五拿训幅、 五章调幅、检波 第一节概述 调制的定义 2.调制的分类:AM、FM、PM 3.调制的目的 ①升高频率 ②充分利用频率资源; ③避免各电台之间的干扰。 4.调幅的分类:AM(中短波广播)、DSB(色差调制、副信号调制)、SSB (军事)、ⅤSB(亮度信号调制) 第二节AM 调幅的原理 单音频信号调幅 (1)原理 调制信号:uo= Comcast 载波信号:u= Ucmcos ot 条件:oc>9 调幅波信号:=lmo(1+ Macos o t)cost =Imocosoct+ Malmocos(oe+o )t+ Malmocos(o e-g )t Ma:调幅系数,M2≤1 频率成分:ω、ω+Ω、ωe-Ω,后两项携载低频信号信息。 (2)波形图 (3)频谱图 调幅是频谱搬移的过程 上下边频的振幅不及载波振幅的一半。 (4)调幅波带宽B=2F,2πF=9 2.复杂的调幅
第五章 调幅、检波 - 1 - 第五章 调幅、检波 第一节 概述 1．调制的定义 2．调制的分类：AM、FM、PM 3．调制的目的 ①升高频率； ②充分利用频率资源； ③避免各电台之间的干扰。 4．调幅的分类：AM（中短波广播）、DSB（色差调制、副信号调制）、SSB （军事）、VSB（亮度信号调制） 第二节 AM 一、调幅的原理 1．单音频信号调幅 ⑴原理 调制信号：uΩ=UΩmcosΩt 载波信号：uc=Ucmcosωct 条件：ωc>>Ω 调幅波信号：i=Imo(1+MacosΩt)cosωct =Imocosωct＋ 2 1 MaImocos(ωc+Ω)t＋ 2 1 MaImocos(ωc-Ω)t Ma：调幅系数，Ma≤1 频率成分：ωc、ωc+Ω、ωc－Ω，后两项携载低频信号信息。 ⑵波形图 ⑶频谱图 调幅是频谱搬移的过程。 上下边频的振幅不及载波振幅的一半。 ⑷调幅波带宽 B=2F，2πF=Ω 2．复杂的调幅
(1)原理 调制信号:ua= Uolmcosot+uo=Ua2 cos t 载波信号:u= Ucmcos ot 条件 调幅波信号:Imo(1+ Marcos Qt+ Ma2cos 9 2t)coset =Imocosoctt-MalImo cos(c+Q 1)t+-Mallmocos(o 1)t 2)t Ma1、Ma2:调幅系数,Ma1≤1;Ma2≤1 频率成分:ωc、ωe+91、ω-g1、ω+Ω2、ωe-Ω2,后四项携载低频信 号信息。 (2)波形图 (3)频谱图 调幅是频谱搬移的过程 上下边频的振幅不及载波振幅的一半。 (4)调幅波带宽B=2Fm,2πFm=9m 二、调幅波功率 以单音频调幅波为例。 当电流Ⅰ流经RL时,所消耗的功率平均值如下: 个高频周期内 P=l12mo(1+MacosatPR t)2 其中,P=I2moRL为载波功率。 大状态功率:当M=1时,Pmax=4Po 设备容量利用率低。 2.一个调制信号周期内
第五章 调幅、检波 - 2 - ⑴原理 调制信号：uΩ=UΩ1mcosΩt+ uΩ=UΩ2mcosΩt 载波信号：uc=Ucmcosωct 条件：ωc>>Ω1；ωc>>Ω2 调幅波信号：i=Imo(1+Ma1cosΩ1t+Ma2cosΩ2t)cosωct =Imocosωct＋ 2 1 Ma1Imocos(ωc+Ω1)t＋ 2 1 Ma1Imocos(ωc-Ω1)t ＋ 2 1 Ma2Imocos(ωc+Ω2)t＋ 2 1 Ma2Imocos(ωc-Ω2)t Ma1、Ma2：调幅系数，Ma1≤1；Ma2≤1 频率成分：ωc、ωc+Ω1、ωc－Ω1、ωc+Ω2、ωc－Ω2，后四项携载低频信 号信息。 ⑵波形图 ⑶频谱图 调幅是频谱搬移的过程。 上下边频的振幅不及载波振幅的一半。 ⑷调幅波带宽 B=2Fm，2πFm=Ωm 二、调幅波功率 以单音频调幅波为例。 当电流 I 流经 RL 时，所消耗的功率平均值如下： 1．一个高频周期内 P= 2 1 I 2mo(1+MacosΩt)2RL =Po(1+MacosΩt)2 其中，Po= 2 1 I 2moRL为载波功率。 最大状态功率：当 Ma=1 时，Pmax=4Po 设备容量利用率低。 2．一个调制信号周期内 Pav= (1+ 2 2 M a ) Po
其中,P。为载波功率 M P为边频功率 边频功率不及载波功率的一半,效率低。 例题:P=100W,分别计算当M=1和M=0.3时,调幅波边频功率及最大 状态功率。 第三节DSB、SSB、ⅤSB 、DSB 抑制AM波中的载波成分,提高了效率 1.原理 调制信号:ua= Uomcosot 载波信号:uc= Uemcosωt 条件:c>>9 调幅波信号: FImoMacos o toso.t MaImocos(oc+o )t+- MaI mocos(oeg )t a:调幅系数,M2≤1 频率成分:ω+Ω、ωc一Ω,全携载低频信号信息 2.波形图 3.频谱图 调幅是频谱搬移的过程 4.调幅波带宽B=2Fmax 抑制DSB波中的一个边带,提高了频率利用率。 1.频谱图 调幅是频谱搬移的过程。 2.调幅波带宽B=Fma VSB 抑制AM波中的半个边带,提高了效率
第五章 调幅、检波 - 3 - 其中，Po 为载波功率， 2 2 M a Po 为边频功率。 边频功率不及载波功率的一半，效率低。 例题：Po=100W，分别计算当 Ma=1 和 Ma=0.3 时，调幅波边频功率及最大 状态功率。 第三节 DSB、SSB、VSB 一、DSB 抑制 AM 波中的载波成分，提高了效率。 1．原理 调制信号：uΩ=UΩmcosΩt 载波信号：uc=Ucmcosωct 条件：ωc>>Ω 调幅波信号：i=ImoMacosΩtcosωct = 2 1 MaImocos(ωc+Ω)t＋ 2 1 MaImocos(ωc-Ω)t Ma：调幅系数，Ma≤1 频率成分：ωc+Ω、ωc－Ω，全携载低频信号信息。 2．波形图 3．频谱图 调幅是频谱搬移的过程。 4．调幅波带宽 B=2Fmax 二、SSB 抑制 DSB 波中的一个边带，提高了频率利用率。 1．频谱图 调幅是频谱搬移的过程。 2．调幅波带宽 B=Fmax 三、VSB 抑制 AM 波中的半个边带，提高了效率
五拿训幅、 第四节调制电路 、高电平调幅电路 末级不需要加低效率的高功放,发射机整机效率高。AM发射机多半采用。 1.基极调幅电路 (参见P189图4-7) 载波与调制信号都是从基极输入。 谐振放大器工作于欠压状态,线性较好。 Ma较小,调制效率低 2.集电极调幅电路 (参见P19图410) 载波与调制信号都是从集电极输入。 谐振放大器工作于过压状态,线性较差 Ma较大,调制效率高。 3.双重调制电路 (参见P196图4-13) 集电极一发射极双重调制电路。 增大了Ma,改善了线性。 低电平调幅电路 输出功率小,线性好。 可以实现AM、DSB、SSB的调制。主要用于实现DSB 场效应管平方律调幅电路 (参见P199图417) 利用平方律特性,产生新的频率成分,经过选频得到调幅波。频率分量多 2.平衡调制器 工作于斩波调幅原理。 斩波调幅:(参见P201图4-19) u通过一个受u控制的开关电路(斩波电路),输出信号被“斩”成周期为 载波周期的脉冲串,其包含ωc±Ω及其它谐波分量:此信号通过中心频率为oc 的带通滤波器,得到DSB信号。频率分量少
第五章 调幅、检波 - 4 - 第四节 调制电路 一、高电平调幅电路 末级不需要加低效率的高功放，发射机整机效率高。AM 发射机多半采用。 1．基极调幅电路 （参见 P189 图 4-7） 载波与调制信号都是从基极输入。 谐振放大器工作于欠压状态，线性较好。 Ma 较小，调制效率低。 2．集电极调幅电路 （参见 P193 图 4-10） 载波与调制信号都是从集电极输入。 谐振放大器工作于过压状态，线性较差。 Ma 较大，调制效率高。 3．双重调制电路 （参见 P196 图 4-13） 集电极—发射极双重调制电路。 增大了 Ma，改善了线性。 二、低电平调幅电路 输出功率小，线性好。 可以实现 AM、DSB、SSB 的调制。主要用于实现 DSB。 1．场效应管平方律调幅电路 （参见 P199 图 4-17） 利用平方律特性，产生新的频率成分，经过选频得到调幅波。频率分量多。 2．平衡调制器 工作于斩波调幅原理。 斩波调幅：（参见 P201 图 4-19） uΩ通过一个受 uc 控制的开关电路（斩波电路），输出信号被“斩”成周期为 载波周期的脉冲串，其包含ωc±Ω及其它谐波分量；此信号通过中心频率为ωc 的带通滤波器，得到 DSB 信号。频率分量少
五拿训幅、 若输入信号为u。+us,则实现AM调制 平衡调制器特点:(参见P204图425) 抑制了载波,消除组合频率干扰。 3.环形调制器 工作于斩波调幅原理。 (参见P202图426) 特点 进一步抑制载波,消除组合频率干扰。 输出信号幅度大。 第五节检波器 、基本概念 1.检波的定义 2.检波器的组成:非线性器件、滤波器 3.检波工作过程:非线性变换一一滤波 4.波形举例:正弦波、三角波、矩形波 二、大信号峰值包络检波器 1.大信号的概念 2.电路(参见P213图4-33) 说明检波器与负载之间应加耦合电容 3.基本工作原理 电容的反复充放电。 借助波形,简单讲述:应用二极管的单向导电性,削去负半周:电容滤波, 得到调制信号。 输出电压Uo与RL、CL的关系 ①RL越大,U越大 ②CL越大,输出信号越纯。 说明:R1、C取值过大,会引起惰性失真
第五章 调幅、检波 - 5 - 若输入信号为 uΩ＋uc，则实现 AM 调制。 平衡调制器特点：（参见 P204 图 4-25） 抑制了载波，消除组合频率干扰。 3．环形调制器 工作于斩波调幅原理。 （参见 P202 图 4-26） 特点： 进一步抑制载波，消除组合频率干扰。 输出信号幅度大。 第五节 检波器 一、基本概念 1．检波的定义 2．检波器的组成：非线性器件、滤波器 3．检波工作过程：非线性变换——滤波 4．波形举例：正弦波、三角波、矩形波 二、大信号峰值包络检波器 1．大信号的概念 2．电路（参见 P213 图 4-33） 说明：检波器与负载之间应加耦合电容。 3．基本工作原理 电容的反复充放电。 借助波形，简单讲述：应用二极管的单向导电性，削去负半周；电容滤波， 得到调制信号。 4．输出电压 uo 与 RL、CL 的关系 ①RL 越大，uo 越大； ②CL 越大，输出信号越纯。 说明：RL、CL取值过大，会引起惰性失真
五拿训幅、 5.应用 仅实用于AM、ⅤSB波的解调 例如:中短波AM收音机、电视机亮度解调 DSB、SSB的解调需要同步检波器。 例如:FM立体声解码、电视机色差解调 同步检波器 1.概念 ①“同步”:参考信号与输入调幅波的载波同步。 ②应用:FM立体声解码、电视机色差解调。 2.乘积同步检波器 参考信号与输入调幅波相乘,产生新频率,低通滤波。 3.相加同步检波器 输入调幅波加上参考信号(载波),得到AM波,包络检波。 四、小信号平方律检波器 利用二极管的平方律特性,产生新频率,滤波。 输出信号变化规律是:u。=u2。 仅用于测量仪器中,不能用于接收机中。 五、三级管检波 利用三极管的开关特性,产生新频率,滤波。 输出信号变化规律是:u。=u 六、检波器的非线性失真 惰性失真 产生原因:RLCL及M取值过大,CL的放电速度跟不上包络的下降。 (参见P2图441) √l-M2a 不失真的充要条件:RLCL≤ QM 2.负峰切割失真 产生原因:交、直流阻抗不相等,交流阻抗小于直流阻抗
第五章 调幅、检波 - 6 - 5．应用 仅实用于 AM、VSB 波的解调。 例如：中短波 AM 收音机、电视机亮度解调。 DSB、SSB 的解调需要同步检波器。 例如：FM 立体声解码、电视机色差解调。 三、同步检波器 1．概念 ①“同步”：参考信号与输入调幅波的载波同步。 ②应用：FM 立体声解码、电视机色差解调。 2．乘积同步检波器 参考信号与输入调幅波相乘，产生新频率，低通滤波。 3．相加同步检波器 输入调幅波加上参考信号（载波），得到 AM 波，包络检波。 四、小信号平方律检波器 利用二极管的平方律特性，产生新频率，滤波。 输出信号变化规律是：uo=u 2Ω 仅用于测量仪器中，不能用于接收机中。 五、三级管检波 利用三极管的开关特性，产生新频率，滤波。 输出信号变化规律是：uo=uΩ 六、检波器的非线性失真 1．惰性失真 产生原因：RLCL 及 Ma 取值过大，CL 的放电速度跟不上包络的下降。 （参见 P222 图 4-41） 不失真的充要条件：RLCL≤ a a M M − 2 1 2．负峰切割失真 产生原因：交、直流阻抗不相等，交流阻抗小于直流阻抗
五拿训幅、 由于二极管的单向导电性,交流电流分量最大值应不大于直流电流分量,即 Iam≤I。若某一时间段,Im≥Ia,则二极管必然处于截止状态,电容不能正 常充电,两端电压上升速度赶不上包络的变化,产生负峰切割失真。 (参见P223图443) 不失真的条件:M≤2(。交直流阻抗越接近,允许的M取值越大。 七、AM收音机 组成框图:双链电容 2.信号流程:各部分波形、覆盖、跟踪 3.常见故障:耳机插孔 4.磁性天线:多股纱包线 5.扬声器:8欧姆
第五章 调幅、检波 - 7 - 由于二极管的单向导电性，交流电流分量最大值应不大于直流电流分量，即 IΩm≤Iavo。若某一时间段，IΩm≥Iavo，则二极管必然处于截止状态，电容不能正 常充电，两端电压上升速度赶不上包络的变化，产生负峰切割失真。 （参见 P223 图 4-43） 不失真的条件：Ma≤ (0) ( ) L L Z Z j 。交直流阻抗越接近，允许的 Ma 取值越大。 七、AM 收音机 1．组成框图：双链电容 2．信号流程：各部分波形、覆盖、跟踪 3．常见故障：耳机插孔 4．磁性天线：多股纱包线 5．扬声器：8 欧姆