第四章 振幅调制与解调
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第四章 振幅调制与解调. §4-1 概述. §4-2 振幅调制的基本特性和实现方法. §4-3 振幅调制电路. §4-4 检波器. 第四章 振幅调制与解调. §4-1 概述. 调幅. 基本概念. 调频. 连续波调制. 本章以调制信号为模拟信号的连续波调制为例进行讨论,其结论也适合于数字调制. (载波为高频正弦波). 调相. 调制类型. 调幅. 脉冲波调制波. 调宽. (载波为脉冲波 ). 调相. 1 . 调制与解调的方式. 用调制的信号 控制高频信号某个物理量(幅度、频率、 相 - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
第四章 振幅调制与解调
§4-1 概述
§4-2 振幅调制的基本特性和实现方法
§4-3 振幅调制电路
§4-4 检波器
第四章 振幅调制与解调
基本概念
本章以调制信号为模拟信号的连续波调制为例进行讨论,其结论也适合于数字调制
用调制的信号 控制高频信号某个物理量(幅度、频率、相
位)实现频率变换的过程称为调制;解调是调制的逆过程Ω●
{调制类型
连续波调制
{{(载波为高频正弦波)
脉冲波调制波
(载波为脉冲波 )
调幅
调频
调相
调幅
调相
调宽
§4-1 概述
1 . 调制与解调的方式
调幅 用 控制高频振荡幅度 检波
瞬时振幅
调频 用 控制高频频率 鉴频
瞬时频率
调相 用 控制高频相位 鉴相
瞬时相位
2 . 振幅调制与检波的本质
3 . 调幅与检波的实现方法
是实现频谱线性搬移,可以用相乘器实现之。
Ω
Ω
Ω
( ) ( ) ( )V t V k t t m cm f Ω Ω
▲
● 方式
▲
▲
§4-2 振幅调制的基本特性和实现方法
一、振幅调制的定义和分类
二、 调幅波的基本特性(以单音调制为例说明)
2. 分类:
1 . 定义:凡是能实现将调制信号频谱搬移到载波一侧或两侧的过程,称为振幅调制。
{按波形分类
普通调幅波(或称标准调幅波) ( AM )
双边带调制波 (DSB)
单边带调制波( SSB )
§4-2 振幅调制的基本特性和实现方法
一、振幅调制的定义和分类
重点讨论低电平调制电路
低电平调制电路
二极管调制器
晶体管调制器
集成模拟调制器
二、 调幅波的基本特性(以单音调制为例说明) 载波信号 调制信号 1. AM 波基本特性
① 表示方法 i 波形
max min
max min
1a m m ma
cm m m
k V V VM
V V V
≤
实现 AM 波的关键是在调制之前必须在调制信号上叠加一个直流电压
Ωm cosV t Ω
µã»÷ÑÝʾ
ii 数学表达式
称振幅调制的调制度 ( 或称调幅度 )
AM m C cm C( )cos (1 cos )cosaV t t V M t t Ω
iv 矢量表示 iii 频谱表示
C Ccm
AM cm cos cos( )2aM V
V t t Ω
cC
m cos( )2aM V
t Ω
电压振幅
P av 为音频信号一个周期内在负载 RL 上的平均功率 2 2
cm aL
L
(1 cos )
2
V M tP
R
Ω ( 高频一周期的平均功率 )
其中 称为载波功率, 称为上下边带
总功率
2VP
RCm
0L
=2
2MP PaSB 0=
2
② 能量关系:
能量传送:从 AM 波传送与 SSB 波传送相比,单边带传送不仅仅节约了能量并且压缩了占据频带
③ 实现方法
单边带
ii 数学表达式
(或 )
●
●
2 . DSB , SSB 的基本特性 表示方法 i 波形
双边带
iii 频谱
单边带
双边带●
●
BW=2Ω
BW=Ω② 能量关系 其中
●
●
④ 单边带调制实现方法
i 滤波法
③ 双边带调制实现方法
ii 移相法
iii 修正移相滤波法
说明:1为高载频, 2 为低载频,若要降低对第一次相乘滤波
性能的要求,尽量选择低载频 f2 接近音频,这样滤波器可直接采用低通滤波器,取出下边带
低电平调制电路:主要实现 DSB 波, SSB 波,也可
以实现 AM 波
§4-3 振幅调制电路
一、 AM 调制器(举例)
二、 DSB 调制器
1. 单差分对管调制器 电路
工作原理
ic 经并联谐振电阻为 Re , LC 带通滤波器,
(满足中心频率为 : )C 3dB, 2BW
§4-3 振幅调制电路
分别讨论 :情况下输出 v0
cm
cm
cm
26mv
26 260mv
260mv
V
mv V
V
≤
≥
▶
▶
▶
●
●
即可实现 AM 波调制
一、 AM 调制器(举例)
2. 二极管调制器
3dB 2LC BW C若 经 带通滤波器中心频率为 ,i
电路
●
得 :
●
●
0 AM L AMv v i R
3. 集成模拟 AM 调制器
电路
µã»÷ÑÝʾ
二、 DSB 调制器
1. 二极管 DSB 调制器
① 二极管平衡 DSB 调制器
µã»÷ÑÝʾ
i 经过 LC 带通滤波器中心频率 ωc , BW3dB=2Ω 得 输出 = iDSB.RL≈ cosωCt
υc=Vcmcosωct υΩ=VΩmcosΩt Vcm>> VD(on)
Vcm>> VΩm
2
D1 D2
D L
2c12
K tR R
i i i
o
点击仿真
② 二极管环形 DSB 调制器
µã»÷ÑÝʾ
C cm CcosV t
m cosV t Ω
i 经 LC 带通滤波器中心频率 , ,则
3dB 2BW Ω
DSB DSB L c
2 2 ( )cos
π
ti R t
输出 υ0 为不失真的
2D L
2 ( )( )
2 c
ti i i K t
R R
Ω
c
③环形组件 DSB 调制器
经 LC 带通滤波器,中心频率为 ,
L 2 CD L
2( )
2i K t
R R
o C
2 2cos
πt
cm D(on)V V1 cm CcosC V t
2 m cosV t Ω
cm ΩmV V
C 3dB 2BW ΩLi
含有 ,经 LC 带通滤波中心频率为 ,
2 . 晶体管 DSB 调制器
① 单差分对 DSB 调制器
µã»÷ÑÝʾ
tV CcmC1 cos
tV cosm2 C
c1 c2E
th2
qi i i
R kT
◇ 当 Vcm<26mv , ,实现讨论 :
◇ 当 26m<Vcm<260mv , i 频谱理想 DSB 波
Ci
C C,3
C
3dB 2BW Ω
◇Vcm≥260mv, ,
同样实现不失真的 DSB 波
原理 :●
●
C2 cth ( )
2
qK t
kT
实现不失真 DSB 波。
② 双差分对管 DSB 调制器
tV CcmC1 cos
C0 th th
2 2
q qi i i I
kT kT
2 m cosV Ωt
当 时 ,i 频谱有 , , ...
分量 i 经 LC 带通滤波器(中心频率为 , ),
滤波后输出可实现不失真的 DSB 波。
cm26mv 260mvV C Ω C3 Ω
C
当 , ,
经 LC 带通滤波器(中心频率谐振在 , )
滤波后可实现不失真 DSB 波形。
0 2 C( )2
qi I k t
kT
当 VΩm<26mv, Vcm<26mv, 时 ,可实现理想 DSB波
讨论:
c
3dB 2BW Ω
3dB 2BW Ω
26mvV≤cm 260mvV ≥
●
●
●
tV CcmC1 cos 2 m cosV Ωt
CDSB M C C'
0 E1 E2
4RA
I R R
③ 三差分对管 DSB 调制器
④集成模拟 DSB 调制器
MC1595L( 或 BG314)
1 Ω 2 C DSB M C Ω, A
●
XFC1596( 或者 MC1596 )
抑制载漏的调整:当 可调C P0, 0 51kΩR C 0
●
§4-4 检波器
检波:是从已调幅波中还原出原调制信号的过程。它是振幅调制的逆过程。
功能:
●
● 实现频谱线性搬移
● 分类检波器
一、二极管串联型峰值包络检波
二、同步检波器
一、二极管串联型峰值包络检波 特点:
▲ 三者串联关系
▲ 具有平均电压负反馈效应
S L L,D,C R
1. 电路与特点 电路:
2 . 物理过程:i 为高频脉动电压 , 其平均
值为输出的平均电压为
ii 若 值愈大 , 则 脉动愈小 , 愈大
iii 的导通角 很小 ,所以工作在输入信号的峰值附近
0AVV
L LR C 0
AVV
Di
●
●
3 . 检波特性
sm Dav max 0
(sin cos )( )
π
V gI i
sm D1m max 1
( sin cos )( )
π
V gI i
检波特性 ( )av smVυ
av D L
sm
(sin cos )(
π
g RA
V
常数)
求 D L( 50)g R
检波性能检波效率: av
dsm
cos 1V
等效输入电阻: ( 并联型包络检波 : )sm L
i1m 2
V RR
I L
i 3
RR
●
●
●
●
◆
◆
求基本方程
A .惰性失真(或称对角失真)
µã»÷ÑÝʾ
现象
原因: RLCL太大,说明放电速度跟不上包络下 降的速度所致 克服条件:
2a max
L La max max
1
MR C
M Ω
(多音)
●
●
●
◆ 非线性失真
(单音 )
B 负峰切割失真(削波失真)
现象● 原因:检波器与下一级级联时,加必须入隔直耦合电容
●
引起的。
克服措施 :
若 Rg大 : RL =RL1+RL2,
RL1≈(0.1~ 0.2)RL2
●
若 Rg小 : 采用射随器完成阻抗匹配 .
µã»÷ÑÝʾ
克服条件:
RΩ = RL ∥Ri2 称为检波器的音频交流负载, RL 为直流负载
aL
RM
R≤●
1. 作用与类型
作用 : 主要解调 DSB,SSB 波 , 也可调解 AM 波 .
类型
参考信号 vr=Vrmcosωct 与原载波严格同步 (严格同频同相 )
●
●
二、同步检波器
2. 电路与工作原理
叠加型
乘积型
i 二极管同步检波
a) 二极管平衡同步检波
●
●
r rm CsinV t rm smV V rm D(on)V V
µã»÷ÑÝʾ
电路一 .
av 01 02 µã»÷ÑÝʾ
电路二 .
b )二极管环形同步检波
µã»÷ÑÝʾ
ii )集成模拟同步检波
a ) MC1595L
电路:●
框图
特点:检波性能好,检波效率高,具有检波增益;提高了前置放大器(对 )工作稳定性。C
●
●
特点:
◆ R1 , R2 , R3 对压控吉尔伯特电路 T1~T4偏置,并防
止T1~T4 进入饱和,其他电阻保证T5~T6 工作在放大区;
◆ + 12V单电源供电,能采用电阻分压网络;
◆ 为很小的信号,所以 即可以得到线性检 E2 100R S
b ) XFC1596
●
波。