1、Chapter 9 调幅、检波与混频 -频谱搬移电路,9.1 频谱搬移电路的特性 9.2 振幅调制原理 9.3 振幅调制方法与电路 9.4 振幅检波原理与电路 9.5 混频器原理与电路,非线性电路具有频率变换的功能，即通过非线性器件相乘的作用产生与输入信号波形的频谱不同的信号。当频率变换前后，信号的频谱结构不变，只是将信号频谱无失真的在频率轴上搬移，则称之为线性频率变换，具有这种特性的电路称之为频谱搬移电路。如下图所示,(a) 调幅原理,(b) 检波原理,9.1 频谱搬移电路的特性,2) 从频谱结构看，上述频率 变换电路都只是对输入信号频谱实行横向搬移而不改变原来的谱结构，因而都属于所谓的线性
2、频率变换。,1) 它们的实现框图几乎是相同的，都是利用非线性器件对输入信号频谱实行变换以产生新的有用频率成分后，滤除无用频率分量。,3) 频谱的横向平移从时域角度看相当于输入信号与一个参考正弦信号相乘，而平移的距离由此参考信号的频率决定，它们可以用乘法电路实现。,(c) 混频原理,9.2.1 概述,调制是将要传送的信息装载到某一高频振荡(载频)信号上去的过程。按照所采用的载波波形区分，调制可分为连续波(正弦波)调制和脉冲调制。连续波调制以单频正弦波为载波，可用数学式表示，受控参数可以是载波的幅度A，频率或相位。因而有调幅(AM)、调频(FM)和调相(PM)三种方式。,9.2 振幅调制原理,设
3、简谐调制信号 载波信号,1. 调幅波的数学表达式,称为调幅指数即调幅度，是调幅波的主要参数之一，它表示载波电压振幅受调制信号控制后改变的程度。一般0ma1。,通常调制要传送的信号波形是比较复杂的，但无论多么复杂的信号都可用傅氏级数分解为若干正弦信号之和。为了分析方便起见，我们一般把调制信号看成一简谐信号。,9.2.1 调幅波的性质,则 调幅信号为,2. 普通调幅波的波形图,当载波频率 调制信号频率，0ma1，则可画出和已调幅波形分别如下图所示。从图中可看出调幅波是一个载波振幅按照调制信号的大小线性变化的高频振荡，其振荡频率保持载波频率不变。,当时ma 1时，调幅达到最大值，称为百分之百调幅。若
4、ma 1，AM信号波形某一段时间振幅为将为零，称为过调制。,若调制信号为非对称信号，如图所示， 则此时调幅度分与上调幅度ma上和下调幅度ma下,若,3. 调幅信号的频谱及带宽,将调幅波的数学表达式展开，可得到,非正弦波调幅信号的频谱图,由图看出调幅过程实际上是 一种频谱搬移过程，即将调 制信号的频谱搬移到载波附 近，成为对称排列在载波频 率两侧的上、下边频，幅度 均等于,对于单音信号调制已调幅波，从频谱图上可知其占据的频带宽度B=2或B=2F (=2F)，对于多音频的调制信号，若其频率范围是Fmin-Fmax，则已调信号的频带宽度等于调制信号最高频率的两倍 。,4. 普通调幅波的功率关系,将
5、作用在负载电阻R上,载波功率,每个边频功率(上边频或下边频),在调幅信号一周期内，AM信号的平均输出功率是,因为ma1，所以边频功率之和最多占总输出功率的1/3。,调幅波中至少有2/3的功率不含信息，从有效地利用发射机功率来看，普通调幅波是很不经济的。,9.2.3 抑制载波的双边带调幅波与单边带调幅波,1. 抑制载波的双边带调幅波,为了克服普通调幅波效率低的缺点，提高设备的功率利用率，可以不发送载波，而只发送边带信号。,这就是抑制载波的双边带调幅波(DSB AM) 其数学表达式为,其所占据的频带宽度仍为调制信号频谱中最高频率的两倍，即,2. 单边带调幅波,上边频与下边频的频谱分量对称含有相同的
6、信息。也可以只发送单个边带信号，称之为单边带通信(SSB)。,其表达式为：或,其频带宽度为：,3. 残留边带调幅,(a) 广播电视台系统发端滤波器特性 (b) 电视接收系统中频滤波器特性,残留边带调幅(记为VSB AM)它在发射端发送一个完整的边带信号、载波信号和另一个部分被抑制的边带信号。,这样它既保留了单边带调幅节省频带的优点，且具有滤波器易于实现、解调电路简单的特点。,在广播电视系统中图象信号就是采用残留边带调幅。,调幅波的共同之处都是在调幅前后产生了新的频率分量，也就是说都需要用非线性器件来完成频率变换。,原理框图如下：,9.3.1 概述,9.3 振幅调制方法与电路,高电平调幅电路一般
7、置于发射机的最后一级，是在功率电平较高的情况下进行调制。低电平调幅电路一般置于发射机的前级，再由线性功率放大器放大已调幅信号，得到所要求功率的调幅波。,按调制电路输出功率的高低可分为：,1. 简单的二极管调幅电路,二极管调幅电路,调制信号和载波信号相加后， 通过二极管非线性特性的变换，在 电流i中产生了各种组合频率分量， 将谐振回路调谐于(0+ )，便能取出和的成分，这便是普通调幅波。,(1) 平方律调幅二极管信号较小时的工作状态,当vD很小时，级数可只取前四项,9.3.2 低电平调幅电路,( 2) 平衡调幅器平衡调制是由两个简单的二极管调幅电路对称连接组成。载波成分由于对称而被抵消，在输出中
8、不再出现，因而平衡调制器是产生DSB和SSB信号的基本电路。 。,单管调幅器频谱中所含的直流分量、载波分量以及载波的各次谐波分量，在平衡调制器里都被抑制掉了。,平衡调制器原理图及其等效电路,(2)普通调幅波的高频振荡是连续的，可是双边带调幅波在调制信号极性变化时，它的高频振荡的相位要发生180的突变，这是因为双边带波是由v0和v相乘而产生的。,（1）它虽然是调幅波，但因失去了载波，因而包络不能完全反映调制信号变化的规律，这就给以后的解调工作带来困难；,平衡调制器的重要优点就是有效地抑制了载波，其条件是Tr1和Tr2对中心抽头来说必须严格对称，D1，D2两管的特性完全相同。实际上，这是很难做到的
9、。如果电路稍有不平衡，载波电压就会泄漏到输出端。,抑制载波的双边带信号波形如图所示，它有两个重要的特点：,平衡调制器输出的电压波形,平衡开关调幅器,在大信号情况应运时，依靠二极管的导通和截止来实现频率变换，这时二极管就相当于一个开关。,满足 的条件时，二极管的通、断由载波电压决定。,输出调幅波有用电流分量,平衡调制器输出的电压波形,(3) 环形调制器,在平衡调制器的基础上，再增加两个二极管，使电路中4个二极管首尾相接构成环形，这就是环形调制器。,环行调制器原理图,环型调制器等效电路,从其正负半周期的原理图可知环形调制器输出电流的有用分量,= gDVcos(0)t+cos(0)t,振幅比平衡调制
10、器提高了一倍，并抑制了低频分量，因而获得了广泛应用。,调节直流电压VDC的大小，可以改变调幅系数ma的值。,模拟相乘器的输出电压与输入电压的关系为,如果v1(t)为高频载波,，v2(t)为低频调制信号,则输出电压,如果在调制信号v2(t)上叠加一直流电压，则可以得到普通调幅信号的输出,抑制载波的双边带调幅信号。,3. 模拟相乘器调幅电路,4. 产生单边带信号的方法,(1) 滤波法,滤波器法实现单边带调制,DSB信号经过带通滤波器后，滤除了下边带，就得到了SSB信号。由于0max，上、下边带之间的距离很近，要想通过一个边带而滤除另一个边带，就对滤波器提出了严格的要求。,为什么实际中使用的单边带滤
11、波器不是在高频段直接进行滤波，而是先在低频进行滤波，然后进行频率搬移？,问题：,实际滤波器法单边带发射机方框图,(2) 相移法,相移法是利用移相的方法，消去不需要的边带。如图所示,相移法单边带调制器方框图,图中两个平衡调幅器的调制信号电压和载波电压都是互相移相90。,因此，输出电压为,这种方法原则上能把相距很近的两个边频带分开，而不需要多次重复调制和复杂的滤波器。,但这种方法要求调制信号的移相网络和载波的移相网络在整个频带范围内，都要准确地移相90。这一点在实际上是很难做到的。,(3) 修正的移相滤波法,这种方法所需要的90移相网络工作于固定频率1与2，因此制造和维护都比较简单。它特别适用于小
12、型轻便设备，是一种有发展前途的方法。,高电平调幅电路需要兼顾输出功率、效率和调制线性的要求。最常用的方法是对功放的供电电压进行调制。,根据调制信号控制方式的不同，对晶体管而言，高电平调幅又可分为基极调幅和集电极调幅。,1. 集电极调幅电路,集电极调幅电路,调制信号 经低频变压器加在集电极上，并与直流电源电压VcT相串馈。,高频载波v0(t)=v0cos经高频变压器加在基极回路中。,9.3.3 高电平调幅电路,集电极调幅电路波形图,集电极调幅应工作在过压区,集电极调幅在调制信号一周期内的各平均功率为：,1) 集电极有效电源电压Vc(t)供给被调放大器的总平均功率,2) 集电极直流电源VcT所供给
13、的平均功率则为,3) 调制信号源Vc供给的平均功率,4) 平均输出功率,5) 集电极平均耗散功率,6) 集电极效率,故：,2) 总输入功率分别由VCT与VC所供给，VCT供给用以产生载波功率的直流功率P=T，VC则供给用以产生边带功率的平均功率PDSB。,1) 平均功率均为载波点各功率的( )倍,3) 集电极平均耗散功率等于载波点耗散功率的( )倍，应根据这一平均耗散功率来选择晶体管，以使PCMPcav。,4) 输出的边频功率由调制器供给的功率转换得到，大功率集电极调幅就需要大功率的调制信号电源。,5) 集电极调幅为等效率、等电压利用系数调幅。,2. 基极调幅电路,基极调幅电路,与集电极调幅电
14、路同样的分析，可以认为VB(t)=VBT+v(t)是放大器的基极等效低频供电电源。,因为VB(t)随调制信号v(t)变化，如果要求放大器的输 出电压也随调制信号变化，则应使输出电压随VB(t)变化。,放大器应工作在欠压区，保证输出回路中的基波电流Ic1m、输出电压Vc(t)按基极供电电压VBT(t)变化，从而实现输出电压随调制电压变化的调幅。,9.4.1 概述,振幅解调(又称检波)是振幅调制的逆过程。它的作用是从已调制的高频振荡中恢复出原来的调制信号。从频谱上看，检波就是将幅度调制波中的边带信号不失真地从载波频率附近搬移到零频率附近,因此，检波器也属于频谱搬移电路。,9.4 振幅解调(检波)原
15、理与电路,输入电压为v1，输出电压为v2，则检波前后的波形如图所示，输出电压v2是已恢复的原调制信号。,检波前后的波形图,检波器的组成应包括三部分，高频已调信号源，非线性器件，RC低通滤波器。其组成原理框图如下图所示，它适于解调普通调幅波。,串联式二极管（大信号）包络检波器如图(a)所示。图中的RL、C为二极管检波器的负载，同时也起低通滤波器作用。一般要求检波器的输入信号大于0.5V，所以称为大信号检波器。,及,。,二极管（大信号）峰值包络检波器,RLC电路：,二是作为检波器的负载，在其两端输出已恢复的调制信号,一是起高频滤波作用。,故必须满足,及,1. 工作原理串联型二极管包络检波器的物理过
16、程如图所示。,大信号的检波的原理:主要是利用二极管的单向导电特性和检波负载RC的充放电过程来完成调制信号的提取。,2. 包络检波器的质量指标,1) 电压传输系数(检波效率), -电流通角,R -检波器负载电阻,Rd -检波器二极管内阻,当RRd时，0，cos1。即检波效率Kd接近于1，这是包络检波的主要优点。,2) 等效输入电阻Rid,Vim - 输入高频电压的振幅,Iim - 输入高频电流的的基波振幅,由于二极管输入电阻的影响，使输入谐振回路的Q值降，消耗一些高频功率。这是二极管检波器的主要缺点。,即大信号二极管的输入电阻约等于负载电阻的一半。,通常,因此,负载R两端的平均电压为KdVim，
17、因此平均电流,3) 失真, 惰性失真,惰性失真,原因:由于负载电阻R与负载电容C的时间常数RC太大所引起的。这时电容 C上的电荷不能很快地随调幅波包络变化,从而产生失真。,不产生失真的条件:为了防止惰性失真，只要适当选择RC的数值，使检波器能跟上高频信号电压包络的变化就行了。,也就是要求,或写成,在工程上可按 maxRC1.5 计算。,现象:,=,负峰切割失真(底部切割失真),检波器输出常用隔直流电容Cc与下级耦合，如图所示。Rg代表下级电路的输入电阻。,考虑了耦合电容Cc和低放 输入电阻Rg后的检波电路,为了有效地传送低频信号，要求,在检波过程中，Cc两端建立了直流电压经电阻R和Rg分压，在
18、 R上得到的直流电压为：,对于二极管来说，VR是反偏压，它有可能阻止二极管导通，从而产生失真。,负峰切割失真波形,为了避免底部切割失真，调幅波的最小幅度Vim(1ma)必须大于VR,即：,现象:,原因:,不产生失真的条件:, 非线性失真, 频率失真,这种失真是由检波二极管伏安特性曲线的非线性所引起的。,这种失真是由于耦合电容Cc和滤波电容C所引起的。,Cc的存在主要影响检波的下限频率min。,为使频率为min时，Cc上的电压降不大，不产生频率失真， 必须满足下列条件：,或,电容C的容抗应在上限频率max时，不产生旁路作用，即它 应满足下列条件：,或,一般Cc约为几F，C约为0.01F。,抑制载
19、波的双边带信号和单边带信号，因其波形包络不直接反映调制信号的变化规律，不能用包络检波器解调，又因其频谱中不含有载频分量，解调时必须在检波器输入端另加一个与发射载波同频同相并保持同步变化的参考信号，此参考信号与调幅信号共同作用于非线性器件电路，经过频率变换，恢复出调制信号。这种检波方式称为同步检波。在某些应用中，为了改善性能，对普通调幅信号的解调也可以采用同步检波。,同步检波有两种实现电路:,同步检波电路,乘积检波电路,平衡同步检波,同步检波实现模型,其原理电路见右,同步检波原理电路,设输入信号为抑制载波的双边带,本地振荡信号,则它们的合成信号,因此，通过包络检波器便可检出所需的调制信号。,包络
20、检波器构成同步检波电路,已调波为载波分量被抑止的双边带信号,准确地等于输入信号载波的角频率,即,但二者的相位可能不同；这里表示它们的相位差。 这时相乘输出（假定相乘器传输系数为1）,低通滤波器滤除,附近的频率分量后，就得到频率为的低频信号，,本地载波电压,本地载波的角频率,乘积检波电路,由式可见，低频信号的输出幅度与,成正比。当,低频信号电压最大，随着相位差加大，输出电压减弱。 在理想情况下，除本地载波与输入信号载波的角频率必须相等外，希望二者的相位也相同。此时，乘积检波称为“同步检波”。乘积检波也可用来解调普通调幅波，这时参考信号的作用仅是加强了输入信号中的载波分量。 由上分析得在同步检波中
21、，需要有与发送端同频同相的本地振荡信号，才能完全恢复原调制信号。,时，,产生本地振荡信号的方法： （1）由发送端发出导频信号，控制本地振荡器，使本地振荡器的频率和相位与发送端一致。 （2）对于双边带调制来说，可以从双边带调制信号中提取所需的同频同相的载波信号作本地振荡信号。对于单边带调制信号来说，无法直接从单边带信号中提取载波信号，因此在发射单边带信号的同时，还发射受到一定程度抑制的载波信号（称为导频信号）。在接收端，用导频信号控制本机振荡信号使其同步中。 （3）采用锁相方法从抑制载波的信号中提取载波。,单边带信号的接收(SSB),单边带信号的接收过程正好和发送过程相反。,单边带接收机方框图,
22、它是二次变频电路。,fi1较高，用调谐回路即可选出所需的边带。,fi2较低，一般采用带通滤波器取出单边带信号。,单边带信号与第三本振载波信号在乘积检波器中进行解调， 经过低通滤波器后，即可获得原调制信号。,9.5 混频器原理与电路,9.5.1 概述 9.5.2 晶体三极管混频器 9.5.3 混频器的干扰,9.5.1 概 述,1. 混频器的作用与组成混频即对信号进行频率变换，将其载频变换到某一固定的频率上(常称为中频)，而保持原信号的特征(如调幅规律)不变。混频器的电路组成如图所示,2. 为什么要变频？变频的优点：1)变频可提高接收机的灵敏度2)提高接收机的选择性3)工作稳定性好4)波段工作时其
23、质量指标一致性好 变频的缺点：容易产生镜像干扰、中频干扰等干扰,3. 变频器的分类,平衡混频、,按器件分：,二极管混频器、,三极管混频器、,三极管变频器、,场效应管混频器、 场效应管变频器,模拟乘法器混频器、,按工作特点分：,单管混频、,环型混频,从两个输入信号在时域上的处理过程看：,叠加型混频器、,乘积型混频器,4. 混频器的性能指标,上述的几个质量指标是相互关联的，应该正确选择管子的工 作点、合理选择本振电路和中频频率的高低，使得几个质量 指标相互兼顾，整机取得良好的效果。,5)工作稳定性：主要指振荡器的频率稳定度,叠加型混频器实现模型,图示中的非线性器件具有 如下特性：,对其2次方进行分
24、析：,在二次方项中出现了和的相乘项，因而可以得到(0+s)和 (0-s)。若用带通滤波器取出所需的中频成分(和频或差 频)，可达到混频的目的。,所用非线性器件的不同，叠加型混频器有下列几种：,1. 晶体三极管混频器,它有一定的混频增益,2. 场效应管混频器,它交调、互调干扰少,3. 二极管平衡混频器和环形混频器,它们具有动态范围大 组合频率干扰少的优点,乘积型混频器实现模型,乘积型混频器由模拟乘法器 和带通滤波器组成,其实现模型如图所示,设输入信号为普通调幅波,采用中心频率不同的带通滤波器(0s)或(0+s)则可 完成低中频混频或高中频混频。,晶体管混频器的分析,1. 基本电路和工作原理,设输
25、入信号 ，本振电压,实际上，发射结上作用有三个电压,晶体管混频器的分析方法,1.幂级数分析法,2.变跨导分析法,在混频时，混频管可看着一个参数(跨导)在改变的线性元件，即变跨导线件元件。,在小信号运用的条件下，也可以将某些非线性元器件函数表达式用幂级数函数近似，使问题简化。用这种方法来分析非线性电路可突出说明频率变换作用，不便于作定量分析。,i = a0+a1v+a2v2+a3v3+,晶体管混频原理电路，其电路组态可归为4种电路形式,图(a)电路对振荡电压来说是共发电路，输出阻抗较大，混频时所需本地振荡注入功率较小，这是它的优点。可能产生频率牵引现象，这是它的缺点。图(b)电路的输入信号与本振
26、电压分别从基极输入和发射极注入，因此，相互干扰产生牵引现象的可能性小。同时，对于本振电压来说是共基电路，其输入阻抗较小，不易过激励，因此振荡波形好，失真小。这是它的优点。图(c)和(d)两种电路都是共基混频电路。在较低的频率工作时，变频增益低，输入阻抗也较低，因此在频率较低时一般都不采用。但在较高的频率工作时(几十MHz)，因为共基电路的截止频率f比共发电路的f要大很多，所以变频增益较大。因此，在较高频率工作时采用这种电路。,由于信号电压Vsm很小，无论它工作在特性曲线的哪个区域，都可以认为特性曲线是线性的(如图上ab、ab和ab三段的斜率是不同的)。因此，在晶体管混频器的分析中，我们将晶体管
27、视为一个跨导随本振信号变化的线性参变元件。,变跨导分析法,加电压后的晶体管转移特性曲线,因VoVsm使晶体管工作在线性时变状态，所以晶体管集电极静态电流ic(t)和跨导gm(t)均随 作周期性变化。,由于信号vs远小于v0，可以近似认为对器件的工作状态变化没有影响。此时流过器件的电流为i(t) = f(v)= f(v0+ vs+ vBB) 可将v0+ vBB看成器件的交变工作点，则i(t)可在其工作点(v0+ vBB)处展开为泰勒级数由于vs的值很小，可以忽略二次方及其以上各项，则i(t)近似为,其中f(v0+vBB)是vs=0时仅随v0变化的电流，称为时变静态电流，f(v0+ vBB)随v0
28、+vBB而变化，称为时变电导g(t)，电流可以写为i(t) Io(t)+g(t) vs(t) 将 vBB+v0=VBB+V0mcos0tvs= Vsmcosst代入式展开并整理，得,若中频频率取差频 ，则混频后输出的中频电流为其振幅为,由上式引出变频跨导gc的概念，它的定义为,输出的中频电流振幅Ii与输入高频信号电压的振幅Vs成正比。若高频信号电压振幅Vsm按一定规律变化，则中频电流振幅Ii也按相同的规律变化。,(3) 混频跨导 gc,由于g(t)是一个很复杂的函数，因此要从上式来求g1是比较困难的。从工程实际出发，采用图解法，并作适当的近似，混频跨导可计为：,g1是在本振电压加入后，混频管跨
29、导变量中基波分量,(4) 混频器的增益将混频输入电纳和输出电纳归并在输入、输出端的调谐回路的电容中去，则得到晶体三极管的等效电路如图所示，图中负载电导gL是输出回路的谐振电导。,故混频电压增益,晶体三极管混频器等效电路,由图可以算出,混频功率增益,如果电路匹配，使goc=gL，则可得到最大混频功率增益,有用信号谐波和本振信号谐波产生的干扰 -组合频率干扰(干扰哨声),混频器的输出信号中所包含的各种频率分量为：,p，q为任意正整数，分别代表本振频率和信号频率的谐波次数。,只有p=q=1对应的频率为 f0-fs 的分量是所需要的中频信号。,如果某些组合频率落在谐振回路的通频带内，这些组合频率分量就
30、和有用的中频分量一样，通过中放进入检波器，并在检波电路中与有用信号产生差拍，这时在接收机的输出端将产生哨叫声，形成有害的干扰。这种干扰又称为干扰哨叫。,9.5.3 混频器的干扰,减小这种干扰的措施:1. 输入信号vs,本振电压vo都不易过大。2.适当选择晶体管的静态工作点，使混频器既能产生有用频率变换，而又不致产生无用的组合频率干扰。3.选择合适的中频，将接收机的中频选在接收机频段外,例如，设加给混频器输入端的有用信号频率fs=931kHz，本振频率fo=1396kHz。经过混频器的频率变换产生出众多组合频率分量，,其中的fi=fo-fs=465kHz是有用的中频信号。而其它分量是无用或有害的
31、。如当q=2，p=-1时，fi =2fs fo=2931-1396=466kHz=fi+F (此处F=1kHz)。若中频放大器的通频带2f0.7=4kHz，则频率fi =466kHz的分量落在中放通带内，与465KHz的中频信号一起被中频放大并加给检波器。因为检波器由非线性元器件组成，也有频率变换作用，则会产生fi fi=466-465=1kHz的差拍信号送到接收机终端，形成被人耳听到的哨叫。,2、外来干扰信号和本振产生的干扰,(1) 组合副波道干扰,如果混频器之前的输入回路和高频放大器的选择性不够好，除了要接收的有用信号外，干扰信号也会进入混频器。,当干扰频率fn与本振频率fo满足,会产生组
32、合副波道干扰。,时，,(2) 副波道干扰,在组合副波道干扰中，某些特定频率形成的干扰称为副波道干扰。这种干扰主要有中频干扰和镜像干扰。,1)中频干扰,当干扰信号的频率等于或接近fi 时的干扰。,2)镜像频率干扰,fn=fo+fi=,提高前端输入回路的选择性，将干扰抑制在通带外，可在混频器的输入端加中频陷波电路，滤除外来的中频干扰。如图所示。,(a) 串联LC陷波电路 (b) 并联LC陷波电路,抑制中频干扰的主要方法,如果把fo当作镜子，则,相当于fs的象，所以称,为镜像干扰频率，即,抑制镜频干扰的方法: 1.提高混频器前各级电路的选择性 2. 提高接收机的中频频率fi，以使镜像频率与信号频率f
33、s的频率间距(2fi)加大，有利于选频回路对,3.还可采用镜能抑制混频电路，将镜像频率信号部分抵消。,镜像频率干扰,抑制。,例 某超外差收音机，其中频fi=465kHz。(1) 当收听fs1=550kHz电台节目时，还能听到fn1=1480kHz强电台的声音，分析产生干扰的原因。(2) 当收听fs2=1480kHz电台节目时，还能听到fn2=740kHz强电台的声音，分析产生干扰原因。解 (1) 因为fn1=fs1+2f1=550+2456=1480kHz；根据上述分析，fn1为镜频干扰。(2) 因为fs2=1480kHz fi=465kHz所以fo2=fs2+fi=1480+465=1945
34、kHz，而fn2=740kHz, fo22fn2=19452740=465kHz=fi故这种干扰为组合副波道干扰。,3、其他类型的干扰,1) 交叉调制(交调)干扰,产生的原因：,当所接收电台的信号和干扰电台同时进入接收机输入端时，如果接收机调谐于信号频率，可以清楚地收到干扰信号电台的声音，若接收机对接收信号频率失谐，干扰台的声音也消失。,由混频器3次方以上的非线性传输特性产生的。,其现象为：,设混频器的转移特性用幂级数表示,若干扰信号,作用在混频器上的,将此式代入上式并经必要的三角变换后，可得s的电流成分is为,其中,为无失真包络项，,为失真包络项，,即为交调干扰项，显然，交调项由,也就是说交
35、调是由转移特性曲线的三次方项产生，且与,成正比。当,时，交调项起作用，当,这在听觉上就表现为听到有用信号的声音同时，可以听到干扰信号 的声音，而一但有用信号停止播音，干扰台声音也随之消失。,引起，,交调项消失。,以上分析表明，交调是由非线性特性中的三次或更高次非线性项产生的，因此克服交调干扰的主要方法为: 1.提高混频电路前级的选择性抑制干扰；2.选择合适的器件和合适的工作状态，使混频器的非线性高次方项尽可能小；3.采用抗干扰能力较强的平衡混频器和模拟乘法器混频电路。,2) 互相调制(互调)干扰,当两个或两个以上的干扰进入到混频器的输入端时，它们与本振电压v0一起加到混频管的发射结。由于器件的
36、非线性作用，它们将产生一系列组合频率分量。如果某些分量的频率等于或接近于中频时，就会形成干扰，称为互调干扰。,接收机调谐于信号频率，可以清楚地收到干扰信号电台的声音，若接收机对接收信号频率失谐，干扰台的声音仍然存在。,由非线性器件二次方以上的特性引起，因此存在二阶互调和三阶互调及高阶互调。,现象：,产生的原因：,若有两个干扰信号进入到混频器，它们分别为,这时,所得的ic中包含一系列组合频率分量，其频率可用下列通式表示,若两干扰信号形成的新的组合频率,即组合频率与本振频率f0之差落在中频范围,那么，它就会和接收信号所产生的中频一样通过中放、检波， 造成强烈干扰。,与信号频率fs相近，,例: 当f
37、n1=1.5MHz，fn2=0.9MHz，若接收机在13.5MHz波段工作，向在哪几个频率上会产生互调干扰？解 若m，n=1则 fn1+ fn2=1.5+ 0.9=2.4MHzfn1 fn2=1.5 0.9=0.6MHz (波段外) m=1，n=2 fn1+ fn2=1.5+ 1.8=3.3MHz#2fn1 fn2=1.5 1.8=2.4MHz (波段外)m=2，n=1 2fn1+ fn2=3+ 0.9=3.9MHz (波段外)2fn1 fn2=3 0.9=2.1MHzm=3，n=0 3fn1 =31.5=4.5MHz (波段外)m=0，n=3 3fn2 =30.9=2.7MHz因此，考虑三次
38、以下谐波fn1和fn2在13.5MHz波段内对2.4MHz，3.3MHz，2.1MHz，2.7MHz等4个频率会产生干扰。,抑制互调的方法与抑制交调的方法相同， 除此外， 还可采用倍频程带通滤波器防止二阶互调干扰的产生。,3) 阻塞干扰,当一个强干扰信号进入接收机输入端后，由于输入电路抑制不良，会使前端电路内放大器或混频器的晶体管处于严重的非线性区域，使输出信噪比大大下降。这种现象称为阻塞干扰。,产生阻塞观象的原因有两种，一种是强干扰作用下晶体管特性曲线非线性所引起的阻塞，一种是强干扰破坏了晶体管的工作状态，使管子产生假击穿。(干扰电压消失后，晶体管还能够还原)，使作为电流分配器的晶体管的正常
39、工作状态被破坏，产生了完全堵死的阻塞现象。,9.3 混频器的干扰,4) 相互混频,由于本振源内存在杂散边带功率，强干扰与杂散边带噪声混频产生的频率分量落在中频通带内形成中频噪声。,减小阻塞干扰的措施:,提高混频级前端电路的选择性 交流负反馈 3. 输入端加双向限幅 4. 小电流工作,综上所述，减小各种干扰的措施可归纳为：,9.3 混频器的干扰,例1:有一个通信设备接收机与发射机共用天线，发射机功率较大，当发射机电源关闭时测出接收灵敏度为2V，当接收机发射机电源同时开启时，接收机灵敏度由2V降为50V，试分析灵敏度下降的原因？,例2: 某发射机发出某一频率的信号。现打开接收机在全波段寻找(设无任
40、何其它信号)，发现在接收机频率刻度盘的三个频率(6.5MHz，7.25MHz，7.5MHz)上均能听到发射的信号，其中以7.5MHz处为最强。问接收机是如何收到的？ 设接收机fi=0.5MHz，f0fs。,1. 本章内容主要包含三个主要部分调幅、检波和混频。它们在时域上都表现为两信号的相乘；在频域上则是频谱的线性搬移。这三种电路的工作原理和基本组成相同，都是由非线性器件实现频率变换和用滤波器来滤除不需要的频率分量。不同之处是输入信号、参考信号、滤波器特性在实现调幅、检波、混频时各有不同的形式，以完成特定要求的频谱搬移。,本 章 小 结,2. 调幅有三种方式：普通调幅、双边带调幅和单边带调幅。普
41、通调幅波的载波振幅随调制信号大小线性变化，双边带调幅是在普通调幅的基础上抑制掉不携带有用 信息的载波，保留携带有用信息的两个边带。单边带则是在双边带调幅的基础上，去掉一个边带仅 用另一个边带传送有用信息。单边带通信突出的优点:节省了频带和发射功率，从调幅实现电路的角度来看，双边带调幅电路最简单，而单边带调幅电路最复杂。这三种调幅波的数学表达式、波形图、功率分配、频带宽度等各有区别。其解调方式也各有不同。调幅方法可分为低电平调幅和高电平调幅两大类。,3. 检波是调幅的逆过程，是调幅波解调的简称。振幅解调的原理是将已调信号通过非线性器件产生包含有原调制信号的新频率成份，由RC低通滤波器取出原调制信
42、号。本章主要介绍了二极管峰值包络检波器和乘积检波。二极管峰值包络检波器只适用于普通调幅波的检波。乘积检波则适用于所有三种调幅波的解调。低通滤波器是检波器中不可缺少的组成部分，滤波器的时间常数选择对检波效果有很大影响，选择不当将会产生失真。,4. 混频过程也是一种频谱搬移的过程，它是将载波为高频的已调信号搬移一个频率量得到载波为中频的已调信号并保持其调制规律不变。其工作原理与调幅十分相近，也是由二个不同频率的信号相乘后通过滤波器选频获得。常用的混频器电路有晶体三极管混频器(BJT和FET组成)、二极管混频器、模拟相乘混频器等，晶体二极管混频器采用线性时变参量电路分析，混频时，将晶体管视为跨导随本振信号变化的线性参变元件。,5. 器件的非理想相乘特性会导致调幅和检波的失真，混频输出会产生干扰。混频器的干扰种类很多，主要包括组合频率干扰、付波道干扰、交叉调制、互相调制、阻塞干扰等，针对不同的干扰现象，可采取不同的方法进行克服。,
