高频电子线路第四章振幅调制解调与混频电路.ppt

第三章 振幅调制、解调与混频电路 调制和解调是解决信号传输问题的技术。 两个主要问题： 适合天线有效发射的高频载波信号与实际需要传输的低频信息信号频率相差很大的问题； 有效利用频谱资源传输更多信号即频率复用（频分复用）问题。 实质： 就是如何利用高频正弦信号传送低频信息的问题。 调制是用低频信息（称为调制信号）去控制高频信 号（称为载波信号）的特性参数，使得高频载波信号携 带低频信息（称为已调波信号），从而便于传输。 解调是从接收的已调波中提取还原出低频调制信息。 高频载波信号为正弦波电压 用调制信号去改变载波信号的振幅或相角就可以 得到携带调制信号信息的已调波信号。即振幅随调制 信号变化或相角随调制信号变化。 频率（或频谱）变换：从频域角度看，调制就是使高频载波频率（谱线）附近产生反映低频调制信号变化的新的频率分量，可看成是将低频调制信号的频率（或频谱）变换到高频载波附近，而解调则是将其变换还原的逆过程。所以调制和解调都是进行频率（或频谱）变换。 频谱搬移或线性变换：如果频率变换不改变低频调制信号的频谱分布结构，称为频谱搬移或线性变换，如振幅调制、混频； 非线性变换：如果频率变换改变了低频调制信号的频谱分布结构，称为非线性变换，如角度调制； 非线性电路：产生新的频率分量是非线性作用的特点。所以，只有非线性电路才能完成频率的变换。 学习的内容 实现调制的方法及特点； 已调波的频谱特性和带宽、功率特性； 电路组成结构及性能特点； 相应的非线性电路的分析方法； 频率变换的特点； 本章讨论振幅调制、解调与混频电路，即频率搬移变换的内容。 4.1 频谱搬移电路原理 4.1.1 振幅调制(Amplitude Modulation) 一. 普通调幅（AM） 1. 基本原理 ⑵过调幅失真 3. 复杂音调制 4. 功率分布 ⑵ 调制信号周期内的平均功率 三. 双边带和单边带调制 4.2 相乘器电路 频谱搬移是通过两个信号相乘实现的，电路中则是由相乘器实现的。相乘作用既可以由一个实际的相乘器电路实现，也可以由器件的非线性特性实现。 分类： 电阻性器件 电抗性器件 输入方式： 两个输入信号在同一器件输入； 两个输入信号在不同器件输入。 4.2.1 非线性器件的相乘作用及其特性 一. 非线性器件相乘作用的一般分析 特点： 1. 产生规律： 二. 线性时变状态 将前述泰勒级数改写为 的幂级数 时变静态电流： 与 之间的关系是线性的，但系数是时变的， 这种状态称为线性时变状态，是频谱线性搬移电路的 分析基础。 例如，振幅调制电路，令 例1 器件特性，如晶体二极管，当 似用折线表示，则二极管轮流工作在导通和截止的 可表示为 当 很大（ 10 ，即 260 mV ）时， 故得 两个例子频谱对比： 结论： 前述三方面措施都可以大量减少无用组合频率 分量，实现相乘作用。 采用平衡电路可以进一步减少无用频率分量， 所以，要满足高性能要求的相乘运算，或者调制解 调特性，平衡电路结构是最佳的选则。 常用的有双差分对平衡调制器，大动态范围平 衡调制器，二极管双平衡（环形）混频器等。 在信号处理方面，有模拟相乘器（乘法器）， 如对数－反对数相乘器，双差分对模拟相乘器。 4.2.2 双差分对平衡调制器和模拟相乘器 （2） 当 （3） 2. 扩展 的动态范围 通常满足 3. XFC1596集成平衡调制器 二. 双差分对模拟相乘器 ④模拟相乘器应用 4.2.3 大动态范围平衡调制器AD630 4.2.4 二极管平衡混频器(Diode Balanced Mixer) 如果取中频电流分量 二. 混频损耗(Conversion Loss) 输入信号源端等效负载电阻（混频器输入电阻） 混频损耗 4.3 混频电路 一般地有 4.3.1 通信接收机中的混频电路 3.（1dB）压缩电平 b.?性能特点 优点：1）工作频带宽 几十kHz ～几GHz 2）噪声系数低（约6dB） 3）混频失真小 4）动态范围大 缺点：1）没有混频增益 2）端口间的隔离度低，L到R端口40dB 随工作频率下降 5dB/1倍频程 c.?使用要求： 1）各端口间的匹配阻抗为50? 2）应用时各端口都必须接入匹配网络。 2．双差分对平衡混频器 性能特点： 优点：工作频率达 500MHz以上， 本振功率低 –10dB(0.1mW) 混频增益大 输入电压激励，一般不必加功率匹配网