建工第5章振幅调制

1、第6章振幅调制、 解调及混频 第五章第五章 振幅调制电路振幅调制电路第6章振幅调制、 解调及混频 调制的作用调制的作用1、基带信号：通信中所需传送的信息转换为电信号，此信号为占有一定频谱宽度的低频信号，称为基带信号.2、基带信号要通过发射机，直接实现多路远距离传输存在很大困难，因为基带信号都属于低频区难以区分。3、将基带信号加载到高频信号上，利用高频信号作为运载工具，能够很好的实现多路有选择性的通信。将需要传送基带信号加载到高频信号上的过程称为调制，基带信号在调制时又称为调制信号。4、调制分为振幅调制、频率调制和相位调制。第一节第一节 概述概述第6章振幅调制、 解调及混频 一一 、普通调幅波的

2、表达式、波形及其频谱、普通调幅波的表达式、波形及其频谱( (一一) )定义定义成线性关系变化。号的振幅，使其随调制信去控制高频载波信号用需要传送的调制信号)()()(tututuc( (二二) )表达式表达式tUtutUtumccmccos)(,cos)(调制信号设载波信号根据定义调幅波的振幅为：根据定义调幅波的振幅为：)()(tukUtUcmm则普通调幅波的表达式为：则普通调幅波的表达式为：ttukUttUtuccmcmcos)(cos)()(ttUkUcmcmcoscosttUUkUccmmcmcoscos1 ttmUcacmcoscos1 )(:,:调幅度调制指数比例系数amk第6章振幅

3、调制、 解调及混频 (三三)波形波形cmmmaUUUm2minmax)1 ()1 (minmaxacmmacmmmUUmUU包络线极值：cmUcmaUm包络线包络线包络线包络线包络线包络线相似与)(tu第6章振幅调制、 解调及混频 1minmaxminmaxmmmmaUUUUm)1 ()1 (minmaxacmacmcmmacmacmcmmmUmUUUmUmUUU包络线极值cmUcmaUm1)(,:am，。为调制指数并且调幅度条件大值和最小值必须满足上面包络的最称之为不失真调制调制信号一样已调波的包络形状与从波形中看出第6章振幅调制、 解调及混频 1)(,:am，。为调制指数并且调幅度条件大值

4、和最小值没有满足上面包络的最称之为失真调制调制信号不一样已调波的包络形状与从波形中看出第6章振幅调制、 解调及混频 ( (四四) )频谱表示频谱表示1、单频调制的普通调幅波的频谱、单频调制的普通调幅波的频谱tUmtUmtUccmaccmaccm)cos(2)cos(2costtmUtucacmcoscos1 )(由表达式可得：由表达式可得：可见单频调制的普通调幅波的频谱为可见单频调制的普通调幅波的频谱为ccc、特点：特点：(a)频谱线性搬移频谱线性搬移(b)调幅波带宽：调幅波带宽： FB2)2(2第6章振幅调制、 解调及混频 2 2、多频调制的普通调幅波的频谱、多频调制的普通调幅波的频谱tUt

5、UtUtutUtunnccmccos.coscos)(,cos)(2211调制信号设载波信号cos.coscos1 cos.coscos)(22112211tmtmtmUtUtUtUkUtUnanaacmnncmm则ttmtmtmUtucnanaacmcoscos.coscos1 )(2211)cos()cos(2cos1ttmUtUicicniaicmccm特点：特点：(a)频谱线性搬移频谱线性搬移(b)调幅波带宽：调幅波带宽： maxmax2)2(2FB第6章振幅调制、 解调及混频 二二 、普通调幅波的功率关系、普通调幅波的功率关系将普通调幅波将普通调幅波u(t)加到电阻加到电阻R两端，电

6、阻两端，电阻R上消耗的上消耗的各频率分量对应的功率为：各频率分量对应的功率为：tUmtUmtUtuccmaccmaccm)cos(2)cos(2cos)(载波分量上边频下边频(1) 载波功率：载波功率：RUpcmOT221(2) 每一边频功率：每一边频功率：OTacmapmRUmppcc422122(4) 调制一周内的平均总功率：调制一周内的平均总功率：)21 (2aOTOToavmpppppCC(3) 边频功率：边频功率：OTapmpppccc22第6章振幅调制、 解调及混频 调制一周内的平均总功率：调制一周内的平均总功率：)21 (2aOTOToavmpppppCC。，。，。，、，mPPP

7、PP，m，maoavoavOTaacc最大缺点这就是普通调幅的其能量浪费更大均调幅指数为而实际调幅波的平这是很大浪费从能量观点看总输出功率的信息的载波功率却占了而不含功率的下边频之和只占总输出信息的上包含时说明当时当增大而增大调幅波输出功率随上式表明3 . 03/23/11,3,321:第6章振幅调制、 解调及混频 21222aaoavmmpppcc总功率边频功率(4) 效率：效率：但失真，当，当，当,33. 0133. 0133. 01aaammm(5)普通调幅波的特点：普通调幅波的特点： 普通调幅波的载波分量占有的功率较大，而含有普通调幅波的载波分量占有的功率较大，而含有信息的上下边频分量

8、占有的功率较小，从能量观点信息的上下边频分量占有的功率较小，从能量观点来看，普通调幅波进行传送，不含信息的载波功率来看，普通调幅波进行传送，不含信息的载波功率过大，是种很大的浪费。过大，是种很大的浪费。第6章振幅调制、 解调及混频 三三 、抑制载波的双边带调幅信号和单边带信号、抑制载波的双边带调幅信号和单边带信号(一一)抑制载波的双边带调幅波抑制载波的双边带调幅波(DSB)2、频谱：、频谱：1、数学表达式：、数学表达式：)cos()cos(21coscos)()()(ttUUtUtUtututucccmmccmmc由表达式可知，频谱只有由表达式可知，频谱只有cc、带宽：带宽：B=2F第6章振幅

9、调制、 解调及混频 3、波形：、波形：(1)其包络随调制信号其包络随调制信号变化，但包络不能完全变化，但包络不能完全准确地反映调制信号变准确地反映调制信号变化规律。化规律。(2)双边带调幅波在调制双边带调幅波在调制信号正半周，已调波与原信号正半周，已调波与原载频同相，在调制信号负载频同相，在调制信号负半周，已调波与原载频反半周，已调波与原载频反相。相。也就是说双边带信号也就是说双边带信号的高频相位在调制电压零的高频相位在调制电压零交点处要突变交点处要突变1800包络线包络线相似与)(tu第6章振幅调制、 解调及混频 u0(a)uCtuDSB(t)0t(b)(c)t001800U(t) U co

10、st第6章振幅调制、 解调及混频 ttmUtucacmAMcoscos1 )(tUtUtuccmmDSBcoscos)(。FDSBAM，。，。，。，mamax021801:所占带宽相同为与是注意的突变在调制电压零交点处要双边带信号的高频相位也就是已调波高频与载频同相调制信号的正半周载频反相已调波高频与原的负半周双边带信号在调制信号变化规律反映低频调制信号的但包络已不能完全准确调制信号变化的随双边带信号包络仍然是如图所示振幅不可能出现负值而普通调幅波双边带振幅可正可负的条件下在比较两式振幅可知第6章振幅调制、 解调及混频 下边频上边频tUUtutUUtututututUUtUUttUUtutUt

11、UtututuccmmSSBccmmSSBSSBSSBDSBccmmccmmcccmmDSBccmmcDSB)cos(21)()cos(21)()()()()cos(21)cos(21)cos()cos(21)(coscos)()()(第6章振幅调制、 解调及混频 ( (二二) )单边带调幅波（单边带调幅波（SSBSSB）2、频谱：、频谱：1、数学表达式：、数学表达式：tUtutUtucmcm)cos()()cos()(或由表达式可知，频谱只有由表达式可知，频谱只有cc或3、波形：、波形：uSSB(t)0tfc FU 若调制信号为单一若调制信号为单一频率，则单边带调幅频率，则单边带调幅波为等幅

12、波。波为等幅波。4、特点：、特点：(1)频带只有双边带调幅波的一半频带只有双边带调幅波的一半,其频带利用率高其频带利用率高.(2)全部功率都含有信息，功率有效利用率高。全部功率都含有信息，功率有效利用率高。第6章振幅调制、 解调及混频 四四 、振幅调制电路的功能、振幅调制电路的功能功能：将输入的调制信号功能：将输入的调制信号和载波信号通过电路转换和载波信号通过电路转换为高频调幅信号输出。为高频调幅信号输出。tUtutUtumccmccos)()(cos)(调制信号设载波信号普通调幅波：普通调幅波：ttmUtucacmcoscos1 )(双边带调幅波：双边带调幅波：单边带调幅波：单边带调幅波：t

13、tUtucmcoscos)(tUtutUtucmcm)cos()()cos()(或第6章振幅调制、 解调及混频 五五 、振幅调制电路的分类及要求、振幅调制电路的分类及要求(一一)分为低电平调幅和高电平调幅两大类分为低电平调幅和高电平调幅两大类(二二) 低电平调幅是在低功率电平级进行振幅调制，低电平调幅是在低功率电平级进行振幅调制，输出功率和效率不是主要指标。重点是提高调制输出功率和效率不是主要指标。重点是提高调制的线性，减小不需要的频率分量的产生和提高滤的线性，减小不需要的频率分量的产生和提高滤波性能。波性能。(三三) 高电平调幅是直接产生满足发射机输出功率高电平调幅是直接产生满足发射机输出功

14、率要求的已调波。利用丙类高频功放改变要求的已调波。利用丙类高频功放改变VCC或或VBB来实现调幅。其优点是效率高。设计时必须兼顾来实现调幅。其优点是效率高。设计时必须兼顾输出功率、效率和调制线性的要求。输出功率、效率和调制线性的要求。第6章振幅调制、 解调及混频 六六 、振幅调制电路的基本组成原理、振幅调制电路的基本组成原理(二二) 集成模拟乘法器能实现载波信号和调制信号的相集成模拟乘法器能实现载波信号和调制信号的相乘，是用于调幅电路的理想非线性器件。乘，是用于调幅电路的理想非线性器件。(一一)振幅调制电路的输入频谱为振幅调制电路的输入频谱为 ，而输出频谱，而输出频谱中必须有新的频率分量中必须

15、有新的频率分量 。因而调幅电路必须。因而调幅电路必须是非线性器件组成，其特性必须含有载波信号与调制是非线性器件组成，其特性必须含有载波信号与调制信号相乘积项。信号相乘积项。和cc(三三) 具有平方率特性的二极管或场效应管，利用载波具有平方率特性的二极管或场效应管，利用载波信号与调制信号相加信号与调制信号相加 的乘积项中的的乘积项中的 可产生可产生 频率分量，也能用于调幅电路作为非线频率分量，也能用于调幅电路作为非线性器件。性器件。)()(tutuc)()(tutucc(四四)一般来说，振幅调制电路又输入回路、非线性器一般来说，振幅调制电路又输入回路、非线性器件和带通滤波三部分组成。件和带通滤波

16、三部分组成。第6章振幅调制、 解调及混频 例例1 1：调制信号频率是多少？此电台的频率是多少？问电压设某一广播电台的信号:),(1033. 6cos)6280cos3 . 01 (20)(6mVtttu)(007. 12/1033. 66MHzfsradccc频率为解：电台的角频率为HzFsrad10002/6280频率为调制信号的角频率为第6章振幅调制、 解调及混频 例例2 2：的波形。波两种情况下的普通调幅及出两者波形如图所示，画为三角波调制信号已知载波电压)(15 . 0,)(,cos)(tummtutUtuaaccmc第6章振幅调制、 解调及混频 解：解：cmacmmcmacmmaUm

17、UUUmUUm5 . 0)1 (5 . 1)1 (5 . 0) 1 (minmax)(tutcmU5 . 1cmU5 . 0cmU画图方法：先求出调幅波包络线的最大值和最小画图方法：先求出调幅波包络线的最大值和最小值，由此画出包络线，然后画出调幅波波形。值，由此画出包络线，然后画出调幅波波形。第6章振幅调制、 解调及混频 0)1 (2)1 (1)2(minmaxacmmcmacmmamUUUmUUm)(tutcmUcmU2第6章振幅调制、 解调及混频 例例3 3：和振幅。所包含的各分量的频率求调幅波）（)()(102cos20000cos3 . 010000cos7 . 0125)(6tuVt

18、tttu分析：分析：)20000102cos()20000102cos(75. 8)10000102cos()10000102cos(75. 8102cos25102cos20000cos3 . 010000cos7 . 0125)(666666tttttttttu）（VVVHzfc75. 8,100001075. 8,50001025,10666振幅为第二对边频频率为振幅为第一对边频频率为振幅为载波频率为解：解：第6章振幅调制、 解调及混频 例例4 4：解：解：cPPPtttuROToavcL和边频功率载波功率求总输出功率输出信号为上的某发射机输出级在负载,cos)cos5 . 01 (4)

19、(100wPPPwPmPwRUPOToavcoavLcmOTc01. 0:09. 0)25 . 01 (08. 0)21 (:08. 0100242:2222边频功率总功率载波功率第6章振幅调制、 解调及混频 例例5 5：解：解：ttutttutttuccc)cos()()3(,coscos)()2(cos)cos3 . 01 ()(1）（幅频谱图。画出它们的波形图和振表什么信号，试问下面三个电压各代)(3)(2)(1SSBDSBAM）为单边带调幅波（）为双边带调幅（）为普通调幅波（1,从表达式可看出，各电压分别为从表达式可看出，各电压分别为第6章振幅调制、 解调及混频 2、波形分别为：、波形

20、分别为：第6章振幅调制、 解调及混频 3、频谱图分别为：、频谱图分别为：第6章振幅调制、 解调及混频 一一 、单二极管开关状态调幅电路、单二极管开关状态调幅电路( (一一) )什么是开关状态什么是开关状态( (二二) )调幅原理调幅原理 当二极管在两个电压共同作用下，其中一个电压当二极管在两个电压共同作用下，其中一个电压振幅足够大，另一个电压振幅较小，二极管的导通振幅足够大，另一个电压振幅较小，二极管的导通和截止将完全受大振幅电压的控制，可以近似认为和截止将完全受大振幅电压的控制，可以近似认为二极管处于理想开关状态。二极管处于理想开关状态。为大信号为小信号212211coscosuutUutU

21、ucmm第二节第二节 低电平调幅电路低电平调幅电路第6章振幅调制、 解调及混频 0)(, 00)(),()(12221tutututuRriLd0)(00)(1)(22tututKc设开关函数为)()()(121tututKRricLd则有立叶级数展开的周期性函数，可用傅为角频率为cctK)(.5cos523cos32cos221)(ttttKcccccoscos.5cos523cos32cos221121tUtUtttRricmmcccLd则第6章振幅调制、 解调及混频 coscos.5cos523cos32cos221121tUtUtttRricmmcccLd由可以看出，电流中包含以下频谱

22、成分：可以看出，电流中包含以下频谱成分：,) 12,.(5 ,3 ,) 1 (ccccnccccn2,.4 ,2,)2(直流分量，经滤波后可取出经滤波后可取出cc,实现普通调幅波的调幅实现普通调幅波的调幅第6章振幅调制、 解调及混频 二二 、二极管平衡调幅电路、二极管平衡调幅电路)()()(21),()()(2121tututKRritututKRriccLdccLd)()(2221tutKRriiicLd第6章振幅调制、 解调及混频 .5cos523cos32cos221cos22ttttURrcccmLd)()(22tKtuRriLd可以看出，电流中包含以下频谱成分：可以看出，电流中包含以

23、下频谱成分：,) 12,.(5 ,3 ,ccccn经滤波后可取出经滤波后可取出c实现双边带调幅波的调幅，即平衡调幅。实现双边带调幅波的调幅，即平衡调幅。第6章振幅调制、 解调及混频 三三 、二极管环形调幅电路、二极管环形调幅电路(一一)电路电路(图图5-10(a)(,04321bDDDDtuc等效电路为截止导通时）（当)(,02143cDDDDtuc等效电路为截止导通时）（当第6章振幅调制、 解调及混频 ( (二二) )开关函数开关函数0)(00)(1)()(tututKbccc开关函数为对于图0)(00)(1)()(tututKcccc开关函数为对于图.5cos523cos32cos221)

24、(ttttKcccc.5cos523cos32cos221)(ttttKcccc第6章振幅调制、 解调及混频 ( (三三) )调幅原理调幅原理)()()(21),()()(2121tututKRritututKRriccLdccLd)()(2221tutKRriiicLdI)()()(21),()()(2143tututKRritututKRriccLdccLd)()(2234tutKRriiicLdII)()()(22tutKtKRriiiccLdIII第6章振幅调制、 解调及混频 )()()(22tutKtKRriccLdtUttRrmccLdcos.3cos34cos422可以看出，电流

25、中包含以下频谱成分：可以看出，电流中包含以下频谱成分：,) 12,.(5 ,3 ,ccccn可见环形调幅器能实现双边带调幅。可见环形调幅器能实现双边带调幅。第6章振幅调制、 解调及混频 例：.,)(,cos)(,cos)(调幅此电路能否实现双边带并说明试分析输出电流的频谱控制的开关工作状态。，二极管工作在且有调制电压已知载波电压tuUUtUtutUtucmcmmccmc分析：分析：)(),(,0,0211221tKDtKDDDtuDDtucccc的开关函数为的开关函数为截止导通时）（当截止导通时）（当第6章振幅调制、 解调及混频 )()()(21),()()(2121tututKRritutu

26、tKRriccLdccLd)()(2)()()(2)(21tKtKRrtutKtKRrtuiiiccLdccLdc.5cos523cos32cos221)(ttttKcccc.5cos523cos32cos221)(ttttKcccc.3cos34cos4)()(1)()(tttKtKtKtKcccccc第6章振幅调制、 解调及混频 .3cos34cos42coscos2.3cos34cos42)(2)(ttRrtUtRrUttRrtuRrtuiccLdmcLdcmccLdLdc可以看出，电流中包含以下频谱成分：可以看出，电流中包含以下频谱成分：,) 12,.(5 ,3 ,cccccn 可见此

27、电路能实现普通波调幅，不能实现双边可见此电路能实现普通波调幅，不能实现双边带调幅。带调幅。第6章振幅调制、 解调及混频 四、模拟乘法器调幅电路四、模拟乘法器调幅电路( (一一) )模拟乘法器的传输特性模拟乘法器的传输特性)()()(0tutKutuyx第6章振幅调制、 解调及混频 ( (二二) )模拟乘法器的振幅调制原理（实验原理）模拟乘法器的振幅调制原理（实验原理）)()()(0tutKutuyx由tUtutUtu、ymycxmxcos)(cos)(1当tUtKUtuymcxmocoscos)(实现双边带调幅实现双边带调幅tUVtutUtu、ymABycxmxcos)(cos)(2当ttmK

28、ttVUUKVtUtUVKtucamcABymymcccxmymABocos)cos1 (cos)cos1 (cos)cos()(实现普通调幅波的调幅，且改变实现普通调幅波的调幅，且改变VAB可改变可改变ma 第6章振幅调制、 解调及混频 ( (三三) )模拟乘法器的工作原理模拟乘法器的工作原理参考模拟电子线路教材6.6变跨导式模拟乘法器T1 T2 ：双端输入双端输：双端输入双端输出的差分放大电路，出的差分放大电路， i5为它的恒流源为它的恒流源.总电路也可看成有两个总电路也可看成有两个单差分对管电路单差分对管电路T1 T2 T5和和T3 T4 T6组合而成。组合而成。T3 T4 ：双端输入双

29、端输：双端输入双端输出的差分放大电路，出的差分放大电路， i6为它的恒流源为它的恒流源.T5 T6 ：压控电流源，：压控电流源， i5 i6受电压受电压u2的控制。的控制。Io为为它的恒流源它的恒流源.第6章振幅调制、 解调及混频 6565,BEBEuKTqsuKTqseIieIi)1 ()/1 (25565650uKTqeiiiiiiI)1/(205uKTqeIi)11()21 (22220 xxeethxthxKTquthI有为双曲正切函数)21 (2206KTquthIi同理有第6章振幅调制、 解调及混频 I0是差分电路是差分电路T5 T6的恒流源的恒流源; i5是差分电路是差分电路T1

30、 T2的恒流源的恒流源; i6是差分电路是差分电路T3 T4的恒流源的恒流源;)21 (2)21 (2)21 (2)21 (2154163152151KTquthiiKTquthiiKTquthiiKTquthii第6章振幅调制、 解调及混频 IIIoiii)()(4231iiii)2()2(210KTquthKTquthI时当mVumVu26,26212121022uuKKTquKTquIiMo第6章振幅调制、 解调及混频 第三节高电平调幅电路第三节高电平调幅电路一一 、集电极调幅电路、集电极调幅电路( (一一) )电路电路 比较右边比较右边2图可知：集电极图可知：集电极调幅电路是在丙类高频

31、功率放调幅电路是在丙类高频功率放大电路中增加调制信号而成。大电路中增加调制信号而成。 分析时分析时,将此电路看成高频将此电路看成高频功率放大电路功率放大电路:tRItUtutUtucpmcccmcbmbcoscos)(cos)(1则为载波信号，设 集电极有效电源电压为集电极有效电源电压为)(tuVVCTCC它随调制电压变化而变化它随调制电压变化而变化.第6章振幅调制、 解调及混频 ( (二二) )调幅原理调幅原理在丙类高频功放电路中，集电在丙类高频功放电路中，集电极电流极电流IC0 、Ic1m随集电极电源随集电极电源电压电压VCC的变化规律如图的变化规律如图3-13。由图由图3-13可知可知,

32、在过压区在过压区, IC0 、Ic1m与与VCC成线性关系成线性关系:)cos1 (cos)(tmVtUVtuVVaCTmCTCTCC)cos1 (),cos1 (1100tmIItmIIaTCmcaTCcttmRItRItucapTCcpmccos)cos1 (cos)(11 可见可见u(t) 为普通调幅波的表达式为普通调幅波的表达式,此电路可实现普此电路可实现普通调幅波的调幅通调幅波的调幅.第6章振幅调制、 解调及混频 ( (三三) )波形波形思考思考: iC波形怎么画波形怎么画?iCtUtumcos)(ttmRItucapTCcos)cos1 ()(1,cos)(tUtucbmb由由可画

33、出此三者的波形可画出此三者的波形 无调制信号时无调制信号时,高频功放在过高频功放在过压区的压区的iC为周期性的等幅凹顶为周期性的等幅凹顶脉冲脉冲.加上调制信号后加上调制信号后, iC仍为仍为周期性凹顶脉冲周期性凹顶脉冲,但幅度要随调但幅度要随调制信号变化制信号变化,见右图见右图:第6章振幅调制、 解调及混频 ( (四四) )能量关系能量关系时，0)() 1 (tuTCmCTCCCTCCIIIIVV1100,ToTcToTTcTpTCpmCoTTCCCCCCTPPPPPRIRIPIVIVP/2121212100效率集电极损耗输出功率直流输入功率输入输入功率功率输出输出功率功率第6章振幅调制、 解

34、调及混频 时，tUtutumcos)(, 0)()2()cos1 (),cos1 (),cos1 (1100tmIItmIItmVVaTCmcaTCcaCTCC在调制信号一周内在调制信号一周内,求平均功率求平均功率:)21 (22)()cos1 ()cos1 (21)(21:2202000aTTaTTCCTaTCCTaTCaCTCCCavmPPmPIVmIVtdtmItmVtdIVP平均直流输入功率VCT提供提供的功率的功率 提供的提供的功率功率uP第6章振幅调制、 解调及混频 )21 ()21 (21)()cos1 (2121)(2121:222122121aoTapTCpaTCpmcoav

35、mPmRItdRtmItdRIP平均输出功率oavavcavPPP集电极平均损耗cTaTaoTavoavcavmPmPPP)21 ()21 (22平均效率集电极调幅的特点：集电极调幅的特点：（1）必须工作在过压区。）必须工作在过压区。（2）边频功率由调制信号提供，调制信号为功率源。）边频功率由调制信号提供，调制信号为功率源。（3）调制过程中效率不变。）调制过程中效率不变。第6章振幅调制、 解调及混频 二二 、基极调幅电路、基极调幅电路( (一一) )电路电路 比较右比较右2图可知：基极调幅图可知：基极调幅电路是在丙类高频功率放大电电路是在丙类高频功率放大电路中增加调制信号而成。路中增加调制信号

36、而成。 分析时分析时,将此电路看成高频将此电路看成高频功率放大电路功率放大电路:tRItutUtucpmcccmccos)(cos)(1则为载波信号，设 基极有效电源电压为基极有效电源电压为)(tuVVBTBB它随调制电压变化而变化它随调制电压变化而变化.第6章振幅调制、 解调及混频 (二二)调幅原理调幅原理 在丙类高频功放电路中，集电在丙类高频功放电路中，集电极电流极电流IC0 、Ic1m随基极电源电随基极电源电压压VBB的变化规律如图的变化规律如图3-15。由图由图3-15可知可知,在欠压区的线性在欠压区的线性区区, IC0 、Ic1m与与VBB成线性关系成线性关系:)cos1 (cost

37、mVtUVVaCTmBTBB)cos1 (),cos1 (1100tmIItmIIaTCmcaTCcttmRItRItucapTCcpmccos)cos1 (cos)(11 可见可见u(t) 为普通调幅波的表达式为普通调幅波的表达式,此电路可实现普此电路可实现普通调幅波的调幅通调幅波的调幅.线性区线性区 基极调幅的特点：必须工作于欠压区的线性区，基极调幅的特点：必须工作于欠压区的线性区，范围很小。输入功率都由直流电源提供；调制过程范围很小。输入功率都由直流电源提供；调制过程中效率是变化的；中效率是变化的；第6章振幅调制、 解调及混频 5-1(b)解：解：cmcmmcmcmmUmUUUmUUm5

38、 . 0)1 (5 . 1)1 (5 . 0) 1 (minmax)(tutcmU5 . 1cmU5 . 0cmUcmUcmmU第6章振幅调制、 解调及混频 0)1 (2)1 (0 . 1)2(minmaxmUUUmUUmcmmcmcmm)(tutcmU2cmUcmUcmmU第6章振幅调制、 解调及混频 5-4,cos)(,cos)(ttuttucc调制信号设载波)()(tutuuc)212cos(cos3cos)212cos( 3)(cos)(coscoscos)(coscos3cos)(cos3)(cos)(coscoscos)cos(cos)cos(cos3232110222232321

39、1032103210tttttatatataattatatatatataattattaauauaaicccccccccc2233cccci、的频谱分量有直流、不能实现调幅分量，没有c所以不能实现调幅分量，平方项，不能产生或者直接答：因为没有c第6章振幅调制、 解调及混频 5-7)(99.74)5 . 01)(5033.83()1 (5%60)4()(42.1025 . 033.832:)3()(25.56)25 . 01 (0 . 5)21 (:)2()(33.836 . 00 . 5:) 1 (22max2222WmPPWmPPWmPPWPPacTccavcTaTaoToavcToTTcTc

40、av）集电极最大损耗功率（率：载波状态时的集电极效功率调制信号源提供的输入集电极平均输出功率集电极直流输入功率对于集电极调幅，第6章振幅调制、 解调及混频 5-13（a）分析：)(,0,0)(,) 1 (2121212121tKDDDDtuDDtutuDDUUDDccccmcm的开关函数均为截止时）（当导通时）（当又控制开和关受的开关函数：方向如图：流导通时才有电流，故电各电流的方向：2121)2(i iDDi1i2213213.iiiiiUUi的方向的方向，最后决定电流级感应电压确定次的方向，再由同名端可可确定初级线圈电压由+-1U+-2U，为初级线圈上的总电流定义3ii3i213iii则第

41、6章振幅调制、 解调及混频 5-13（a）i1i2i解：电流方向如图所示：解：电流方向如图所示：)()()(1),()()(121tututKRritututKRriccLdccLd不能实现调幅次级回路电流, 021iii第6章振幅调制、 解调及混频 5-13（b）i1i2i解：电流方向如图所示：解：电流方向如图所示：)()()(1),()()(121tututKRritututKRriccLdccLd21iii次级回路电流第6章振幅调制、 解调及混频 .3cos34cos4cos1.3cos34cos4cos1)()()()()()(1)()()(1)()()(121tttURrtttURr

42、tKtKtutKtKtuRrtututKRrtututKRriiiccmLdccccmLdcccccLdccLdccLd.3.42cccci、的频谱分量有直流、可以实现双边带调幅可以实现双边带调幅第6章振幅调制、 解调及混频 第6章振幅调制、 解调及混频 第6章振幅调制、 解调及混频 第6章振幅调制、 解调及混频 2. 双边带信号 以上讨论已指出，调幅波所传递的信息包含在两个边带内，不含信息的载波占据了调幅波功率的绝大部分。如果在传输前将载波抑制掉传输前将载波抑制掉，可大大节省发射功率，而仍具有传递信息的功能。这就是抑制抑制载波的双边带调幅载波的双边带调幅(DSB)。也可简称为双边带调幅双边带

43、调幅。上式看出：单音调制的调幅波由三个频率分量组成，其频率分别是载频 、上边频分量 和下边频分量 。cc)(c)(c)cos(2)cos(2coscoscoscoscos)cos1 (cos)()(tUmtUmtUttmUtUttmUttUtucccccccccccccMAM第6章振幅调制、 解调及混频 。，tgttgttUkUttUkUtUututkftucccccccDSB与调制信号成正比是双边带的振幅时当相乘得到即载波信号和调制信号带信号制载波双边将载波抑制就形成了抑在调制过程中)(cos)()cos()cos(21coscoscos)()()(:,第6章振幅调制、 解调及混频 图66

44、DSB信号波形 u0(a)uCtuDSB(t)0t(b)(c)t001800U(t) U cost第6章振幅调制、 解调及混频 双边带信号具有如下几个特点（双边带信号具有如下几个特点（P175）第6章振幅调制、 解调及混频 ( )cos()( )cos()SSBcSSBcutUtutUt当取下边带时：当取上边带时：3. 单边带信号 单边带（SSB）信号是由DSB信号经边带滤波器滤除一个边带或在调制过程中，直接将一个边带抵消而成。单频调制时：cDSBukutu)(第6章振幅调制、 解调及混频 图67 单音调制的SSB信号波形 uSSB(t)0tfc FU第6章振幅调制、 解调及混频 图68 单边

45、带调制时的频谱搬移 0F(a)f0(b)ffcfc F0(c)f第6章振幅调制、 解调及混频 12212121212121( )coscos112cos()cos()2211cos()cos() cos2211cos()cos()222DSBcSSBcutUtUtuUttuUtttUutt 且21,则可以写成下式：受u调制的双边带信号双边带信号为：为了看清SSB信号波形的特点,下面分析双音调制时产生的SSB信号波形。为分析方便。设双音频振幅相等,即从中取一个边带就是双音频调制的SSB信号信号为：第6章振幅调制、 解调及混频 进一步展开121cos()cos()424SSBccUUutt单边带单

46、边带SSB信号具有如下几个特点（信号具有如下几个特点（P176）第6章振幅调制、 解调及混频 第6章振幅调制、 解调及混频 由式（617）和式（618）,利用三角公式,可得 uSSB(t)=Ucostcosct-Usintsinct (624a) 和 uSSB(t)=Ucostcosct+Usintsinct (624b) 式(624a)对应于上边带,式(624b)对应于下边带。这是SSB信号的另一种表达式,由此可以推出u(t)=f(t),即一般情况下的SSB信号表达式 ( )cos( )sinSSBccuf ttf tt(625)第6章振幅调制、 解调及混频 211( )( )( )1sgn

47、( )( )sgn( ) ( )( )sgn( )jff tf tttjtFjFFe 由于 sgn()是符号函数,可得f(t)的傅里叶变换 (626) (627) (628) 第6章振幅调制、 解调及混频 图610 希尔伯特变换网络及其传递函数 f (t)H(j)f (t)100()H(j)22第6章振幅调制、 解调及混频 图611语音调制的SSB信号频谱(a)DSB频谱 (b)上边带频谱 (c)下边带频谱 0(a)cFDSB()cmcmF(c)2F(c)2ccmcm0(b)FSSBU()cm0(c)FSSBL()cmcmcm第6章振幅调制、 解调及混频 1、AM调制电路 AM信号的产生可以采

48、用高电平调制和低电平调制两种方式完成。目前，AM信号大都用于无线电广播，因此多采用高电平调制方式。 1)高电平调制 高电平调制主要用于AM调制，这种调制是在高频功率放大器中进行的。通常分为基极调幅、集电极调幅以及集电极基极(或发射极)组合调幅。6.1.2 6.1.2 振幅调制电路振幅调制电路 第6章振幅调制、 解调及混频 图612 集电极调幅电路 ucT1EcT2Ec0uuAMT3先加后乘uEEcc0集电极调幅电路集电极调幅电路放大器工作在过压状态放大器工作在过压状态第6章振幅调制、 解调及混频 图613 集电极调幅的波形 (a)t(b)ttttuCEc0 uEc000ic0ic10Ic10E

49、cu0t0Ic1Ec0临界欠压区过压区第6章振幅调制、 解调及混频 图614 基极调幅电路 RLuC1C2ucC3C4C6C5EcR1LBCBLB1基极调幅电路基极调幅电路放大器工作在欠压状态放大器工作在欠压状态第6章振幅调制、 解调及混频 图615 基极调幅的波形 t0EbIc1Ebmin欠压区过压区Ic1ic1ub00ttEb0EbmaxEbcr第6章振幅调制、 解调及混频 2) 低电平调制 (1)二极管电路。用单二极管电路和平衡二极管电路作为调制电路，都可以完成AM信号的产生，图616(a)为单二极管调制电路。当UCU时，由式(538)可知，流过二极管的电流iD为 coscos22()(

50、)DDDDCcDDCcCcgggiUUtUtggUtUt 回忆与复习教材回忆与复习教材P150 式式(538)第6章振幅调制、 解调及混频 若u1U1cos1t，为单一频率信号，代入上式有2112222221211211211211211211212coscoscos222322cos4cos()152cos()22cos(3)cos(3)332cos()22cos(5)cos(5)55DDDDDDDDDDDDDgggiUUtUtg Utg Utg Utg Utg Utg Utg Utg Utg Ut 第6章振幅调制、 解调及混频 从单管单管电路中看出，流过二极管的电流iD中的频率分量有：（1

51、）输入信号u1和控制信号u2的频率分量1和2；（2）控制信号u2的频率2的偶次谐波分量；（3）由输入信号u1的频率1与控制信号u2的奇次谐波分量的组合频率分量（2n+1）21，n=0，1，2，。第6章振幅调制、 解调及混频 图616 单二极管调制电路及频谱 uuo(t)H(j)VDucuDiDi(a)0(b)fFfc2fc3fc。AM，F。，jHcccc信号输出是调幅和量为这样最后的输出频率分带宽为调谐载波输出滤波器由频谱图可见,2)(:第6章振幅调制、 解调及混频 例(1)利用模拟乘法器产生AM信号第6章振幅调制、 解调及混频 例(2)利用模拟乘法器产生AM信号第6章振幅调制、 解调及混频

52、0(1)tanh()2bAoeTuuiIEV若将uC加至uA，u加到uB，则有00135(1cos)tanh(cos)2(1cos)( )coscos3cos5oceTcccUUiIttEVImtxttt(2) 利用模拟乘法器产生普通调幅波（不讲自学）第6章振幅调制、 解调及混频 式中，m=U/Ee,x=UCVT。若集电极滤波回路的中心频率为fc，带宽为2F，谐振阻抗为RL，则经滤波后的输出电压01( )(1cos)cosoLcuI Rxmtt第6章振幅调制、 解调及混频 图617 差分对AM调制器的输出波形 UU0 U00uut(a)(b)iot0未加调制电 压I0 II0 I第6章振幅调制

53、、 解调及混频 2()22coscos()cos()22cos(3)cos(3)33LDcDDcDcDcDcig Kt ug Utg Utg Utg Utg Ut 2、 DSB调制电路 1)二极管调制电路 单二极管电路只能产生AM信号，不能产生DSB信号。二极管平衡电路和二极管环形电路可以产生DSB信号（因为关键在于乘积项为双管）。回忆与复习教材回忆与复习教材P152 式式(543)第6章振幅调制、 解调及混频 图619 二极管平衡调制电路 带通滤波器T1RLT2ucVD1VD2N2uD1uD2AN1N1OBN2ON1uN2uo(t)第6章振幅调制、 解调及混频 111211211211212

54、2coscos()cos()22cos(3)cos(3)33LDDDDDig Utg Utg Utg Utg UttUuutKgiDL11112cos)(2第6章振幅调制、 解调及混频 从从双管双管电路中电路中看出，输出电流iL中的频率分量有： (1) 输入信号的频率分量1； (2)控制信号u2的奇次谐波分量与输入信号的频率1的组合分量(2n+1) 1+ 2 ，n=0，1，2，3， 与单二极管电路相比较， u2的基波分量和偶次谐波分量被抵消掉了，二极管平衡电路的输出电路中不必要的频率分量又进一步地减少了。这是不难理解的，因为控制电压u2是同相加于VD1、VD2的两端的，当电路完全对称时，两个相

55、等的2分量在T2产生的磁通互相抵消，在次级上不再有2及其谐波分量。 第6章振幅调制、 解调及混频 22cos()cos()4coscosoLDcLDcLDcuRg UtRg UtR gUttiL中包含F分量和(2n+1)fcF(n=0，1，2，)分量，若输出滤波器的中心频率为fc，带宽为2F,谐振阻抗为RL，则输出电压为： 第6章振幅调制、 解调及混频 图619 二极管平衡调制电路 带通滤波器T1RLT2ucVD1VD2N2uD1uD2AN1N1OBN2ON1uN2uo(t)第6章振幅调制、 解调及混频 图620 二极管平衡调制器波形 i1 i2(a)i20t(b)(d)(c)uot00ti1

56、0tuD1uD2i2i100t uu第6章振幅调制、 解调及混频 图621 平衡调制器的一种实际线路 RLucVD12/5 pF0.01C1C2VD2C34.7 pFR34747R2R22 kuT第6章振幅调制、 解调及混频 442()2coscos3cos38cosLDcDccoLDcig Kt ugttUtuR g U tt经滤波后，有 为进一步减少组合分量，可采用双平衡调制器(环形调制器)。在第5章已得到双平衡调制器输出电流的表达式(549)，在u1=u，u2=uC的情况下，该式可表示为 第6章振幅调制、 解调及混频 图622 双平衡调制器电路及波形 T1RLT2iLucVD1VD2ui

57、2VD3VD4i3i4u(a)(b)tttt0000uoiLiL1iL1i1第6章振幅调制、 解调及混频 1111( )()4( )coscosacdLocedRu tu KtRrRRu tUttR Rr 因晶体管交流电流iC=ieie=ue(t)/Re,所以输出电压为调制电压反向加于两桥的另一对角线上。如果忽略晶体管输入阻抗的影响，则图中ua(t)为 第6章振幅调制、 解调及混频 图623 双桥构成的环形调制器 BR2R2AABL2L2uL2uCL3R1ua(t)Re EeRLLCf0 fcEcuo(t)第6章振幅调制、 解调及混频 2) 差分对调制器 在单差分电路(图57)中，将载波电压u

58、C加到线性通道，即uB=uC，调制信号u加到非线性通道，即uA=u，则双端输出电流io(t)为13( )(1cos)tanh(cos)2(1cos)( )cos( )cos3oocTocUi tImttVImtxtxt 式中，I0=Ee/Re，m=UC/Ee,x=U/VT。经滤波后的输出电压uo(t)为 01( )( )coscoscoscosoLcocu tI R mxttUtt第6章振幅调制、 解调及混频 图624 差分对DSB调制器的波形 UCUC0 UC0uioioU0utuDSB(t)(a)(b)(c)tt00第6章振幅调制、 解调及混频 双差分对电路的差动输出电流为 002( )t

59、anh()tanh()221( )4ABoTToCTuui tIVVIi tu uV(641) (642) 若U、UC均很小,上式可近似为第6章振幅调制、 解调及混频 图625 双差分调制器实际线路 12 V0.477501002.7 kW1100副载波12 V0.1250I5I6I1I2I3I4V4V3V2V1W21003 kV5aV5bV6bV6a1 kW33.9 kW415 k300300I012 V300300V7V8色差信号3 k2 k第6章振幅调制、 解调及混频 3. SSB调制电路 SSB信号是将双边带信号滤除一个边带形成的。根据滤除方法的不同，SSB信号产生方法有好几种，主要有

60、滤波法和移相法两种。 1) 滤波法 图626是采用滤波法产生SSB的发射机框图。 第6章振幅调制、 解调及混频 图626 滤波法产生SSB信号的框图 音 放F1第路话调制器上边带滤波器音 放F2第路话调制器上边带滤波器单边带信号产生器fc F1fc F2频率合成器第 一混频器第 二混频器线性放大功放f1f2fc500 kHz第6章振幅调制、 解调及混频 图627 理想边带滤波器的衰减特性 阻带40通带阻带过滤带b/dB0fcfc Fminfc Fminfc Fmaxf第6章振幅调制、 解调及混频 2) 移相法 移相法是利用移相网络，对载波和调制信号进行适当的相移，以便在相加过程中将其中的一个边