振幅调制电路 (3)讲稿

1、关于振幅调制电路 (3) 第一张，PPT共六十八页，创作于2022年6月 缓冲器高频放大器调制器高频功率放大器主振器低频功率放大器前置放大器声电变换器混频中频放大 低频电压放大低频功率放大本机振荡高频小信号放大第一节 概述发射系统框图接收系统框图解调第二张，PPT共六十八页，创作于2022年6月 1、调制的定义:将需传送的信号（基带信号）加载到高频信号上去的过程称为调制。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。 调制信号：基带信号在调制时又常称调制信号。2、调制的作用：天线尺寸小；可实现多路传输；具有选择能力。调制分为振

2、幅调制(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3、调制的分类：一、调制数字调制第三张，PPT共六十八页，创作于2022年6月 二、振幅调制1、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。经过振幅调制得高频振荡波称为振幅调制波（简称调幅波）2、调幅波分为：普通调幅波（AM波）抑制载波的双边带调幅波（DSB波）抑制载波的单边带调幅波（DSB波）第四张，PPT共六十八页，创作于2022年6月 若载波信号： 调制信号：1、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

3、幅指数（调幅度）三、普通调幅波（AM波）的数学表示式、波形及其频谱单音频调制第五张，PPT共六十八页，创作于2022年6月 2、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。从波形上可以看出： 调制信号载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第六张，PPT共六十八页，创作于2022年6月 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 。包络失真第七张，PPT共六十八页，创作于2022年6月 单频调制的AM波的频谱：3、普通调幅波的频谱单频调制的普通调幅波的频谱。由数学

4、表示式可得单频调制的AM波的频带宽度：第八张，PPT共六十八页，创作于2022年6月 多音频调制的普通调幅波的频谱 载波信号:调制信号：根据定义：数学表达式：频谱：频带宽度：第九张，PPT共六十八页，创作于2022年6月 4、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搬移到载频附近，成为上、下边频带。第十张，PPT共六十八页，创作于2022年6月 四、普通调幅波的功率关系 载波功率每一边频功率 调制一周内的平均总功率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1、普通调幅波中各频率分量之间的功率关系第十一张，PPT共六十八页，创作于2022年6月

5、2、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。第十二张，PPT共六十八页，创作于2022年6月 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 五、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（DSB）数学表示式双边带调幅波的频谱 波形特点即双边带调幅波的频带宽度 第十三张，PPT共六十八页，创作于2022年6月 第十四张，PPT共六十八页，创

6、作于2022年6月 2、单边带调幅波（SSB）单频调制的单边带调幅波的频谱为频谱数学表示式 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。频带宽度第十五张，PPT共六十八页，创作于2022年6月 六、振幅调制电路的功能1、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。第十六张，PPT共六十八页，创作于2022年6月 七、振幅调制电路的分类及要求1、分类：分低电平调幅和高电平调幅两大类2、要求低电平调幅是在低功率电平级进行振幅调制，输

7、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。第十七张，PPT共六十八页，创作于2022年6月 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。八、振幅调制电路的组成原理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。振幅调制电路的输入频谱为 和 ，而输出中必须有新的频率分量 ，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信号相乘积项。具有平

8、方律特性的二极管或场效应管，利用载波信号与调制信号相加 的平方项中的 实现产生 项。也能用于调幅电路作为非线性器件。总结：第十八张，PPT共六十八页，创作于2022年6月 1. 简单的二极管调幅电路二极管调幅电路调制信号和载波信号相加后，通过二极管非线性特性的变换，在电流i中产生了各种组合频率分量，将谐振回路调谐于(0+ )，便能取出和的成分，这便是普通调幅波。(1) 平方律调幅二极管信号较小时的工作状态当vD很小时，级数可只取前四项第二节 低电平调幅电路第十九张，PPT共六十八页，创作于2022年6月 利用三角公式展开，并分类整理，可得 第二十张，PPT共六十八页，创作于2022年6月 如果

9、静态工作点和输入信号变换范围选择合适，非线性器件工作在满足平方律的区段。经分类整理可知： 是我们所需要的上、下边频。这对边频是由平方项产生的，故称为平方律调幅。其中最为有害的分量是 项。经滤波后平方律调幅器数学表达式:平方律调幅器的调制度：第二十一张，PPT共六十八页，创作于2022年6月 一、单二极管开关状态调幅电路 1、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。2、电路原理二极管的导通电阻 第二十二张，PPT共六十八页，创作于2022年6月 则流过二极管的

10、电流i为在大信号 的作用下，二极管的开关作用可以用一个开关函数表示:流过二极管的电流10用傅氏级数展开第二十三张，PPT共六十八页，创作于2022年6月 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结论:单二极管开关状态调幅电路只能实现普通调幅波(AM)流过二极管电流中含有 :直流、 、 第二十四张，PPT共六十八页，创作于2022年6月 二、二极管平衡调幅电路1、电路特点图中变压器为理想变压器:B1为1:1； B2为1:2 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。 第二十五

11、张，PPT共六十八页，创作于2022年6月 2、在无带通滤波器的条件下，流过二极管D1、D2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为第二十六张，PPT共六十八页，创作于2022年6月 3、通过带通滤波器取出双边带调幅波由于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。结论:双二极管开关状态调幅电路能实现平衡调幅(DSB)第二十七张，PPT共六十八页，创作于2022年6月 三、二极管环形调幅电路正半周负半周第二十八张，PPT共六十八页，创作于2022年6月 1、在

12、 的正半周，D1和D2导通，D3和D4截止。D1和D2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：1:22:1第二十九张，PPT共六十八页，创作于2022年6月 2、在 的负半周，D1和D2截止，D3和D4导通。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：1:22:1第三十张，PPT共六十八页，创作于2022年6月 4、通过带通滤波器取出双边带调幅波流过负载 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3、负载RL中的电流结论: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

13、信号的频谱少了 的成份， 且幅度为其二倍。第三十一张，PPT共六十八页，创作于2022年6月 模拟相乘器及其频率变换作用 模拟相乘器是一种时变参量电路。在高频电路中，相乘器是实现频率变换的基本组件，与一般非线性器件相比，相乘器可进一步克服某些无用的组合频率分量，使输出信号频谱得以净化。 在通信系统及高频电子技术中应用最广的乘法器有两种，一种是二极管平衡相乘器，另一种是由双极型或MOS器件构成的四象限模拟相乘器。随着集成电路的发展，这些相乘器还具有工作频带宽、温度稳定性好等优点，广泛用于调制、解调及混频电路中。四、模拟乘法器调幅电路第三十二张，PPT共六十八页，创作于2022年6月 四象限模拟乘

14、法器又大致分为两种。 一种是在集成高频电路中经常用到的乘法器，它们大多属于非理想乘法电路，是为了完成某种功能而制成的一种专用集成电路，如电视接收机中的视频信号同步检波电路、相位检波电路以及调频立体声接收机中的立体声解码电路等。这种乘法电路均采用差动电路结构。第三十三张，PPT共六十八页，创作于2022年6月 另一种是较为理想的模拟乘法器，属于通用的乘法电路，用户可用这种乘法器按需要设计，完成其功能。常用的集成化模拟乘法器的产品有BG314、MC1494L/MC1594L、MC1495L/MC1595L、XR-2208/XR2208M、AD530、AD532、AD533、AD534、AD632、

15、BB4213、BB4214等。第三十四张，PPT共六十八页，创作于2022年6月 一、相乘器的基本特性及实现方法 若输入信号分别用v1(t)和v2(t)表示，输出信号用vo(t)表示，则理想模拟乘法器的传输特性方程可表示为 vo(t)= Kv1(t)v2(t) 式中，K是乘法器的比例系数或增益系数。该式表明，对一个理想的相乘器，其输出电压的瞬时值vo(t)仅与两个输入电压在同一时刻的瞬时值v1(t)和v2(t)的乘积成正比，而不包含任何其它分量。输入电压v1(t)和v2(t)可以是任意的，即其波形、幅度、极性和频率(包括直流)均不受限制。第三十五张，PPT共六十八页，创作于2022年6月 理想

16、相乘器的符号如图所示。 模拟相乘器符号第三十六张，PPT共六十八页，创作于2022年6月 根据乘法运算的代数性质，相乘器有四个工作区域，它们是由相乘器的两个输入电压的极性确定的，并可用X-Y平面中的四个象限表示，如图所示。 图 四象限工作区第三十七张，PPT共六十八页，创作于2022年6月 单象限相乘器：对两个输入电压都只能适应一种极性。二象限相乘器：只对一个输入电压能适应正、负极性，而对 另一输入电压只能适应一种极性。四象限相乘器：能够适应两个输入电压四种极性组合的相乘 器，即允许两个输入信号的极性任意取定。 目前采用的模拟相乘器，大多数为四象限相 乘器。 相乘器根据适应输入信号极性的不同可

17、分为单象限相乘器、二象限相乘器和四象限相乘器。第三十八张，PPT共六十八页，创作于2022年6月 因为相乘器有两个独立的输入信号，不同于一般放大器只有一个输入信号，所以，相乘器的特性经常是以一个输入信号为参变量，确定另一输入信号与输出信号之间的特性。因此，模拟乘法器电路也是一种时变参量电路，它具有以下几点主要特性： 第三十九张，PPT共六十八页，创作于2022年6月 相乘器本质是一个非线性电路。例如，若相乘器两输入端电压分别是 v1(t) = V1m cos1t v2(t) = V2m cos2t相乘器的输出电压为1. 线性与非线性特性：vo(t) = K V1m V2m cos1t cos2

18、t =K V1m V2mcos(1+2)t+cos(1 2)t 其中，既无1分量，也无2分量，而出现了两个新的 频率分量1 2，即实现了非线性电路的频率变换作用， 表现了它的非线性特性。 第四十张，PPT共六十八页，创作于2022年6月 但是，在特定情况下，例如，当相乘器的一个输入电压为某一恒定值，v1(t)= V1，另一输入电压为交流信号v2(t)时，其输出电压为 vo(t) = K V1 v2(t) 这时，相乘器相当于一个增益为KV1的线性交流放大器。这个例子说明，在特定情况下，即两个输入电压中有一个是直流信号时，相乘器可以看成是一个线性电路，表现了它的线性特性。第四十一张，PPT共六十八

19、页，创作于2022年6月 2. 四象限输出特性 以相乘器的一个输入电压作为参变量，可以得到另一输入电压与输出电压的关系称为四象限输出特性。理想相乘器的四象限输出特性如图所示。图 理想相乘器的四象限输出特性第四十二张，PPT共六十八页，创作于2022年6月 从图中可以看出：1) 相乘器的输入、输出电压对应的极性满足数学运算规则。2) 只要输入信号中有一个电压为零，则相乘器的输出电压恒为零。 3) 若输入信号中，一个为非零直流电压时，对另一个输入信号来说，相乘器相当于一个放大器。放大器 的增益与该直流电压有关。上图所示曲线的斜率反映了放大器的增益。 注意，在实际相乘器中，由于各种原因，其实际特性往

20、往与理想特性有区别。主要表现为两点： 对零输入信号电压的输出不为零。 输出特性的非线性。第四十三张，PPT共六十八页，创作于2022年6月 四、模拟乘法器调幅电路总结1、模拟乘法器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。 第四十四张，PPT共六十八页，创作于2022年6月 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 MC1

21、596 MC1495 LM1496 LM1596. AD834（宽带）、AD630（多功能）、 AD734（高精度）.国内同类产品：CB1595 CB1596 BG314.第四十五张，PPT共六十八页，创作于2022年6月 2、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。第四十六张，PPT共六十八页，创作于2022年6月 双端输出时，输出电流 则T1、T2和T3、T4组成的差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当u1和u2都小于26mV时，温度当量，常温下为26

22、mv第四十七张，PPT共六十八页，创作于2022年6月 扩大u2的线性动态范围的措施 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、Ry足够大，满足深度负反馈条件，即u2的最大动态范围为: 双端输出电流:。第四十八张，PPT共六十八页，创作于2022年6月 3、MC1596平衡调幅电路第四十九张，PPT共六十八页，创作于2022年6月 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 输入调制信号： 因为2与3端满足接入 则 可扩大到 的线性范围。 大信号即双向开关函数第五十张，PPT共六十八页，创作于2022年6月 双

23、端输出电流 、管脚直流电位差为零时、管脚直流电位差不为零时双端输出电流 1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。第五十一张，PPT共六十八页，创作于2022年6月 一、集电极调幅电路1、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。第三节高电平调幅电路第五十二张，PPT共六十八页，创作于2022年6月 2、调幅原理第五十三张，PPT共六十八页，创作于2022年6月 式中， 称为调幅指数。根据理想化调幅特性可得输

24、出电压 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。 有效电源第五十四张，PPT共六十八页，创作于2022年6月 3、集电极调幅电路的功率与效率时， 直流电源提供的输入功率载波输出功率集电极损耗功率 集电极效率载波状态第五十五张，PPT共六十八页，创作于2022年6月 调制最大状态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。第五十六张，PPT共六十八页，创作于2022年6月 调制一周的平均功率有效电源 提供的平均输入功率平均输出功率其中，载波输出功率为 ；边频功率为 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五十七张，PPT共六十八页，创作于2022年6月 4、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。集电极平均损耗功率是载波状态损耗功率的 倍，选管子时