《高频电路——非线性电子线路》课程教学资源（PPT课件）第四章 振幅调制、解调与混频电路（4.1）频谱搬移电路的组成模型

非}第4章振幅调制、解调 性 与混频电路 概述 41频谱搬移电路的组成模型 42相乘器电路 4.3混频电路 44振幅调制与解调电路 45参量混频电路

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

今第4章振幅调制、解调与混频电路 概述 f 线 高频 振荡器 振幅 纸频 (倍频器) 调制器 高频 混频器 放大器 检波器 扬声器 放大器 微音器 调制信号 放大器 振荡器20 调幅与检波的概念 1.地位 通信系统的基本电路。 2.特点 对电路中信号频谱进行的变换,电路有新频率成分产生。 为此,需引用一些信号与频谱的概念

概 述 调幅与检波的概念 1．地位 通信系统的基本电路。 2．特点 对电路中信号频谱进行的变换，电路有新频率成分产生。 为此，需引用一些信号与频谱的概念

今第4章振幅调制、解调与混频电路岭 3.信号与频谱 信号的三种表示法:表达式、波形图、频谱图 信号 表达式 波形 频谱 ( 单音 调制 vo(t=vcos 2t 波 复音 (D)的频谱 调制va(O)=∑ ann CoS n]1 波 )4 载波v()= V. coso t 返回

3．信号与频谱 信号的三种表示法：表达式、波形图、频谱图。 载 波 复音 调制 波 单音 调制 波 信号 表达式 波 形 频 谱 = = max 1 m ( ) cos n n n v t V nt   v (t) V cosΩt  =  v t V t c cm c ( ) = cos

第4章振幅调制、鼹调与混频电路心 4.模拟相乘器 作用:实现两信号的相乘,实x vo(n)=AM vo(r)coset 现频谱变换。 5.两种类型的频谱变换电路 ①频谱搬移电路:将输入信号的频谱沿频率轴搬移。 例:振幅调制、解调、混频电路(本章讨论)。 Q n22 2 e 特点:仅频谱搬移,不产生新的频谱分量。 ②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。 例:频率调制与解调电路(第5章讨论)。 特点:产生新的频谱分量

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 ① 频谱搬移电路：将输入信号的频谱沿频率轴搬移。 例：振幅调制、解调、混频电路(本章讨论)。 特点：仅频谱搬移，不产生新的频谱分量。 ② 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。 例：频率调制与解调电路(第5 章讨论)。 特点：产生新的频谱分量

今第4章振幅调制、解调与混频电路岭 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) 42相乘器电路(电路实现) 43混频电路 频谱搬移电路的重要应用 44振幅调制与解调电路

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

》第4章振幅调制、解调与混频电路 第4章振幅调制、解调 与混频电路 41频谱搬移电路的组成模型 4.1.1振幅调制电路的组成模型 4.1.2振幅解调和混频电路的组成模型

第 4 章 振幅调制、解调 与混频电路 4.1 频谱搬移电路的组成模型 4.1.1 振幅调制电路的组成模型 4.1.2 振幅解调和混频电路的组成模型

第4章振幅调制、解调与混频电路 4.1.1振幅调制电路的组成模型 、调幅波的数学表式 设:调制信号 vot=locos 2t 载波信号v(= V cos ot 其中,a2=2/:载波角频率;fc:载波频率,a>>!2 若同时作用在一个非线性器件i=fv)上,有 mcos @ct+ acos s2t (3) 将非线性器件的输出电流用三角函数展开 i=a0+a1v+a2y2+a2y3+… 将式(3)代入式(4),取前三项,则 i=o+a,(cm cost+Vo cos s2t)+a2(em cost+Vo cos s2t)(5) 1+cos 2a 将第三项展开,利用式cos2a=

4.1.1 振幅调制电路的组成模型 一、调幅波的数学表式 设：调制信号 v(t) = V cos t (1) 载波信号 vc (t) = Vcmcosc t (2) 其中，c = 2fc：载波角频率； fc：载波频率，c >>  。 若同时作用在一个非线性器件i = f(v) 上，有 Vcmcosc t + V cos t (3) 将非线性器件的输出电流用三角函数展开 = + + + +  3 3 2 0 1 2 i a a v a v a v (4) 将式(3)代入式(4) ，取前三项，则 2 0 1 c m c 2 c m c i a a (V cos t V cosΩt) a (V cos t V cosΩt) = +  + Ω +  + Ω (5) 将第三项展开，利用式 ， 2 1 cos2 cos2   + =

今第4章振幅调制、解调与混频电路心 (m cos@t+la cos s2t) 2 十 cos 2ot+ 2 cm c2 cos 2520)+I em 2 cos(o+2)t+ cos(o-2) 故式(5)可写为 i=o+=a2(cm+vo)+a,em cost+o cos s2t)+=a,m cos 2ot+ 2 2 +vo cos 232t)+a2vcmlo cos(o+s2)t+ cos(a-22)t (6) 若负载为LC调谐回路,Ω,2g2,2o均远离ω,去 掉它们及直流分量,则式(6可写为 i=a,cm cost+a,marcos(a+ s2)t+cos(o-2)t a m cost+2a,mo cos ot cos 2t 2ay cos Qt)cost 返回

cos2 ) [ cos( ) cos( ) ] 2 1 cos2 2 1 ) ( 2 1 2 1 ( cos cos ) ( c m c c 2 c 2 c m 2 2 c m 2 c m c V Ωt V V Ω t Ω t V t V Ωt V V V t + + + + − + = + + +         故式(5)可写为 cos2 ) [ cos( ) cos( ) ] (6) ( cos 2 2 1 ( ) ( cos cos ) 2 1 2 c m c c 2 c 2 1 c m c 2 c m 2 2 0 2 c m V Ωt a V V Ω t Ω t i a a V V a V t V Ωt a V t + + + + − = + + + + + +         若负载为 LC 调谐回路， ，2 ，2c 均远离 c，去 掉它们及直流分量，则式(6)可写为 Ωt t (7) a a V a V a V t a V V t Ωt i a V t a V V Ω t Ω t c 1 2 1 c m 1 c m c 2 c m c 1 c m c 2 c m c c cos )cos 2 (1 cos 2 cos cos cos [cos( ) cos( ) ]          = + = + = + + + −

今第4章振幅调制、解调与混频电路心 I=a, cm(7 2a29 cos Qt)cos a t 所以,输出调幅波电流的数学表达式为 i=Imo(1+Ma cos 2t)cos ot (8) 式中:lm0=a1Vcm:调制前载波电流振幅; lmnl(1+ M. cos s2):调幅波电流振幅; M=2 m=k.m :调幅度。 (9) 若负载为LC调谐回路,谐振在谐振电阻Rp,则回 路两端电压 vo(=iRp=Vmo(1+Ma cos Q2t) cos at (4-1-1) 式中,Vm0=km:输出载波电压振幅 将式(9)代入式(4-1-1),得 vo(=LVmo+kavo(t Icos at (4-1-2) 返回

Ωt t (7) a a V i a V c 1 2 1 c m cos )cos 2 (1   = + 所以，输出调幅波电流的数学表达式为 i = Im0 (1+ Ma cos Ωt)cosc t (8) 式中：Im0 = a1Vcm：调制前载波电流振幅； Im0 (1 + Ma cos t) ：调幅波电流振幅； m0 m a 1 2 m a 2 V V k a a V M   = = Ma：调幅度。 (9) 若负载为 LC 调谐回路，谐振在 f c，谐振电阻 RP，则回 路两端电压 vO(t) = iRP = Vm0 (1 + Ma cos t) cosc t (4-1-1) 式中，Vm0 = kVcm：输出载波电压振幅 将式(9)代入式(4-1-1)， 得 vO(t) = [Vm0 + ka v(t) ]cosc t (4-1-2)

第4章振幅调制、鼹调与混频电路心 二、普通调幅信号及其电路组成模型 1.电路组成模型 v(to 调幅电路 oVo(r) o(t)=v(t)+ Amo(tv(t)l 2() AMoy LAVCm+ AMACo(t)lcost AMy Vmo+kavo(tl cost v2(1)。x y o vo(r) 式中,Av:相乘器乘积系数; A:相加器的加权系数,且A=k,AMA n。 cm 2.单音调制 (1)表达式 vo(t=Vmo(1+M, cos 2t) cos a t(4-1-2) 式中:Vm(1+ M. cOs t2n:vo(的振幅,反映调制信号的 变化,称为调幅信号的包络。 kv m:调幅度,表征调幅信号的重要参数

二、普通调幅信号及其电路组成模型 1．电路组成模型 V k v t t AV A AV v t t v t v t A v t v t A m0 a c c m M c m c O c M c [ ( )] cos [ ( )] cos ( ) [ ( ) ( ) ( )]      = +  = +  = +  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c t (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。 m0 a m a V k V M  =