收音机工作原理.ppt

12023-2-162一、为什么调制一、为什么调制?语言的远距离传播语言的远距离传播有线通信有线通信-导线限制了它的传播范围导线限制了它的传播范围无线传输无线传输-音频信号的直接传输与天线的尺寸有关音频信号的直接传输与天线的尺寸有关二、调制二、调制出发点：出发点：为了把频率较低的信号发射出去，必须设法借助为了把频率较低的信号发射出去，必须设法借助于频率较高的高频振荡波，将低频信号于频率较高的高频振荡波，将低频信号“附加附加”在高频振在高频振荡波上，然后把带有低频信号特征的高频振荡发射出去，荡波上，然后把带有低频信号特征的高频振荡发射出去，以达到无线通讯的目的。以达到无线通讯的目的。调调 制制:是指用低频信号直接控制高频振荡的某个参数（振是指用低频信号直接控制高频振荡的某个参数（振幅、频率、相位），使高频信号具有低频信号特性的过程。幅、频率、相位），使高频信号具有低频信号特性的过程。2023-2-163调制的方法不仅用于无线电通信、语言广播还用于有线通信调制的方法不仅用于无线电通信、语言广播还用于有线通信中。中。例如：应用调制的方法可在一对通信线路中实现多路通信例如：应用调制的方法可在一对通信线路中实现多路通信方法：把几路频带相同的信号，通过调制分别移到不同的频方法：把几路频带相同的信号，通过调制分别移到不同的频带上，在同一对传输线上传输到达接受端后，再设法把各路带上，在同一对传输线上传输到达接受端后，再设法把各路信号分开。信号分开。三、调制的方式：三、调制的方式：连续调制：低频信号直接调制高频振荡，已调波连续不断地连续调制：低频信号直接调制高频振荡，已调波连续不断地向空间发送。向空间发送。脉冲调制：先将低频信号调制一串脉冲，使脉冲的某一参数脉冲调制：先将低频信号调制一串脉冲，使脉冲的某一参数（幅度、宽度、相位）随低频信号变化，再将已调脉冲去调（幅度、宽度、相位）随低频信号变化，再将已调脉冲去调制高频振荡。制高频振荡。2023-2-164（一）调幅（一）调幅调调 幅：用调制信号控制载波的振幅，使载波的振幅按照幅：用调制信号控制载波的振幅，使载波的振幅按照调制信号规律变化调制信号规律变化特点：载波振幅的包络随调制信号变化，其载频不变。特点：载波振幅的包络随调制信号变化，其载频不变。优点：调幅电优点：调幅电路具有占用频路具有占用频带窄，线路简带窄，线路简单等优点。中单等优点。中短波无线广播短波无线广播均使用这种方均使用这种方法法缺点：传输信缺点：传输信号效率低，抗号效率低，抗干扰能力差干扰能力差2023-2-165(二二)、调频、调频调频：用调制信号控制载波的频率，使载波的频率按照调调频：用调制信号控制载波的频率，使载波的频率按照调制信号规律变化。制信号规律变化。特点：载波振幅的载频随调制信号变化，其振幅不变。特点：载波振幅的载频随调制信号变化，其振幅不变。2023-2-166（三）、调相（三）、调相调相：用调制信号控制载波的相位，使载波的相位按照调调相：用调制信号控制载波的相位，使载波的相位按照调制信号规律变化。制信号规律变化。多用于数字通信系统多用于数字通信系统2023-2-167四、解调四、解调低频信号经过调制，被高频信号低频信号经过调制，被高频信号“载载”到目的地后，还必须到目的地后，还必须由接受机将它还原出来，这个从高频已调波信号中检出低频由接受机将它还原出来，这个从高频已调波信号中检出低频调制信号的过程，称为解调调制信号的过程，称为解调解调的方式：检波、鉴频、鉴相解调的方式：检波、鉴频、鉴相五、非线性电路及其分析方法五、非线性电路及其分析方法（一）非线性电路的特性（一）非线性电路的特性非线性电路会产生新的频率分量非线性电路会产生新的频率分量（二）非线性电路的常用分析方法（二）非线性电路的常用分析方法1、图解法：利用非线性元件的伏安特性曲线、图解法：利用非线性元件的伏安特性曲线2、解析近似法：、解析近似法：为常数、其中；2102210aaavavaai2023-2-168一、调幅的基本原理与电路一、调幅的基本原理与电路FtVvftVvFFff2cos2cosVF为高频振荡信号为高频振荡信号Vf为低频调制信号为低频调制信号L1与与C构成并联谐振选构成并联谐振选频网络频网络根据调幅的定义，进行调幅时，应有一个高频振荡信号根据调幅的定义，进行调幅时，应有一个高频振荡信号和一个低频调制信号。和一个低频调制信号。2023-2-1691、调幅波的表达式、调幅波的表达式Ffvvv管上的总电压：作用在非线性元件二极22102cos2cosvavaaiFtVftVvFf，将其代入即；22102cos2cos2cos2cosFtVftVaFtVftVaaiFfFfcoscos21coscos;22cos1cos2利用三角函数关系：.)(2cos)(2cos)2(2cos2)2(2cos22cos2cos222222221122220tfFVVatfFVVatFVatfVaFtVaftVaVaVaaiFfFfFfFfFf2023-2-1610.)(2cos)(2cos)2(2cos2)2(2cos22cos2cos222222221122220tfFVVatfFVVatFVatfVaFtVaftVaVaVaaiFfFfFfFfFf结果表明：二极管结果表明：二极管D电流中出现了原来输入信号中没有的频率电流中出现了原来输入信号中没有的频率成分：成分：2F、2f、F+f、F-f、；因此输出电压与输入电压不相；因此输出电压与输入电压不相似而产生非线性失真。似而产生非线性失真。若若L1与与C构成的并联谐振选频网络构成的并联谐振选频网络的谐振频率为载频上下。的谐振频率为载频上下。因为因为Ff：直流分量、调制基波、载波的二次直流分量、调制基波、载波的二次谐波、调制信号的二次谐波均被并谐波、调制信号的二次谐波均被并联谐振选频网络短路联谐振选频网络短路2023-2-1611F、F-f、F+f他们的频率等于或接他们的频率等于或接近近L1与与C构成的并联谐振选频网络构成的并联谐振选频网络的谐振频率，使的谐振频率，使LC并联谐振网络并联谐振网络的阻抗的阻抗Z0最大，上述频率的电流最大，上述频率的电流在回路两端产生的压降在回路两端产生的压降V0也最大。也最大。tfFVVatfFVVaFtVaZVFfFfF)(2cos)(2cos2cos22100ftFtVVaFtVaZVFfF2cos2cos22cos2100FtftaVaVZaVfF2cos2cos2112010称之为调幅度令,212aVamfFtftmVZaVF2cos2cos1010调幅波表达式：2023-2-16122、对调幅波表达式的分析、对调幅波表达式的分析（1）已调波的幅度是按调制信号的变化而变化）已调波的幅度是按调制信号的变化而变化FtftmVZaVF2cos2cos1010调调幅幅波波表表达达式式：已调波振已调波振幅幅已调波频已调波频率率=载频载频02cos02cosftmftVvff时；当)(2cos100101回路载波电压mFFVVZaftmVZa的载波信号回路输出等幅即此时)(011FVZaCL2023-2-1613低频调制信号的特点。振幅具有而变化，使高频载波的此时振幅将随时；载波信号的振幅为当fFfftmVZavV2cos10012023-2-1614(2) 调幅度调幅度系数。反比于特性曲线一次项系数正比于特性曲线二次项从式中可以看出调幅度212;2aaVamf回路只能输出等幅载波调幅，此时，不能实现部分，择的不当，工作在直线如果二极管的工作点选LC012aamVZaUmVZaUFMINFMAX11010010；调幅波的变化范围FMINMAXVZaUUm01002上式表明调幅波包络幅度的变化程度上式表明调幅波包络幅度的变化程度语言广播语言广播m90；电话；电话m100若若m1，调幅波包络会出现失真，因避免这种过量调幅，调幅波包络会出现失真，因避免这种过量调幅.2023-2-1615（3）调幅波的频率）调幅波的频率tfFVZmatfFVZmaFtVaZVFFF)(2cos2)(2cos22cos0101100FtftmVZaVF2cos2cos1010调幅波表达式：由上式可知，正弦调制的调幅波可以认为是由调幅前的载频由上式可知，正弦调制的调幅波可以认为是由调幅前的载频F、下边频、下边频F+f、上变频、上变频F-f三个频率不同的正弦波组成。三个频率不同的正弦波组成。fF+fF-f F201FVZmaFVaZ10201FVZma振振幅幅通常调制信号不是单一频率，而通常调制信号不是单一频率，而是包含许多频率的一个频带，所是包含许多频率的一个频带，所以实际的调幅波的频谱分布是在以实际的调幅波的频谱分布是在载频两边各有一个频带；总的频载频两边各有一个频带；总的频带宽度为最高调制频率的二倍。带宽度为最高调制频率的二倍。2023-2-1616实际电路如图：实际电路如图：C1对载波旁路对载波旁路C2对调制信号旁路对调制信号旁路C3为载波、调制信号旁路为载波、调制信号旁路偏压使三极管工作在乙类或偏压使三极管工作在乙类或丙类；即静态使处于零偏或丙类；即静态使处于零偏或反偏状态。反偏状态。ftVFtVEVVEUfFBfFBBE2cos2cos2023-2-1617在电路中：在电路中：放大器集电极电源放大器集电极电源EC不变，不变，集电极负载不变，集电极负载不变，基极高频载波基极高频载波VF电压振幅不变。电压振幅不变。此时，将低频调制电压此时，将低频调制电压vf加到基加到基极，把极，把EB+VF看成看成放大管的偏压放大管的偏压。显然这个偏压将随调制信号变化显然这个偏压将随调制信号变化 ，结果在集电极回路中将出现幅度结果在集电极回路中将出现幅度随随调制信号调制信号变化的变化的高频信号高频信号。优点：线路简单，调制信号功率小优点：线路简单，调制信号功率小缺点：非线性失真大，功率低，难以得到深度调制缺点：非线性失真大，功率低，难以得到深度调制2023-2-1618发射极调幅发射极调幅工作原理与基极调幅相同：当发射极电流随调制信号变工作原理与基极调幅相同：当发射极电流随调制信号变化时，集电极电流随之变化，达到调幅目的。化时，集电极电流随之变化，达到调幅目的。电路效率较高，但是所电路效率较高，但是所需的调幅功率较大需的调幅功率较大2023-2-1619ftVEfC2cos集电极电压放大器集电极电源放大器集电极电源EC不变，不变，集电极负载不变，集电极负载不变，基极高频载波基极高频载波VF电压振幅不变。电压振幅不变。集电极电压随调制电压变化集电极电压随调制电压变化因而其工作状态发生变化，因而其工作状态发生变化，导致集电极电流幅度、形状导致集电极电流幅度、形状发生变化，达到调幅目的。发生变化，达到调幅目的。2023-2-1620检波：是指从高频调幅波中检出低频信号的过程，这个低频检波：是指从高频调幅波中检出低频信号的过程，这个低频信号的频率、形状都和高频调幅波的包络线一致。信号的频率、形状都和高频调幅波的包络线一致。检波器检波器从图中可以看出检波是一个频率变换的过程，因此必须通过从图中可以看出检波是一个频率变换的过程，因此必须通过非线性元件完成。同时为了能在所产生许多频率中取出低频非线性元件完成。同时为了能在所产生许多频率中取出低频调制信号，滤除不需要的频率，检波器还应具有低通滤波的调制信号，滤除不需要的频率，检波器还应具有低通滤波的特性。特性。2023-2-1621 检波电路中，根据输入的调幅波的大小，可以分为：检波电路中，根据输入的调幅波的大小，可以分为：大信号检波和小信号检波两种方式。大信号检波和小信号检波两种方式。（一）大信号检波（一）大信号检波当加到检波器的调幅信号幅度较大时（当加到检波器的调幅信号幅度较大时（0.5v），二极管），二极管运用在伏安特性的线性区域，称为大信号线性检波。运用在伏安特性的线性区域，称为大信号线性检波。频率变换：二极管频率变换：二极管D低通滤波：电容低通滤波：电容C2023-2