通信电路原理 第9章

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[3]§9-7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9-1p281)四象限乘法器实际典型值：vc(60mv)、vΩ(300mv)、载波抑制60dB。二、OTA调幅电路(图9-2p282)可控跨导电路三、开关型调幅电路要求：VcVΩ即：vc等效为开关函数S(t)1．双二极管平衡调幅电路(图9-3p282)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;vΩ是差模信号，vΩS(t)在RL上相加。2．二极管环型调幅电路(图9-4p283)i5=i1-i4i6=i2-i3i=i5-i6=i1-i4-(i2-i3)=(i1-i2)-(i4-i3)(i1-i2)同上i=(i1-i2)-(i4-i3)3．二极管环型调幅实例(图9-5p284)四、晶体管调幅电路基极(发射极)调幅：vΩ控制基极(发射极)电压。集电极(漏极)调幅：vΩ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9-6p284)vbe=VBB+vΩ+vc=VBB+VΩcosΩt+VccosωotvΩ、vc幅度不同时：(1)vΩ、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)vΩ较小(几mv~几十mv)、vc较大(几百mv)采用时变参量法分析。(3)vΩ小(几mv)、vc大(0.5~1v)采用开关函数法分析。调幅系数m1,线性范围小。(4)vΩ、vc均较大(常用)工作于(甲乙类)欠压状态。φ工作=90o~120o过压工作时，vce变化小(图9-7p285)基极调幅特点：(1)所需vΩ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vΩ使集电极电源电压VCC发生变化，实现调幅。(图9-8p286)由(图7-7p218)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，η高(与m无关)用于大功率调幅发射机。(2)要求vΩ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：集电极调幅∵VBB、Vcc不变∴当Vcemin随Vcc(Ωt)减小时,Ic1下降过快，呈非线性关系。解决方法：Vcc(Ωt)减小时，Vbemax相应减小；Vcc(Ωt)增大时，Vbemax相应增大。即：Vbemax与Vcc(Ωt)按相同的调制规律变化(双重调幅)。(1)采用自给偏压电路(图9-9p287)VBB=-Ib0Rb在过压区：VΩ↓,Vcc(Ωt)↓,Ib0↑(VBB反向↑),Vbe↓VΩ↑,Vcc(Ωt)↑,Ib0↓(VBB反向↑),Vbe↑(2)采用双重调幅电路①集电极—基极双重调幅集电极调幅时，部分vΩ调制基极偏压，使：Vcc(Ωt)↓时，Vbe(Ωt)同时↓；Vcc(Ωt)↑时，Vbe(Ωt)同时↑。②集电极—集电极双重调幅(p391图13-1)对相邻的末前级和末级，采用相同的vΩ同时进行集电极调幅。即：末级Vcc(Ωt)↓时,Vbe(Ωt)[末前级的Vcc(Ωt)]↓末级Vcc(Ωt)↑时,Vbe(Ωt)[末前级的Vcc(Ωt)]↑§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9-10p288)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9-11p289)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9-12p289)§9-3振幅解调概述[2]检波过程示意图(图9-13p290)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9-14p291)讨论：令K'=1/2(KVrm)1.vr与vc(发端载波)同频、同相(△ω=0,φ=0)则：vo=K'Vs(t)2.vr与vc同频、不同相(△ω=0,φ≠0)则：vo=K'Vs(t)cosφ因为：cosφ≤1(常数),v1(Ω)幅度下降，无失真。注意:φ≠±π/23.vr与vc不同频、同相(△ω≠0,φ=0)则：vo=K'Vs(t)cos△ωtcos△ωt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9-15p292)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9-16p292)四、典型电路(图9-17图9-18p293)§9-5包络检波[1](图9-19p294)要求：RRD,可以保证:i充i放,即:τ充τ放一、工作原理(图9-20p295)vs为已调信号,vo为包络检波信号1.vs正半周的部分时间(φ90o)二极管导通，对C充电，τ充=RDC∵RD很小∴τ充很小，vo≈vs2.vs的其余时间(φ90o)二极管截止，C经R放电，τ放=RC∵R很大∴τ放很大,C上电压下降不多,vo≈vs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：RRD,φ→0,Kd=1实际例：R=5.1kΩ,RD=100Ω时：φ≈33o,Kd≈0.84R=4.7kΩ,RD=470Ω时：φ≈55o,Kd≈0.55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9-21p297)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=3.9KΩ时若：mmax=0.8,Fmax=5KHz则：C≤5000pF电视接收机：R=3.9KΩ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9-22p297)1.IDCIAC无负峰切割失真2.IDCIAC有负峰切割失真Cc为耦合电容(很大)直流交流RDC=RRAC=(RRL)/(R+RL)VDC=VsKdVAC=mVsKdIDC=VDC/RIAC=VAC/RAC由图,不失真条件：IDCIACmRAC/R=RL/(R+RL)RL(mR)/(1-m)即：m、R较大时，要求负载阻抗RL大。例：m=0.3,R=4.7kΩ时，要求：RL≥2kΩ；m=0.7,R=4.7kΩ时，要求：RL≥7.05kΩ；负峰切割失真的改进(图9-23p298):(1)RDC=R1+R2RAC=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，VΩ的幅度下降，一般取R1/R2=0.1~0.2(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9-24p298)Ri=R/3四、高频数码信号的检波ASK信号的包络检波(图9-25p299)(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9-26p301)二、集成同步检波电路(图9-27p301)§9-8正交幅度调制与解调[0]正交幅度调制(图9-28p302)正交幅度解调(图9-29p303)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[3]§9-7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