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1、第五章振幅调制本讲稿第一页，共五十一页高频电子线路 5.1 概 述5.1.1 振幅调制简述 1.声音实现无线传送的一些问题 .需要庞大的天线 .电台间无法分辨 .无法使用丙类放大器 2.解决的办法 用音频信号改变高频信号的振幅-生成调幅波本讲稿第二页，共五十一页高频电子线路(1)(1)调制：调制：用调制信号去控制载波信号的某一个参量的过程。(2)(2)解调：解调：调制的逆过程，即从已调波中恢复原调制信号的过程。相位调制：相位调制：调制信号控制载波相位，使已调波的相位随调制信号线变化。频率调制：频率调制：调制信号控制载波频率，使已调波的频率随调制信号线性变化。振幅调制：振幅调制：由调制信号去控制
2、载波振幅，使已调信号的振幅随调制制信号线性变化。信号线性变化。本讲稿第三页，共五十一页高频电子线路信信号号定定义义 载波信号：（等幅）高频振荡信号载波信号：（等幅）高频振荡信号 正弦波正弦波 方波方波 三角波三角波 锯齿波锯齿波调制信号：需要传输的信号（原始信号）调制信号：需要传输的信号（原始信号）语言语言图像图像 密码密码已调信号（已调波）：经过调制后的高频信号（射频信号）已调信号（已调波）：经过调制后的高频信号（射频信号）振幅调制振幅调制解调（检波解调（检波)混频（变频）混频（变频）本讲稿第四页，共五十一页高频电子线路(7)(7)振幅调制分三种方式：振幅调制分三种方式：解调方式：解调方式：
3、本讲稿第五页，共五十一页高频电子线路2.无线电信号的产生调制 无线电信号的产生 高频信号：音频信号：调幅信号：称为已调波，调幅波.c称为载波 称为调制波 具有如下特点 频率高(易于通过天线发送)c 携带有声音的信息 本讲稿第六页，共五十一页高频电子线路3.调制的方法调制模拟数字连续波调制脉冲波调制基带调制频带调制幅度调制频率调制相位调制脉宽调制脉幅调制脉位调制本讲稿第七页，共五十一页高频电子线路4.选择调制方式主要考虑如下几个问题 .抗干扰性 .实现调制的简易程度 .已调波所占的频带宽度 .效率与输出功率 .保真度 .解调简易程度 本讲稿第八页，共五十一页高频电子线路 5.2 调幅波的性质1.
4、数学表达式设：载波：调制信号：且有：，则:调幅信号：本讲稿第九页，共五十一页高频电子线路称为调制指数。2.波形本讲稿第十页，共五十一页高频电子线路ma应小于，若ma大于，将产生波形失真。调幅波是载波振幅按调制信号的大小成线性变化；载波频率不变。本讲稿第十一页，共五十一页高频电子线路不同调制度的调幅波本讲稿第十二页，共五十一页高频电子线路不同调制度的调幅波本讲稿第十三页，共五十一页高频电子线路3.频谱与频带可见，调幅波由三个频率分量组成，即 载波分量 ，上边频分量 和下边频分量 。调幅波频谱图相对振幅本讲稿第十四页，共五十一页高频电子线路若调制信号为非正弦时，设：则调幅波为：本讲稿第十五页，共五
5、十一页高频电子线路非正弦调制时，调幅波的频谱本讲稿第十六页，共五十一页高频电子线路4.调幅波中的功率关系载波功率：上边频功率：下边频功率：调幅波总功率：本讲稿第十七页，共五十一页高频电子线路 一般情况下，广播电台的平均调幅度仅为20-30%，从调幅波的功率关系可知，载波虽不包含信息，但它占有整个调幅波功率的大部分。由于在调幅波中，上下边带都包含有信息，也可以仅发送一个边带 单边带调幅。本讲稿第十八页，共五十一页高频电子线路 高电平调幅电路 一般置于发射机的最后一级，是在功率电平较高的情况下进行调制。低电平调幅电路 一般置于发射机的前级，再由线性功率放大器放大已调幅信号，得到所要求功率的调幅波。
6、按调制电路输出功率的高低可分为：如何获取调幅波如何获取调幅波?本讲稿第十九页，共五十一页高频电子线路 5.3 平方律调幅5.3.1 工作原理非线性 电路带通 滤波器平方律调幅框图本讲稿第二十页，共五十一页高频电子线路 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 ，便能取出和的成分，这便是普通调幅波。本讲稿第二十一页，共五十一页高频电子线路设非线性元件的特性为：00本讲稿第二十二页，共五十一页高频电子线路直流项载波频率上、下边频载波二次谐波上、下边频失真载波二次谐波的上下边频载波三次谐波本讲稿第二十三页，共五十一页高频电子线路非线性元
7、件特性的各项系数作用为：1.直流项，产生直流分量。2.线性项，不产生新频率，只再现原有频率。3.平方项，产生直流分量、上下边频、二次谐波等。4.三次项，产生谐波、失真。为了得到不失真调幅，要求非线性元件特性为：由于产生调幅作用的是 项，故称为平方律调幅。本讲稿第二十四页，共五十一页高频电子线路 电流在RL产生的电压，经带通滤波器滤波后，得到调幅电压输出：调幅度本讲稿第二十五页，共五十一页高频电子线路从上分析可知：1.调幅度由调制信号的振幅和非线性元件特性决定。2.由于往往 ，因而调幅度不大。本讲稿第二十六页，共五十一页高频电子线路 由于二极管不容易得到较理想的平方特性，因而调制效率低,无用成分
8、多，目前较少采用平方律调幅器。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。本讲稿第二十七页，共五十一页高频电子线路5.3.2 平衡调幅器 设电路是完全对称的，非线性元件的特性为：其中：把 、代入非线性元件特性方程，得：c本讲稿第二十八页，共五十一页高频电子线路 从以上表达式来看，输出电压没有载波分量，只有上下边频。平衡调幅器输出的是载波被抑制的双边带调幅波。本讲稿第二十九页，共五十一页高频电子线路本讲稿第三十页，共五十一页高频电子线路 5.4 斩波调幅器5.4.1 工作原理S1(t)是一个振幅为，重复频率为 的矩形波。S1(t
9、)本讲稿第三十一页，共五十一页高频电子线路本讲稿第三十二页，共五十一页高频电子线路斩波后的电流：由于S1(t)可分解成富里叶级数：因而：若 ，可知输出电压中包含有 、.等频率成分。本讲稿第三十三页，共五十一页高频电子线路D的导通由 控制。二极管斩波电路本讲稿第三十四页，共五十一页高频电子线路平衡斩波调幅电路本讲稿第三十五页，共五十一页高频电子线路5.5模拟乘法器调幅或：电子电荷波尔兹曼常数绝对温度本讲稿第三十六页，共五十一页高频电子线路同理，可得：管子集电极电流令则有：本讲稿第三十七页，共五十一页高频电子线路由图可见，在的范围内，与输入电压成线性关系。由于在300K时，因而线性范围内的。本讲稿
10、第三十八页，共五十一页高频电子线路在线性放大区内：式中当z很小时，差分放大器输出电压为：本讲稿第三十九页，共五十一页高频电子线路由于i0受控于v2,可以写成若 选为载波，选为调制电压，模拟乘法器就可以实现调幅。本讲稿第四十页，共五十一页高频电子线路当 或 时，输出电压都是零。只有 同时存在时，才有 。所以K0=0由于电路的对称性若1Vcm cosc t 2Vm cos t则可实现双边带调幅。本讲稿第四十一页，共五十一页高频电子线路5.6 高电平调幅5.6.1集电极调幅1.原理电路 为了获得有效的调幅，管子必须工作于过压状态。本讲稿第四十二页，共五十一页高频电子线路 2.工作波形本讲稿第四十三页
11、，共五十一页高频电子线路3.功率关系载波功率直流功率管子耗散工功率(1)载波状态效率本讲稿第四十四页，共五十一页高频电子线路 (2)调幅状态本讲稿第四十五页，共五十一页高频电子线路边带功率总输出功率总输入功率(3)平均功率与效率直流电源供给功率调制信号源供给功率平均效率本讲稿第四十六页，共五十一页高频电子线路几点结论:1.平均功率是载波功率的 倍。2.输入功率由 和 共同提供，供给产生载波的直流功率，供给产生边频的功率。3.管子平均损耗为载波损耗的 倍。4.调制过程中效率不变。5.必须是功率源。本讲稿第四十七页，共五十一页高频电子线路实用集电极调制电路本讲稿第四十八页，共五十一页高频电子线路思考题思考题5l 为什么调制必须利用电子器件的非线性特性才能实现？它和放大器在本质上有什么不同？52 有一正弦信号调制的调幅波，方程式为 试求这个电流的有效值，以及表示之。53 给定调幅波表示式，画出波形和频谱。(1)(2)(3)（假设 ）本讲稿第四十九页，共五十一页高频电子线路54 有一调幅方程为 试求它所包含的各分量的频率和振幅。5-5 载波功率为，试求当和时的总功率和两个边频功率各为多少本讲稿第五十页，共五十一页高频电子线路本讲稿第五十一页，共五十一页