第五章振幅调制电路学习教案

1、会计学1第五章振幅调制第五章振幅调制(tiozh)电路电路第一页，共43页。若载波信号(xnho)： 调制信号(xnho)：( )cosccmcu tUt( )cosmutUt( )(1cos)coscmacu tUmttamacmK UmU2、普通调幅、普通调幅(dio f)波的数学表示式波的数学表示式则普通(ptng)调幅波的数学表示式为: 其中 称为调幅指数（调幅度）1、定义、定义：用需传送的信息（调制信号） 去控制高频载波振荡电压的振幅， 使其随调制信号 线性关系变化。( )ut二、普通调幅波（二、普通调幅波（AM波）的数学表示式、波形及其频谱波）的数学表示式、波形及其频谱()u t单

2、音频调制第1页/共43页第二页，共43页。3、普通调幅波的波形、普通调幅波的波形(b xn)右图是单音频调制普通右图是单音频调制普通调幅波的波形调幅波的波形(b xn)图图。max(1)mcmaUUmmaxminmaxmaxmin=(mmamcmmmUUmUUUUmin(1)mcmaUUm从波形上可以从波形上可以(ky)(ky)看出看出： 调制调制(tiozh)信号信号载波信号载波信号已调波信号已调波信号已调波振幅的包络形状与调制信号一样则调幅指数maxminmaxminmmammUUmUU第2页/共43页第三页，共43页。调幅指数调幅指数 当当ma1ma1时，已调波振幅的包络形状与调制信号时

3、，已调波振幅的包络形状与调制信号(xnho)(xnho)一一 样不失真调幅样不失真调幅 当当mama1 1时，将产生过量调制如下图所示。包时，将产生过量调制如下图所示。包络形状会产生严重失真，必须尽力避免络形状会产生严重失真，必须尽力避免 。包络包络(bo lu)失真失真第3页/共43页第四页，共43页。( )(1cos)cos11coscos()cos()22cmaccmcacmcacmcu tUmttUtm U tm U t单频调制(tiozh)的AM波的频谱：ccc、4、普通、普通(ptng)调幅波的频调幅波的频谱谱单频调制的普通单频调制的普通(ptng)调幅波的频谱。调幅波的频谱。由数

4、学(shxu)表示式可得单频调制的AM波的频带宽度：FB2第4页/共43页第五页，共43页。多音频调制的普通多音频调制的普通(ptng)(ptng)调幅波的频谱调幅波的频谱 5、结论、结论(jiln)调幅过程是一种线性频谱搬移过程将调制信号的频谱由低频被搬移到载频附近(fjn)，成为上、下边频带。多频调制的AM波的频带宽度：max2FB 第5页/共43页第六页，共43页。三、普通调幅三、普通调幅(dio f)波的功率关系波的功率关系 载波功率载波功率每一边频功率每一边频功率 调制一周调制一周(y zhu)(y zhu)内的平均总功率内的平均总功率212cmOTUPRRUmPPcmacc1221

5、22+12ccaoavoToTmPPPPP将普通调幅波电压(diny)加在电阻R两端，电阻R上消耗的各频率分量对应的功率可表示为OTaPm2411、普通调幅波中各频率分量之间的功率关系、普通调幅波中各频率分量之间的功率关系第6页/共43页第七页，共43页。2、普通调幅、普通调幅(dio f)波的特点波的特点普通调幅普通调幅(dio f)波中载波分量占有的功率较大，而含有信息的上、下边频分量占波中载波分量占有的功率较大，而含有信息的上、下边频分量占 有的功率较小。有的功率较小。从能量观点从能量观点(gundin)看，普通调幅波进行传送，不含信息的载波功率过大，是一种很大的浪费。这是普通调幅波本身

6、固有的。看，普通调幅波进行传送，不含信息的载波功率过大，是一种很大的浪费。这是普通调幅波本身固有的。第7页/共43页第八页，共43页。双边带调幅的振幅，其包络随调制信号(xnho)变化， 但包络不能完全准确地反映调制信号(xnho)变化规律双边带信号(xnho)的载波相位在调制电压零交点突变 0180c四、抑制载波的双边四、抑制载波的双边(shungbin)带调幅信号和单边带调幅信号带调幅信号和单边带调幅信号1、抑制、抑制(yzh)载波的双边带调幅波（载波的双边带调幅波（DSB）11( )coscos22mcmcu tUtUt数学表示式数学表示式双边带调幅波的频谱双边带调幅波的频谱 波形特点波

7、形特点即双边带调幅波的频带宽度双边带调幅波的频带宽度 FB2第8页/共43页第九页，共43页。第9页/共43页第十页，共43页。( )cos()( )cos()mcmcu tUtu tUt或cc 或2、单边带调幅、单边带调幅(dio f)波（波（SSB）单频调制(tiozh)的单边带调幅波的频谱为频谱频谱数学数学(shxu)表示式表示式 特点特点 频带只有双边带调幅波的一半，其频带利用率高。 全部功率都含有信息，功率有效利用率高。频带宽度频带宽度FB 第10页/共43页第十一页，共43页。五、振幅五、振幅(zhnf)调制电路的功能调制电路的功能1、振幅调制、振幅调制(tiozh)电路的功能电路

8、的功能是将输入的调制是将输入的调制(tiozh)信号和载波信号通过电路变换成高频调幅信号输出。信号和载波信号通过电路变换成高频调幅信号输出。2、功能、功能(gngnng)的表示的表示当载波为 调制信号为时，三种振幅调制电路的功能可以用频谱表示，如右图所示。( )cosccmcu tUt( )cosmutUt第11页/共43页第十二页，共43页。六、振幅调制六、振幅调制(tiozh)电路的分类及要求电路的分类及要求七、振幅七、振幅(zhnf)调制电路的基本组成调制电路的基本组成一般来说，振幅调制电路由输入回路、非线性器件和带通滤波器三部分(b fen)组成。1、分类：、分类：分低电平调幅和高电平

9、调幅两大类2、要求、要求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。重点是提高调制的线性，减小不需要的频率分量的产生和提高滤波性能。高电平调幅是直接产生满足发射机输出功率要求的已调波。利用丙类高功放改变来实现调幅。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。第12页/共43页第十三页，共43页。)(tu)(tuc)(tu一、单二极管开关状态调幅电路一、单二极管开关状态调幅电路 1、开关状态、开关状态 当二极管在两个不同频率电压下进行频率变换时，其中一个电压振幅足够当二极管在两个不同频率电压下进行频率变换时，其中一个电压振幅足够(zgu)大，另一个电压振

10、幅较小，二极管的导通或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。大，另一个电压振幅较小，二极管的导通或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。二极管的导通电阻(dinz) 2、电路原理、电路原理)(tucLRLR第13页/共43页第十四页，共43页。35cccc 、c2cc、流过二极管电流(dinli)中含有 :直流、 24cc和、经中心频率为 ，通频带略大于 的带通滤波器取出 的普通调幅波信号(xnho)输出。3、通过、通过(tnggu)带通滤波器选出调幅波输出带通滤波器选出调幅波输出结论结论:单二极管开关状态调幅电路只能实现普通调幅波单二极

11、管开关状态调幅电路只能实现普通调幅波(AM)第14页/共43页第十五页，共43页。二、二极管平衡二、二极管平衡(pnghng)调幅电路调幅电路( )cosccmcu tUt( )cosmutUt1、电路、电路(dinl)特点特点图中变压器为理想变压器图中变压器为理想变压器:B1为为1:1； B2为为1:2 B3为为2:1载波信号载波信号 是大信号是大信号,调制信号调制信号 是小信号，是小信号，二极管二极管D1、D2均工作于受均工作于受uc(t)控制的开关状态。控制的开关状态。第15页/共43页第十六页，共43页。2、在无带通滤波器的条件、在无带通滤波器的条件(tiojin)下，流过二极管下，流

12、过二极管D1、D2的电流为的电流为根据变压器B3的同名端及假设的次级电流的流向。由于i1和i2流过B3初级方向(fngxing)相反，所以电流i为122cos2( )122()coscos322232222 coscos()cos()cos(3)cos(3)233mcccdLdLmccccdLUtutiiiKtttrRrRUttttrR 3、通过、通过(tnggu)带通滤波器取出双边带调幅波带通滤波器取出双边带调幅波c2cLR1c2c11() u (t)u (t) ;() u (t)u (t)22ccdLdLiKtiKtrRrR由于i中包含 ，等频率成分，经中心频率为 ，带宽略大于 的带通滤波

13、器取出 的频率成分电流在负载 上建立双边带调幅电压输出。、3、cc结论结论:双二极管开关状态调幅电路能实现平衡调幅双二极管开关状态调幅电路能实现平衡调幅(DSB)第16页/共43页第十七页，共43页。三、二极管环形调幅三、二极管环形调幅(dio f)电路电路第17页/共43页第十八页，共43页。1、在、在 的正半周，的正半周，D1和和D2导通，导通，D3和和D4截止截止(jizh)。( )cu tD1和D2的开关(kigun)函数为在无带通滤波器的条件(tiojin)下，流过负载的总电流：1:22:1tttKccc3cos32cos221)(12432( )i()22( )i()2cdLcdL

14、utiiKtrRutiiKtrR第18页/共43页第十九页，共43页。2、在、在 的负半周，的负半周，D1和和D2截止截止(jizh)，D3和和D4导通。导通。( )cu t12432( )i()22( )i()2cdLcdLutiiKtrRutiiKtrR而D3和D4的开关(kigun)函数为：在无带通滤波器的条件下，流过负载(fzi)的总电流：1:22:1c1222K(t)=coscos3cos5235cccttt 第19页/共43页第二十页，共43页。4、通过、通过(tnggu)带通滤波器取出双边带调幅波带通滤波器取出双边带调幅波LRi3cc 、c2LRc流过负载 的总电流 中含有 等频

15、率(pnl)分量。经过中心频率(pnl)为 ，通带略大于 的带通滤波器，则在 上只取 的双边带调幅电压。则2( )ii()()2ccdLutiKtKtrR2cos44coscos323mccLdUtittRr 3、负载、负载(fzi)RL中的电流中的电流结论结论:二极管环形调幅电路能实现平衡调幅二极管环形调幅电路能实现平衡调幅(DSB) 与双二极管调幅电路相比输出信号的频谱少了与双二极管调幅电路相比输出信号的频谱少了 的成份，的成份， 且幅度为其二倍。且幅度为其二倍。第20页/共43页第二十一页，共43页。四、模拟四、模拟(mn)乘法器调幅电路乘法器调幅电路1、模拟、模拟(mn)乘法器乘法器(

16、 )( )( )oXYu tKut ut模拟(mn)乘法器是有两个输入端对(即X和Y输入端对)和一个输出端对的非线性有源器件。模拟模拟(mn)(mn)乘法器符号乘法器符号 模拟乘法器是完成两个模拟信号（电压或电流）相乘作用的电子器件。模拟乘法的传输特性方程为 式中，K乘法器的增益系数，单位为1/V。 第21页/共43页第二十二页，共43页。分类分类根据输入根据输入(shr)(shr)信号的极性可分为：信号的极性可分为：四象限(xingxin)模拟乘法器一象限(xingxin)模拟乘法器二象限模拟乘法器常用于频率变换的模拟乘法器的型号国外同类产品：MC1496 MC1596 MC1495 MC1

17、496 LM1496 LM1596. AD834（宽带）、AD630（多功能）、 AD734（高精度）.国内同类产品：CB1595 CB1596 BG314.第22页/共43页第二十三页，共43页。 2、双差分对管振幅、双差分对管振幅(zhnf)调制电路调制电路它由两个单差分对管电路T1、T2、T5和T3、T4、T6组合而成。输入(shr)信号u1加在两个单差分对管的输入(shr)端，u2加在T5和T6的输入(shr)端。第23页/共43页第二十四页，共43页。NoImage)21 (2164TUuthii)21 (2163TUuthii)21 (2151TUuthii)21 (2205TUu

18、thIi)21 (2206TUuthIi)21 (2152TUuthii双端输出双端输出(shch)(shch)时，输出时，输出(shch)(shch)电流电流 而而则则1324;iii iiiT1T1、T2T2和和T3T3、T4T4组成的差分对管的电流组成的差分对管的电流(dinli)(dinli)电压关系电压关系T1T1、T2T2组成的差分组成的差分(ch fn)(ch fn)对管的电流电压关系对管的电流电压关系iiiTTUuthUuthIi22210当u1和u2都小于26mV时，2121022uuKUuUuIimTTqkTUT温度当量，常温下为26mv第24页/共43页第二十五页，共43

19、页。扩大扩大u2的线性动态范围的线性动态范围(fnwi)的措施的措施 A A、在、在T5T5和和T6T6的发射极之间接入负反馈电阻的发射极之间接入负反馈电阻RyRy。并将恒流源。并将恒流源I0I0分为分为(fn wi)(fn wi)两个两个I0/2I0/2的恒流源。的恒流源。 B B、RyRy足够大，满足足够大，满足(mnz)(mnz)深度负反馈条件，即深度负反馈条件，即u2的最大动态范围为: 002yu2R2II双端输出电流:。TyUuthuRi2212第25页/共43页第二十六页，共43页。3、MC1596平衡调幅平衡调幅(dio f)电路电路第26页/共43页第二十七页，共43页。设输入

20、载波设输入载波(zib)信号信号 ：根据(gnj)双曲线正切函数的特性，大信号条件下具有开关函数的形式23212212thttkTquccc 输入调制(tiozh)信号： ( )cosmutUt因为2与3端满足接入 yR12oKImA，则 可扩大到 的线性范围。 mU1V( )cos,ccmcutUt大信号ttUuthccTc3cos34cos42即TcUuth2第27页/共43页第二十八页，共43页。双端输出双端输出(shch)电流电流 22444thcoscoscos3cos5235cmcccyyqiuuUttttRkTRTcyUtuthtuRi2)()(2、管脚直流电位差为零时(ln s

21、h)、管脚直流电位差不为零时(ln sh)双端输出电流双端输出电流 3cos34cos4cos1 2tttURiccmy1代表直流RW是调节MC1596的4和1端的直流电位差为零，确保输出为抑制载波的双边带调幅波。如果4和1端直流电位差不为零，则有载波分量输出，相当于是普通调幅波。第28页/共43页第二十九页，共43页。一、集电极调幅一、集电极调幅(dio f)电电路路1、集电极调幅原理电路、集电极调幅原理电路(dinl)。具有下列特点：具有下列特点：集电极回路调谐集电极回路调谐(tioxi)(tioxi)在在 ，带宽略大于，带宽略大于 丙类放大器工作于过压状态。丙类放大器工作于过压状态。有效

22、电源有效电源随随 变化。变化。c2NoImage( )CCCTmVVut第三节高电平调幅电路第三节高电平调幅电路( )mut第29页/共43页第三十页，共43页。2、调幅、调幅(dio f)原理原理第30页/共43页第三十一页，共43页。cos(1cos)(1cos)mcccTmcTcTcTaUVVUtVtVVmt式中， 称为(chn wi)调幅指数。=macTUmV根据理想化调幅(dio f)特性可得11(1cos)(1cos)cocoTac mc TaIImtIImt输出输出(shch)电压电压 1( )cos(1cos)cosc mpccmacu tIRtUmtt 丙类功率放大器在 不变

23、的条件下，改变 时，集电极电流 在欠压区可认为不变，而在过压区 将随 变化而变化，具有调幅特性。 bbcbzbmpVgUUR、 、ccV1coc mII、1coc mII、ccV有效电源第31页/共43页第三十二页，共43页。3、集电极调幅、集电极调幅(dio f)电路的功率与效电路的功率与效率率( )0ut时， 11,cccTcocoTc mc TVVIIII直流电源提供(tgng)的输入功率cTcoTTPV IP载波(zib)输出功率2112oTc TpPIR集电极损耗功率CTToTPPP 集电极效率oTCTTPP载波状态载波状态第32页/共43页第三十三页，共43页。调制调制(tiozh

24、)(tiozh)最大状态最大状态maxmax1max1(1) ,(1) ,(1)cccTacocoTacc TaVVmIImIIm有效电源输入(shr)功率高频(o pn)输出功率集电极损耗功率集电极效率2maxmax0max0(1)(1)(1)ccccTac TaTaPVIVm ImPm2222max1max111(1)(1)22ocpc TapoTaPIRImRPm22maxmaxmax()(1)(1)coToTacTaPPPPPmPmmaxmaxmaxooTcTTPPPP结论：在调制信号波峰处，所有功率都是载波状态的结论：在调制信号波峰处，所有功率都是载波状态的 倍，而集电极效率不变。倍

25、，而集电极效率不变。2)1 (am第33页/共43页第三十四页，共43页。调制调制(tiozh)(tiozh)一周的平一周的平均功率均功率11(1cos) ,(1cos) ,(1cos)cccTacocoTac mc TaVVmtIImtIImtccV有效电源有效电源 提供提供(tgng)的平均输入功率的平均输入功率002211d()(1cos)(1cos)d()22122avccccTac Ta-aacTcoTcTcoTTPV ItVmt ImttmmV IV IPcTV( )ut平均平均(pngjn)输出功率输出功率212121 )(d)cos1(2121)(d2121222122121a

26、oTapTcpaTcpmcoavmPmRItRtmItRIP其中，载波输出功率为 ；边频功率为 oTP212aoTm P直流电源 提供的平均输入功率调制信号源 提供的平均输入功率第34页/共43页第三十五页，共43页。cTV( )utcTV( )ut2(1)2am2(1)2amCMcavPP4、集电极调幅电路、集电极调幅电路(dinl)的特点的特点必须必须(bx)(bx)工作于过压区。工作于过压区。调制过程中效率调制过程中效率(xio l)(xio l)不变，可保持在高效率不变，可保持在高效率(xio l)(xio l)下工作。下工作。总输入功率分别由直流电源 和调制信号源 提供。因而调制信号源应是功率源。载波输出功率是由直流电源 提供，而边频输出功率是由调制信号源 提供。在调制一周内的平均功率都是载波状态对应功率的 倍。集电极平均损耗功率是载波状态损耗功率的 倍，选管子时，应采用管子的允许损耗功率 。平均集电极损耗功率平均集电极损耗功率22() 1122aacavavoavToTcTmmPPPPPP平均集电极效率平均集电极效率oavcavcTavPP第35页/共43页第三十六页，共43页。二、基极调幅二、基极调幅(dio f)电路电路1、基极、基极(j j)调幅原理调幅原理第36页/共43页第三十七页，共43页。2、基极调幅、基极调幅(dio f)电