高频电子技术教学课件作者刘旭高频电子技术第5章.ppt

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1、第5章振幅调制、解调与混频电路5.1模拟乘法器5.2振幅调制5.3振幅检波5.4混频电路与混频干扰本章小结返回调制是将要传送的基带信号装载到某一高频振荡（载频）信号上去的过程。如何把要传输的信息装载到高频信号上去呢？实际上就是用要传输的信息去控制高频载波的某个参数。如果信息控制的是高频信号的幅度，这种调制就称为振幅调制，把经过调制后的波形称为已调波（调幅波）。在无线电通信系统里，所发射的就是已调波。已调波在自由空间里传播，到达接收地后，需要通过天线把已调波接收下来。而真正需要的是低频信息，所以需要把信息从

2、已调波（调幅波）里面取出来，这一过程称为解调（振幅解调）。混频电路就是把已调波的载波频率变换成另一种需要的载波频率，它只改变载波的频率不改变载波的波形。不论是振幅调制、振幅解调还是混频电路，其输出信号与输入信号的频率成分是不相同的，称为频率变换。频率变换可分为频率的线性变换和频率的非线性变换，频率的线性变换不改变输入信号的频谱结构，只是在频轴上左右移动，而频率的非线性变换会改变输入信号的频谱结构。振幅调制、解调与混频电路属于频率的线性变换。模拟乘法器就是一种能实现频率变换的电路。返回5.1模拟乘法器相乘器

3、也叫乘法器，它作为基本的功能单元电路被广泛运用于各种信号处理和变换电路中。模拟相乘器就是能实现两个模拟信号相乘功能的非线性电子线路。相乘器通常有两个模拟信号的输入通道，分别叫x通道和y通道，其电路符号如图5−1所示。相乘器的相乘功能可用如下数学表达式描述。其中KM称为相乘器的增益系数，其单位为1/V。如果相乘器的输出电压与两个输入电压同一时刻瞬时值的乘积成正比，并且输入信号的波形、极性、幅度、频率可以是任意的，这样的相乘器称为四象限相乘器，也叫理想相乘器。对于理想相乘器的一个输入或者两个输入信号为零时，其

4、输出为零。当其中一个输入信号为直流时，相乘器相当于一个线性模拟放大器。下一页返回5.1模拟乘法器5.1.1相乘器的特性相乘器的模型如图5−1所示，假设输入信号vx(t)=Vxmcos(ωxt)，vy(t)=Vymcos(ωyt)，根据式（5−1），则输出电压为由上可见输入信号的频率成分有两个，分别是ωx和ωy，而输出信号的频率却变为(ωx+ωy)和(ωx-ωy)。很显然相乘器的输出信号的频率跟输入信号的频率不相同，说明相乘器具有频率变换的作用。实际的相乘器都是利用非线性器件构成的一种电子线路，常用的非线性

5、器件有二极管、三极管。上一页下一页返回5.1模拟乘法器5.1.2二极管相乘器电路1.二极管的相乘原理二极管电路如图5−2所示，其中vQ是用来确定静态工作点的，工作点尽量设置在二极管伏安特性曲线上非线性最强的地方；v1和v2为输入的交流模拟电压。因为二极管是一个非线性器件，流过二极管的电流与加到二极管上的电压成一个非线性函数，所以流过二极管的电流可表示为其中v=vQ+v1+v1，所以伏安特性可以表示为如果这个函数在静态工作点Q的各阶导数都存在，则可以展开成(v-vQ)的幂级数。上一页下一页返回5.1模拟乘法

6、器将v=vQ+v1+v1带入式（5−5）可得在式（5−6）中，a0=IQ，是v=vQ时的电流值，且an取值如下。将式（5−7）中各幂级数展开得上一页下一页返回5.1模拟乘法器由式（5−8）可以看出，第6项为2a1v1v2，实现两模拟信号的相乘功能，但是除了需要的相乘项，还有无数项是不需要的。所以，如果我能够把多余无关项去掉的话，二极管就是一个相乘器。在时域里面，没有办法把相乘项选出来，但是在频域里面，可以把各项区分选出来。因此，把式（5−8）在频域里面进行分析。令带入式（5−8）中，得上一页下一页返回5.

7、1模拟乘法器把式（5−8）与式（5−9）进行比较发现，v1对应的频率分量为w1，v2对应的频率分量为w2，v12所对应的项为，用三角公式展开为，其频率分量为2ω1，同理v22所对应的频率分量为，v1v2对应的频率分量为(ω1±ω2)，v13所对应的频率分量为3ω1，如此类推v12v2所对应的频率分量为(2ω1±ω2)，所以流过二极管的电流所含的频率分量可以表示为很显然，当p=q=1时的频率分量才是实现相乘功能的，而其他无数项都是多余的。可以用滤波器滤除多余项，剩下相乘项，使二极管实现相乘功能。上一页下一页

8、返回5.1模拟乘法器根据上面的分析，二极管可以实现相乘功能，但是实现相乘功能需要滤除太多的无用频率分量，无用的频率分量越多，要实现相乘功能就越困难。为了减少流过二极管电流里面的无用的频率分量，常常让二极管工作在开关状态，如图5−3所示。在图5−3中，二极管上所加的两个交流信号，v1为大信号，当其正半周单独到来时，二极管会导通。v2为小信号，当其正半周单独到来时，二极管也不导通。所以二极管的导通与截止主要取决于信号v1，v1正半