1、17.1.1 振幅調制簡述振幅調制簡述7.1.2 檢波簡述檢波簡述2高頻振蕩高頻放大話筒聲音緩沖發射 天線倍頻調制音頻放大1.定義定義調幅調幅將要傳送的信息裝載到某一高頻載波信號幅度上的過程。將要傳送的信息裝載到某一高頻載波信號幅度上的過程。3調幅調幅將要傳送的信息裝載到某一高頻載波信號幅度上的過程。將要傳送的信息裝載到某一高頻載波信號幅度上的過程。調調幅幅前前調調幅幅后后42. 調制的原因調制的原因4從切實可行的天線出發從切實可行的天線出發為使天線能有效地發送和接收電磁波，天線的幾何為使天線能有效地發送和接收電磁波，天線的幾何尺寸必須和信號波長相比擬，一般不宜短于尺寸必須和信號波長相比擬，一

2、般不宜短于1/4波長。波長。音頻信號音頻信號: 20Hz20kHz 波長：波長：15 15000 km天線長度天線長度: 3.75 3750km54便于不同電臺相同頻段基帶信號的同時接收便于不同電臺相同頻段基帶信號的同時接收頻譜搬移頻譜搬移1c2c64可實現的回路帶寬可實現的回路帶寬基帶信號特點：頻率變化范圍很大。基帶信號特點：頻率變化范圍很大。QfBW0高頻窄帶信號高頻窄帶信號頻譜搬移頻譜搬移低頻（音頻）低頻（音頻）: 20Hz20kHz1000minmaxff高頻（射頻）高頻（射頻）:3minmaxffAM廣播信號廣播信號: 535 1605kHz，BW=20kHz501k1000k200

3、fBW2k10k200fBWlowhigh2020k10k1000k100k73. 調制的方式和分類調制的方式和分類調幅調幅調相調相調制調制連續波調制連續波調制脈沖波調制脈沖波調制脈寬調制脈寬調制振幅調制振幅調制編碼調制編碼調制調頻調頻脈位調制脈位調制84. 調幅的方法調幅的方法平方律調幅平方律調幅斬波調幅斬波調幅調幅方法調幅方法低電平調幅低電平調幅高電平調幅高電平調幅集電極調幅集電極調幅基極調幅基極調幅91.定義定義 高 頻 放 大 fs fs 本 地 振 蕩 fo 混 頻 fo fs = fi fi 低 頻 放 大 檢 波 中 頻 放 大 F F 檢波檢波從振幅受調制的高頻信號中還原出原調

4、制的信號。從振幅受調制的高頻信號中還原出原調制的信號。1011122. 組成組成13End3. 檢波的分類檢波的分類二極管檢波器二極管檢波器晶體管檢波器晶體管檢波器檢波檢波器件器件信號大小信號大小小信號檢波器小信號檢波器大信號檢波器大信號檢波器工作特點工作特點包絡檢波器包絡檢波器同步檢波器同步檢波器147.2.1 調幅波的數學表示式與頻譜調幅波的數學表示式與頻譜7.2.2 調幅波中的功率關系調幅波中的功率關系151. 普通調幅波的數學表示式普通調幅波的數學表示式首先討論單音調制的調幅波。首先討論單音調制的調幅波。載波信號：載波信號： tV000cosv調制信號：調制信號： tVcosv調幅信號

5、（已調波）：調幅信號（已調波）： ttV0mAMcos)(v由于調由于調 幅信號的振幅與調制信號成線性關系，即有：幅信號的振幅與調制信號成線性關系，即有： tVkVtVcos)(a0m，式中，式中ak為比例常數為比例常數即：即： )cos1()cos1()(a00a0mtmVtVVkVtV式中式中ma為調制度為調制度， 0aaVVkm常用百分比數表示。常用百分比數表示。ttmV0a0AMcos)cos1(v16 波形特點：波形特點： (1) 調調幅波的振幅（包絡）變化規律與調制信號波形一致幅波的振幅（包絡）變化規律與調制信號波形一致(2) 調幅度調幅度ma反映了調幅的強弱度反映了調幅的強弱度

6、)1 (aomaxmVVoV)1 (aominmVV)cos1()(a0mtmVtV0min000max0minmaxa)(21VVVVVVVVVm17tV000cosvtV cosv0am1am10a m1am1800maxVVVm上0min0VVVm下192. 普通調幅波的頻譜普通調幅波的頻譜（1）由單一頻率信號調）由單一頻率信號調 幅幅tmtmtVttmVt)cos(21)cos(21coscos)cos1 ()(0a0a000a0AMv 調制信號0載波調幅波0+上邊頻0-下邊頻20nnnnntmtmtVtmtmtVttmVt)cos(21)cos(21cos)cos(21)cos(21

7、coscoscos1)(0000000000nnnnnnnnnAMv信號帶寬信號帶寬max2B 0 (2) 限帶信號的調幅波限帶信號的調幅波maxo 調幅波maxmaxmaxmax調制信號載波0+max上邊帶0-max下邊帶21若將普通調幅波輸送功率至電阻若將普通調幅波輸送功率至電阻R上，上，則載波與兩個邊頻將分別得出功率：則載波與兩個邊頻將分別得出功率：00002Vma02Vma00VttmVtooacos)cos1 ()(v載波功率載波功率:RVP20oT21上邊頻或下邊頻上邊頻或下邊頻: :oT2a20aSB2SB1412121PmRVmPP在調幅信號一周期內，在調幅信號一周期內，AMA

8、M信號的平均輸出功率是信號的平均輸出功率是oTaDSBoTAMPmPPP)211 (222當當ma1時，時，PoT(2/3)Po ；當當ma0.5時，時，PoT(8/9)Po ；載波本身并不包含信號，其功率卻占整個調幅波功率絕大部分。載波本身并不包含信號，其功率卻占整個調幅波功率絕大部分。從調幅波的頻譜圖可知，唯有其上、下邊帶分量才實際地反映從調幅波的頻譜圖可知，唯有其上、下邊帶分量才實際地反映調制信號的頻譜結構，而載波分量僅是起到頻譜搬移的作用，調制信號的頻譜結構，而載波分量僅是起到頻譜搬移的作用，不反映調制信號的變化規律。不反映調制信號的變化規律。oT2aDSBoTAMPmPPP)211

9、( 00002Vma02Vma00V23電壓電壓表達式表達式普通調幅波普通調幅波ttmV0a0cos)cos1 (載波被抑制雙邊帶調幅波載波被抑制雙邊帶調幅波ttVm00acoscos單邊帶信號單邊帶信號tVm)cos(200a)cos(2(00tVma或波形圖波形圖頻譜圖頻譜圖 0- 0+ 0a21Vm 0- 0+ 0a21Vm 信號信號帶寬帶寬)2( 2)2( 22 0- 0+ 三種振幅調制信號三種振幅調制信號247.3.1 工作原理工作原理7.3.2 平衡調幅器平衡調幅器25調幅波的共同之處都是在調幅前后產生了新的頻率分量，也調幅波的共同之處都是在調幅前后產生了新的頻率分量，也就是說都需

10、要就是說都需要用非線性器件來完成頻率變換用非線性器件來完成頻率變換。這里將調制信號這里將調制信號v v與載波信號與載波信號v v0 0相加后，同時加入非線性器相加后，同時加入非線性器件，然后通過中心頻率為件，然后通過中心頻率為0 0的帶通濾波器取出輸出電壓的帶通濾波器取出輸出電壓v vo o中中的調幅波成分。的調幅波成分。260300320020010)coscos()coscos()coscos(tVtVtVtVtVtVaaaai)(222020VVaa022022Va02VVa2034302VVa20343033034Va0203303012343VVaVaVa00VVa02VVa0220

11、20343VVa2020343VVa2222Va33341VaVVaVaVa2033312343270)(222020VVaa022022Va02VVa2034302VVa20343033034Va0203303012343VVaVaVa00VVa02VVa022020343VVa2020343VVa2222Va33341VaVVaVaVa2033312343如果靜態工作點和輸入信號變換范圍選擇合適，非線性器件工如果靜態工作點和輸入信號變換范圍選擇合適，非線性器件工作在滿足平方律的區段。作在滿足平方律的區段。20020010)coscos()coscos(tVtVtVtVaaai280)(22

12、2020VVaa022022Va02VVa2034302VVa20343033034Va0203303012343VVaVaVa00VVa02VVa022020343VVa2020343VVa2222Va33341VaVVaVaVa2033312343平衡調幅電路平衡調幅電路如果要獲得抑制載波的雙邊帶信號，觀察輸出電流表示式如果要獲得抑制載波的雙邊帶信號，觀察輸出電流表示式20020010)coscos()coscos(tVtVtVtVaaai120020010)coscos()coscos(tVtVtVtVaaai2總的輸出電流總的輸出電流總的輸出電壓總的輸出電壓21iiiRo21iiv29

13、307.4.1 工作原理工作原理7.4.2 實現斬波調幅的兩種電路實現斬波調幅的兩種電路310cos 10cos 0)(001tttS32330cos 10cos 1)(002tttS340 , 01vvvvv , 013536電壓電壓表達式表達式普通調幅波普通調幅波ttmV0a0cos)cos1 (載波被抑制雙邊帶調幅波載波被抑制雙邊帶調幅波ttVm00acoscos單邊帶信號單邊帶信號tVm)cos(200a)cos(2(00tVma或波形圖波形圖頻譜圖頻譜圖 0- 0+ 0a21Vm 0- 0+ 0a21Vm 信號信號帶寬帶寬)2( 2)2( 22 0- 0+ 377.6.1 單邊帶通信

14、的優缺點單邊帶通信的優缺點7.6.2 產生單邊帶信號的方法產生單邊帶信號的方法38u使所容納的頻道數目增加一倍，大大提高短波波段使所容納的頻道數目增加一倍，大大提高短波波段利用率。利用率。u單邊帶制能獲得更好的通信效果。單邊帶制能獲得更好的通信效果。u單邊帶制的選擇性衰落現象要輕得多。單邊帶制的選擇性衰落現象要輕得多。u要求收、發設備的頻率穩定度高，設備復雜，技術要求收、發設備的頻率穩定度高，設備復雜，技術要求高。要求高。39調幅波0+上邊頻0-下邊頻1. 濾波器法濾波器法40必須強調指出，必須強調指出，提高單邊帶的載波頻率決不能用倍頻的方法提高單邊帶的載波頻率決不能用倍頻的方法因為倍頻后，音

15、頻頻率因為倍頻后，音頻頻率也跟著成倍增加，使原來的調制信號也跟著成倍增加，使原來的調制信號變了樣，產生嚴重的失真。這是絕對不允許的。變了樣，產生嚴重的失真。這是絕對不允許的。41上、下邊帶之間的頻率間距等于調制信號最低頻率上、下邊帶之間的頻率間距等于調制信號最低頻率1的的2 2倍，倍，故濾波時相對帶寬故濾波時相對帶寬1 / wc要很小，這樣的濾波器制作很困難。要很小，這樣的濾波器制作很困難。4243下442. 相移法相移法)cos()cos(21coscossin2cos)cos(sinsincoscos)cos(sinsincoscos)cos()cos(21sinsin如何得到如何得到單一

16、頻率分量單一頻率分量452. 相移法相移法)cos(sinsincoscos)cos(sinsincoscos)cos()cos(21coscos)cos()cos(21sinsin46tt00sin2costt11sin2costtnnsin2cos電壓f/Hz47tnsint1sint1costn)cos(1tn)sin(1t2sint2costn)cos(1tn)sin(1n.,321tn)sin(12tn)sin(12483. 第三種方法第三種方法修正的移相濾波法修正的移相濾波法49507.8.1 集電極調幅集電極調幅7.8.2 基極調幅基極調幅51高電平調幅電路能高電平調幅電路能同時

17、實現調制和功率放大同時實現調制和功率放大，即用調制信號，即用調制信號v去控制諧振功率放大器的輸出信號的幅度去控制諧振功率放大器的輸出信號的幅度Vcm來實現調幅。來實現調幅。臨臨界界過壓過壓欠壓欠壓VCC（t）臨界臨界過壓過壓欠壓欠壓V BB(t)52 vb(t) + + VCC + VBB + VC(t) + vCE vBE + L C vc v + 集電極調幅電路53 vb(t) + + VCC + VBB + VC(t) + vCE vBE + L C vc v + iCiC1)(tvCCV臨臨界界過壓過壓欠壓欠壓VCC（t）54例：集電極調幅電路，集電極電源電壓例：集電極調幅電路，集電極

18、電源電壓Vcc=24V，平均集電極電流，平均集電極電流Ic0=20mA，調制音頻電壓調制音頻電壓V=16.88sin(2103t)V，集電極效率，集電極效率=80%，回路電壓幅值，回路電壓幅值Vcm=21.6V。求：。求：(1)調幅指數調幅指數ma （0.7）(2)最大集電極瞬時電壓最大集電極瞬時電壓Vcmax(77.52V)(3)集電極平均輸入功率集電極平均輸入功率P=av (0.6W)(4)調制信號輸入功率調制信號輸入功率 P (0.12W)(5)未調制時載波輸入功率未調制時載波輸入功率PoT (0.38W)(6)已調波的平均輸出功率已調波的平均輸出功率Poav (0.48W)55基極調幅

19、電路56基極調幅電路)(tv)(tVCCiCvAM（t）臨界臨界過壓過壓欠壓欠壓V BB(t)571、受調晶體管集電極最大反向電壓（為免擊穿）、受調晶體管集電極最大反向電壓（為免擊穿） 集電極調幅集電極調幅Vce4Vcc 基極調幅基極調幅Vce2Vcc2、受調晶體管輸出功率、受調晶體管輸出功率 假設載波狀態下回路輸出電壓幅度假設載波狀態下回路輸出電壓幅度Vcm 輸出功率輸出功率POT m=1時回路輸出電壓幅度時回路輸出電壓幅度2Vcm 輸出功率輸出功率4POT3、工作狀態、工作狀態 集電極調幅：過壓狀態集電極調幅：過壓狀態 基極調幅：欠壓狀態基極調幅：欠壓狀態 4、調制器（低頻功放）、調制器（

20、低頻功放） 集電極調幅需要較大調制功率集電極調幅需要較大調制功率587.9.1 包絡檢波器的工作原理包絡檢波器的工作原理7.9.2 包絡檢波器的質量指標包絡檢波器的質量指標59非線性非線性 電路電路低通低通濾濾 波器波器從已調波中檢出包絡信息，只適用于AM信號 輸入輸入 AM信號信號檢出包絡信息檢出包絡信息60VDCC+v R+充電放電iDvi串聯型二極管包絡檢波器充電時間常數充電時間常數rdC放電時間常數放電時間常數RC61這種檢波器的幾個主要質量指標：這種檢波器的幾個主要質量指標：電壓傳輸系數（檢波效率）、輸入電阻、失真。電壓傳輸系數（檢波效率）、輸入電阻、失真。1) 電壓傳輸系數（檢波效

21、率）電壓傳輸系數（檢波效率）dimV maKV輸輸出出低低頻頻交交流流電電壓壓振振幅幅輸輸入入已已調調波波包包絡絡振振幅幅定義：定義：imVimaVmV621) 電壓傳輸系數（檢波效率）電壓傳輸系數（檢波效率）vDi D-vmaVim用分析高頻功放的折線近似用分析高頻功放的折線近似分析法可以證明分析法可以證明dimVcosmaKV是二極管電流通角是二極管電流通角為檢波器負載電阻為檢波器負載電阻d為檢波器內阻為檢波器內阻 d33RR632) 等效輸入電阻等效輸入電阻考慮到包絡檢波電路一般作為諧振回路的負載，它勢必影響考慮到包絡檢波電路一般作為諧振回路的負載，它勢必影響回路選頻特性（回路選頻特性（

22、Q），下面分析其等效電阻），下面分析其等效電阻imimidIVR其中，其中，Vim是輸入高頻電壓振幅，是輸入高頻電壓振幅， Iim是輸入高頻電流振幅。是輸入高頻電流振幅。64sfsf0fifs0ifffifff652) 等效輸入電阻等效輸入電阻如果忽略二極管導通電阻上的損耗功率，則由能量守恒的原則，如果忽略二極管導通電阻上的損耗功率，則由能量守恒的原則，輸入到檢波器的高頻功率，應全部轉換為輸出端負載電阻上消輸入到檢波器的高頻功率，應全部轉換為輸出端負載電阻上消耗的功率（注意為直流）耗的功率（注意為直流）LiimRVRV20220VVimLiRR21即有即有，而，而imimidIVR663) 失

23、真失真產生的失真主要有：產生的失真主要有：惰性失真；惰性失真；負峰切割失真；負峰切割失真；非線性失真；非線性失真；頻率失真。頻率失真。如果檢波電路的時間常數如果檢波電路的時間常數RC太大太大，當調幅波包絡朝較低，當調幅波包絡朝較低值變化時，電容上的電荷來值變化時，電容上的電荷來不及釋放以跟蹤其變化，所不及釋放以跟蹤其變化，所造成的失真稱作造成的失真稱作惰性失真惰性失真。 惰性失真惰性失真( (對角線切割失真對角線切割失真) )67 惰性失真惰性失真( (對角線切割失真對角線切割失真) )ima01coscosVmttimima1cosVVmt調幅波包絡調幅波包絡如圖所示，在某一點，如圖所示，在

24、某一點，如果如果電容兩端電壓的放電速度小電容兩端電壓的放電速度小于包絡的下降速度于包絡的下降速度，就可能，就可能發生惰性失真。發生惰性失真。imimadsindVV mtt 包絡變化率包絡變化率CCddiCtv電容放電電容放電CRiRv調幅波調幅波CRi i68 惰性失真惰性失真( (對角線切割失真對角線切割失真) )電容放電速率電容放電速率imaCC1cosddVmttRCRCvv假定此時假定此時Cima1cosVmtv調幅波包絡調幅波包絡包絡變化率包絡變化率電容放電電容放電為避免失真為避免失真/sin1/1cosimaCadVdtmtARCdVdtmtimima1cosVVmtimimad

25、sindVV mtt CCddiCtvCRiRvCRi i69 惰性失真惰性失真( (對角線切割失真對角線切割失真) )實際上調制波往往是由多個頻率成分組成，即實際上調制波往往是由多個頻率成分組成，即=min-max為了保證不產生失真，必須滿足為了保證不產生失真，必須滿足112aamax mmRC5 . 1maxRC8 . 0am/sin1/1cosimaCadVdtmtARCdVdtmt70考慮了耦合電容考慮了耦合電容C Cc c和低放和低放輸入電阻輸入電阻R RL L后的檢波電路后的檢波電路負峰切割失真負峰切割失真( (底邊切割失真底邊切割失真) )隔直電容隔直電容Cc數值很大，可認為它數

26、值很大，可認為它對調制頻率對調制頻率交流短路，電路達交流短路，電路達到穩態時，其兩端電壓到穩態時，其兩端電壓VCVim。imLRVRRRV失真最可能在包絡的負半周發生。失真最可能在包絡的負半周發生。假定二極管截止假定二極管截止，Cc將通將通過過R和和RL緩慢放電，相對于高頻載波一個周期內，其電壓緩慢放電，相對于高頻載波一個周期內，其電壓VCVim將在將在R和和RL上分壓。直流負載電阻上分壓。直流負載電阻R上的電壓為上的電壓為 + + v C + R RL VC Cc vi D 71 + + v C + R RL VC Cc vi D 考慮了耦合電容考慮了耦合電容C Cc c和低放和低放輸入電阻

27、輸入電阻R RL L后的檢波電路后的檢波電路負峰切割失真負峰切割失真( (底邊切割失真底邊切割失真) )V i m（1-m）V i mttmVoimicos)cos1 (vV R)cos1 (tmVimttmVoimicos)cos1 (vttmVoimicos)cos1 ( v)cos1 (tmVim)cos1 (tmVimV RV RV RV RV RimLRVRRRV72 + + v C + R RL VC Cc vi D 考慮了耦合電容考慮了耦合電容C Cc c和低放和低放輸入電阻輸入電阻R RL L后的檢波電路后的檢波電路負峰切割失真負峰切割失真( (底邊切割失真底邊切割失真) )要

28、避免二極管截止發生，包絡幅度瞬時值必須滿足要避免二極管截止發生，包絡幅度瞬時值必須滿足RimVtmVacos1RaimVmV1RRRRRRRRmLLLa/交、直流負載電阻越懸殊，交、直流負載電阻越懸殊，ma越大，越容易發生該失真。越大，越容易發生該失真。imLRVRRRV73 + + v C + R RL VC Cc vi D 考慮了耦合電容考慮了耦合電容C Cc c和低放輸入電阻和低放輸入電阻R RL L后的檢波電路后的檢波電路 非線性失真非線性失真這種失真是由檢波二極管伏安特性曲線的這種失真是由檢波二極管伏安特性曲線的非線性非線性所引起的。所引起的。如果負載電阻如果負載電阻R選得足夠大，則

29、檢波管非線性特性影響越小，選得足夠大，則檢波管非線性特性影響越小，它所引起的非線性失真即可以忽略。它所引起的非線性失真即可以忽略。74 + + v C + R RL VC Cc vi D 考慮了耦合電容考慮了耦合電容C Cc c和低放和低放輸入電阻輸入電阻R RL L后的檢波電路后的檢波電路 頻率失真頻率失真如右圖所示，檢波器中存在檢波電如右圖所示，檢波器中存在檢波電容容C和隔直電容和隔直電容Cc兩個電容。兩個電容。檢波檢波電容電容C用于跟蹤調幅波包絡變化，用于跟蹤調幅波包絡變化，隔直電容隔直電容Cc用于去除載波分量對應用于去除載波分量對應的直流輸出。的直流輸出。對調制頻率對調制頻率=minm

30、ax，要求檢波電容，要求檢波電容C對高頻載波短路但對高頻載波短路但不能對高頻調制波短路，隔直電容不能對高頻調制波短路，隔直電容Cc對低頻調制波短路。對低頻調制波短路。RCmax1LCminR1C75221224700 100051013354700 1000iiR rRRRr7-18交流負載電阻直流負載電阻3333 3.14 1000.575104700dRR12510 47005210RRR低頻電壓0.87 0.3 0.50.13daimVK mVV22220.083.222 1000iiVPWr導通角電壓傳輸系數cos0.87dK低放上獲得的分壓2222122220.13 825/1335

31、0.08iiiiR rR rVRVRrRr2220.50.8741.72510 4700imimdidVV KPWRR低放上獲得的功率3.20.0741.7PPAP輸入功率功率增益76 2i2122i2122 i212i21222 r2350 1000R2510 2350R2 r2350 10007 1910.55RRR510 4700R r4700 1000R510RRr4700 100020.26RRR510 4700RRRR解： 中間位置最高端的觸點在中間位置會產生負峰切割失真，而在最高端不會。77同步檢波器用于對載波被抑止的雙邊帶或單邊帶信號進行解調。同步檢波器用于對載波被抑止的雙邊帶或單邊帶信號進行解調。它的特點是必須外加一個它的特點是必須外加一個