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1、第五章振幅调制第五章振幅调制电路电路本讲稿第一页，共四十四页一、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
2、分类调制的分类：本讲稿第二页，共四十四页若载波信号：调制信号：2、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）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。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、波形及其频谱单音频调制本讲稿第三页，共四十四页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。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
3、幅指数本讲稿第四页，共四十四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 。包络失真包络失真本讲稿第五页，共四十四页单频调制的AM波的频谱：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：本讲稿第六页，共四十四页多音频调制的普通调幅波的频谱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：本
4、讲稿第七页，共四十四页三、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、普通调幅波中各频率分量之间的功率关系本讲稿第八页，共四十四页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。本讲稿第九页，共四十四页双边带调幅的振幅，其包
5、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 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）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 本讲稿第十页，共四十四页本讲稿第十一页，共四十四页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
6、率有效利用率高。频带宽度频带宽度本讲稿第十二页，共四十四页五、振幅调制电路的功能五、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。本讲稿第十三页，共四十四页六、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
7、幅调制，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。本讲稿第十四页，共四十四页第二节第二节 低电平调幅电路低电平调幅电路一、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。二极管的导通电阻 2、电路原理、电路原
8、理本讲稿第十五页，共四十四页流过二极管电流中含有:直流、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波单二极管开关状态调幅电路只能实现普通调幅波(AM)本讲稿第十六页，共四十四页二、二极管平衡调幅电路二、二极管平衡调幅电路1、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 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。本讲稿第十七页，共四十四页2、在无带通滤波器的条件下，流过二极
9、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)本讲稿第十八页，共四十四页三、二极管环形调幅电路三、二极管环形调幅电路本讲稿第十九页，共四十四页1、在、在 的正半周，的正半周，D1和和D2导通，导通，D3和
10、和D4截止。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本讲稿第二十页，共四十四页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。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本讲稿第二十一页，共四十四页4、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、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
11、(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。本讲稿第二十二页，共四十四页四、模拟乘法器调幅电路四、模拟乘法器调幅电路1、模拟乘法器、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。本讲稿第二十三页，共四十四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
12、外同类产品：MC1496 MC1596 MC1495 MC1496 LM1496 LM1596.AD834（宽带）、AD630（多功能）、AD734（高精度）.国内同类产品：CB1595 CB1596 BG314.本讲稿第二十四页，共四十四页 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。本讲稿第二十五页，共四十四页双端输出时，输出电流 而则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，
13、温度当量，常温下为26mv本讲稿第二十六页，共四十四页扩大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:双端输出电流:。本讲稿第二十七页，共四十四页3、MC1596平衡调幅电平衡调幅电路路本讲稿第二十八页，共四十四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 输入调制信号：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。大信号即本讲稿第二十九页，共四十四页双端输出电流双端输出电流、管脚直流电位差为零时、
14、管脚直流电位差不为零时双端输出电流双端输出电流 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。本讲稿第三十页，共四十四页一、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。第三节高电平调幅电路第三节高电平调幅电路本讲稿第三十一页，共四十四页2、调幅原理、调幅原理本讲稿第三十二页，共四十四页式中，称为调幅指数。根据理想化调幅特性可得输出电压输出电压 丙类功率放大器在
15、 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。有效电源本讲稿第三十三页，共四十四页3、集电极调幅电路的功率与效率、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载波状态本讲稿第三十四页，共四十四页调制最大状态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，而集电倍，而集电极效率不变。极效率不变。本讲稿第三十五页，共四十四页调制一周的平均功率调制一周的平均功率有效电源有效电源
16、提供的平均提供的平均输输入功率入功率平均输出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本讲稿第三十六页，共四十四页4、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。集电极平均损耗功率是载波状态损耗功率的 倍，选管子时，应采用管子的允许损耗功率 。平均集电极损耗功率平均集电极损耗功率平均
17、集电极效率平均集电极效率本讲稿第三十七页，共四十四页二、基极调幅电路二、基极调幅电路1、基极调幅原理基极调幅原理本讲稿第三十八页，共四十四页2、基极调幅电路的特点、基极调幅电路的特点必须工作于欠压区。载波输出功率和边频功率都由直流电源提供。调制过程中，效率是变化的。调制线性范围小，只能用于输出功率小，对失真要求不严的发射机中。本讲稿第三十九页，共四十四页调幅电路总结调幅电路总结高电平调幅低电平调幅基极调幅集电极调幅单二极管开关状态调幅双二极管开关状态调幅环形调幅模拟乘法器调幅普通调幅波双边带调幅波本讲稿第四十页，共四十四页二、单边带信号的产生方法二、单边带信号的产生方法单边带信号产生的方法有滤
18、波法滤波法和移相法。移相法。第四节第四节 单边带信号的产生单边带信号的产生一、单边带信号的特点一、单边带信号的特点1、占有频带窄2、节省功率3、选择性衰落小4、所需收、发设备复杂本讲稿第四十一页，共四十四页平衡调幅平衡调幅三、滤波法产生的单边带信号三、滤波法产生的单边带信号边带滤波器边带滤波器本讲稿第四十二页，共四十四页2、在实际应用中是适当降低第一次调制的载波频率，这就增大了边带滤波器的相对带宽，使边带滤波器便于制作。然后再经过多次平衡调幅和滤波逐步把载频提高到要求的数值，如下图所示，虽然设备复杂些，但性能比较可靠。本讲稿第四十三页，共四十四页三、移相法产生单边带信号三、移相法产生单边带信号本讲稿第四十四页，共四十四页