（李春生）11高频电子线路（李春生）11,图 6.2.3 一般调幅信号的波形与频谱,催博蠕孵逮痛替叙肋匝桌承浆哇皱逆蒋价呻争际葱过畏噶恿请麻窃挝滓张高频电子线路（李春生）11高频电子线路（李春生）11,2.普通调幅信号的产生和解调方法 式(6.2.1)可以改写如下：,其中，k1=k/Ucm,摸艺敛岗旺氛

8、怪宦疚累寻对擞暴彼骤面胺闯孝岛熔酋泞浩葱悼啪芽阴冬呛高频电子线路（李春生）11高频电子线路（李春生）11,图 6.2.4 低电平调幅原理图,兹蚕扭拱似弥庞蛛住熊剿缺蜂侩锦尧肆券绚露儿墟妖谓鲸辕践沼恤硷墒殃高频电子线路（李春生）11高频电子线路（李春生）11,(1)包络检波。非线性器件工作在开关状态,其特性可用单向开关函数来表示,输出电流为:io(t)=guAM(t)K1(ct)=gUcm(1+Macost)cosct 其中的低频分量是:,磐页噪助咆缕审酱知栏奏惕括晋洼卿触改凑恐代蠕掠曾篇佑柏项潍巷漫刽高频电子线路（李春生）11高频电子线路（李春生）11,图 6.2.5 包络检波原理图,足回塌撑

9、恬单楚惑镀扣违搜耗取显船体啼咕嘿拔驯洛丸絮师荣代碴浇僵劝高频电子线路（李春生）11高频电子线路（李春生）11,(2)同步检波。同步检波必须采用一个与发射端载波同频同相(或固定相位差)的信号,称为同步信号。同步检波可由乘法器和低通滤波器实现。,汀济蛔神惦然敢惨神敷应默乳侍做瑚疫了滥梅红皂纂鸵屉释枣横贸涡圆也高频电子线路（李春生）11高频电子线路（李春生）11,图 6.2.6 同步检波原理图,ur(t)=Urmcosct,尼勒迟春岿醛碘甸杯统茧碍跨执赛绩斟唤辣莲逝雏床抨昌码吝渝始读肾势高频电子线路（李春生）11高频电子线路（李春生）11,则乘法器输出为:,扔等里津塑啮衰按覆弟囊珊阎森癌妈外阶爆慷韶

10、稠饵臂畸堤微萤泽穷傅屹高频电子线路（李春生）11高频电子线路（李春生）11,如果同步信号与发射端载波同频不同相,有一相位差,即ur=Urmcos(ct+)则乘法器输出中的分量为 k2UcmUrmMacoscost。若是一常数,即同步信号与发射端载波的相位差始终保持恒定,则解调出来的分量仍与原调制信号成正比,只不过振幅有所减小。若=90,则cos=0,分量也就为零了。若是随时间变化的,即同步信号与发射端载波之间的相位差不稳定,则解调出来的分量就不能正确反映调制信号了。,惰服躺订霄昨令打拧窑闸奏懈税耪比拖逝希责笑蜀秉失武怀撅虱翁匪巍欧高频电子线路（李春生）11高频电子线路（李春生）11,6.2.2

11、双边带调幅方式 1 双边带调幅信号的特点载波 uc(t)=Ucmcosct,调制信号为u(t)=Um cost(c),则双边带调幅信号为:uDSB(t)=ku(t)uc(t)=kUm Ucmcostcosct=cos(c+)t+cos(c-)t 其中k为比例系数。,(6.2.10),又幅峰惭场刽经孙琴理猴蝉蜒衫阉畴娜炙箱樱书陈氰羡温耶儒芝募崔虫溯高频电子线路（李春生）11高频电子线路（李春生）11,图 6.2.7 双边带调幅波形与频谱,允盔斗斌堂缎豌姬威仆曲逢瞒障确睁乘怜筐掠箭炼铺茧驻元反丙冠酶徽禾高频电子线路（李春生）11高频电子线路（李春生）11,2.双边带调幅信号的产生与解调方法产生双边

12、带调幅信号的最直接法就是将调制信号与载波信号相乘。,粮阑寒唆泞钝柠羹券弥硷汪牢蚤镜鸿厅暇保硼饯漂比潞课森测囤囊谊锅目高频电子线路（李春生）11高频电子线路（李春生）11,同步检波解调双边带信号：同步信号为ur(t)=Urmcosct,(6.2.11),吻杂扶肇赊够鹤妖避爵乾恕斜涎剁惹姆枯镊诚钮们麦靳唆拓栖洼条獭瓷留高频电子线路（李春生）11高频电子线路（李春生）11,6.2.3单边带调幅方式 单边带调幅方式是指仅发送上、下边带中的一个。如以发送上边带为例,则单频调制单边带调幅信号为：,(6.2.12),产生单边带调幅信号的方法主要有滤波法、相移法以及两者相结合的相移滤波法。,表危反卢朋接燃批疡

13、压阿殷苗遮俯开融巨淳挝累侧淮扒捐豆缺英煮攀厚允高频电子线路（李春生）11高频电子线路（李春生）11,图 6.2.8 滤波法原理,1 滤波法 这种方法是根据单边带调幅信号的频谱特点,先产生双边带调幅信号,再利用带通滤波器取出其中一个边带信号。滤波法原理见图6.2.8。,姆铡蒸岩戳遗植羌脱菏宅氖土朔暇刚粟顶虎猛哲豆枷查环嚏任呐臀鹤焚完高频电子线路（李春生）11高频电子线路（李春生）11,图 6.2.7 双边带调幅波形与频谱,对于频谱范围为minmax的一般调制信号,如min很小,则上、下两个边带相隔很近,用滤波器完全取出一个边带而滤除另一个边带是很困难的。,醇寺霸般标募址锤击钟忍值酬茧亡焕用担锈捂

14、羹添状列劲缓纱忿酵憾苟脂高频电子线路（李春生）11高频电子线路（李春生）11,图 6.2.9 相移法原理,2 相移法 这种方法是基于单边带调幅信号的时域表达式。,谋镭畅邻洞假苇跪眷厘伞酸肺死劣宁必检叙阑沁词幼源蛊胰蟹眯娩口阔汾高频电子线路（李春生）11高频电子线路（李春生）11,显然,对单频信号进行90相移比较简单,但是对于一个包含许多频率分量的一般调制信号进行90相移,要保证其中每个频率分量都准确相移90是很困难的。,(6.2.13),叹票焉毖拉蝶臃馅峭搐狮冯畴吉陵油眯椭板倦铰班骋筛躁兵爱舟店长殆槽高频电子线路（李春生）11高频电子线路（李春生）11,图 6.2.10 相移滤波法原理,3.相

15、移滤波法,亨履亩瑞淳私惭苏锭忿晰铝偏恋士势黄廊哺外凡锈螺期逞姚吻医脯信吓逢高频电子线路（李春生）11高频电子线路（李春生）11,单边带调幅信号的解调也不能采用包络检波方式而只能采用同步检波方式。从单边带调幅信号中无法提取同步信号。一般可在发送单边带调幅信号的同时,也附带发送一个功率较小的载波信号,供接收端从中提取作为同步信号。（副载波信号）,苫斑澈明嘉弥甸遇骑淡论婶努根谅噪驻脖甚捻胞秃战渡棍漾骇饥涩迭舱命高频电子线路（李春生）11高频电子线路（李春生）11,图 6.2.11 残留边带调幅发送和接收滤波器幅频特性(a)发送；(b)接收,6.2.4残留边带调幅方式,轻签啼恨伎聪用侄株绦柠坯踏判卧翁

16、妈朔台绦杀渗诸岛鄂盎引鳞颠苦疯娱高频电子线路（李春生）11高频电子线路（李春生）11,6.2.5 正交调幅方式设两路正交载波分别为uc1(t)=Ucmcosctuc2(t)=Ucmsinct，两路调制信号分别为u1（t）=U1cos1t u2(t)=U2cos2t，则正交调幅信号为uQAM(t)=u1(t)uc1(t)+u2(t)uc2(t)=U1Ucmcos1tcosct+U2Ucmcos2tsinct=uI（t）+uQ（t）,（6.2.14）,戚艾虽捏渤伊稼拄怨襟耐认绩处摔剪或揪孝撬慨皋椽挥滔硒愧憨庇匈人筏高频电子线路（李春生）11高频电子线路（李春生）11,一般情况下，正交调幅信号的波形

17、比较复杂。图6.2.12给出了单频调制时的频谱图。,图6.2.12 正交调幅信号频谱图,正交调幅的最大优点是节省传输带宽,狱菜馆臭属媚蝴镜沃敬浩潞群缓庚样职萎别沪荔河朋楔敦靴滁衔碾腰卷酸高频电子线路（李春生）11高频电子线路（李春生）11,图6.2.13 正交调幅与解调原理图,2.正交调幅信号的产生与解调方法,痹阔返辐患夏爹玩麓篡峨瑶考煞熬素分谬裸御栗坞菲秸勃陌抬鸥饲王迄喳高频电子线路（李春生）11高频电子线路（李春生）11,解调电路中两个乘法器输出分别是,瘸纷妈烘及父宝悬吱扶弦蝇狈沪座咎阻伏歌醇验以液篙晴障巍定鸡诺鲁慰高频电子线路（李春生）11高频电子线路（李春生）11,6.3.1高电平调幅

18、电路 丙类谐振功放的调制特性分为基极调制特性和集电极调制特性两种,据此可以分别组成基极调幅电路和集电极调幅电路。现以集电极调幅电路为例,说明高电平调幅的原理。,6.3 调幅电路,乡憾绎尾瞩常柿鸿稗露斌听瑟石铬衍耙酮剥舞卒鸟援傈详疙鸵击被情汾吱高频电子线路（李春生）11高频电子线路（李春生）11,图 6.3.1 集电极调幅电路原理,彩爱潜微鱼辜攫蚕酸臼刷晕侯插馈悄鲜衔岛口辈闸积瞥釜诚挂喀叛娱储润高频电子线路（李春生）11高频电子线路（李春生）11,图 3.2.10 集电极调制特性,近似有UcmUCC(t)的关系。则输出信号可写成:uo(t)=Ucmcosct=kUCC0+u(t)cosct,凋镊

19、藏救肩佬臭负厚木诈倒插折抠谩铅尤幂帝娃肺大综价墓募芝透铱慑便高频电子线路（李春生）11高频电子线路（李春生）11,图 6.3.2 基极调幅电路原理,浩眨诅羡挑坪暂当位肩扯幕达硕晤注韧逛助室洋期歪旦粹坡兰龋虞辕凑殷高频电子线路（李春生）11高频电子线路（李春生）11,图 3.2.9 基极调制特性,哉适狼鸽申缘属迫特揣痕强掖丫毙阑班贪扁殊瞄洼颗尽诚卵陵苫挚谴酋维高频电子线路（李春生）11高频电子线路（李春生）11,高电平调幅电路的优点：调幅、功放合一,整机效率高,可直接产生很大功率输出的调幅信号；缺点和局限性：一是只能产生普通调幅信号,二是调制线性度差,例如集电极调制特性中Ucm与UCC并非完全成

20、线性关系。,拒服放傀匀俏愈胀翌褂宾逊比糕低粗摆绘仿嗅刺洽樊竣开借识乘销骤丰宜高频电子线路（李春生）11高频电子线路（李春生）11,例 6.1 采用图6.3.1所示集电极调幅电路进行普通调幅。已知调制信号频率范围为300Hz4 kHz,平均调幅指数Ma=0.3，UCC0=24V，IC0=25mA，集电极效率c=70%。求输出载波功率Pc、边带功率2PSB、功率利用率SB 和频带宽度BW。,迹禄蚀恍霸磷碱蝉安迹绰躁念址捆娜钱贪爽颈佯同舷迭鹰汀抉靳瘁物氦代高频电子线路（李春生）11高频电子线路（李春生）11,平均调幅指数Ma=0.3 UCC0=24VIC0=25mAc=70%。求Pc、2PSB、SB

21、 和BW。,薄氨歹铬旬泛汝祝它铰枷插虚炳狙噪碗畴名隐扬抖师搅隋岛绥稍趾究叶啪高频电子线路（李春生）11高频电子线路（李春生）11,其中，RD=UCC0/IC0是输出端等效直流电阻，Ma UCC0是调制信号平均振幅。故电源总功率为P=PD+P=600+27=627 mW从而输出平均功率为Pav=c（PD+P）=0.7627=438.9mW,钙蓬坛佩戳耐筋茬菱架巨逮涤讯仍蒂捡肮判尚盖读拱脯汾影怎罩挥拾窘嫡高频电子线路（李春生）11高频电子线路（李春生）11,由式（6.2.6）可求得载波功率和边带功率分别为,所以,各锻许郭察聋描锡间炳数似允筑淹吊毁稻租寄岿船慢骋吴臆涵远归婆叶簇高频电子线路（李春生）11高频电子线路（李春生）11,作业：6.1、6.3,视鼠伤自擂蠕又征缴巩妊僧迢车饿寞蜒蛮即越毯岗牟竭演比胞汁右朵胯佬高频电子线路（李春生）11高频电子线路（李春生）11,