Chapter 5幅度調(diào)制-121111

1、 音 頻 放 大 高 頻 振 蕩 倍 頻 高 頻 放 大 調(diào) 制 緩 沖 聲 音 音 頻 放 大 高 頻 振 蕩 倍 頻 高 頻 放 大 調(diào) 制 緩 沖 聲 音 各種調(diào)幅電路產(chǎn)生調(diào)幅波類型各種調(diào)幅電路產(chǎn)生調(diào)幅波類型一、調(diào)制基本概念一、調(diào)制基本概念基帶信號：基帶信號：信源發(fā)出未經(jīng)調(diào)制的原始電信號?？煞譃閿?shù)字/模擬基帶信號載波：載波： 用于運(yùn)載基帶信號的高頻振蕩波。調(diào)制：調(diào)制： 將需傳送的基帶信號加載到高頻載波上的過程稱之。調(diào)制方法：調(diào)制方法：用基帶信號控制高頻載波某參數(shù)。例：單頻正弦信號：例：單頻正弦信號： 可控參數(shù)：可控參數(shù)：)cos()(0cm tUtuc)0cm tU（、1.1.關(guān)鍵詞關(guān)鍵

2、詞用基帶信號控制高頻載波的用基帶信號控制高頻載波的Ucm，稱為調(diào)幅，稱為調(diào)幅(AM) 。用基帶信號控制高頻載波的用基帶信號控制高頻載波的，稱為調(diào)頻稱為調(diào)頻(FM) 。用基帶信號控制高頻載波的用基帶信號控制高頻載波的，稱為調(diào)相，稱為調(diào)相(PM) 。將連續(xù)變化的調(diào)制信號經(jīng)抽樣、量化、編碼，將連續(xù)變化的調(diào)制信號經(jīng)抽樣、量化、編碼，再用該碼組去控制高頻載波的某一參量。再用該碼組去控制高頻載波的某一參量。數(shù)數(shù)字字調(diào)調(diào)制制 模模擬擬調(diào)調(diào)制制調(diào)制調(diào)制 調(diào)調(diào)角角調(diào)幅波類型：調(diào)幅波類型： 普通調(diào)幅波普通調(diào)幅波 AMAM抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波 DSBDSB單邊帶調(diào)幅波單邊帶調(diào)幅波 SSBSS

3、B2.2.調(diào)制波類型：調(diào)制波類型： 二、二、AM信號信號設(shè)：調(diào)制信號設(shè)：調(diào)制信號: : （通常是復(fù)雜的時(shí)變信號）（通常是復(fù)雜的時(shí)變信號） )(t u則：調(diào)幅信號為：則：調(diào)幅信號為：ttUtc cos)()(cm u即：調(diào)幅波振幅為即：調(diào)幅波振幅為)()(cmtkUtacm uU 根據(jù)定義知：調(diào)幅信號是振幅隨基帶信號線性變化。tUtc cos)(cm u 載波信號載波信號: : ttkUa cos)(cm utUtcos)(m uttUkUtu cos)cos()(macm 為為比比例例系系數(shù)數(shù)其其中中：ak 調(diào)幅波：調(diào)幅波：低頻信號：低頻信號：tUtc cos)(cm u 載波載波u(t)u

4、(t)uc(t)調(diào)制指數(shù)調(diào)制指數(shù)： cmincmincmaxcmaxcmincmincmaxcmaxUUUUma 深深度度為為調(diào)調(diào)制制指指數(shù)數(shù)，說說明明調(diào)調(diào)制制cmmaaUUkm ttUUkU coscos1cmmacm ttUkUtu cos)cos()(macm ttmUa coscos1cm )+1(=cmcmaxamUUu (t) ma 1 過量調(diào)制過量調(diào)制ma = 1 臨界調(diào)制臨界調(diào)制ma 1 欠量調(diào)制欠量調(diào)制 ma 1 過量調(diào)制過量調(diào)制 ma=1 ma=1 u (t)1(=cmcminamUU- ma = 1 臨界調(diào)制臨界調(diào)制 ma1 u (t)頻譜頻譜u (t) ma1 Ucma

5、xUcmUcmaxttmUtuacoscos+1=)(cmtUma)cos(21cm tUmtUa)cos(21coscmcm 0 0 0 0 0 0 下邊頻下邊頻 上邊頻上邊頻ttmUtUacoscos+cos=cmcmcm21Umacm21UmacmU二、普通調(diào)幅信號的數(shù)學(xué)表達(dá)式與頻譜二、普通調(diào)幅信號的數(shù)學(xué)表達(dá)式與頻譜則：調(diào)幅信號為則：調(diào)幅信號為復(fù)雜調(diào)制信號復(fù)雜調(diào)制信號)cos()()(m tUttiiiuu表達(dá)式表達(dá)式 頻譜頻譜 ma x 0 0 ma x 0+ ma x )cos()cos(2cos1cmcmttmUtUicicnii ma x 0 0 ma x 0+ ma x ttU

6、UkUttukUtucniiic cos)cos(1cos)(1)(1cmmacmacm RUPcmoT22 RUmRUmPPcmacmacc222)()(811221 oTaoTaoToTPmPmPPPPc)21(21222)( (1)載波功率載波功率(PoT)(3)總功率總功率(2)每個(gè)邊頻功率每個(gè)邊頻功率(4) ma對功率影響對功率影響設(shè)設(shè)ma= 1oToTaPPmPc21212)( oToTaPPmP23)21(2 oToTaPPmPc81212)( 設(shè)設(shè)ma= 0.5oToTaPPmP89)21(2 可見：能量主要集中在載波上。可見：能量主要集中在載波上。三、三、AM調(diào)幅波的功率關(guān)系

7、調(diào)幅波的功率關(guān)系oTaPm241 抑制載波的雙邊帶調(diào)幅信號（抑制載波的雙邊帶調(diào)幅信號（DSBDSB）設(shè)：設(shè)： 調(diào)制信號調(diào)制信號 載波信號載波信號 tUtc cos)(cm utUtcos)(m u表達(dá)式表達(dá)式 tUmtUmtuaaDSB)cos(21)cos(21)(cmcm 頻譜頻譜波形波形 t u 雙邊帶調(diào)幅雙邊帶調(diào)幅波形波形 0 0 0 0 0 0 下邊頻下邊頻 上邊頻上邊頻ttmUa)cos(coscm 表達(dá)式表達(dá)式 波形波形 頻譜頻譜 0 0 0 0 0 0 tUkUtuDDS)cos(21)(mcm tUkUtuDDS)cos(21)(mcm 或或：單邊帶調(diào)幅單邊帶調(diào)幅波形波形 按

8、實(shí)現(xiàn)調(diào)幅電路功率分類：低電平調(diào)幅電路和高電平調(diào)幅電路。按實(shí)現(xiàn)調(diào)幅電路功率分類：低電平調(diào)幅電路和高電平調(diào)幅電路。 低電平調(diào)幅電路：先進(jìn)行低功率振幅調(diào)制，然后再高頻功率放大。由于低電平調(diào)幅電路的功率較小，輸出功率和效率不是主要指標(biāo)，重點(diǎn)是提高調(diào)制的線性度，提高濾波性能，以減少不需要的頻率分量的產(chǎn)生。 高電平調(diào)幅：直接用調(diào)制信號去控制處于丙類工作狀態(tài)的末級諧振功率放大器，以實(shí)現(xiàn)調(diào)幅。 其優(yōu)點(diǎn)是整機(jī)效率高。但設(shè)計(jì)時(shí)必須兼顧輸出功率、效率和調(diào)制線性的要求。電路伏安特性表達(dá)式等效電路伏安特性表達(dá)式等效 *交流等效電路交流等效電路 * 電路伏安特性電路伏安特性表達(dá)式表達(dá)式0 00 0 )()()()(ttt

9、tRricccLduuuu01決決定定斷斷由由為為大大信信號號，二二極極管管的的通通ccuu 0)(00)(1)(tttKcccuu )()()(tKttRriccLd uu1 調(diào)制信號調(diào)制信號 載波信號載波信號tUtc cos)(cm utUtcos)(m u且且: u+-uLuC+uD-iDiDuRLuC+uDiD+頻譜成分：頻譜成分： 0fFfc2fc3fc3. 信號頻譜分析信號頻譜分析 ttttKcccc 5cos523cos32cos221)(而而： 0)(00)(1)(tttKcccuu ttkiRuco cos)cos1p )()()(1tttKRriccLd uu coscos

10、)3cos32cos221(1mcmtUtUttRrcccLd 輸出的是輸出的是 兩單二極管調(diào)幅電路的對稱組合。)(2)(2212 . 1tKRrtiiicLd u且且： uuuuuucRDcRD21;)(121tKuDDc 具具有有同同樣樣的的開開關(guān)關(guān)函函數(shù)數(shù)的的正正半半周周導(dǎo)導(dǎo)通通，都都在在、)()()(211tttKRriccLd uu )()()(212tttKRriccLd uu D1i1.2i1+i2D2+viRLucuc+ uu +uu+-RLuC+uD-iDiDuRLuCD1i1+u+i2+D2i1.2)3cos32cos221(2)cos(2)(2)(22 . 1 ttRrt

11、tKRrticcLdcLd Uu i1.2 的頻譜成分：的頻譜成分： 0fFfc3fc輸出的是輸出的是 較單二極管電路，輸出增大一倍較單二極管電路，輸出增大一倍 消除了偶次諧波分量，提高了輸出波形質(zhì)量消除了偶次諧波分量，提高了輸出波形質(zhì)量輸出電壓輸出電壓 uo的頻譜成分：的頻譜成分： + u uc + D4 D3 + i3 vi iL3.4 RL uc (b) u + u i4 u + i2 D2 D1 + vi iL1.2 RL i1 uc uc (a) + u u + D1 Tr1 Tr2 iL D4 D3 21:1 21:1 RL u u + uc + u + D2 u1 加在上面兩個(gè)差

12、分對管的輸入端； u2 加在T5、 T6組成的差分對管輸入端。T1、 T2、 T5T3、 T4、 T6兩個(gè)模擬乘法器i1i3RCT1T2+u1+uoRCVcc+u2Ioi2T3T4T5T6i5i6i4Vee模擬乘法器符號：模擬乘法器符號： 其中：其中：K =1,55beukTqSeIi 66beukTqSeIi 1 25kTquei 1 )1()1()(55565655656bebebebeuukTqukTqSukTqSoeieIeIiiiiiiI ；kTqueIi21 o o5 5對對T5、 T6差分對：差分對：kTqueIi21o6 kTquIikTquIixxex2211225t th

13、h1 12 2t th h1 12 22 2t th h2 2t th ho o6 6o o；又又 i1i3RCT1T2+u1+uoRCVcc+u2Ioi2T3T4T5T6i5i6i4Vee kTquIikTquIi22225t th h1 12 2t th h1 12 2o o6 6o o； kTqui ikTquiiTT2th12;2th12 15215121：差差分分對對、對對同同理理： kTquiikTquiiTT2th122th12 16416343；：差差分分對對、對對)(02010 iiRRiRiuuuLLL)( iii)2(th)2(th2)th(210165kTqukTquI

14、kTquii 輸出電壓：輸出電壓：LoRkTqukTquIu )()(2 2t th h2 2t th h2 21 10 0對對T5、 T6差分對：差分對：RCiIi1i3T1T2+u1+uoRCVcc+u2Ioi2T3T4T5T6i5i6i4VeeiII)()(4231iiii kTquikTquiiiii2th2th)()(16153421 在在u1、 u2都很小都很小( (u5 - u6)YYRiiuu2)(652 YRuii2652 YRukTquiikTqui216512)2(th)(2(th YRukTquiikTqui216512)2(th)(2(th 一、集電極調(diào)幅電路一、集電

15、極調(diào)幅電路-+-C1C2VCTu(t)LCRu0+-VBBVCC 集電極調(diào)幅特性集電極調(diào)幅特性 0 0 (a) (b) 欠壓狀態(tài) 過壓狀態(tài) VCC 欠壓狀態(tài) 過壓狀態(tài) VCC Ic0 Icm1 Po P= Pc +-C1C2VCTLCRu0+-VBBu(t) = Ucost ub= UbmcosctttmUtucaoTo cos)cos()( 1CTCC= VCT（1+ma cost ）C0= IC0T（1+ma cost ）C1m= C1T（1+ma cost ）om= C1m L = UOT（1+ma cost ）CCcTaVUm CC= VCT+U cost 二、基極調(diào)幅電路二、基極調(diào)幅

16、電路 bb= VbT+ Ucost = VbT (1+ma cost )C0= IC0T（1+ma cost ）C1m= IC1T（1+ma cost ）om= C1m RP=UOT（1+ma cost ）bTaVUm u(t) = Ucost u(t) = Ubmcos tVbT u be= bb +u (t) 二、單邊帶信號的產(chǎn)生方法二、單邊帶信號的產(chǎn)生方法1.濾波法濾波法 F BM1 音頻 1 BM2 2 BM3 3 強(qiáng)放 f2+f1+F f1F f1+F f2(f1+F) f2(f2+f1+F) OSC1 OSC2 OSC3 f1 f0+F f1+f2+f3+F=f0+F f2 f3

17、一、單邊帶通信的優(yōu)點(diǎn) 單邊帶調(diào)幅波頻帶利用率高。單邊帶調(diào)幅波頻帶利用率高。 功率利用率高。功率利用率高。 接收端的信噪比明顯提高，通信距離可大大增大。接收端的信噪比明顯提高，通信距離可大大增大。實(shí)際濾波器法單邊帶發(fā)射機(jī)方框圖實(shí)際濾波器法單邊帶發(fā)射機(jī)方框圖 0 (0 m a x) (o+ ) 或 (0 ) u u0 uD S B o 帶 通濾 波 器 uS S B 0 (0 m a x) (0+ m a x) (0+ m a x) 0 (0m ax) (o+ ) 或 (0 ) u u0 uD S B o 帶 通濾 波 器 uS S B 0 (0m ax) (0+ m ax) (0+ m ax)

18、QfBW.070= -利用移相的方法，消去不需要的邊帶。如圖所示)cos()Ucos(21sinsinU0001tttt u)cos()cos(U21 coscosU002tttt 0utKUK)cos()(0213 uuu2.相移法相移法 調(diào)制信號 U0sint 調(diào)制信號 90 移相網(wǎng)絡(luò) 載波 90 移相網(wǎng)絡(luò) 平 衡 調(diào)幅器 A 平 衡 調(diào)幅器 B U0cos0t u 2=Ucostsin0t U0sin0t U1=Usintsin0t 合 并 網(wǎng) 絡(luò) u3 單邊帶 輸 出 載 波 振蕩器 coscosU=02ttu各種調(diào)幅電路產(chǎn)生調(diào)幅波類型各種調(diào)幅電路產(chǎn)生調(diào)幅波類型 普通調(diào)幅信號的普通調(diào)幅

19、信號的 與調(diào)制信號的與調(diào)制信號的 相同。相同。有一調(diào)幅波表達(dá)式為：有一調(diào)幅波表達(dá)式為：ttttu6102cos)10002cos3 .050002cos7 .01(25)( 問：此調(diào)幅波包含的頻率分量有哪些？問：此調(diào)幅波包含的頻率分量有哪些？ 若想利用乘法器進(jìn)行若想利用乘法器進(jìn)行AMAM調(diào)制，如何設(shè)計(jì)電路？調(diào)制，如何設(shè)計(jì)電路？ 調(diào)制器應(yīng)用在通信系統(tǒng)的調(diào)制器應(yīng)用在通信系統(tǒng)的 ，解調(diào)器應(yīng)用在通解調(diào)器應(yīng)用在通信系統(tǒng)的信系統(tǒng)的 。若設(shè)若設(shè)AMAM廣播電臺容許占有的頻帶為廣播電臺容許占有的頻帶為15kHz15kHz，則調(diào)制信號的最，則調(diào)制信號的最高頻率不得超過高頻率不得超過 。 已知調(diào)幅波頻譜如圖。請寫

20、出其表達(dá)式，畫出其波形圖。已知調(diào)幅波頻譜如圖。請寫出其表達(dá)式，畫出其波形圖。1MHzf999kHz1001KHz0.25V0.25V1V解：解：1.5Vu (t)0.5V1.0V tttu3610)11000(2cos25.0)102cos()( t310)11000(2cos25.0 )102cos()102cos(5 .0)102cos(366ttt )102cos()102cos(5 .0163tt 1.3Vu (t)0.7V1.0V1.3Vu (t)0.7V1.0V 試問下面電壓代表何信號試問下面電壓代表何信號? 畫出其波形圖與振幅頻普圖。畫出其波形圖與振幅頻普圖。 )1()V(coscos3 . 01)(tttuc Umin=(1 - ma) Um =0.7 (V)Umax=(1 +ma) Um=1