第三章调幅器模块制作与测试

第三章调幅器模块制作与测试第1页，课件共49页，创作于2023年2月传输媒质信息源发送设备接收设备终端装置图通信系统基本组成框图通信系统基本组成框图AMFMPM调制检波鉴频鉴相解调为什么要调制？调制器模块是发射机中的重要模块第2页，课件共49页，创作于2023年2月）(a)调制信号(b)载波(c)调幅波形tuΩ3.3.1调幅器模块制作与测试1.调幅信号时域分析图3.3.1调幅波的形成（正弦调制）时域第3页，课件共49页，创作于2023年2月图非正弦波调制所得到的调幅波形第4页，课件共49页，创作于2023年2月调幅波数学表达式与波形调幅波的特点是载波的振幅受调制信号的控制作周期性的变化。这个变化的周期与调制信号的周期相同，而振幅变化则与调制信号的振幅成正比。假定调制信号：载波：已调波的振幅为：式中Ｋａ为比例常数第5页，课件共49页，创作于2023年2月因此，已调波可以用下式表示：

式中叫做调幅指数或调幅度，它通常以百分数来表示。

调幅波波形的画法:包络法第6页，课件共49页，创作于2023年2月Ma=1Ma>1Ma<1ma≤1调幅波的包络与调制信号的形状完全相同，它反映了调制信号变化的规律，故为不失真的调制。过调幅:如果ma>1，振幅Ucm在某个时间段会小于0，此时的调幅称为过调幅；调幅波将产生失真，应避免；此时调幅波的包络已不能反映调制信号的规律；图.不同调幅度的波形不同调幅度的波形第7页，课件共49页，创作于2023年2月仿真:改变ma对波形的影响第8页，课件共49页，创作于2023年2月Umax=U0(1+ma)Umin=U0(1-ma)Ma的求法:第9页，课件共49页，创作于2023年2月调幅波的产生电路u2第10页，课件共49页，创作于2023年2月调幅波的产生电路仿真第11页，课件共49页，创作于2023年2月如何用ＤＤＳ函数信号发生器产生一个调幅波？上键载波fC=１MUom=2vF=1k,ma=３０％菜单：即可选择调制波形上键调制波上键调制深度考虑调制信号为正弦波、方波、心电图信号菜单:2.方波,10.心电图第12页，课件共49页，创作于2023年2月1.测调幅波的最大值Umax最小值Umin2.计算ma3.改变ma看波形用示波器对调幅波进行测量第13页，课件共49页，创作于2023年2月调幅波的频谱与带宽单频调制:可见,单音频信号调制的AM波，有一对边频，对称分布在

0两边，振幅均为maU0/2带宽用fbw表示。显然

fbw=(f0+F)–(f0–F)=2F

图3.3.3正弦调制的调幅波频谱第14页，课件共49页，创作于2023年2月多频信号:

第15页，课件共49页，创作于2023年2月图非正弦调幅波的频谱调幅过程实际上是一种频率搬移过程。经过调制后，调制信号的频谱被搬移到载频附近，成为上边带与下边带。频带宽度BW2Fmax线性频谱搬移调幅波所占的频带宽度等于调制信号最高频率的2倍。第16页，课件共49页，创作于2023年2月调幅波所占的频带宽度等于调制信号最高频率的2倍。例如，设最高调制频率为5KHz，则调幅波的带宽即为１０Ｋ。为了避免电台之间互相干扰，对不同频段与不同用途的电台所占频带宽度都有严格的规定。例如，过去广播电台允许占用的频带宽度为10KHz。自1978年11月23日起，我国广播电台所允许占用的带宽已改为9KHz，亦即最高调制频率限在4.5KHz以内。第17页，课件共49页，创作于2023年2月例3.3.1已知:已调幅信号的频谱图如图3.3.4所示写出已调信号的电压数字表达式。已调波的频带宽度。第18页，课件共49页，创作于2023年2月解（1）根据频谱图知:fC=1000K,F=100Hz已调波的频带宽度:第19页，课件共49页，创作于2023年2月如果将式(3.3.5)所代表的调幅波电源输送功率至电阻R上，则有：载波功率:下边频功率:上边频功率:调幅波的平均输出总功率(在调制信号一周期内)2.普通调幅波中的功率关系第20页，课件共49页，创作于2023年2月ma=0.3时，有用信号占３３%有用信号只占4.3%发射机简单，但发射机的效率很低无信息量第21页，课件共49页，创作于2023年2月由公式（3.3.9）可知，调幅波的功率和调幅指标成正比，增加

便可增加输出功率。由此可知当载波幅度不变的情况下，增大,可增大但实际情况下调制信号的电压幅度变化很大。当为最大值时，调幅指标可以为1；当为最小值时调幅指标可能只有10%。一般只有30%左右，想要将做的更高很难。因此实际的第22页，课件共49页，创作于2023年2月结论：调幅波的平均功率Po和边频功率随ma的增大而增加；载波不包含待传输的调制信号；所要传输的信息(即调制信号)只存在于边频功率中；调幅波平均功率中真正有用的是边频功率，载波功率是没有用的；有用的边频功率占整个调幅波平均功率的比例很小，发射机的效率很低；调幅波的最大振幅为Uo(1+ma)，故其最大瞬时功率Pmax=(1+ma)2P0T如果调制信号为多频信号，则调幅波平均功率等于载波和各边频功率之和。第23页，课件共49页，创作于2023年2月为了克服AM调幅波的缺点，即载波不含有用信息，又占整个调幅波平均功率的很大比重；在调幅系统中采用抑制载波的双边带调幅和单边带调幅；在传输前将载波抑制掉，可大大节省发射机的发射功率；传输两个边带的调幅方式简称双边带调幅，用DSB表示；只传输一个边带的调幅方式简称单边带调幅，用SSB表示；3.抑制载波的双边带调幅DSB和单边带调幅SSB（1）抑制载波的双边带调幅原理第24页，课件共49页，创作于2023年2月DSB（DoubleSideBand）1)单频调制第25页，课件共49页，创作于2023年2月图3.3.5DSB波形图和频谱图频谱宽度：fbw=2F时域频域双边带的包络不能反映调制信号第26页，课件共49页，创作于2023年2月仿真第27页，课件共49页，创作于2023年2月当调制信号为单频时，单边带调幅信号就是等幅波，数学表达式为：（上边带）（下边带）(2)抑制载波的单边带调幅SSB第28页，课件共49页，创作于2023年2月2SSB(SingleSideBand)上面所说的DSB抑制了载频，节省了功率但频带利用率没有提高。因此出现了SSB单边带调幅，其原理和DSB基本相同，只是在DSB基础上通过滤波器滤除了一个边带，利用剩下的边带保留的信息进行传送，频带利用率提高了一倍，因而得到广泛应用。由于其电路实现比较复杂这里不再介绍，有兴趣的同学可参考相关书籍。第29页，课件共49页，创作于2023年2月小结普通调幅发射机和接收机都较简单，但所占频带宽，还要传输不含信息的载波；在广播系统中，多采用普通调幅，以降低接收机成本；双边带调幅可大大节省发射机的功率，但所占频带宽，发射机和接收机都较复杂，应用很少；单边带调幅既可大大节省发射机的功率，又能节约频带，但发射机和接收机较复杂，在短波无线通信中得到广泛应用。第30页，课件共49页，创作于2023年2月调幅波的表达式:波形复习功率关系第31页，课件共49页，创作于2023年2月调幅波的具体实现电路第32页，课件共49页，创作于2023年2月实现调幅的方法，大约有以下几种：1.低电平调幅(Low-levelAM)调制过程是在低电平级进行的，因而需要的调制功率小。属于这种类型的调制方法有： (1)平方律调幅(SquarelawAM)利用电子器件的伏安特性曲线的平方律部分的非线性作用进行调幅。 (2)斩波调幅(On-offAM)将所要传送的音频信号按照载波频率来斩波，然后通过中心频率等于载波频率的带通滤波器滤波，取出调幅成分。2.高电平调幅(high-levelAM)调制过程在高电平级进行，通常是在丙类放大器中进行调制。属于这一类型的调制方法有： (1)集电极(阳极)调幅。 (2)基极(控制栅极)调幅。第33页，课件共49页，创作于2023年2月调幅波如何产生?uc,uΩ

通过非线性器件产生载波、和频与差频等各种频率分量.经带通滤波器产生输出。第34页，课件共49页，创作于2023年2月1.平方律调幅---低电平调幅假设非线性器件为二极管，它的特性可表示式中，输入电压为

平方律调幅电路第35页，课件共49页，创作于2023年2月仿真第36页，课件共49页，创作于2023年2月2.模拟乘法器调幅MC1496ucuΩu0xyzu0=Kmuxuy=Kmuc(uΩ+E0)=KmUocosωCt(E0+UΩmcosΩt)=KmUcmE0(1+UΩm/E0cosΩt

)cosωCt=U0（1+macosΩt

)cosωCt

----------普通调幅波u0=Kmuxuy=KmucuΩ=KmUcmcosωCtUΩmcosΩt=U0cosΩt

cosωCt

------------双边带调幅MC1496ucuΩ+E0u0xyz模拟乘法器实现双边带调幅DSB模拟乘法器实现普通调幅AM第37页，课件共49页，创作于2023年2月集成电路应用于调制电路，通常是采用模拟乘法器(AnalogMultiplier)的形式

带恒流源的双差动模拟乘法器XFCl596内部电路第38页，课件共49页，创作于2023年2月国产集成电路双差分对模拟乘法器XFCl596调制信号负反馈电阻以扩大的线性动态范围

3.9k电阻为两管的集电极负载电阻提供基极偏置电压输入载波电压载波调零电位器第39页，课件共49页，创作于2023年2月测试电路：如图所示为由MC1496(与XFCl596的功能及内部电路基本相同)构成的模拟乘法器混频电路。图中，VCC=12V，电阻及电容取值如图所示。输入载波信号uc(从10脚与8脚输入)，输入信号us（从1脚与4脚输入），信号输入端还加一直流差分电压E0（即1,4脚之间电位差）。当调节电位器RP时，即可改变E0的大小，从而使载波的幅度发生变化，起到调整载波的作用。第40页，课件共49页，创作于2023年2月RW为载波调零电位器，其作用是：将调制信号移去，只加载波电压，调节RW，使输出载波电压UO=0。双差分对的工作特性取决于载波输入电压振幅U1m的大小。当U1m＞26mV时，电路工作于开关状态；当U1m＜26mV时，电路工作于线性状态。当同时加入u1与uΩ后，输出回路电压即为载波被抑制的双边带调幅波（doublesideband-suppressedcarrier简写为DSB—SC)。若想获得标准的调幅波输出，则只要在uΩ=0时，调整Rw，使输出载波电压UO为适当数值，则在加入uΩ后．即可获得标准的调幅输出。第41页，课件共49页，创作于2023年2月任务3.3.1模拟乘法器调幅特性测试MC1496测试电路：第42页，课件共49页，创作于2023年2月连接图高频信号发生器函数信号发生器示波器稳压电源－8v+12v－+－+AB第43页，课件共49页，创作于2023年2月第44页，课件共49页，创作于2023年2月DSBAM第45页，课件共49页，创作于2023年2月将所有仪器的各个旋钮均放在适当位置上，按连接图接好电路，检查无误，打开电源在A和地之间用DDS函数信号发生器输入高频信号，频率为465KHz，幅度为500mV的正弦波；在B和地之间用函数信号发生器EE1641B输入低频信号，频率为1KHz，幅值为0.2V的正弦波。用示波器观察输出波形，调节RW，画出m＜1，m＝1和m＞1的输出波形。将B和地之间短路，调节Rw，使示波器观察的波形为一条直线，此时载波幅度被抑制掉。