1、第第5 5章模拟调幅、检波与混频电路章模拟调幅、检波与混频电路5.1 概述概述5.2 振幅振幅调制与解制与解调原理原理5.3 调幅幅电路路5.4 检波波电路路5.5 混混频5.6 实用的振幅用的振幅调制、解制、解调及混及混频电路路2本章知本章知识点及点及结构构振振幅幅调调制制与与解解调调调幅波的性质调幅波的性质（数学表达式、频谱特征、功率）数学表达式、频谱特征、功率）调幅波的解调调幅波的解调（电路，评价指标，检波失真（电路，评价指标，检波失真）调幅波的产生调幅波的产生（原理，电路，评价指标原理，电路，评价指标）混混频频与与混混频频干干扰扰变频器的基本原理（数学表达式、频谱特征）变频器的基本原理
2、（数学表达式、频谱特征）变频信号的产生变频信号的产生（电路，评价指标）（电路，评价指标）变频干扰变频干扰（干扰种类，抑制方法）（干扰种类，抑制方法）35.1 概概 述述回顾问题：（第一章回顾问题：（第一章 调制系统概念）调制系统概念）3.“调制制”与与“解解调”的方式有哪些？的方式有哪些？2.“调制制”与与“解解调”的的过程如何程如何实现？1.什么是什么是“调制制”与与“解解调”？41.1.“调制调制”与与“解调解调”：p调制（制（modulation)modulation)p解解调（demodulationdemodulation）调制是调制是电信号通信中，实现低频电信号通信中，实现低频信号
3、信号远距离远距离传输的传输的一种主要一种主要方法方法。52.“调制调制”与与“解调解调”的过程的过程:人人飞机的参数（如重飞机的参数（如重量、速度等）量、速度等）控制控制 飞机飞机（载体）（载体）载有人的飞机载有人的飞机调调制制人人解解调调低频信号低频信号高频信号高频信号（载波）（载波）载波的参数（如幅度、载波的参数（如幅度、频率、相位）频率、相位）已调波已调波还原还原低频信号低频信号装装载载卸卸载载62.2.“调制调制”与与“解调解调”的过程：的过程：用用被被传送的送的低低频信号信号去去控制高控制高频信号（信号（载波）的参数波）的参数（幅度、（幅度、频率、相位），率、相位），实现低低频信号搬
4、移到高信号搬移到高频段。段。是是调制的反制的反过程程。即：把低即：把低频信号从高信号从高频段搬移下来，段搬移下来，还原原被被传送的送的低低频信号。信号。调制：制：解解调：3.调制的方式调制的方式:控制控制调调制制低频信号低频信号高频信号高频信号（载波）（载波）载波的参数载波的参数已调波已调波幅度调制（简称幅度调制（简称“调幅调幅”，AM）频率调制（简称频率调制（简称“调频调频”，FM）相位调制（简称相位调制（简称“调相调相”，PM）幅度幅度频率频率 相位相位角度调制角度调制相角相角 按照所采用的按照所采用的载波波形区分，波波形区分，调制可分制可分为连续波波(正弦正弦波波)调制制和和脉冲脉冲调制
5、制。本本课程只研究各种正弦程只研究各种正弦调制方法性能和制方法性能和电路。路。一、分一、分类 连续波波调制以制以单频正弦波正弦波为载波，受控参数可以是波，受控参数可以是载波波的幅度的幅度A，频率率 或相位或相位，因而有，因而有调幅（幅（AM）、调频（FM）和和调相（相（PM）三种方式。三种方式。二、二、为什么要什么要调制制 1）在无）在无线系系统中，只有当天中，只有当天线尺寸与尺寸与电信号波信号波长可比可比拟时，电信号才能以信号才能以电磁波形式有效地被磁波形式有效地被辐射；射；2）多路复用。）多路复用。5.2 振幅调制与解调原理振幅调制与解调原理5.2.15.2.1普通普通调幅方式（幅方式（A
6、M）设调制信号制信号为单音音音音频信号信号 载波信号波信号为 1.1.调幅信号的波形幅信号的波形图 2.2.调幅信号的数学表达式调幅信号的数学表达式k是由是由电路决定的常数，路决定的常数，称称为调幅指数幅指数或或调幅度幅度，它表征，它表征载波的振幅受波的振幅受调制信号控制的制信号控制的强弱程度，弱程度，一般一般0Ma1。根据已。根据已调波的峰波的峰值Ucmax,谷谷值Ucmin 可以用以下可以用以下的公式的公式计算：算：p未未调幅幅时，Ma=0；Ma值越大，越大，调幅越深，当幅越深，当Ma=1则达到达到最大最大值，称称为百分之百百分之百调幅幅。pMa1时，包，包络出出现过零点，上下包零点，上下
7、包络不反映不反映调制信号的制信号的变化，称化，称为过调幅幅。3.3.调幅信号的频谱调幅信号的频谱两点两点结论：1 1）调制的制的过程是程是实现频谱线性搬移性搬移的的过程；程；2 2）载频仍保持仍保持调制前的制前的频率和幅度，因此它没有反映率和幅度，因此它没有反映调制信号信息，制信号信息，只有两个只有两个边带携携带了了调制信号的信息。制信号的信息。调幅信号的幅信号的带宽 B2F思考思考题：多音多音调制，已制，已调波波的的频谱宽度度 B？4.4.调幅波的功率调幅波的功率 载波功率波功率 边频功率功率（上上边频或或下下边频）因此，在因此，在调制信号一周期内，制信号一周期内，调幅信号的平均功率幅信号的
8、平均功率为 因因为Ma1，所以，所以边频功率之和最多占功率之和最多占总输出功率的出功率的1/3。调幅波中至少有幅波中至少有2/3的功率不含信息，从有效地利用的功率不含信息，从有效地利用发射机功率来看，普通射机功率来看，普通调幅波是很不幅波是很不经济的。的。13一一般般，实际中中传送送的的调制制信信号号并并非非单一一频率率的的信信号号，常常为一个一个连续频谱的限的限带信号信号 。若将若将 分解分解为：则有有 其中：其中：应用例应用例1：写出调制信号为：写出调制信号为限带信号限带信号的调幅波表达式的调幅波表达式14 调幅波波形及频谱调幅波波形及频谱2.普通调幅波的产生和解调方法普通调幅波的产生和解
9、调方法一、引言一、引言 1.1.叠加波叠加波调幅波幅波 调幅波的共同之幅波的共同之处是在是在调幅前后幅前后产生了新的生了新的频率分量率分量，因此需要用因此需要用非非线性器件性器件来完成来完成频率率变换。2.2.调幅的方法幅的方法 1 1）二、三极管）二、三极管 2 2）大、小信号）大、小信号 3 3）高、低）高、低电平平 高高电平平调幅幅一般置于一般置于发射机的最后一射机的最后一级，是在功率，是在功率电平平较高的情况下高的情况下进行行调制。制。低低电平平调幅幅一般置于一般置于发射机的前射机的前级，再由，再由线性功率性功率放大器放大已放大器放大已调幅信号，得到所要求功率的幅信号，得到所要求功率的
10、调幅波。幅波。4 4）从哪个极加入）从哪个极加入（基极、集基极、集电极、极、发射极射极调幅幅）3.3.实现调幅的方法实现调幅的方法普通普通调幅波幅波实现框框图 普通普通调幅信号的解幅信号的解调方法有两种方法有两种,即包即包络检络检波和同步波和同步检检波波(1)(1)包包络检络检波波利用普通利用普通调调幅（幅（AMAM）信号的包）信号的包络络反映了反映了调调制信号波形制信号波形变变化化这一一特特点点,如能将包如能将包络络提取出来提取出来,就可以恢复原来的就可以恢复原来的调调制信号，制信号，这这就就是包是包络检络检波的原理。波的原理。(2)(2)同步检波同步检波同步检波必须采用一个与发射端载波同频
11、同相(或固定相位差)的信号,称为同步信号。同步检波由乘法器和低通滤波器实现,输出信号中含有直流输出信号中含有直流、几几个频率分量。用低通滤波器取出直流和个频率分量。用低通滤波器取出直流和分量分量,再去掉直流分再去掉直流分量量,就可就可 恢复原恢复原调制信号。制信号。5.2.25.2.2双边带调幅方式（双边带调幅方式（DSBDSB）为了克服普通了克服普通调幅波效率低的缺点，提高幅波效率低的缺点，提高设备的功率利的功率利用率，可以用率，可以不不发送送载波，而只波，而只发送送边带信号。信号。单音音调制制时，DSB的表达式的表达式为 其所占据的其所占据的频带宽度仍度仍为调制信号制信号频谱中最高中最高频
12、率的两率的两倍，即倍，即BDSB=2Fmax。波形特点：波形特点：1 1）上下包）上下包络不再反映不再反映调制信号的制信号的变化形状；化形状；2 2）在）在调制信号制信号为零的两旁，已零的两旁，已调波的波的相位相位发生生180180突突变。双边带（双边带（DSBDSB）调幅信号的产生与解调）调幅信号的产生与解调抑制抑制载波的双波的双边带调幅波幅波实现框框图 由于双边带调幅信号的包络不能反映调制信号,所以包络检波法不适用,而同步检波是进行双边带调幅信号解调的主要方法。与普通调幅信号同步检波不同之处在于,乘法器输出频率分量有所减少。5.2.35.2.3抑制载波单边带调幅抑制载波单边带调幅 在在DS
13、BDSB中，中，上上边频与下与下边频的的频谱分量分量对称含有相同的称含有相同的信息，可以信息，可以只只发送送单个个边带信号信号，称，称为单边带通（通（SSB）。）。由由通通过边带滤波器后，可得上波器后，可得上边带或下或下边带：下下边带信号信号 上上边带信号信号 其其频带宽度度BSSB=Fmax。5.2.35.2.3单边带调幅方式单边带调幅方式单边带调幅波幅波实现框框图 单边带调幅方式是指幅方式是指仅发送上、下送上、下边带中的一个。如以中的一个。如以发送上送上边带为例例,则单频调制制单边带调幅信号幅信号为：由上式可由上式可见,单频调制制单边带调幅信号是一个角幅信号是一个角频率率为 的的单频正弦波
14、信号正弦波信号,但是但是,一般的一般的单边带调幅信号波形却比幅信号波形却比较复复杂。不。不过有一点是相同的有一点是相同的,即即单边带调幅信号的包幅信号的包络已不能反映已不能反映调制信制信号的号的变化。化。单边带调幅信号的幅信号的带宽与与调制信号制信号带宽相同相同,是普通是普通调幅和双幅和双边带调幅信号幅信号带宽的一半。的一半。u(t)u DSB(t)带通通uSSB(t)uc(t)c+或或 c 产生单边带调幅信号的方法产生单边带调幅信号的方法(1)(1)滤波法波法这种方法是根据单边带调幅信号的频谱特点,先产生双边带调幅号,再利用带通滤波器取出其中一个边带信号。这种方法对于频谱范围为 的一般调制信
15、号,如 很小,则上、下两个边带相隔很近,用滤波器完全取出一个边带而滤除另一个边带是很困难的。(2)(2)相移法相移法这种方法是基于单边带调幅信号的时域表达式:由上式可知,只要用两个90相移器分别将调制信号和载波信号相移90,成为 和 ，然后进行相乘和相减,就可以实现单边带调幅,显然显然,对单频信号进行对单频信号进行9090相移比较简单相移比较简单,但但是对于一个包含许多频是对于一个包含许多频率分量的一般调制信号率分量的一般调制信号进行进行9090相移相移,要保证要保证其中每个频率分量都准其中每个频率分量都准确相移确相移9090是很困难的。是很困难的。（3 3）相移滤波法）相移滤波法*滤波法的缺
16、点在于滤波器的设计困难。若调制信号频率范围 为 ，则上下边带间隔为 。如果要求滤波器取出一个边带而滤除另一个边带,则过渡带宽度就是 。*当滤波器的过渡带宽度固定,则工作频率越高,要求衰减特性越陡峭,实现越困难。*相移法的困难在于宽带90相移器的设计,而单频90相移器的设计比较简单。结合两种方法的优缺点而提出的相移滤波法是一种比较可行的方法,其原理图见下图。*5.3 5.3 调幅电路调幅电路5.3.1高电平调幅电路 丙类谐振功放的调制特性分为基极调制特性和集电极调制特性两种,据此可以分别组成基极调幅电路和集电极调幅电路。集电极调制特性是指固定丙类谐振功放的UBB 和RL,当在集电极回路工作在过压
17、状态下，集电极回路输入一个等幅高频正弦波时,输出高频正弦波的振幅 将随集电极电源电压的变化而变化。大信号集电极调幅电路大信号集电极调幅电路 1.电路路 电路路特特点点：1）Ucc=Ucc0+u，综合合电源源电压；2）R1、C1 是基极自是基极自给偏偏压环节。2.基本工作原理基本工作原理（着重理解各点波形）（着重理解各点波形）由于放大器在由于放大器在载波状波状态即工作即工作在在过压状状态，ic脉冲中心下凹。脉冲中心下凹。Ucc愈愈小，小，过压愈深，脉冲下凹愈甚。愈深，脉冲下凹愈甚。一般一般是当是当Ucc最大最大时，将放大器，将放大器调整到整到临界界状状态，ic脉冲不下凹。脉冲不下凹。ib的幅的幅
18、值变化化规律与律与ic相反，相反，过压愈深，愈深，输入特性曲入特性曲线左移愈多左移愈多，ib脉冲愈大。脉冲愈大。3.3.设计要点设计要点（1）放大器的工作状）放大器的工作状态最大工作点最大工作点设计在在临界状界状态，其余，其余时间都都处于于过压状状态。（2）晶体管的）晶体管的选择ICM （Icmax）maxBVceo 4Ucc0PCM (PC)av 集集电极瞬极瞬时电压波形波形 集集电极效率极效率 由于由于调制制过程中，程中，Ucm、Ic1m、Ic0都随都随Ucc成正比地成正比地变化，化，所以集所以集电极效率不极效率不变。由由得得（3 3）对激励的要求）对激励的要求 为保保证过压工工作作，激激
19、励励的的强度度应满足足最最大大工工作作点点工工作作在在临界状界状态。如果激励不足，如果激励不足，则产生波腹生波腹变平的失真。平的失真。（4）对调制信号的要求制信号的要求 为了了获得得ma=1的深度的深度调幅，幅，UmUcc0。思考：思考：Um过小小则调制不深，制不深，过大大则产生生过调失真。集失真。集电极极调幅的幅的过调失真波形？失真波形？原因：原因：这是因是因为Ucc ,=560kHz,=4kHz,所以用带通滤波器所以用带通滤波器很容易取出其中的普通调幅信号频谱而滤除很容易取出其中的普通调幅信号频谱而滤除 的三次及其以上的三次及其以上奇次谐波周围的无用频谱。由上面的分析可知,虽然两种情况下的
20、输出频谱不一样,但经过带通滤波后的频谱就一样了。但是,在有些情况下就很难甚至不可能完全滤除无用频率分量。5.4 检波电路检波电路 调幅波的解幅波的解调又称又称为检波。波。5.4.1包络检波电路（一）工作原理（一）工作原理 1.1.大信号大信号检波波电路，利用二极管的路，利用二极管的单向向导电性和性和检波波负载RLC的的充放充放电作用。作用。特点：快充慢放特点：快充慢放 ui(t)uo(t)（导通通），C充充电，时间常常数数DC=CrD，（rD为二二极极管管导通通电阻），反之（截止）通阻），反之（截止）通过R、C放放电,时间常数常数RC=CR.加在二极管上的正向电压为加在二极管上的正向电压为 。
21、假定二极管导通电压为。假定二极管导通电压为零零,且伏安特性为且伏安特性为:注意此电路的两个特点：二极管导通与否,不仅与输入电压 有关,还取决于输出电压二极管导通时,电容充电,充电时间常数为 ,二极管截止时电容放电,放电时间常数为 .由于二极管导通电阻 很小,因此一般有:由于充放电过程交替进行,因此 波形呈锯齿状变化(1)由于 ,故 上升快,下降慢。(2)(2)除了起始几个周期外除了起始几个周期外,二极管导通时间均在输入高频振荡信二极管导通时间均在输入高频振荡信号的峰值附近号的峰值附近,且时间很短且时间很短,或者说或者说,其导通角其导通角很小很小(3)在正常情况下,导通角越小,曲线与 的包络线越
22、接近,若趋近于0,则 曲线就几乎完全反映了 的包络线,即调制信号波形,此时检波效率最高,失真最小。检波效率 定义为 中低频分量振幅与 中调制分量振幅的比值。当 是单频调幅波时,即：中的低频分量为：检波效率 利用折线函数分析法利用折线函数分析法,可以求得检波效率的近似表达式：可以求得检波效率的近似表达式：当很小时,当 为常数时,才为常数,也才为常数,此时输出信号振幅 与调制信号振幅 近似成线性关系。峰值包络检波电路仅适合于大信号工作。峰值包络检波电路仅适合于大信号工作。5.4 检波电路检波电路 1.1.性能指性能指标 检波效率（波效率（电压传输系数）系数）检波效率定波效率定义为输出低出低频电压幅
23、幅值与与输入高入高频调幅波包幅波包络幅幅值之比。之比。或或R R 越大越大,则则越小越小,越大越大.实际检波效率实际检波效率80%80%左左右。当右。当R R 足够大时，足够大时，为常数，故称为线性检波。为常数，故称为线性检波。输入入电阻定阻定义为输入高入高频电压振幅振幅对二极管二极管电流中基波流中基波分量振幅的比分量振幅的比值。设输入入为高高频等幅信号等幅信号 ,相相应输出出为直直流流电压Uo，检波器从波器从输入信号源入信号源获得的高得的高频功率功率为经二极管二极管变换作用，一部分作用，一部分转换为有用有用输出功率出功率 由于由于V的的导通通时间很短，近似很短，近似认为P0 Pi，而，而Uo
24、 Ucm，因此因此(以上是从功率的角度出以上是从功率的角度出发推推导，二极管，二极管，电容容损耗功率不耗功率不计）输入电阻（输入电阻（Ri）检波失真检波失真1.1.割底失真割底失真图中：中：C CC C等效等效为一个一个电压源，源，U Uimim，在在R R上的分上的分压：（1 1）不）不产生割底失真的条件生割底失真的条件 (为R R与与R RL L的并的并联值）（2 2）改进电路）改进电路 思路：减小交、直流思路：减小交、直流负载电阻阻值的差的差别 常取常取 R1/R20.10.2 2.2.对角线失真（放电失真，惰性失真）对角线失真（放电失真，惰性失真）（1 1）失真原因）失真原因 放放电慢
25、，包慢，包络线下降快。下降快。（2 2）不失真条件）不失真条件 C通通过R的放的放电速度大于速度大于或等于包或等于包络的下降速度。的下降速度。（3 3）易）易产生生对角角线失真的情况失真的情况 放放电慢慢 调制深，包制深，包络线下降快下降快 周期短，包周期短，包络线下降快下降快（五）检波器元器件选择与设计原则（五）检波器元器件选择与设计原则 1.1.检波二极管波二极管 选用正向用正向电阻和阻和结电容小（或最高工作容小（或最高工作频率高）的晶体率高）的晶体二极管。二极管。2.2.R和和C的的选择 （1）从提高）从提高检波效率和高波效率和高频滤波能力考波能力考虑，RC应尽尽可能大；从避免可能大；从
26、避免对角角线失真考失真考虑，RC有一最大允有一最大允许值。（2）为保保证所需的所需的检波波输入入电阻，阻，R 2Rin；为避免避免割底失真，割底失真，R 有一最大允有一最大允许值。5.4.25.4.2、同步检波电路、同步检波电路 从从频谱图上看，上看，调幅波的解幅波的解调是将是将调幅波中的幅波中的边带信号信号不失真的搬到零不失真的搬到零频附近。因此，附近。因此，调幅波的解幅波的解调电路也属于路也属于频谱搬移搬移电路。路。（1）电路模型路模型 （2）解）解调电路路uAM(t)低通低通滤波器波器u(t)uc(t)5.5 5.5 混混 频频 概述概述一、什么是混一、什么是混频器器 混混频，又称，又称
27、变频，是将信号的，是将信号的载频从从一个一个频率率变换到另外一个到另外一个频率的率的电路。路。混混频器具有两个器具有两个输入入电压，其，其频率分率分别为fs和和fL，输出出频率率fI是是这两者的两者的差差频（fI=fL fS，下下变频）或）或和和频（fI=fL+fS，上上变频）。）。混混频器在器在频域中起着减（加）法器的作用。域中起着减（加）法器的作用。1.混混频器将信号器将信号频率率变换成中成中频，在中，在中频上放大信上放大信号，号，放大器的增益可做得很高而不自激，放大器的增益可做得很高而不自激，电路工路工作作稳定定（有利于放大）（有利于放大）；2.接收机在接收机在频率很率很宽的范的范围内内
28、选择性好有困性好有困难，而，而对于某一固定于某一固定频率率选择性可以做得很好性可以做得很好（有利于（有利于选频）；3.混混频后所得的中后所得的中频频率是固定的，率是固定的，使使电路路结构构简化化。二、为什么要进行混频二、为什么要进行混频 非非线性性元件元件中中频滤波器波器uS(t)本本 振振uI(t)uL(t)三、混三、混频器的基本器的基本组成成 1）非）非线性元件，如二极管、三极管和性元件，如二极管、三极管和场效效应管管和模和模拟乘法器等；乘法器等；2）中）中频滤波器；波器；3）本地振）本地振荡器。器。5.5.1 混混频原理及特点原理及特点一、一、变频前后的前后的频谱图注意：注意：输入信号的
29、入信号的上上边频 中中频调幅信号的幅信号的下下边频 输入信号的入信号的下下边频 中中频调幅信号的幅信号的上上边频变频是是频谱的的线性搬移性搬移过程。程。混频电路组成原理框图5.5.1 混混频原理及特点原理及特点 变频是指将高频已调波经过频率变换，变为固定中频已调波。数学表达式描述数学表达式描述频谱描述5.5.1 混混频原理及特点原理及特点 混频器的作用混频器的作用波形描述波形描述混频电路模拟乘法器混频器5.5.1 混混频原理及特点原理及特点分析如下：分析如下：经中心频率为经中心频率为f fI I ，带宽为带宽为2 2F F的带通滤波器滤波后，得：的带通滤波器滤波后，得：假设非线性元件假设非线性
30、元件若若则中中频成分成分二、混频原理的数学分析二、混频原理的数学分析幂级数幂级数 结论：结论：只要只要电路元件的伏安特性包含有平方路元件的伏安特性包含有平方项就可就可实现变频。原原则上，凡是具有相乘功能的器件都可用来上，凡是具有相乘功能的器件都可用来构成构成变频电路。目前高路。目前高质量的通信量的通信设备中广泛采中广泛采用用二极管二极管环形形变频器器和和双差分双差分对模模拟相乘器相乘器，而，而在一般接收机中，在一般接收机中，为了了简化化电路，仍采用路，仍采用简单的的晶体管混晶体管混频电路路。5.5.2 5.5.2 变频干扰及其抑制方法变频干扰及其抑制方法 由于由于变频器件特性的器件特性的非非线
31、性性，在，在产生所需生所需频率的同率的同时，还将有将有大量的不需要的大量的不需要的频率分量率分量出出现。在接收机中，当其中某些。在接收机中，当其中某些频率率等于或接等于或接近中近中频时，就能，就能顺利的通利的通过中中频放大器，放大器，经解解调后在后在输出出级引起串音、哨叫和各种干引起串音、哨叫和各种干扰。非非线性性元件元件中中频滤波器波器uS(t)本本 振振uL(t)uo(t)一、组合频率干扰一、组合频率干扰信号和本振产生的干扰信号和本振产生的干扰 变频器在信号器在信号电压和本振和本振电压共同作用下共同作用下产生了生了许多多组合合频率分量率分量则在混在混频器中，中器中，中频和寄生信号都将和寄生
32、信号都将顺利的通利的通过中中频放大器加到放大器加到检波器，与有用信号在波器，与有用信号在检波波器中器中产生差拍，形成低生差拍，形成低频干干扰。若其中的某些若其中的某些频率分量接近于中率分量接近于中频值，即，即F F：为音音频例如：例如：分析：根据分析：根据 若若P=1，q=2，则 ，接近于，接近于466kHz，这样，它和有用中，它和有用中频信号同信号同时进入中入中放、放、检波，波，产生差拍，在接收机生差拍，在接收机输出出产生生1kHz的哨叫声。的哨叫声。低低频信号信号 哨叫哨叫 二、副波道干扰二、副波道干扰干扰与本振产生的干扰干扰与本振产生的干扰 凡能加到混凡能加到混频器器输入端的外来干入端的
33、外来干扰信号均可信号均可以在混以在混频器中与本振器中与本振电压产生混生混频作用，若形成作用，若形成的的组合合频率率满足足 就会形成干就会形成干扰。这类干干扰主要有中主要有中频干干扰、镜频干干扰和和组合合副波道干副波道干扰。1.1.中频干扰（中频干扰（P=0 0，q1 1）当当P=0 0，q1 1时，,称称为中中频干干扰。对应这种干种干扰，变频器器实际上起到了中上起到了中频放放大器的作用，具有比有用信号更大器的作用，具有比有用信号更强的的传输能力。能力。对中中频干干扰的抑制方法的抑制方法-主要是提高主要是提高变频器前面器前面电路的路的选择性，增性，增强对中中频信号的抑制或信号的抑制或设置中置中频
34、陷波器陷波器。2.2.镜频干扰（镜频干扰（P=1 1，q1 1）当当P=q=1时，称称为镜频干干扰，显然，然，fn与与fS以以fL为轴形成形成镜像关系。像关系。抑制抑制镜频干干扰的方法：的方法：1）提高前）提高前级电路的路的选择性；性；2）采用高中）采用高中频 例如，在短波接收机中，接收例如，在短波接收机中，接收频段段为230MHz，中，中频选在在70MHz附近。附近。三、交调和互调干扰三、交调和互调干扰1.1.交交调干干扰 电台信号和干台信号和干扰信号同信号同时作用于接收机的作用于接收机的输入端入端时所所产生的一种生的一种现象。象。抑制交抑制交调干干扰的方法的方法-提高前端提高前端电路的路的
35、选择性；性；其次可以通其次可以通过选择晶体管合适的工作状晶体管合适的工作状态，减少无用的非减少无用的非线性性项实现。2.2.互调干扰互调干扰 互互调干干扰是两个或多个干是两个或多个干扰电压加到接收机高加到接收机高放放级或或变频级的的输入端，由于晶体管的非入端，由于晶体管的非线性作用，性作用，干干扰信号与本振相互混信号与本振相互混频，产生的生的组合合频率分量若率分量若接近中接近中频，从而形成干，从而形成干扰。例：例：fs=1200kHzfs=1200kHz，fn1=1190kHzfn1=1190kHz，fn2=1180kHzfn2=1180kHz，则组合合频率率 1665-(1665-(2*11
36、90-11802*1190-1180)=1665-)=1665-1200=1200=465kHz465kHz四、减小或避免混频干扰的措施四、减小或避免混频干扰的措施混频干扰的根本原因是器件的非线性特性。混混频干干扰可分成两可分成两类：1.由于非线性特性产生了众多无用组合频率分量而引起的。2.由于非线性特性产生了一些受外来干扰控制或与调制信号不成线性关系的有用频率分量而引起的。针对混混频干干扰产生生的的具具体体原原因因,可可以以采采取取以以下下三三个个方方面面的的措措施施来来减小或避免减小或避免。(1)选择合适的中频。如果将中频选在接收信号频段之外,可以避免中频干扰和最强的干扰哨声。(2)提高混
37、频电路之前选频网络的选择性,减少进入混频电路的外来干扰。(3)采用具有平方律特性的场效应管、模拟乘法器或利用平衡抵消原理组成的平衡混频电路或环形混频电路,5.5.3 5.5.3 混频器的主要技术指标混频器的主要技术指标1 1混混频器增益要大器增益要大混频增益定义为混频器输出中频信号与输入信号大小之比，有电压增益（用KVC表示）和功率增益（KPC表示）两种，通常用分贝数表示。混频器电压增益:混频器功率增益:对接收机而言，对接收机而言，KVC(或或KPC)大，有利于提高接收灵敏度。通常在大，有利于提高接收灵敏度。通常在广播收音机中广播收音机中KPC为为2030db，电视接收机中，电视接收机中KVC
38、为为68dB。2 2噪声系数噪声系数(要小要小)混频器的噪声系数定义为混频器输入信噪功率比和输出中频信号噪声功率比的比值，也是用分贝数表示的。由于混频器处于接收机前端，因此要求它的噪声系数很小。3.3.隔离度隔离度 隔离度是指三个端口（输入、本振和中频）相互之间的隔离程度,即本端口的信号功率与其泄漏到另一个端口的功率之比。例如，本振口至输入口的隔离度定义为:显然，隔离度应越大越好。由于本振功率较大，故本振信号的泄漏更为重要。4 4、1dB1dB压缩点功率和三阶互调截点功率压缩点功率和三阶互调截点功率理想混频器输出的中频信号振幅应该和输入已调波信号的振幅成正比，即混频增益为常数。混频电路的二次方
39、项产生这一线性关系。而四次方项产生的中频分量振幅与输入信号振幅UsUs的三次方成正比。对于实际混频器来说，其转移特性中参数a4是负数，所以随着UsUs的加大，增益将会减小，这一现象称为增益压缩。也就是说，在输入信号较小时，输出中频信号随输入信号近似成线性增大。当输入信号较大时，输出中频信号随输入信号的增大速率将会逐渐变小。定义混频实际功率增益低于理想线性功率增益1dB（相当于减少了21%）时对应的信号功率点为1dB压缩点、相应的输入、输出信号功率分别用输入P1dB、输出P1dB表示，单位均为dBm，4 4、1dB1dB压缩点功率和三阶互调截点功率压缩点功率和三阶互调截点功率p如上图所示。图中虚
40、线PI1是理想输出中频信号功率线，斜率为1，实线PI2是实际输出中频信号功率线。若功率增益公式用分贝数表示，则有Po(dBm)=Pi(dBm)+Gp(dB)。所以，A点处的功率增益减小1dB，也就是相当于实际输出功率比理想输出功率减小1 dBm。5.5.45.5.4混混频电路路 1 1晶体三极管混晶体三极管混频器器 晶体三极管混频器原理电路晶体三极管混频器原理电路 L L1 1C C1 1调谐于输入调谐于输入信号信号u us s的载频的载频f fc c L L2 2C C2 2调谐于中频调谐于中频f fI I 经集电极谐振回路滤波后经集电极谐振回路滤波后,得到中频电流得到中频电流iI集电极电流
41、为集电极电流为可以通过求可以通过求gm(t)的基波分量来得到的基波分量来得到gm1(t)，其中：，其中：其中：其中：定义混频跨导：定义混频跨导：若若L L2 2C C2 2回路总谐振电导为回路总谐振电导为 ，则可以求得混频电压增益则可以求得混频电压增益 或者：定义混频跨导：或者：定义混频跨导：同样有同样有:给混频电路提供的本振信号可以由单独的振荡电路产生给混频电路提供的本振信号可以由单独的振荡电路产生,也可也可以由混频晶体管本身产生。以由混频晶体管本身产生。由一个晶体管同时产生本振信号、由一个晶体管同时产生本振信号、实现混频的电路通常称为变频器。实现混频的电路通常称为变频器。输输入入信信号号
42、和和本本振振信信号号 分分别别加加在在晶晶体体管管的的基基极极和和发发射射极极上上,输输出出中中频频信信号号 由由连连接接集集电电极极的的谐谐振振回回路路取取出出。本本振振电电路路是是由由晶晶体体管管、振振荡荡回回路路(L L4 4、C C6 6、C C7 7、C C8 8)和和反反馈馈电电感感L L3 3组组成成的的变变压压器器耦耦合合反反馈馈振振荡荡器器.双双联联可可变变电电容容作作为为输输入入回回路路和和本本振振回回路路的的统统一一调调谐谐电电容容,使使得得在在整整个个中中波波波波段段内内,本本振振频频率率 均均与与输输入入载载频频 同同步步变变化化,二者之差恒等于中频二者之差恒等于中频
43、典型收音机典型收音机变频器器实用用电路路2 2.二极管混频电路二极管混频电路 在在高高质质量量通通信信设设备备中中以以及及工工作作频频率率较较高高时时,常常使使用用二二极极管管平平衡衡混混频频器器或或环环形形混混频频器器。其其优优点点是是噪噪声声低低、电电路路简简单单、组组合合分分量量少少。下下图图是是二二极极管管平平衡衡混混频频器器的的原原理理电电路路。输输入入信信号号u us s为为已已调调信信号号；本本振振电电压压为为u uL L,有有U UL LU Us s,大信号工作大信号工作,输出电流输出电流i io o为为 二极管平衡混频器原理电路二极管平衡混频器原理电路2 2.二极管混频电路二
44、极管混频电路忽略输出电压忽略输出电压 的反的反馈作用馈作用,则加在两个则加在两个二极管上的电压分别二极管上的电压分别是是:由于由于 很小很小,很大很大,故二极管工作在受故二极管工作在受 控制的开关工作控制的开关工作状状态.根据根据KVLKVL可写出两个回路可写出两个回路电压方程分方程分别为:其中：其中：是二极管导通电阻，是开关函数解方程得：解方程得：中频电流分量为：中频电流分量为：若：若：环形电路比平衡电路无用组合频率分量还要少，且增益加倍。环形电路比平衡电路无用组合频率分量还要少，且增益加倍。双平衡(环形)混频电路可看成是由两个二极管平衡混频电路组合而成的。其中一个平衡电路由 组成。另一个平
45、衡电路由 组成。采用类似的分析方法，可以求得通过R RL L的电流为：中频电流分量为：3.3.模拟乘法器组成的混频电路模拟乘法器组成的混频电路 由由MC1496MC1496组成的混频电路。本振和已调波信号分别从组成的混频电路。本振和已调波信号分别从X X、Y Y通道输通道输入入,中频信号中频信号(9MHz)(9MHz)由由脚单端输出后的脚单端输出后的型带通滤波器中取出型带通滤波器中取出。调节。调节50k50k电位器电位器,使使、脚直流电位差为零。脚直流电位差为零。5.75.7实用的振幅调制、解调及混频电路实用的振幅调制、解调及混频电路1.1.调幅无线话筒调幅无线话筒工作原理工作原理:；BG1B
46、G1、C4C4、C5C5、L1L1构成共基极电容三点式构成共基极电容三点式振荡器。调整振荡器。调整1 1可使输可使输出频率在出频率在800KHz800KHz1000KHz1000KHz之间变化。振荡之间变化。振荡信号经信号经C3C3送到送到BG2BG2的基极的基极作为载波信号作为载波信号,来自话筒来自话筒的音频信号经的音频信号经BG3BG3、BG4BG4放放大后经大后经R10R10也送到也送到BG2BG2的基的基极作为调制信号极作为调制信号,由于由于BG2BG2的的-结具有非线性特结具有非线性特性性,从而可实现音频信号从而可实现音频信号对载波信号的幅度调制。对载波信号的幅度调制。由由BG2BG
47、2发射极得到的调幅发射极得到的调幅信号经过由信号经过由C6C6、L2L2、R5R5组组成的匹配网络与天线相接成的匹配网络与天线相接,向空间发射电磁波。向空间发射电磁波。2.2.晶体管中波调幅收音机的混频电路晶体管中波调幅收音机的混频电路 由磁性天由磁性天线接收到的接收到的电磁波磁波,通通过线圈圈L LA A耦合到耦合到输入回路入回路,选出所需的信出所需的信号号,再再经电感感L L1 1、L L2 2耦合耦合,加到管子的基极加到管子的基极.中中频回路回路C C4 4、L L5 5并并联阻抗阻抗对本本振振频率来率来说可可认为短路。短路。这个个电路路对本振而言是属于基极接地互感反本振而言是属于基极接
48、地互感反馈振振荡电路。本振路。本振电压通通过C C2 2加到加到发射极射极,而信号由基极而信号由基极输入入,所以是所以是发射射极注入基极极注入基极输入式的入式的变频电路路。本章小节本章小节 本本章章介介绍绍频频谱谱变变换换电电路路，它它包包括括线线性性变变换换和和非非线线性性变变换换两大类。两大类。1 1.模模拟拟乘乘法法器器的的用用途途十十分分广广泛泛，特特别别在在频频谱谱变变换换电电路路中中应用。应用。例例如如，振振幅幅调调制制、混混频频、倍倍频频、同同步步检检测测、等等均均可可以以用模拟乘用模拟乘 法器来实现。法器来实现。2 2.用用调调制制信信号号去去控控制制高高频频振振荡荡的的幅幅度
49、度，使使其其幅幅度度的的变变化化量随调制信号成正比地变化，这一过程称为幅度调制。量随调制信号成正比地变化，这一过程称为幅度调制。经过幅度幅度调制后的高制后的高频振振荡称称为幅度幅度调制波（制波（简称称调幅波幅波）。）。根据根据频谱的的结构不同，可分构不同，可分为普通普通调幅（幅（AMAM）波波,抑抑制制载波波的双的双边带调幅（幅（DSB/SCAMDSB/SCAM）波和抑制波和抑制载波波的的单边带调幅（幅（SSB/SC AMSSB/SC AM）波。波。普通普通调幅波幅波产生生电路可采用低路可采用低电平平调制制电路（路（模模拟乘法器乘法器），也可采用高），也可采用高电平平调制制电路。路。抑制载波调
50、幅波的产生电路一般可采用晶体二极管平衡、抑制载波调幅波的产生电路一般可采用晶体二极管平衡、环环形形调调制制电电路路，晶晶体体二二极极管管桥桥式式调调制制电电路路和和利利用用模模拟拟乘乘法器产生法器产生DSBDSBSCSC调幅波。调幅波。3 3.解调是调制的逆过程。解调是调制的逆过程。幅幅度度调调制制波波的的解解调调简简称称检检波波，其其作作用用是是从从幅幅度度调调制制波波中中不不失失真真地地检检出出调调制制信信号号来来。从从频频谱谱上上看看，就就是是将将幅幅度度调调制波的边带信号不失真地搬到零频附近。制波的边带信号不失真地搬到零频附近。对于大信号检波可采用二极管包络检波器。对于大信号检波可采用
