高頻電子線路完整章節(jié)課件09(5-2)

1、1 1主講教師主講教師: :付麗華付麗華2015-16(1)2015-16(1)2上節(jié)回顧上節(jié)回顧5.15.1調(diào)幅波基本性質(zhì)調(diào)幅波基本性質(zhì) 1.1.數(shù)學(xué)表達式和波形數(shù)學(xué)表達式和波形2.2.頻譜與帶寬頻譜與帶寬 3.3.功率關(guān)系功率關(guān)系 4.4.雙邊帶和單邊帶調(diào)制雙邊帶和單邊帶調(diào)制 3上節(jié)回顧上節(jié)回顧1 1、調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表達式和波形、調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表達式和波形載波的載波的瞬時瞬時幅度幅度uc(t)=Ucmcos(ct)=Ucmcos(2ct)普通調(diào)幅是低頻調(diào)制信號去控制高頻載波的振幅，使調(diào)制后已調(diào)波普通調(diào)幅是低頻調(diào)制信號去控制高頻載波的振幅，使調(diào)制后已調(diào)波的振幅按調(diào)制信號的變化規(guī)律而線性變化。的振

2、幅按調(diào)制信號的變化規(guī)律而線性變化。U Um m( (t t)=)=U Ucmcm+ +k ka au u( (t t) )u uAMAM( (t t)=)=U Um m( (t t) )coscosc ct t=U Ucmcm+ +k ka au u( (t t)coscosc ct t調(diào)幅波的調(diào)幅波的振幅振幅u(t)=Umcost=Umcos2Ft調(diào)制信號公式調(diào)制信號公式= =U Uc cm m(1+(1+m ma acoscost t) )coscosc ct tUUkmcmmaam ma a稱調(diào)幅系數(shù)或調(diào)幅度，稱調(diào)幅系數(shù)或調(diào)幅度，它表示它表示載波振幅受調(diào)制信號載波振幅受調(diào)制信號控制的程度

3、?？刂频某潭取?kaka由調(diào)制電路和載波幅值決定由調(diào)制電路和載波幅值決定4上節(jié)回顧上節(jié)回顧1 1、調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表達式和波形、調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表達式和波形)1(acmmU 最大振幅最大振幅)1(acmmU 最小振幅最小振幅單頻調(diào)制時單頻調(diào)制時AMAM調(diào)幅波波形調(diào)幅波波形52 2、調(diào)幅波的頻譜與帶寬、調(diào)幅波的頻譜與帶寬上節(jié)回顧上節(jié)回顧將單頻調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表達式按將單頻調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表達式按三角函數(shù)三角函數(shù)展開，可得展開，可得)cos()cos()cos(ccma21ccma21ccmtUmtUmtU )cos(tcos1)(cacmtmUtuAM （ 與與m ma a無關(guān)無關(guān)所以所以與載波無關(guān)與載波無關(guān)與

4、與m ma a有關(guān)有關(guān)受控于調(diào)制信號有關(guān)受控于調(diào)制信號有關(guān)6【復(fù)雜信號調(diào)制復(fù)雜信號調(diào)制】1. 1. 波形波形2 2、調(diào)幅波的頻譜與帶寬、調(diào)幅波的頻譜與帶寬上節(jié)回顧上節(jié)回顧7周期性的復(fù)雜調(diào)制信號，可用傅里葉級數(shù)展開，表周期性的復(fù)雜調(diào)制信號，可用傅里葉級數(shù)展開，表示為示為FnFnmaxmaxmaxmax ，2. 2. 表達式表達式tUtuccmccos)( 故故2 2、調(diào)幅波的頻譜與帶寬、調(diào)幅波的頻譜與帶寬上節(jié)回顧上節(jié)回顧8 8本節(jié)內(nèi)容本節(jié)內(nèi)容習(xí)題：習(xí)題：5.95.95.35.3調(diào)幅電路調(diào)幅電路 1.1.分類分類2.2.基極調(diào)幅電路基極調(diào)幅電路 3.3.集電極調(diào)幅電路集電極調(diào)幅電路4.4.模擬乘法

5、器調(diào)幅電路模擬乘法器調(diào)幅電路 9 上邊帶和下邊帶頻譜分量的相對大小及間距均與調(diào)制信號的上邊帶和下邊帶頻譜分量的相對大小及間距均與調(diào)制信號的頻譜相同，僅下邊帶頻譜倒置而已?？梢娬{(diào)幅的作用是將調(diào)頻譜相同，僅下邊帶頻譜倒置而已。可見調(diào)幅的作用是將調(diào)制信號頻譜不失真地搬移到載頻兩側(cè)。制信號頻譜不失真地搬移到載頻兩側(cè)。BW = 2Fmaxu信息含于邊頻分量中，載波不含有用信息，但載信息含于邊頻分量中，載波不含有用信息，但載波占有很大能量。不經(jīng)濟。要抑制載波。波占有很大能量。不經(jīng)濟。要抑制載波?！緩?fù)雜信號調(diào)制時復(fù)雜信號調(diào)制時AMAM調(diào)幅波頻譜調(diào)幅波頻譜】2 2、調(diào)幅波的頻譜與帶寬、調(diào)幅波的頻譜與帶寬5.1

6、 5.1 調(diào)幅波基本性質(zhì)調(diào)幅波基本性質(zhì)103 3、調(diào)幅波的功率關(guān)系、調(diào)幅波的功率關(guān)系5.1 5.1 調(diào)幅波基本性質(zhì)調(diào)幅波基本性質(zhì)SSBPDSBPavP(2) (2) 上上( (下下) )邊頻功率邊頻功率: :(1) (1) 載波功率載波功率: :(4) (4) 調(diào)幅信號總功率調(diào)幅信號總功率: :(3) (3) 上下邊頻總功率上下邊頻總功率: :c2a4PmL2cma21)21(RUmc2a21PmSSB2Pc2a)211 (PmDSBcPP 22()22cmcmcLLUUPRR11 (5) (5) 調(diào)幅波的最大功率和最小功率，它們分別調(diào)幅波的最大功率和最小功率，它們分別對應(yīng)調(diào)制信號的最大值和最

7、小值為：對應(yīng)調(diào)制信號的最大值和最小值為：2max2min(1)(1)cacaPPmPPmu當(dāng)調(diào)幅度當(dāng)調(diào)幅度 =1=1時，調(diào)幅波的最大功率為載波功時，調(diào)幅波的最大功率為載波功率的率的4 4倍，而最小功率為零，因此由于最大、最小倍，而最小功率為零，因此由于最大、最小功率相差太大，對特定的功放管而言，其額定輸功率相差太大，對特定的功放管而言，其額定輸出功率將大大受限；出功率將大大受限；u當(dāng)當(dāng) 1 1時，不攜帶調(diào)制信號的載波成分將占時，不攜帶調(diào)制信號的載波成分將占用調(diào)幅波總功率的用調(diào)幅波總功率的2/32/3，而帶有信號的邊頻只占調(diào)，而帶有信號的邊頻只占調(diào)幅波總功率的幅波總功率的1/31/3，因此功率浪

8、費大，效率低；，因此功率浪費大，效率低；u若若 11，則效率更低。，則效率更低。amamam3 3、調(diào)幅波的功率關(guān)系、調(diào)幅波的功率關(guān)系5.1 5.1 調(diào)幅波基本性質(zhì)調(diào)幅波基本性質(zhì)12一、雙邊帶調(diào)幅波一、雙邊帶調(diào)幅波)cos()()(caDSBttuktu kaka由調(diào)制電路和由調(diào)制電路和載波幅值決定。載波幅值決定。1. 表達式表達式DSBDSB波：抑制了載波分量，波：抑制了載波分量，只含上、下邊帶分量。只含上、下邊帶分量。單頻調(diào)制時單頻調(diào)制時)cos()cos()(caDSBttUktum )cos(21)cos(21cacatUktUkmm 無載頻分量！無載頻分量！ 通過相乘實現(xiàn)！通過相乘實

9、現(xiàn)！4 4、雙邊帶調(diào)制與單邊帶調(diào)制、雙邊帶調(diào)制與單邊帶調(diào)制5.1 5.1 調(diào)幅波基本性質(zhì)調(diào)幅波基本性質(zhì)134 4、雙邊帶調(diào)制與單邊帶調(diào)制、雙邊帶調(diào)制與單邊帶調(diào)制- -雙邊帶調(diào)幅波波形雙邊帶調(diào)幅波波形5.1 5.1 調(diào)幅波基本性質(zhì)調(diào)幅波基本性質(zhì)u雙邊帶信號的包絡(luò)已不再反映調(diào)雙邊帶信號的包絡(luò)已不再反映調(diào)制信號的變化規(guī)律，而是與調(diào)制信制信號的變化規(guī)律，而是與調(diào)制信號的絕對值成正比；號的絕對值成正比；u在調(diào)制信號的過零處，雙邊帶信在調(diào)制信號的過零處，雙邊帶信號的相位要突變號的相位要突變180 180 度。度。u在調(diào)制信號正半周內(nèi)，已調(diào)波的在調(diào)制信號正半周內(nèi)，已調(diào)波的高頻與原載頻同相，相差高頻與原載頻同

10、相，相差0 0; ; u在調(diào)制信號負半周內(nèi)，已調(diào)波的在調(diào)制信號負半周內(nèi)，已調(diào)波的高頻與原載頻反相，相差高頻與原載頻反相，相差180180。u這就表明，這就表明，DSBDSB信號的相位反映了信號的相位反映了調(diào)制信號的極性。因此，嚴格地講，調(diào)制信號的極性。因此，嚴格地講，DSBDSB信號已非單純的振幅調(diào)制信號，信號已非單純的振幅調(diào)制信號，而是既調(diào)幅又調(diào)相的信號。而是既調(diào)幅又調(diào)相的信號。u單頻調(diào)制的單頻調(diào)制的DSBDSB信號只信號只有有c+c+及及c c兩個兩個頻率分量，它的頻譜相當(dāng)頻率分量，它的頻譜相當(dāng)于從于從AMAM波頻譜圖中將載頻波頻譜圖中將載頻分量去掉后的頻譜。分量去掉后的頻譜。u雙邊帶調(diào)幅

11、信號的頻譜雙邊帶調(diào)幅信號的頻譜結(jié)構(gòu)仍與調(diào)制信號類似，結(jié)構(gòu)仍與調(diào)制信號類似，所占據(jù)的頻帶寬度與普通所占據(jù)的頻帶寬度與普通調(diào)幅波相同，調(diào)幅波相同，B B=2=2F Fmaxmax。 144 4、雙邊帶調(diào)制與單邊帶調(diào)制、雙邊帶調(diào)制與單邊帶調(diào)制5.1 5.1 調(diào)幅波基本性質(zhì)調(diào)幅波基本性質(zhì)二、單邊帶調(diào)幅波二、單邊帶調(diào)幅波1. 1. 表達式表達式SSBSSB波：只含一個邊帶分量波：只含一個邊帶分量單頻調(diào)制時單頻調(diào)制時 )(SSBtutUkm)cos(21ca )(SSBtutUkm)cos(21ca 或或2. 2. 波形波形3. 3. 頻譜頻譜顯然，單頻調(diào)制的單邊帶調(diào)制信號仍為等幅波，不過其顯然，單頻調(diào)制

12、的單邊帶調(diào)制信號仍為等幅波，不過其頻率高于或低于載頻，當(dāng)調(diào)制信號為多頻時，單邊帶調(diào)頻率高于或低于載頻，當(dāng)調(diào)制信號為多頻時，單邊帶調(diào)制就不是等幅波了制就不是等幅波了。15AM、DSB、SSB三種三種調(diào)幅調(diào)幅方式相比：方式相比：a.普通調(diào)幅方式所占的普通調(diào)幅方式所占的頻帶較寬頻帶較寬，還要傳輸不含，還要傳輸不含信息的較信息的較大大載波載波功率功率，但它的發(fā)射機和接收機，但它的發(fā)射機和接收機都較都較簡單簡單。因此，在擁有眾多接收機的廣播系。因此，在擁有眾多接收機的廣播系統(tǒng)中，多采用普通調(diào)幅方式，以降低接收機的統(tǒng)中，多采用普通調(diào)幅方式，以降低接收機的成本。成本。b.雙邊帶調(diào)制方式可以大大雙邊帶調(diào)制方式

13、可以大大節(jié)省節(jié)省發(fā)射機的發(fā)射機的功率功率，但所占的但所占的頻帶較寬頻帶較寬，且發(fā)射機和接收機都較復(fù)，且發(fā)射機和接收機都較復(fù)雜，因此應(yīng)用的較少。雜，因此應(yīng)用的較少。c.單邊帶調(diào)制方式既可大大節(jié)單邊帶調(diào)制方式既可大大節(jié)省省發(fā)射機的發(fā)射機的功率功率，又能節(jié)約又能節(jié)約頻帶頻帶，因此，雖然它的發(fā)射機和接收，因此，雖然它的發(fā)射機和接收機較復(fù)雜，卻在短波通信中得到了廣泛應(yīng)用。機較復(fù)雜，卻在短波通信中得到了廣泛應(yīng)用。4 4、雙邊帶調(diào)制與單邊帶調(diào)制、雙邊帶調(diào)制與單邊帶調(diào)制5.1 5.1 調(diào)幅波基本性質(zhì)調(diào)幅波基本性質(zhì)求求帶寬帶寬（設(shè)c為的9倍）解：BW = 2F課堂練習(xí)課堂練習(xí)16BW = 2F求求帶寬帶寬（設(shè)c

14、為的9倍）解：課堂練習(xí)課堂練習(xí)17BW = F求求帶寬帶寬（設(shè)c為的9倍）解：課堂練習(xí)課堂練習(xí)18解：BW？求求帶寬帶寬（設(shè)c為的9倍）課堂練習(xí)課堂練習(xí)19205.3 5.3 調(diào)幅電路調(diào)幅電路1 1、調(diào)幅電路的類別、調(diào)幅電路的類別215.3 5.3 調(diào)幅電路調(diào)幅電路一、調(diào)幅電路的類別一、調(diào)幅電路的類別【分類分類】按調(diào)制電路輸出按調(diào)制電路輸出功率功率的高低可分為：的高低可分為：高電平調(diào)幅電路高電平調(diào)幅電路u一般置于發(fā)射機的最后一級，是在功率電平較一般置于發(fā)射機的最后一級，是在功率電平較高的情況下進行調(diào)制。高的情況下進行調(diào)制。低電平調(diào)幅電路低電平調(diào)幅電路u一般置于發(fā)射機的前級，再由線性功率放大器一

15、般置于發(fā)射機的前級，再由線性功率放大器放大已調(diào)幅信號，得到所要求功率的調(diào)幅波。放大已調(diào)幅信號，得到所要求功率的調(diào)幅波。二、調(diào)幅電路的要求二、調(diào)幅電路的要求u調(diào)制效率高，調(diào)制線形范圍大，失真小等。調(diào)制效率高，調(diào)制線形范圍大，失真小等。三、高電平調(diào)幅三、高電平調(diào)幅u置于發(fā)射機的最后一級，直接產(chǎn)生發(fā)射機輸出功置于發(fā)射機的最后一級，直接產(chǎn)生發(fā)射機輸出功率要求的已調(diào)波，通常用調(diào)制信號控制末級丙類率要求的已調(diào)波，通常用調(diào)制信號控制末級丙類諧振功率放大器來進行調(diào)幅。諧振功率放大器來進行調(diào)幅。u是將高頻功放和調(diào)制電路合二為一，調(diào)制后的信是將高頻功放和調(diào)制電路合二為一，調(diào)制后的信號不需再放大就直接發(fā)送出去的方式

16、。主要原理號不需再放大就直接發(fā)送出去的方式。主要原理依據(jù)是前面高頻功放的調(diào)制特性依據(jù)是前面高頻功放的調(diào)制特性u只可產(chǎn)生普通調(diào)幅波只可產(chǎn)生普通調(diào)幅波5.3 5.3 調(diào)幅電路調(diào)幅電路22u高電平調(diào)幅電路的主要優(yōu)點高電平調(diào)幅電路的主要優(yōu)點5.3 5.3 調(diào)幅電路調(diào)幅電路u是不必采用效率很低的線性功率放大電路，從是不必采用效率很低的線性功率放大電路，從而有利于提高整機效率，通常用于較大功率的而有利于提高整機效率，通常用于較大功率的標準調(diào)幅發(fā)射機中。標準調(diào)幅發(fā)射機中。u它的主要技術(shù)指標是輸出功率和效率，同時兼它的主要技術(shù)指標是輸出功率和效率，同時兼顧調(diào)制線性的要求。顧調(diào)制線性的要求。u為了獲得大功率和高

17、效率，通常以效率較高、為了獲得大功率和高效率，通常以效率較高、輸出功率大的高頻諧振功率放大器為基礎(chǔ)構(gòu)成輸出功率大的高頻諧振功率放大器為基礎(chǔ)構(gòu)成高電平調(diào)幅電路。常用的方法是對功放的供電高電平調(diào)幅電路。常用的方法是對功放的供電電壓進行調(diào)制。（高頻功放的調(diào)制特性）電壓進行調(diào)制。（高頻功放的調(diào)制特性）23u高電平調(diào)幅電路的高電平調(diào)幅電路的分類：分類： 集電極調(diào)幅集電極調(diào)幅 基極調(diào)幅以基極調(diào)幅以 集電極基極集電極基極( (或發(fā)射極或發(fā)射極) )組合調(diào)幅組合調(diào)幅5.3 5.3 調(diào)幅電路調(diào)幅電路其中高電平調(diào)幅為了保證調(diào)制的線性特性：其中高電平調(diào)幅為了保證調(diào)制的線性特性：u基極調(diào)幅：基極調(diào)幅： 工作在欠壓區(qū)工

18、作在欠壓區(qū)u集電極調(diào)幅：工作在過壓區(qū)集電極調(diào)幅：工作在過壓區(qū)242 2、基極調(diào)幅電路（欠壓狀態(tài)）、基極調(diào)幅電路（欠壓狀態(tài)）5 5. .3 3 調(diào)幅電路調(diào)幅電路)()(BB0BBtuVtV(2) (2) 電路及波形電路及波形（P171P171，圖，圖5.3.75.3.7）(1) (1) 基本原理基本原理用調(diào)制信號控制丙類諧振功放的用調(diào)制信號控制丙類諧振功放的基極偏壓基極偏壓，從而實現(xiàn)調(diào)幅。，從而實現(xiàn)調(diào)幅。高頻載波高頻載波低頻調(diào)制低頻調(diào)制調(diào)幅波調(diào)幅波u載波載波u uc c( (t t) )由高頻變壓器由高頻變壓器TrTr1 1加到基極，加到基極，u調(diào)制信號調(diào)制信號u u( (t t) )經(jīng)低頻變壓

19、器經(jīng)低頻變壓器TrTr2 2加到基極回路，加到基極回路，C C2 2為高為高頻旁路電容，頻旁路電容，C C1 1和和C Ce e對高、低頻信號均起旁路作用，對高、低頻信號均起旁路作用，L,CL,C諧振在載頻諧振在載頻f fc c上。上。 u uBEBE= =V VBBOBBO+ +u u( (t t)+)+u uc c( (t t)=)=V VBBBB( (t t)+)+u uc c( (t t) )eERIRRRVVb2b1b2CCBBOu在分析高頻功率放大器的基極調(diào)制特性時已知，當(dāng)高頻功率放大器工作在欠壓狀態(tài)時:u集電極電流基波分量振幅Icmax隨基極偏置電壓VBB(t)的變化而變化。u基

20、極調(diào)幅電路必須工作在欠壓狀態(tài)，才能使VBB(t)隨u(t)變化，Icmax也將隨之而變化，從而得到調(diào)幅信號。 uo(t) 為普通的調(diào)幅波。25用調(diào)制信號控制丙類諧振功放的用調(diào)制信號控制丙類諧振功放的集電極集電極電壓，從而實現(xiàn)調(diào)幅。電壓，從而實現(xiàn)調(diào)幅。5 5. .3 3 調(diào)幅電路調(diào)幅電路)()(CC0CCtuVtV3 3、集電極調(diào)幅電路（過壓狀態(tài)）、集電極調(diào)幅電路（過壓狀態(tài)）(1) (1) 基本原理基本原理(2) (2) 電路及波形電路及波形u載波載波u uc c( (t t) )通過高頻變壓器通過高頻變壓器TrTr1 1引到被調(diào)放大器引到被調(diào)放大器V V的基極，的基極，u調(diào)制信號調(diào)制信號u u

21、( (t t) )通過低頻變壓器通過低頻變壓器TrTr2 2加到加到V V集電極回路，且集電極回路，且與電源電壓與電源電壓V VCCCC相串聯(lián)，相串聯(lián)， C C1 1、 C C2 2為高頻旁路電容，為高頻旁路電容， uL,CL,C諧振在載頻諧振在載頻f fc c上。上。u在分析集電極調(diào)制特性時已知，當(dāng)功率放大器工作在過在分析集電極調(diào)制特性時已知，當(dāng)功率放大器工作在過壓狀態(tài)時，集電極電流的基波分量壓狀態(tài)時，集電極電流的基波分量I Icmaxcmax與集電極偏置電與集電極偏置電壓成壓成線性線性關(guān)系關(guān)系( (電流受控于集電極的電壓電流受控于集電極的電壓) )。u因此，要實現(xiàn)集電極調(diào)幅必須要求放大器工作在過壓狀因此，要實現(xiàn)集電極調(diào)幅必須要求放大器工作在過壓狀態(tài)。態(tài)。26【小結(jié)小結(jié)】： 基極調(diào)幅電路基極調(diào)幅電路u 由于基極調(diào)幅電路工作在欠壓區(qū)，其最大缺由于基極調(diào)幅電路工作在欠壓區(qū)，其最大缺點就是效率低，點就是效率低，u 但由于基極電流較小，則對于調(diào)制