高频电子线路5-1课件

1、第五章第五章 振幅调制电路振幅调制电路本章教学基本要求：本章教学基本要求：1,第一第一四节为教学内容四节为教学内容2,了解调制的作用，掌握调幅信号的定义、了解调制的作用，掌握调幅信号的定义、表达式、波形、频谱和功率等基本特征。表达式、波形、频谱和功率等基本特征。3,掌握典型幅度调制电路的结构、工作原理掌握典型幅度调制电路的结构、工作原理和分析方法和性能特点。和分析方法和性能特点。第一节第一节 概述概述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，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，称为基带此信号为占有一定频谱宽度的低频信号，称为

2、基带信号信号.2，基带信号要通过发射机，直接实现多路远距离传，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输存在很大困难，因为基带信号都属于低频区难以区分。区分。3，将基带信号加载到高频信号上，利用高频信号作，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。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。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。，调制分

3、为振幅调制、频率调制和相位调制。第一节第一节 概述概述一一 、普通调幅波的表达式、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：)()(tukUtUacmm则普通调幅波的表达式为：则普通调幅波的表达式为：ttukUttUtucacmcmcos)(cos)()(ttUkUcmacmcoscosttUUkUccmmacmcoscos1 ttmUcac

4、mcoscos1 )(:,:调幅度调制指数比例系数amk(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(四四)频谱频谱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

5、)2(22，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tUtUtUtutUtunnccmccos.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第一节第一节 概述概述二二 、普通调幅波的功率关系、普通调幅波的功

6、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) 调制信号一周期内的平均总功率：调制信号一周期内的平均总功率：)21 (2aOTOToavmpppppCC(3) 边频功率：边频功率：OTapmpppccc2221222aaoavmmpppcc总功率边频功率(4) 效率：效率：但

7、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。第一节第一节 概述概述三三 、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

8、，数学表达式：，数学表达式：)cos()cos(5 . 0coscos)()()(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=2F3，波形：，波形：(1)其包络随调制信号其包络随调制信号变化，但包络不能完变化，但包络不能完全准确地反映调制信全准确地反映调制信号变化规律。号变化规律。(2)双边带调幅波在调双边带调幅波在调制信号正半周，已调制信号正半周，已调波与原载频同相，在波与原载频同相，在调制信号负半周，已调制信号负半周，已调波与原载频反相。调波与原载频反相。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的高频相位在

9、调制电压零交点处要突变压零交点处要突变0180包络线包络线相似与)(tu(二二)单边带调幅波（单边带调幅波（SSB）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

10、一节第一节 概述概述四四 、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：ttUtucmcoscos)(tUtutUtucmcm)cos()()cos()(或第一节第一节 概述概述五五 、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

11、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

12、线性的要求。第一节第一节 概述概述六六 、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

13、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，振幅调制电路由输入回路、非线性器一般来说，振幅调制电路由输入回路、非线性器件和带通滤波三部分组成。件和带通滤波三部分组成。例例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

14、为解：电台的角频率为HzFsrad10002/6280频率为调制信号的角频率为例例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解：解：cmacmmcmacmmaUmUUUmUUm5 . 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。0)1 (2)1 (1)2(min

15、maxacmmcmacmmamUUUmUUm)(tutcmUcmU2例例3：和振幅。所包含的各分量的频率求调幅波）（)()(102cos20000cos3 . 010000cos7 . 0125)(6tuVttttu分析：分析：)20000102cos()20000102cos(75. 3)10000102cos()10000102cos(75. 8102cos25102cos20000cos3 . 010000cos7 . 0125)(666666tttttttttu）（VVVHzfc75. 3,100001075. 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：例例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)(100wPPPwPmPwRUPOToavOToavLcmOTc01. 0:09. 0)2