第5章 振幅调制电路

1、高频电子线路高频电子线路首页上页下页退出 第五章第五章 振幅调制电路振幅调制电路第一节第一节 概述概述第二节第二节 低电平调幅电路低电平调幅电路第三节第三节 高电平调幅电路高电平调幅电路第四节第四节 单边带信号的产生单边带信号的产生 主要内容：主要内容：高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页一、调制一、调制1、调制的定义调制的定义:将需传送的基带信号加载到高频信号上去的过程称为调制。u基带信号基带信号：通信中所需传送的信息通过换能器转换成电信号，此 电信号是占有一定频谱宽度 的低频信号，通常称为基带信号。2、调制的作用调制的作用：将基带信号加载到高频信号上，用高频信号作为运 载工具，能够较好

2、地实现多路有选择性的通信。基带信号在调制 时又常称调制信号。第一节第一节 概述概述数字调制数字调制调制分为幅度调制(AM)频率调制(FM)相位调制(PM)幅度键控(ASK)频率键控(FSK)相位键控(PSK)模拟调制模拟调制3、调制的分类调制的分类：高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页若载波信号： 调制信号：( )cosccmcu tUt( )cosmutUt( )(1cos)coscmacu tUmttamacmK UmU2、普通调幅波的数学表示式、普通调幅波的数学表示式则普通调幅波的数学表示式为: 其中 称为调幅指数（调幅度）调幅指数（调幅度）1、定义、定义：用需传送的信息（调制信号）

3、 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单音频调制高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页3、普通调幅波的波形、普通调幅波的波形右图是单音频调制普通调幅波的波形图。max(1)mcmaUUmmaxminmaxmaxmin=(mmamcmmmUUmUUUUmin(1)mcmaUUm从波形上可以看出： 调制信号调制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高频电子线路高频电子

4、线路退出下页上页首页调幅指数调幅指数 当ma1时，已调波振幅的包络形状与调制信号一 样不失真调幅 当ma1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 。包络失真包络失真高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页( )(1cos)cos11coscos()cos()22cmaccmcacmcacmcu tUmttUtm U tm U t单频调制的AM波的频谱：ccc、4、普通调幅波的频谱、普通调幅波的频谱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。由数学表示式可得单频调制的AM波的频带宽度：FB2高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页多音频调制的普通调幅波的频谱

5、多音频调制的普通调幅波的频谱 5、结论、结论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，成为上、下边频带。多频调制的AM波的频带宽度：max2FB 高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页三、普通调幅波的功率关系三、普通调幅波的功率关系 载波功率载波功率每一边频功率每一边频功率 调制一周内的平均总功率调制一周内的平均总功率212cmOTUPRRUmPPcmacc122122+12ccaoavoToTmPPPPP将普通调幅波电压加在电阻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

6、功率关系高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页2、普通调幅波的特点、普通调幅波的特点普通调幅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。从能量观点看，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。高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页双边带调幅的振幅，其包络随调制信号变化， 但包络不能完全准确地反映调制信号变化规律双边带信号的载波相位在调制电压零交点突变 0180c四、抑制载波的双边带调幅信号和单边带调幅信号四、抑制载波的双边带调幅信号和单边带调幅信号1、抑制载波的双边带调幅波（、抑制载波的双边带调幅波（DSB）11(

7、)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高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页( )cos()( )cos()mcmcu tUtu tUt或cc 或2、单边带调幅波（、单边带调幅波（SSB）单频调制的单边带调幅波的频谱为频谱频谱数学表示式数学表示式 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 高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页五、振幅调制电路的功能五

8、、振幅调制电路的功能1、振幅调制电路的功能、振幅调制电路的功能是将输入的调制信号和载波信号通过电路变换成高频调幅信号输出。2、功能的表示、功能的表示当载波为 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高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页六、振幅调制电路的分类及要求六、振幅调制电路的分类及要求七、振幅调制电路的基本组成七、振幅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组成。1、分类：、分类：分低电平调幅和高电平调幅两大类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

9、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。高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页第二节第二节 低电平调幅电路低电平调幅电路)(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

10、阻 2、电路原理、电路原理)(tucLRLR高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页35cccc 、c2cc、流过二极管电流中含有 :直流、 24cc和、经中心频率为 ，通频带略大于 的带通滤波器取出 的普通调幅波信号输出。3、通过带通滤波器选出调幅波输出、通过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单二极管开关状态调幅电路只能实现普通调幅波波(AM)高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页二、二极管平衡调幅电路二、二极管平衡调幅电路( )cosccmcu tUt( )cosmutUt1、电路特点、电路特点图中变压器为理想变压器:B1为1:1； B2为1:2

11、B3为2:1载波信号 是大信号,调制信号 是小信号，二极管D1、D2均工作于受uc(t)控制的开关状态。高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页2、在无带通滤波器的条件下，流过二极管、在无带通滤波器的条件下，流过二极管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初级方向相反，所以电流i为122cos2( )122()coscos322232222 coscos()cos()cos(3)cos(3)233mcccdLdLmccccdLUtutiiiKtttrRrRUttttrR 3、通过带通滤波器取出双边带调幅波、通过带通滤波器取出双边带调幅波c

12、2cLR1c2c11() 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)高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页三、二极管环形调幅电路三、二极管环形调幅电路高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页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。( )cu tD1和D2的开关函数为在无带通滤波器的条件

13、下，流过负载的总电流：1:22:1tttKccc3cos32cos221)(12432()i()22()i()2cdLcdLutiiKtrRutiiKtrR高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页2、在、在 的负半周，的负半周，D1和和D2截止，截止，D3和和D4导通。导通。( )cu t12432()i()22()i()2cdLcdLutiiKtrRutiiKtrR而D3和D4的开关函数为：在无带通滤波器的条件下，流过负载的总电流：1:22:1c1222K(t)=coscos3cos5235cccttt高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页4、通过带通滤波器取出双边带调幅波、通过带通滤波器

14、取出双边带调幅波LRi3cc 、c2LRc流过负载 的总电流 中含有 等频率分量。经过中心频率为 ，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。高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页四、模拟乘法器调幅电路四、模拟乘法器调幅电路

15、1、模拟乘法器、模拟乘法器( )( )( )oXYu tKut ut模拟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。 高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页分类根据输入信号的极性可分为：四象限模拟乘法器一象限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 MC1496 LM1496 LM1596. AD834（宽带）、AD630（多功能）、 AD734（高

16、精度）.国内同类产品：CB1595 CB1596 BG314.高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页 2、双差分对管振幅调制电路、双差分对管振幅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。输入信号u1加在两个单差分对管的输入端，u2加在T5和T6的输入端。高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页)21 (2164TUuthii)21 (2163TUuthii)21 (2151TUuthii)21 (2205TUuthIi)21 (2206TUuthIi)21 (2152TUuthii双端输出时，输出电流 而则1324;iii iiiT1、T2和T3、T4组成的差

17、分对管的电流电压关系T1、T2组成的差分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高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页扩大u2的线性动态范围的措施 A A、在T5和T6的发射极之间接入负反馈电阻Ry。并将恒流源I0分为两个I0/2的恒流源。 B B、Ry足够大，满足深度负反馈条件，即u2的最大动态范围为: 002yu2R2II双端输出电流:。TyUuthuRi2212高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页3、MC1596平衡调幅电平衡调幅电路路高频电子线路高频电子线路退

18、出下页上页首页设输入载波信号设输入载波信号 ：根据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 输入调制信号：输入调制信号： ( )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高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页双端输出电流双端输出电流 22444thcoscoscos3cos5235cmcccyyqiuuUttttRkTRTcyUtuthtuRi2)()(2、管脚直流电位差为零时、管脚直流电位差不为零

19、时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。高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页一、集电极调幅电路一、集电极调幅电路1、集电极调幅原理电路、集电极调幅原理电路。具有下列特点：集电极回路调谐在 ，带宽略大于 丙类放大器工作于过压状态。有效电源随 变化。c2( )CCCTmVVut第三节高电平调幅电路第三节高电平调幅电路( )mut高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页2、调幅原理、调幅原理高频电

20、子线路高频电子线路退出下页上页首页cos(1cos)(1cos)mcccTmcTcTcTaUVVUtVtVVmt式中， 称为调幅指数。=macTUmV根据理想化调幅特性可得11(1cos)(1cos)cocoTac mc TaIImtIImt输出电压输出电压 1( )cos(1cos)cosc mpccmacu tIRtUmtt 丙类功率放大器在 不变的条件下，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有效电源高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页3、集电极调幅电路的

21、功率与效率、集电极调幅电路的功率与效率( )0ut时， 11,cccTcocoTc mc TVVIIII 直流电源提供的输入功率cTcoTTPV IP 载波输出功率2112oTc TpPIR 集电极损耗功率CTToTPPP 集电极效率oTCTTPP载波状态载波状态高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页调制最大状态调制最大状态maxmax1max1(1) ,(1) ,(1)cccTacocoTacc TaVVmIImIIm 有效电源输入功率 高频输出功率 集电极损耗功率 集电极效率2maxmax0max0(1)(1)(1)ccccTac TaTaPVIVm ImPm2222max1max111

22、(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，倍，而集电极效率不变。而集电极效率不变。2)1 (am高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页调制一周的平均功率调制一周的平均功率11(1cos) ,(1cos) ,(1cos)cccTacocoTac mc TaVVmtIImtIImtccV有效电源有效电源 提供的平均输入功率提供的平均输入功率002211d()(1cos)(1cos

23、)d()22122avccccTac Ta-aacTcoTcTcoTTPV ItVmt ImttmmV IV IPcTV( )ut 平均输出功率平均输出功率212121 )(d)cos1(2121)(d2121222122121aoTapTcpaTcpmcoavmPmRItRtmItRIP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高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页cTV( )utcTV( )ut2(1)2am2(1)2amCMcavPP4、集电极调幅电路的特点、集电极调幅电路的特点必须工作于过压区。调制过程中效率不变，可保持在高效率下工作。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