《高頻電子線路》陽昌漢版 第5章-振幅調(diào)制電路

第5章振幅調(diào)制電路概述振幅調(diào)制原理及特性振幅調(diào)制電路

1一、基本概念信號

載波信號：（等幅）高頻振蕩信號

正弦波

方波

三角波

鋸齒波調(diào)制信號：由原始信號轉(zhuǎn)換成的低頻信號已調(diào)信號（已調(diào)波）：經(jīng)過調(diào)制后的高頻信號

5.1概述調(diào)制：用調(diào)制信號去控制載波信號的某一個參量的過程。

解調(diào)：調(diào)制的逆過程，即從已調(diào)波中恢復(fù)原調(diào)制信號的過程。（基帶信號）2二、調(diào)制的分類按調(diào)制信號分模擬調(diào)制按載波信號分連續(xù)波調(diào)制脈沖波調(diào)制振幅調(diào)制（簡稱調(diào)幅，AM）頻率調(diào)制（簡稱調(diào)頻，F(xiàn)M）相位調(diào)制（簡稱調(diào)相，PM）脈沖振幅調(diào)制(PAM)脈沖寬度調(diào)制(PWM)脈沖位置調(diào)制(PPM)脈沖編碼調(diào)制(PCM)（正弦波）本章以調(diào)制信號為模擬信號的連續(xù)波調(diào)制為例進(jìn)行討論，其結(jié)論也適合于數(shù)字調(diào)制數(shù)字調(diào)制3調(diào)制：由調(diào)制信號去控制載波的三參量（振幅、頻率、相位）之一，使其隨調(diào)制信號線性變化。三、調(diào)制與解調(diào)的方式瞬時振幅：瞬時頻率：瞬時相位：調(diào)幅：檢波對應(yīng)解調(diào)用控制載波振幅調(diào)頻：鑒頻對應(yīng)解調(diào)用控制載波頻率調(diào)相：鑒相對應(yīng)解調(diào)用控制載波相位45.2振幅調(diào)制原理及特性5.2.1普通調(diào)幅波簡稱AM調(diào)幅波一、普通調(diào)幅波一般表達(dá)式載波信號：調(diào)制信號：普通調(diào)幅波振幅：普通調(diào)幅波信號：

ka由調(diào)幅電路決定通過相乘實現(xiàn)！5二、單頻調(diào)制把調(diào)幅波振幅變化規(guī)律，即稱為調(diào)幅波的包絡(luò)。1、表達(dá)式通常

調(diào)幅指數(shù)或調(diào)幅度，表示載波振幅受調(diào)制信號控制后改變的程度62、波形波形特點：（1）調(diào)幅波的振幅（包絡(luò)）的變化規(guī)律與調(diào)制信號波形一致（2）調(diào)幅度ma反映了調(diào)幅的強(qiáng)弱程度，可以看出：一般ma值越大調(diào)幅越深

ma=0時未調(diào)幅ma=1時最大調(diào)幅（百分之百）ma>1時過量調(diào)幅，包絡(luò)失真，實際電路中必須避免7百分百調(diào)幅波形過量調(diào)幅波形可見,調(diào)幅波并不是一個簡單的正弦波，包含有三個頻率分量：

3、頻譜載波分量：上邊頻分量：下邊頻分量：不含傳輸信息含傳輸信息含傳輸信息8

Ω調(diào)制信號ωc載波調(diào)幅波ωc

+Ω上邊頻ωc

-Ω下邊頻特點:（1）調(diào)制過程是實現(xiàn)頻譜線性搬移的過程（2）調(diào)幅波的帶寬：94、功率載波功率：每一邊頻功率：故由于調(diào)幅波的平均總功率：當(dāng)ma=1時，邊頻功率達(dá)到最大，但僅為Poav/3實際使用中，ma在0.1~1之間，平均值為0.3。可見普通調(diào)幅波中含有信息的上下邊頻分量所占的功率非常小，而不含信息的載波占絕大多數(shù)，因而調(diào)幅波的功率浪費大，效率低。10復(fù)習(xí)回顧3、AM波的功率分配1、AM波數(shù)學(xué)表示式2、AM波頻譜結(jié)構(gòu)11三、多頻調(diào)制12同樣含有三部分頻率成份載波分量上邊頻帶分量下邊頻帶分量Ωmaxωcω調(diào)制信號ω

c載波ω調(diào)幅波ωc-Ωmax下邊頻帶ωc+Ωmax上邊頻帶ΩmaxΩmaxΩmax特點:（1）實現(xiàn)頻譜線性搬移（2）調(diào)幅波帶寬：

同單頻調(diào)制，信息含于邊帶分量中，載波不含有用信息，但載波占有很大能量。不經(jīng)濟(jì)。要抑制載波。最高調(diào)制頻率通常135.2.2抑制載波的雙邊帶和單邊帶調(diào)幅波一、雙邊帶調(diào)幅波1、表達(dá)式DSB波：抑制了載波分量，只含上、下邊帶分量。單頻調(diào)制時：用載波和調(diào)制信號直接相乘實現(xiàn)！無載波分量！2、頻譜調(diào)制信號載波下邊頻上邊頻帶寬：頻譜只有DSB波的頻譜成份中抑制了載波分量，全部功率為邊帶占有，功率利用率高于AM波。143、波形（2）包絡(luò)隨調(diào)制信號變化，但包絡(luò)不能完全準(zhǔn)確地反映調(diào)制信號變化規(guī)律。包絡(luò)線特點：（1）載波相位在調(diào)制電壓零交點處要突變15二、單邊帶調(diào)幅波1、表達(dá)式SSB波：只含一個邊帶分量單頻調(diào)制時2、頻譜或單頻調(diào)制的單邊帶調(diào)幅波的頻譜為或（1）頻帶只有雙邊帶調(diào)幅波的一半，其頻帶利用率高3、特點（2）全部功率都含有信息，功率利用率高16例1設(shè)某一廣播電臺的信號電壓問：此電臺的頻率是多少？調(diào)制信號頻率是多少？解：電臺的角頻率為：頻率為：調(diào)制信號的角頻率為：頻率為：17例2已知調(diào)幅波輸出電壓

試求出調(diào)幅系數(shù)及頻帶寬度，畫出調(diào)幅波波形和頻譜圖。18例3已知調(diào)幅波表示式試畫出它的波形和頻譜圖，求出頻帶寬度。若已知RL=1Ω，試求載波功率、邊頻功率、調(diào)幅波在調(diào)制信號一周期內(nèi)的平均功率。195.3振幅調(diào)制電路在低功率電平時進(jìn)行調(diào)制，因此它產(chǎn)生小功率的調(diào)幅波，然后由線性功率放大器放大，得到所要求功率的調(diào)幅波，一般用于發(fā)射機(jī)的前級。按輸出信號功率的高低分：高電平調(diào)幅電路：低電平調(diào)幅電路：優(yōu)點：整機(jī)效率高。設(shè)計時輸出功率和效率不是主要指標(biāo)。重點是提高調(diào)制的線性度，減小不需要的頻率分量和提高濾波性能。在所需的功率電平上進(jìn)行調(diào)制，調(diào)制與功放合一，一般用于發(fā)射機(jī)的末級。一般只能產(chǎn)生AM。設(shè)計時必須兼顧輸出功率、效率和調(diào)制線性的要求。205.3.1低電平調(diào)幅電路主要電路：主要用途：可產(chǎn)生AM、DSB

、SSB二極管調(diào)幅電路

模擬乘法器調(diào)幅電路

單二極管開關(guān)狀態(tài)調(diào)幅電路

二極管平衡調(diào)幅電路

二極管環(huán)型調(diào)幅電路

21開關(guān)頻率當(dāng)二極管在兩個電壓共同作用下，其中一個電壓振幅足夠大，另一個電壓振幅較小，二極管的導(dǎo)通和截止將完全受大振幅電壓的控制，可以近似認(rèn)為二極管處于理想開關(guān)狀態(tài)。+-udidid一、單二極管開關(guān)狀態(tài)調(diào)幅電路

(1)什么是開關(guān)狀態(tài)(2)調(diào)幅原理+-ud?id=?22uc（t）為周期性的函數(shù)，可用傅立葉級數(shù)展開引入開關(guān)函數(shù)表示二極管的開關(guān)作用?23

Ω

ωc

2ωcB=2Ω經(jīng)帶通濾波后可取出可得到AM信號24+D1、D2都是在的正半周導(dǎo)通，負(fù)半周截止，故其開關(guān)函數(shù)都是二、二極管平衡調(diào)幅電路ud1ud2i1i2+uL1_＋u'L—－uL2+1:11:22:1251:11:22:1Ω

ωc+Ωωc-Ω3ωc+Ω3ωc-Ω能實現(xiàn)DSB調(diào)幅信號的調(diào)幅。

經(jīng)帶通濾波后可取出i1i2i26D1D32C2LRLT2D4D2T3T1

在平衡電路的基礎(chǔ)上，再增加兩個二極管D3、D4。電路中四個二極管首尾相接。（1）電路結(jié)構(gòu)構(gòu)成環(huán)形

三、二極管環(huán)形調(diào)幅電路則有

D1D2D3D4D1D3C2LRLT2D4D2T3T1+

-uc+

-uc+uL-uΩ+-uΩ+-uΩ+-III設(shè)：27（2）工作原理分析D3、D4的開關(guān)函數(shù)是D1、D2的開關(guān)函數(shù)是，28那么在一個周期內(nèi)平衡調(diào)幅電路I，II在負(fù)載RL上產(chǎn)生的電壓為：3ωc-Ω3ω+Ωωc-Ωω+Ω能實現(xiàn)DSB調(diào)幅信號的調(diào)幅。

經(jīng)帶通濾波后可取出29四、模擬乘法器調(diào)幅電路(一)模擬乘法器的傳輸特性模擬乘法器具有兩個輸入端（常稱X輸入和Y輸入）和一個輸出端，

是一個三端口網(wǎng)絡(luò)，電路符號如圖所示：理想的傳輸特性：式中：K為增益系數(shù)或標(biāo)度因子，單位為，K的數(shù)值與乘法器的電路參數(shù)有關(guān)。30(二)模擬乘法器的振幅調(diào)制原理------實現(xiàn)雙邊帶調(diào)幅且改變UAB可改變ma

------實現(xiàn)普通調(diào)幅波調(diào)幅用于實現(xiàn)調(diào)幅的模擬乘法器有國產(chǎn)芯片BG314、XCC，國外芯片MC1496（1596）、AD630等。31(三)模擬乘法器的工作原理i5為T1、T2差分放大電路的恒流源。總電路有兩個單差分對管電路T1、T2

、T5和T3、T4、T6組合而成。i6為T3、T4差分放大電路的恒流源。I0為T5、T6差分對管的恒流源。1、雙差分對管模擬乘法器的原理電路輸入信號ux加在兩個單差分對管的輸入端，uy加在T5和T6的輸入端。i1i2i3i4i5i6iⅠiⅡ32式中，q為電子電荷；k為波耳茲曼常數(shù)；T為絕對溫度。2

、T5和T6組成差分對管的電流電壓關(guān)系同理333、T1、T2和T3、T4組成的差分對管的電流電壓關(guān)系34當(dāng)輸入為小信號并滿足：------只有當(dāng)輸入信號較小時，具有較理想的相乘作用。4、輸出電壓35I0/2I0/2RcRcVccT1T2T3T4T5T6Ry+ux-+uy-Ry取值應(yīng)遠(yuǎn)大于晶體管T5,T6的發(fā)射極電阻，即有靜態(tài)時，i5

=i6=I0/2iIiII-uo+Iyi5i6當(dāng)加入信號uy時，流過Ry的電流為：5、擴(kuò)大uy的線性動態(tài)范圍的措施∵有使用射極負(fù)反饋電路Ry，可擴(kuò)展uy的線性范圍。36經(jīng)輸出端中心頻率為，帶寬為的帶通濾波器，則取出的為DSB信號。為大信號輸入即。根據(jù)雙曲正切函數(shù)的特性，大信號條件下具有開關(guān)函數(shù)的特性37MC1596調(diào)幅電路R1、R2、R3和Rc為管子提供靜態(tài)偏壓，8端為交流地電位；(四）模擬乘法器MC1596調(diào)幅電路T7、T8和D構(gòu)成鏡像電流源。擴(kuò)展u?的線性動態(tài)范圍載波調(diào)零電位器，可通過調(diào)節(jié)Rw，使，相當(dāng)于在1、4腳之間加了一個直流電壓Uo，以產(chǎn)生AM波。385.3.2高電平調(diào)幅電路主要要求：兼顧輸出功率大、效率高、調(diào)制線性度好用途：產(chǎn)生普通調(diào)幅波主要電路：利用丙類諧振功放實現(xiàn)基極調(diào)幅集電極調(diào)幅調(diào)制信號控制基極電源電壓，工作于欠壓區(qū)，效率較低，適用于小功率發(fā)射機(jī)。調(diào)制信號控制集電極電源電壓，工作于過壓區(qū)，效率高。根據(jù)調(diào)制信號接入方式的不同分為：39一、集電極調(diào)幅電路（一）電路構(gòu)成分析時,將此電路看成高頻功率放大電路:

集電極有效電源電壓為：高頻旁路電容它隨調(diào)制信號變化而變化。40（二）調(diào)幅原理由圖可知,在過壓區(qū),IC0

、Ic1m與VCC成線性關(guān)系:可見此電路可產(chǎn)生普通調(diào)幅波。要得到100%調(diào)幅，即41（三）各功率和效率（1）在載波狀態(tài)即未調(diào)制時集電極效率：集電極損耗：載波輸出功率:直流電源輸入功率:42（2）在調(diào)制最高點，即集電極效率：集電極損耗：輸出功率:有效電源輸入功率:43（3）在調(diào)制信號一周內(nèi),VCT提供的功率提供的功率平均直流輸入功率:調(diào)制信號提供的功率：44邊頻功率：集電極平均損耗：平均集電極效率：由調(diào)制信號提供，調(diào)制信號為功率源。451）必須工作在過壓區(qū)。2）在調(diào)制一周內(nèi)的各平均功率都是載波狀態(tài)對應(yīng)功率的倍。4）調(diào)制過程中效率不變。（等效率調(diào)制）3）在調(diào)制最高點的各功率都是載波狀態(tài)對應(yīng)功