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1、第 4 章 振幅调制、解调 与混频电路,概 述,4.1 频谱搬移电路的组成模型,4.2 相乘器电路,4.3 混频电路,4.4 振幅调制与解调电路,4.5 参量混频电路,掌握AM信号的特点（时域、频域），频谱搬移电路的实现模型，二极管混频器的分析方法；理解线性时变工作状态的条件及在频谱搬移电路中的作用，二极管检波器的工作原理和性能特点；了解混频干扰的成因，双差分对平衡调制器、集成模拟相乘器在频率变换电路中的应用。,基本要求与基本知识点:,重点与难点：AM信号的特点（时域、频域、功率），频谱搬移电路的实现模型；线性时变工作状态。,概 述,1地位,2特点,对电路中信号频谱进行的变换，电路有新频率成分
2、产生。,通信系统的基本电路,3信号与频谱,信号的三种表示法：表达式、波形图、频谱图。,4模拟相乘器,作用：实现两信号的相乘，实现频谱变换。,5两种类型的频谱变换电路, 频谱搬移电路：将输入信号的频谱沿频率轴搬移。,特点：仅频谱搬移，不产生新的频谱分量。, 频谱非线性变换电路：将输入信号的频谱进行特定的非线性变换。,特点：产生新的频谱分量。,本章内容,4.1 频谱搬移电路的组成模型(调制、解调、混频) (原理),4.2 相乘器电路(电路实现),4.3 混频电路,4.4 振幅调制与解调电路,频谱搬移电路的重要应用,4.1.1 频谱搬移电路的组成模型,4.1 频谱搬移电路的组成模型,一、AM信号及其
3、电路组成模型,AM信号：载波信号振幅在原值上下按照低频（调制） 信号规律变化，即：,：未经调制的输出载波电压振幅；,：取决于调幅电路的比例常数。,要求：,组成模型:加法器 + 相乘器,1电路组成模型,式中，AM ：相乘器乘积系数； A：相加器的加权系数， 且 A = k，AM AVcm = ka。,2单音调制,(1)表达式,vO(t) = Vm0 (1 + Ma cos t) cos ct (4-1-2),式中： Vm0 (1 + Ma cos t) ：vO(t) 的振幅，反映调制信号的变化，称为调幅信号的包络。,：调幅度，表征调幅信号的重要参数。,图 4-1-2 调幅信号的波形,(2)波形,
4、(a) (b) 图 4-1-3 过调幅失真,(3)频谱,单音调制时调幅信号的频谱：由三个分量组成：, c 载波分量, (c + ) 上边频分量, (c - ) 下边频分量,两边频为相乘器对 v(t) 和 vc(t) 相乘的结果。,3复音调制,(1)表达式,设 v(t) 为非余弦的周期信号，其傅里叶展开式为,式中，nmax = max / = Fmax / F， max = 2Fmax 为最高调制角频率，其值小于 c 。,(2)频谱,图 4-1-5 过调幅失真 (a)调制信号 (b)普通调幅信号,(3) 频谱宽度,BWAM = 2Fmax,4实质,调幅电路组成模型中的相乘器可对 v(t) 和 v
5、c(t) 实现相乘运算，其结果 ：,在波形上，将 v(t) 不失真地转移到载波信号振幅上；,在频谱上，将 v(t) 的频谱不失真地搬移到的 c 两边。,5 调幅波的功率(设单位电阻、单音调制),(1)调幅信号在一个载频周期内的平均功率,式中， ：常数，载波分量产生的平均功率。,(2)P(t) 在一个调制波周期内的平均功率,：上、下边频分量的功率，称为边频功率。,(3)讨论,三、双边带和单边带调制电路组成模型,1双边带(DSB)调制：仅传输两个边频的调制方式。,(1)目的,(2)表达式：,与AM的区别：,1）.包络不同；,2）. 信号的高频相位在由正变负时突变180,(3)波形,图 4-1-6
6、双边带调制信号 (a) 波形 (b) 频谱,(4)组成模型,图 4-1-6 双边带调制信号 (c) 频谱,2单边带(SSB)调制信号,(1)定义,仅传输一个边频的调制方式。,原理：,优点：节省发射功率；频谱宽度压缩一半，BWSSB = Fmax。,(2)实现模型,(a) (b) 图 4-1-7 采用滤波法的单边带调制电路组成模型 (a) 组成模型 (b) v(t) 频谱, 滤波法：相乘器 + 带通滤波器。,相乘器：产生双边带调制信号；滤波器：取出单边带信号。,(a) (b) 图 4-1-7 采用滤波法的单边带调制电路组成模型 (a) 组成模型 (b) v(t) 频谱, 相移法：相乘器、90 相
7、移器、相加器组成,相乘器 ：,相乘器：,两式相减或相加,4.1.2 振幅解调和混频电路的组成模型,特点：均实现频谱不失真地搬移，两类组成模型类似。,一、振幅解调电路,1定义,解调(Demodulation)：调制的逆过程。,振幅检波(简称检波 Detector),2组成模型,图 4-1-11(a) 调幅解调电路的组成模型,相乘器 + 低通滤波器。,vS(t) ：调制信号,vr(t) ：同步信号,3原理,频谱搬移：将调制信号频谱不失真地搬回零频附近。,图 4-1-11 调幅解调电路电路的组成模型和相应的频谱搬移 (b)调幅解调电路的组成模型,4讨论,二、混频(Mixer)电路,1作用,图 4-1-12 混频电路的作用,频谱搬移：将载频为 fc 的已调信号 vS(t) 不失真地变换为载频为 fI 的已调信号 vI(t) 。,vL(t) ：本振电压，fL ：本振频率。,fL、fI 、fc 之间的关系为,2组成模型,图 4-1-13 混频电路的实现模型 (a)混频电路的组成模型,3原理,图 4-1-13 混频电路的实现模型 (b)输入信号频谱 (c)相乘器输出电压频谱,