第5章振幅調制電路概述振幅調制原理及特性振幅調制電路

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

鋸齒波調制信號：由原始信號轉換成的低頻信號已調信號（已調波）：經過調制后的高頻信號

5.1概述調制：用調制信號去控制載波信號的某一個參量的過程。

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

ka由調幅電路決定通過相乘實現！5二、單頻調制把調幅波振幅變化規律，即稱為調幅波的包絡。1、表達式通常

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

ma=0時未調幅ma=1時最大調幅（百分之百）ma>1時過量調幅，包絡失真，實際電路中必須避免7百分百調幅波形過量調幅波形可見,調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調制信號ωc載波調幅波ωc

+Ω上邊頻ωc

-Ω下邊頻特點:（1）調制過程是實現頻譜線性搬移的過程（2）調幅波的帶寬：94、功率載波功率：每一邊頻功率：故由于調幅波的平均總功率：當ma=1時，邊頻功率達到最大，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，因而調幅波的功率浪費大，效率低。10復習回顧3、AM波的功率分配1、AM波數學表示式2、AM波頻譜結構11三、多頻調制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調制信號ω

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

同單頻調制，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。不經濟。要抑制載波。最高調制頻率通常135.2.2抑制載波的雙邊帶和單邊帶調幅波一、雙邊帶調幅波1、表達式DSB波：抑制了載波分量，只含上、下邊帶分量。單頻調制時：用載波和調制信號直接相乘實現！無載波分量！2、頻譜調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）包絡隨調制信號變化，但包絡不能完全準確地反映調制信號變化規律。包絡線特點：（1）載波相位在調制電壓零交點處要突變15二、單邊帶調幅波1、表達式SSB波：只含一個邊帶分量單頻調制時2、頻譜或單頻調制的單邊帶調幅波的頻譜為或（1）頻帶只有雙邊帶調幅波的一半，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設某一廣播電臺的信號電壓問：此電臺的頻率是多少？調制信號頻率是多少？解：電臺的角頻率為：頻率為：調制信號的角頻率為：頻率為：17例2已知調幅波輸出電壓

試求出調幅系數及頻帶寬度，畫出調幅波波形和頻譜圖。18例3已知調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、調幅波在調制信號一周期內的平均功率。195.3振幅調制電路在低功率電平時進行調制，因此它產生小功率的調幅波，然后由線性功率放大器放大，得到所要求功率的調幅波，一般用于發射機的前級。按輸出信號功率的高低分：高電平調幅電路：低電平調幅電路：優點：整機效率高。設計時輸出功率和效率不是主要指標。重點是提高調制的線性度，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行調制，調制與功放合一，一般用于發射機的末級。一般只能產生AM。設計時必須兼顧輸出功率、效率和調制線性的要求。205.3.1低電平調幅電路主要電路：主要用途：可產生AM、DSB

、SSB二極管調幅電路

模擬乘法器調幅電路

單二極管開關狀態調幅電路

二極管平衡調幅電路

二極管環型調幅電路

21開關頻率當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，二極管的導通和截止將完全受大振幅電壓的控制，可以近似認為二極管處于理想開關狀態。+-udidid一、單二極管開關狀態調幅電路

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

Ω

ωc

2ωcB=2Ω經帶通濾波后可取出可得到AM信號24+D1、D2都是在的正半周導通，負半周截止，故其開關函數都是二、二極管平衡調幅電路ud1ud2i1i2+uL1_＋u'L—－uL2+1:11:22:1251:11:22:1Ω

ωc+Ωωc-Ω3ωc+Ω3ωc-Ω能實現DSB調幅信號的調幅。

經帶通濾波后可取出i1i2i26D1D32C2LRLT2D4D2T3T1

在平衡電路的基礎上，再增加兩個二極管D3、D4。電路中四個二極管首尾相接。（1）電路結構構成環形

三、二極管環形調幅電路則有

D1D2D3D4D1D3C2LRLT2D4D2T3T1+

-uc+

-uc+uL-uΩ+-uΩ+-uΩ+-III設：27（2）工作原理分析D3、D4的開關函數是D1、D2的開關函數是，28那么在一個周期內平衡調幅電路I，II在負載RL上產生的電壓為：3ωc-Ω3ω+Ωωc-Ωω+Ω能實現DSB調幅信號的調幅。

經帶通濾波后可取出29四、模擬乘法器調幅電路(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，

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

------實現普通調幅波調幅用于實現調幅的模擬乘法器有國產芯片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；T為絕對溫度。2

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

=i6=I0/2iIiII-uo+Iyi5i6當加入信號uy時，流過Ry的電流為：5、擴大uy的線性動態范圍的措施∵有使用射極負反饋電路Ry，可擴展uy的線性范圍。36經輸出端中心頻率為，帶寬為的帶通濾波器，則取出的為DSB信號。為大信號輸入即。根據雙曲正切函數的特性，大信號條件下具有開關函數的特性37MC1596調幅電路R1、R2、R3和Rc為管子提供靜態偏壓，8端為交流地電位；(四）模擬乘法器MC1596調幅電路T7、T8和D構成鏡像電流源。擴展u?的線性動態范圍載波調零電位器，可通過調節Rw，使，相當于在1、4腳之間加了一個直流電壓Uo，以產生AM波。385.3.2高電平調幅電路主要要求：兼顧輸出功率大、效率高、調制線性度好用途：產生普通調幅波主要電路：利用丙類諧振功放實現基極調幅集電極調幅調制信號控制基極電源電壓，工作于欠壓區，效率較低，適用于小功率發射機。調制信號控制集電極電源電壓，工作于過壓區，效率高。根據調制信號接入方式的不同分為：39一、集電極調幅電路（一）電路構成分析時,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制信號變化而變化。40（二）調幅原理由圖可知,在過壓區,IC0

、Ic1m與VCC成線性關系:可見此電路可產生普通調幅波。要得到100%調幅，即41（三）各功率和效率（1）在載波狀態即未調制時集電極效率：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）在調制信號一周內,VCT提供的功率提供的功率平均直流輸入功率:調制信號提供的功率：44邊頻功率：集電極平均損耗：平均集電極效率：由調制信號提供，調制信號為功率源。451）必須工作在過壓區。2）在調制一周內的各平均功率都是載波狀態對應功率的倍。4）調制過程中效率不變。（等效率調制）3）在調制最高點的各功率都是載波狀態對應功