高频电子线路完整章节课件_08(5-1)

11第五章振幅调制、解调与混频电路主讲教师:付丽华2015-16(1)22①反馈式正弦波振荡器组成与分类组成：主要由放大器、反馈网络、选频网络和稳幅环节。类型：有LC、RC和晶体振荡器。②振荡器必须满足振荡的条件平衡条件起振条件平衡稳定条件③LC振荡器分类变压器反馈式电容三点式电感三点式。改进型电容三点式：克拉泼振荡器和西勒振荡器等。第4章（正弦波振荡器）小结：33④石英晶体振荡器特点：频率稳定性高。类型：石英晶体振荡器有串联型和并联型两种。⑤压控振荡器，简称VCO。是振荡频率随外加控制电压变化而变化的振荡器，可实现电压→频率的变换，它是频率调制、锁相技术、电调谐等不可缺少的电路。第4章（正弦波振荡器）小结：4第5章振幅调制、解调与混频电路调幅波的基本性质调幅电路检波器混频器【主要内容】【本章难点】调幅、检波与混频电路的工作原理分析555.1振幅调制的基本原理1.数学表达式和波形2.频谱与带宽3.功率关系4.双边带和单边带调制本节内容6【几个基本概念】1、调制：2、调制信号：3、载波信号：4、已调波信号：第5章调幅、检波与混频调制是指利用调制信号去控制载波的某个参数的过程。是指受调制后的高频信号，即已经把调制信号加载到载波中的信号是指未受调制的高频振荡信号。可以是正弦信号，也可是非正弦信号，常用uc(t)表示。是指由原始消息（如声音、数据、图象等）转变成的低频或视频信号。可以是模拟信号，也可是数字信号。通常用uΩ(t)或f(t)表示。7【几个基本概念】5、解调：6、振幅调制：第5章调幅、检波与混频是调制的逆过程，即从已调波信号中提取原调制信号的过程。称为调幅(AmplitudeModulation，AM)。是指利用调制信号去控制载波的振幅，使载波信号的振幅按调制信号的规律变化。严格地讲，是使高频振荡的振幅与调制信号成线性关系，其它参数(频率和相位)不变。在幅度调制过程中，调制后的信号频谱和调制信号频谱之间保持线性平移关系，这种电路称为频谱的线性搬移电路。87、根据频谱结构的不同，振幅调制的分类：(1)普通调幅方式（AM）：(2)抑制载波的双边带调制：(3)抑制载波的单边带调制：【几个基本概念】第5章调幅、检波与混频用调制信号去控制高频振荡器的幅度，使其幅度的变化量随调制信号成正比的变化，这一过程叫做调幅。其输出的已调信号称为调幅波。其输出的已调信号称为双边带信号(DSB/SCAM)。其输出的已调信号称为单边带信号(SSB/SCAM)。9第5章调幅、检波与混频振幅的调制与解调、角度的调制与解调、混频等电路是高频通信系统中最为关键的基本模块电路。它的功能是将输入信号进行频谱变换，以获得所需频谱输出信号。因此，这些电路都属于频谱（或频率）变换电路。根据频谱的不同特点，频谱变换电路可分为线性变换和非线性变换两大类。①线性变换的作用是将输入信号的频谱进行不失真地搬迁，如振幅的调制与解调电路、混频电路等。②非线性变换的作用是将输入信号的频谱进行特定的变换，如角度的调制与解调电路等。本章学习振幅的调制与解调电路、混频电路等。【概述】105.1调幅波基本性质1、调幅波的数学表达式和波形(1)数学表达式【公式】1：载波信号uc(t)为载波的瞬时幅度ƒc为载波频率Ucm最大振幅ωc为载波角频率＝2πƒcuc(t)=Ucmcos(ωct)=Ucmcos(2πƒct)普通调幅是低频调制信号去控制高频载波的振幅，使调制后已调波的振幅按调制信号的变化规律而线性变化。115.1调幅波基本性质1、调幅波的数学表达式和波形(1)数学表达式【公式】2：调制信号：uΩ(t)，因为调幅波的振幅与调制信号成正比，所以调幅波的振幅为：Um(t)=Ucm+kaUΩ(t)由于振幅调制后载波频率保持不变，所以调幅波表示式为：uAM(t)=Um(t)cosωct=[Ucm+kauΩ(t)]cosωct式中，ka称调制灵敏度。是由调制电路决定的比例常数。125.1调幅波基本性质1、调幅波的数学表达式和波形(2)单频调制时的数学表达式当调制信号为一单频信号时，即uΩ(t)=UΩmcosΩt=UΩmcos2πFt式中，Ω为调制信号角频率，F为调制信号频率，且有Ω＝2πF，通常F«ƒc。由此可得uAM(t)=(Ucm+kacosΩt)cosωct=Ucm(1+macosΩt)cosωct其中UUkmcmmaama称调幅系数或调幅度，它表示载波振幅受调制信号控制的程度。135.1调幅波基本性质1、调幅波的数学表达式和波形)1(acmmU最大振幅)1(acmmU最小振幅单频调制时AM调幅波波形145.1调幅波基本性质1、调幅波的数学表达式和波形由图还可看出，调幅波是一个高频振荡，但其振幅在载波振幅Ucm上、下按调制信号的规律变化，因此调幅波携带了原调制信号的信息。通常把调幅波振幅变化规律，即Ucm(1+kaUΩmcosΩt)称为调幅波的包络。由于调幅系数ma与调制信号电压振幅UΩm成正比，因此UΩm越大，ma就越大，调幅波的变化也就越大。15载波信号波形5.1调幅波基本性质1、调幅波的数学表达式和波形调制信号波形ma1时调幅波波形ma1时调幅波波形162、调幅波的频谱与带宽5.1调幅波基本性质将单频调幅波的数学表达式按三角函数展开，可得可见,单频调制的调幅波由三个高频分量组成,除角频率为ωc的载波,还有ωc+Ω和ωc﹣Ω两个新频率分量。载波分量的振幅为Ucm,而两个边频分量的振幅振幅maUcm/2。因ma的最大值只能等于1,所以边频振幅的最大值不会超过Ucm/2。])cos[(])[cos()cos(ccma21ccma21ccmtΩωUmtΩωUmtωUcmac()1cost)cos()AMutUmt（172、调幅波的频谱与带宽5.1调幅波基本性质调制信号频谱载波信号频谱AM信号频谱从频谱图可见,在调幅波中,载波并不含有任何有用信息,要传送的信息只包含在边频之中。边频的振幅反映了调制信号幅度的大小,边频的频率虽然属于高频范畴,但反映了调制信号的高低。单频调制的调幅波的频带宽度为调制信号频率的两倍,即BW=2F18【复杂信号调制】1.波形2、调幅波的频谱与带宽5.1调幅波基本性质19周期性的复杂调制信号，可用傅里叶级数展开，表示为FnFnmaxmaxmaxmax，2.表达式tUtuccmccos)(故2、调幅波的频谱与带宽5.1调幅波基本性质20上边带和下边带频谱分量的相对大小及间距均与调制信号的频谱相同，仅下边带频谱倒置而已。可见调幅的作用是将调制信号频谱不失真地搬移到载频两侧。BW=2Fmax信息含于边频分量中，载波不含有用信息，但载波占有很大能量。不经济。要抑制载波。【复杂信号调制时AM调幅波频谱】2、调幅波的频谱与带宽5.1调幅波基本性质213、调幅波的功率关系5.1调幅波基本性质SSBPDSBPavP(2)上(下)边频功率:(1)载波功率:(4)调幅信号总功率:(3)上下边频总功率:c2a4PmL2cma21)21(RUmc2a21PmSSB2Pc2a)211(PmDSBcPP22()22cmcmcLLUUPRR22(5)调幅波的最大功率和最小功率，它们分别对应调制信号的最大值和最小值为：2max2min(1)(1)cacaPPmPPm当调幅度=1时，调幅波的最大功率为载波功率的4倍，而最小功率为零，因此由于最大、最小功率相差太大，对特定的功放管而言，其额定输出功率将大大受限；当＝1时，不携带调制信号的载波成分将占用调幅波总功率的2/3，而带有信号的边频只占调幅波总功率的1/3，因此功率浪费大，效率低；若1，则效率更低。amamam3、调幅波的功率关系5.1调幅波基本性质23一、双边带调幅波)cos()()(caDSBttuktuka由调制电路和载波幅值决定。1.表达式DSB波：抑制了载波分量，只含上、下边带分量。单频调制时)cos()cos()(caDSBttUktum])cos[(21])cos[(21cacatUktUkmm无载频分量！通过相乘实现！4、双边带调制与单边带调制5.1调幅波基本性质244、双边带调制与单边带调制-双边带调幅波波形5.1调幅波基本性质双边带信号的包络已不再反映调制信号的变化规律，而是与调制信号的绝对值成正比；在调制信号的过零处，双边带信号的相位要突变180度。在调制信号正半周内，已调波的高频与原载频同相，相差0°;在调制信号负半周内，已调波的高频与原载频反相，相差180°。这就表明，DSB信号的相位反映了调制信号的极性。因此，严格地讲，DSB信号已非单纯的振幅调制信号，而是既调幅又调相的信号。单频调制的DSB信号只有ωc+Ω及ωc－Ω两个频率分量，它的频谱相当于从AM波频谱图中将载频分量去掉后的频谱。双边带调幅信号的频谱结构仍与调制信号类似，所占据的频带宽度与普通调幅波相同，B=2Fmax。254、双边带调制与单边带调制5.1调幅波基本性质（2）单边带调幅波1.表达式SSB波：只含一个边带分量单频调制时)(SSBtutUkm)cos(21ca)(SSBtutUkm)cos(21ca或2.波形3.频谱26AM、DSB、SSB三种调幅方式相比：a.普通调幅方式所占的频带较宽，还要传输不含信息的较大载波功率，但它的发射机和接收机都较简单。因此，在拥有众多接收机的广播系统中，多采用普通调幅方式，以降低接收机的成本。b.双边带调制方式可以大大节省发射机的功率，但所占的频带较宽，且发射机和接收机都较复杂，因此应用的较少。c.单边带调制方式既可大大节省发射机的功率，又能节约频带，因此，虽然它的发射机和接收机较复杂，却在短波通信中得到了广泛应用。4、双边带调制与单边带调制5.1调幅波基本性质27275.1调幅波基本性质1.数学表达式和波形：2.频谱与带宽3.功率关系4.双边带和单边带调制【下节内容】5.3调幅电路1.分类2.基极调幅电路3.集电极调幅电路4.模拟乘法器调幅电路5.二极管平衡调幅电路本节小结