模拟乘法器双边带调幅电路幻灯片

1、 2 3 4 教学重点教学重点 教学难点教学难点 普通调幅波、双边带及单边带调幅波的基本性质普通调幅波、双边带及单边带调幅波的基本性质 普通调幅波的基本性质普通调幅波的基本性质 5 调幅电路是频谱搬移电路。按照调幅方式，可分为调幅电路是频谱搬移电路。按照调幅方式，可分为: : 4.2.1 4.2.1各类调幅波的基本性质各类调幅波的基本性质 普通调幅（普通调幅（AM） 双边带调幅双边带调幅 （DSB） 单边带调幅（单边带调幅（SSB） 本章先讲各类调幅波的基本性质，然后介绍几本章先讲各类调幅波的基本性质，然后介绍几 种不同的调幅电路。种不同的调幅电路。 6 ( )coscos2 ccmccmc

2、u tUtUf t式式(7-1) 一、普通调幅波的基本性质一、普通调幅波的基本性质 1 1、普通调幅波的数学表达式、普通调幅波的数学表达式 普通调幅信号是载波信号振幅按调制信号规律变化普通调幅信号是载波信号振幅按调制信号规律变化 的一种振幅调制信号的一种振幅调制信号，简称，简称调幅信号调幅信号。 设高频载波设高频载波uc(t)的表达式为的表达式为: : 7 调幅时，载波的频率和相位不变，而调幅时，载波的频率和相位不变，而振幅将随调制振幅将随调制 信号信号u(t)线性变化线性变化。则调幅波的振幅。则调幅波的振幅Ucm(t)可写成可写成 : ( )( ) cmcm UtUut 式中，式中，k是一个

3、与调幅电路有关的比例常数。因此，调是一个与调幅电路有关的比例常数。因此，调 幅波的数学表达式为幅波的数学表达式为: ( )( )cos( )cos AMcmccmc utUttUutt 式式(7-2) 8 若调制信号为：若调制信号为： 其中其中Ffc。把（。把（7-37-3）代入（）代入（7-27-2）得）得: : 式式(7-3)( )coscos2 mm utUtUFt ( )(cos)cos1cos m AMcmmccm cm U utUUttUt U c （）cost (1cos)cos1cos cm cmccmac cm U UttUmtt U （）cos 式式(7-4) 式中，式中，

4、mcm UkU 为受调后载波电压振幅的最大变化量。为受调后载波电压振幅的最大变化量。 1 1）单频调制）单频调制 9 它反映了载波振幅受调制信号控制的程度，它反映了载波振幅受调制信号控制的程度，ma与与Um 成正比。成正比。 由此可得调幅波的最大振幅为：由此可得调幅波的最大振幅为： 调幅波的最小振幅为调幅波的最小振幅为 ： / amcmcmcm mkUUUU ( )1cos cmcma UtUmt（） 是高频振荡信号的振幅，它反映了调制信号的变化规是高频振荡信号的振幅，它反映了调制信号的变化规 律，称为调幅波的律，称为调幅波的包络包络。 max 1 cmcma UUm（） min 1 cmcm

5、a UUm（） 调幅系数调幅系数或或调幅度调幅度为：为： 10 上式第一种表示常用于在实验室中根据调幅波的波形上式第一种表示常用于在实验室中根据调幅波的波形 去求去求m ma a 。 则有则有 ： maxminmaxmin maxmin cmcmcmcmcmcm a cmcmcmcm UUUUUU m UUUU t 0 Ucm 11 举例说明：举例说明： 1 1、已知一调幅波的最大振幅值为、已知一调幅波的最大振幅值为10V10V，最小振幅值，最小振幅值 为为6V6V，则调幅度，则调幅度ma为多少？为多少？ 2 2、u u（t t）=5=5（1+0.4cos1001+0.4cos100t)cos

6、10t)cos107 7t t（V V） 12 如果调制信号为多频信号，即如果调制信号为多频信号，即： 此时调制信号为非正弦的周期信号。则此时调制信号为非正弦的周期信号。则 ： 1122 ( )coscoscos mmmnn utUtUtUt 式中式中 cn fFFF 21 2 2）多频调制）多频调制 13 1 (1coscos n cmajjc j Umtt ） 式式(7-6) 式中：式中： 1122 /,/,/ amcmamcmanmncm mUUmUUmUU twtmtmtmUu cnanaacmtAM cos)coscoscos1 ( 2211)( 14 1）单频调制的波形）单频调制的

7、波形 根据式（根据式（7-37-3）、（）、（7-17-1）、（）、（7-47-4）可画出）可画出 u（t）、）、uc（t）和不同和不同m ma a条件下条件下uAM（t）的波形：的波形： 2 2、普通调幅波的波形、普通调幅波的波形 15 (a)(a)调制信号波形调制信号波形 t 0 u U U m m (b)(b)载波信号波形载波信号波形 0 t uc c U Ucm cm 波形：波形： 16 (c)(c)ma1调幅波波形调幅波波形（理想调幅（理想调幅 ） uAM 0 t （f） ma1调幅波波形（实际调幅调幅波波形（实际调幅 ） t2t10 t uAM 波形：波形： 20 由（由（e）可知

8、，在）可知，在ma1时，此时其包络已不能反映时，此时其包络已不能反映 调制信号的变化规律。而在实际调幅器中，图调制信号的变化规律。而在实际调幅器中，图（f）对对 基极调幅来说，在基极调幅来说，在t1-t2时间内由于管子发射结加反偏电时间内由于管子发射结加反偏电 压而截止，使压而截止，使uAM(t)=0，即出现包络部分中断。此时调，即出现包络部分中断。此时调 幅波将产生失真，称为幅波将产生失真，称为过调幅失真过调幅失真。而。而ma1时的调幅称时的调幅称 为过调幅。为过调幅。 因此，为了因此，为了避免出现过调幅失真，应使调幅系数避免出现过调幅失真，应使调幅系数ma1 。 21 此时调幅波有此时调幅

9、波有1800的相移，相位突变发生在的相移，相位突变发生在 的时刻，我们称为的时刻，我们称为“零点突变零点突变”。 )180cos(cos1)( 0 ttmUtu cacmAM 0cos1tma 实际上，当实际上，当ma1时，在时，在t1-t2时间间隔内时间间隔内, 0cos1tma 即即: 0)(tU cm 由于振幅值恒大于零，所以由于振幅值恒大于零，所以uAM(t)可改写为可改写为: 22 即式（即式（7-6）非正弦的周期信号的调制。）非正弦的周期信号的调制。 2 2）多频调制的波形）多频调制的波形 0 0 t t uAM u 23 1）单频调制的频谱与带宽）单频调制的频谱与带宽 单频调幅波

10、是由三个频率分量构成的：单频调幅波是由三个频率分量构成的： 第一项为第一项为载波分量载波分量； 第二项频率为第二项频率为fc-F,称为称为下边频分量下边频分量，其振幅为，其振幅为1/2maUcm ； 第三项频率为第三项频率为 fc+F ,称为称为上边频分量上边频分量，其振幅也为，其振幅也为1/2maUcm 。 利用积化和差可把式（利用积化和差可把式（7-4）分解为）分解为: 3 3、普通调幅波的频谱与带宽、普通调幅波的频谱与带宽 （7-7） 24 由图可见，上下边频分量对称的排列在载波分量的两侧，由图可见，上下边频分量对称的排列在载波分量的两侧， 则调幅波的带宽则调幅波的带宽fbw为为: 单频

11、信号调制时的频谱单频信号调制时的频谱 F Um f Um/V 0fc+F fc-F fc Ucm 1/2ma Ucm 1/2ma Ucm FFfFff ccbw 2)()( 频谱：频谱： 25 如果调制信号为含有限带宽的多频信号，其调幅如果调制信号为含有限带宽的多频信号，其调幅 波表达式波表达式用积化和差得用积化和差得: 11 11 coscoscos 22 nn Amcajcmcjajcmcj jj uttm Um U cm （）=U（）t（）t 式式(7-8) 多频信号调幅波的频谱是由载波分量和多频信号调幅波的频谱是由载波分量和n对对称于载对对称于载 波分量的边频分量组成，组成两个频带。波

12、分量的边频分量组成，组成两个频带。 频率范围为频率范围为 （fc +F1 ）（）（fc +Fn ） 称为称为上边带上边带； （fc Fn ）（）（fc F1 ）称为称为下边带下边带。 2 2）多频调制的频谱与带宽）多频调制的频谱与带宽 26 上下边带也对称地排列在载波分量的两侧，由于最低调上下边带也对称地排列在载波分量的两侧，由于最低调 制频率制频率Fmin=F1，最高调制频率，最高调制频率Fmax=Fn ，故调幅波带宽，故调幅波带宽 : f Um/V 0 调制信号调制信号 F1F2Fnfcfc+F1fc-Fn fc-F1 fc+Fn 下边带下边带上边带上边带 多频信号调制时的频谱多频信号调制

13、时的频谱 max ()()22 bwcncnn ffFfFFF 频谱：频谱： 普通调幅是频谱搬移电路普通调幅是频谱搬移电路 27 调幅电路的作用：调幅电路的作用： 在时域实现在时域实现 u(t)和和uc(t)相乘；相乘； 反映在波形上就是将反映在波形上就是将u(t)不失真地搬移到高频不失真地搬移到高频 振荡的振幅上；振荡的振幅上； 频域则将频域则将u(t)的频谱不失真地搬移到的频谱不失真地搬移到fc的两边。的两边。 28 设调制信号为单频正弦波，负载为设调制信号为单频正弦波，负载为RL，则载波功率为，则载波功率为: 上、下边频的功率均为上、下边频的功率均为: 调幅波在调制信号周期内的平均功率为

14、调幅波在调制信号周期内的平均功率为: 2 1 2 cm c L U P R 1 1 / 2 2 sbacmLsb PPm UR 2 下上 （） 边频的功率均为边频的功率均为: 2 11 / 22 sbacmLac Pm URm P 2 （） 2 1 2 avcaccsb PPm PPP 4 4、普通调幅波的功率关系、普通调幅波的功率关系 29 注：注：如果调制信号为多频信号，则调幅波平均功如果调制信号为多频信号，则调幅波平均功 率率等等于载波和各个功率之和。于载波和各个功率之和。 从传输信息的角度来看，调幅波平均功率从传输信息的角度来看，调幅波平均功率Pav中有用中有用 的是边频功率的是边频功

15、率Psb，载波功率，载波功率Pc是没有用的，它在平均功是没有用的，它在平均功 率中占的比例较大。率中占的比例较大。 当当ma=1时，有用的时，有用的Psb在在Pav中所占的比例最大，大中所占的比例最大，大 约为约为33%。而实际上调幅波的。而实际上调幅波的ma远小于远小于1。 因此，因此，有用的边频功率占整个调幅波平均功率的比有用的边频功率占整个调幅波平均功率的比 例很小，发射机的效率很低。例很小，发射机的效率很低。 30 二、双边带调幅波的基本性质二、双边带调幅波的基本性质 普通调幅信号的普通调幅信号的缺点缺点：无用无用的载频分量通过相乘器的载频分量通过相乘器 仅起着将调制信号频谱搬移到仅起

16、着将调制信号频谱搬移到fc的两边，本身并不反映的两边，本身并不反映 调制信号的变化，但占绝大部分功率，有用的上、下边调制信号的变化，但占绝大部分功率，有用的上、下边 频分量反映调制信号的频谱结构，占很少的功率。频分量反映调制信号的频谱结构，占很少的功率。 解决：解决：在传输前将载频分量抑制掉，则可以大大节省在传输前将载频分量抑制掉，则可以大大节省 发射机的发射功率。发射机的发射功率。 仅传输两个边频（带）的调制方式称为抑制载波的双仅传输两个边频（带）的调制方式称为抑制载波的双 边带调制，简称边带调制，简称双边带调制（双边带调制（DSB）。 31 1）单频调制）单频调制 由式（由式（7-2）和（

17、）和（7-4）可得双边带调幅波的数学表）可得双边带调幅波的数学表 达式为达式为: 2）多频调制多频调制 式式(7-14) coscoscos DSBcacmc ututtm Utt （）=（） 由式（由式（7-6）可得）可得 : 式式(7-15) 1 ( )coscos n DSBcmcajj j utUtmt 1 1、双边带调幅波的数学表达式、双边带调幅波的数学表达式 32 单频调制的波形单频调制的波形 u t 0 t 0 0 t (c)双边带调幅波信号波形双边带调幅波信号波形 (b)载波信号波形载波信号波形 U Ucm cm t3 t2 t1 (a)调制信号波形调制信号波形 U U m m

18、 u uDSB DSB 2 2、双边带调幅波的波形、双边带调幅波的波形 33 双边带信号的包络仍然是随调制信号变化的，但双边带信号的包络仍然是随调制信号变化的，但 它的它的包络已不能完全准确地反映低频调制信号的变包络已不能完全准确地反映低频调制信号的变 化规律化规律。 双边带信号在调制信号的负半周，已调波高频与双边带信号在调制信号的负半周，已调波高频与 原载频反相，调制信号的正半周，已调波高频与原原载频反相，调制信号的正半周，已调波高频与原 载频同相。在载频同相。在t=t1、t2、t3调制电压过零点调制电压过零点时波形有时波形有 1800的相位突变，其包络已不再反映的相位突变，其包络已不再反映

19、u(t)的变化规的变化规 律。律。 波形小结：波形小结： 34 1）单频调制调幅波的频谱与带宽单频调制调幅波的频谱与带宽 它只有上、下边频两个分量它只有上、下边频两个分量 ，其频谱为：，其频谱为： Um/V f 0 F Um 单频信号调制时双边带调幅波的频谱单频信号调制时双边带调幅波的频谱 fc+F fc-Ffc Ucm 1/2 maUcm1/2 maUcm 3 3、双边带调幅波的频谱与带宽、双边带调幅波的频谱与带宽 35 调幅波的调幅波的带宽带宽fbw为为 ： 与普通调幅波带宽的表达式一样。与普通调幅波带宽的表达式一样。 FFfFff ccbw 2)()( 2）多频调制调幅波的频谱与带宽）多

20、频调制调幅波的频谱与带宽 11 11 coscos 22 nn DSBajcmcjajcmcj jj utm Um U （）=（）t（）t 有上下两个边带分量，其频谱为有上下两个边带分量，其频谱为： 双边带调幅仍为频谱搬移电路。双边带调幅仍为频谱搬移电路。 36 上、下两个边带分量对称地排列在载波分量上、下两个边带分量对称地排列在载波分量 的两侧，为的两侧，为频谱搬移电路频谱搬移电路。 调幅波调幅波带宽带宽为：为： F1 调制信号调制信号 F2Fnf Um/V 0 fc+F1fc-Fnfcfc-F1 fc+Fn 下边带下边带上边带上边带 多频信号调制时双边带调幅波的频谱多频信号调制时双边带调幅

21、波的频谱 max ()()22 bwcncnn ffFfFFF 与普通调幅波带宽的表达式一样。与普通调幅波带宽的表达式一样。 4、双边带调幅波的功率关系（留给学生思考）、双边带调幅波的功率关系（留给学生思考） 频谱：频谱： 37 三、单边带调幅波的基本性质三、单边带调幅波的基本性质 从双边带调制的频谱结构上可知，上、下边带都反从双边带调制的频谱结构上可知，上、下边带都反 映了调制信号的频谱结构。映了调制信号的频谱结构。 因此，从传输信息的角度来看，还可以进一步将其因此，从传输信息的角度来看，还可以进一步将其 中一个边带抑制掉。中一个边带抑制掉。 仅传输一个边带（上边带或下边带）的调幅方式称仅传

22、输一个边带（上边带或下边带）的调幅方式称 为抑制载波的单边带调制，简称为抑制载波的单边带调制，简称单边带调制（单边带调制（SSB）。 38 1）单频调制）单频调制 由式（由式（7-7）可得单边带调幅波的）可得单边带调幅波的数学表达式数学表达式为为: 1 ( )cos() 2 SSBacmc utm Ut （下边带）（下边带） （7-16） 1 ( )cos() 2 SSBacmc utm Ut （上边带）（上边带） （7-17） 1 1、单边带调幅波的数学表达式、波形、频谱带宽、单边带调幅波的数学表达式、波形、频谱带宽 39 单边带调幅波信号波形单边带调幅波信号波形 0 t uSSB 其其波形

23、波形如下：（以下边带调制为例）如下：（以下边带调制为例） 单边带调幅信号为等幅波，其频率高于或低于载频。单边带调幅信号为等幅波，其频率高于或低于载频。 但多频调制时就不是等幅波了。但多频调制时就不是等幅波了。 40 单边带调幅波的单边带调幅波的频谱频谱为为(上边带调制上边带调制) Um/V f 0 F Ucm fc+F fc 1/2maUcm 单频信号调制时单边带调幅波的频谱单频信号调制时单边带调幅波的频谱 1 1 cos 2 n SSBajcmcj j utm U （）=（）t （下边带） （下边带） （7-18） 1 1 cos 2 n SSBajcmcj j utm U （）=（）t （

24、上边带）（上边带） （7-19） 2 2）多频调制）多频调制 41 单边带调幅波的单边带调幅波的频谱频谱为为(上边带调制上边带调制) 由上图可知，由上图可知，单边带调幅仍为频谱搬移电路。单边带调幅仍为频谱搬移电路。 f Um/V 0 F1 调制信号调制信号 F2Fnfc+F1fc fc+Fn 上边带上边带 多频信号调制时的频谱多频信号调制时的频谱 42 与普通、双边带调幅比较起来，与普通、双边带调幅比较起来，单边带调单边带调 幅波的频带压缩了一半幅波的频带压缩了一半，这对于提高短波波段，这对于提高短波波段 的频带利用率具有重大的现实意义。的频带利用率具有重大的现实意义。 11max () ()

25、 bwcncnn ffFfFFFFF 单边带调幅波的功率关系留给学生去思考单边带调幅波的功率关系留给学生去思考 。 调幅波的调幅波的带宽带宽f fbw bw为 为 ： 43 小结：三种调幅方式的比较小结：三种调幅方式的比较 44 f /KHz u 0.3V0.3V 2V 999.91000.11000 O f /KHz u 0.3V0.3V 999.91000.11000 O （b b） 图图7-87-8 例题分析例题分析 : 45 本讲小结本讲小结 3. 3.三种调制方式的优点、缺点及应用。三种调制方式的优点、缺点及应用。 1.1.普通调幅波（多频、单频调制）的数学表达式、普通调幅波（多频、

26、单频调制）的数学表达式、 波形、频谱带宽及功率关系等。波形、频谱带宽及功率关系等。 2.双边带及单边带调幅波（多频、单频调制）的双边带及单边带调幅波（多频、单频调制）的 数学表达式、波形、频谱带宽及功率关系等。数学表达式、波形、频谱带宽及功率关系等。 46 本讲作业本讲作业 1. 若某电压信号若某电压信号u u（t t）=5costcosct=5costcosct（V V） （cc），画出频谱图和并说明调幅波的性质。），画出频谱图和并说明调幅波的性质。 2. 若单频调幅波载波功率若单频调幅波载波功率Pc=1000WPc=1000W，Ma=0.3Ma=0.3，求两，求两 个边频功率之和个边频功率

27、之和PsbPsb为多少？总功率为多少？总功率PavPav为多少？为多少？ 3. 某调幅发射机未调制时发射功率为某调幅发射机未调制时发射功率为9KW9KW，当载波被，当载波被 正弦信号调幅时，发射功率为正弦信号调幅时，发射功率为10.125KW10.125KW。求调幅度。求调幅度MaMa， 如果同时又用另一正弦信号对它进行如果同时又用另一正弦信号对它进行4040的调幅，求这的调幅，求这 时的发射功率？时的发射功率？ 47 本讲导航本讲导航 教学内容教学内容 4.2.3 4.2.3 双边带调幅电路双边带调幅电路 教学目的教学目的 2.2. 理解双边带调幅电路的工作原理及分析方法理解双边带调幅电路的

28、工作原理及分析方法 4.2.4 4.2.4 单边带调幅电路单边带调幅电路 3.3.了解单边带调幅电路的工作原理了解单边带调幅电路的工作原理 4.2.2 4.2.2 普通调幅电路普通调幅电路 1.1. 理解普通调幅电路的工作原理及分析方法理解普通调幅电路的工作原理及分析方法 48 教学重点教学重点 教学难点教学难点 普通调幅电路的工作原理及分析方法普通调幅电路的工作原理及分析方法 双边带调幅、单边带调幅信号的产生方法双边带调幅、单边带调幅信号的产生方法 49 调幅电路按照输出功率的高低，又可分为调幅电路按照输出功率的高低，又可分为: 4.2.2 4.2.2普通调幅电路普通调幅电路 低电平调幅电路

29、低电平调幅电路 高电平调幅电路高电平调幅电路 模拟相乘调幅模拟相乘调幅 平衡调幅（二极管）平衡调幅（二极管） 环形调幅环形调幅 斩波调幅斩波调幅 平方律调幅平方律调幅 基极调幅（三极管）基极调幅（三极管） 集电极调幅集电极调幅 50 低电平调幅电路特点低电平调幅电路特点: :所需的调制功率小所需的调制功率小; 输出的功率也小。输出的功率也小。 非线性器件：模拟乘法器、二极管等非线性器件：模拟乘法器、二极管等 高电平调幅电路特点高电平调幅电路特点: :所需的调制功率大所需的调制功率大; ; 输出的功率也大，输出的功率也大， 常置于发射机的末极。常置于发射机的末极。 非线性器件：三极管、场效应管等

30、非线性器件：三极管、场效应管等 51 一、普通调幅电路的模型一、普通调幅电路的模型 KM 图图7-97-9普通调幅电路的模型普通调幅电路的模型 A u （ （t t） uo o（t t） uc c（t t） 模拟乘法模拟乘法 器器 加法器加法器 乘法器乘法器 的相乘的相乘 增益增益 加法加法 器的器的 加权加权 系数系数 52 二、普通调幅电路二、普通调幅电路 uZ u uc X Y u0A _ + R R R R KMXY 图图7-107-10模拟乘法器普通调幅电路模拟乘法器普通调幅电路 1 1、模拟乘法器调幅电路、模拟乘法器调幅电路 53 ( )cos m utUt 载波信号为载波信号为

31、： ( )cos ccmc u tUt 模拟乘法器的输出：模拟乘法器的输出： z u tut Mc （）=K（）u （t） 则电路的输出电压：则电路的输出电压： 0 1coscos Mmc u tK Utt czcm （ ）=-（u （t）+u （t）=-U（） 1coscos ac mtt cm =-U（） 令：令： aMm mK U 为保证不失真，要求：为保证不失真，要求： 1 Mm K U 从表达式可知，该电路的输出信号为从表达式可知，该电路的输出信号为普通调幅波。普通调幅波。 设调制信号：设调制信号： 54 U + u(t) + + _ _ _ _ _ + + uc(t) u(t) u

32、o(t) i(t) C L 图图7-117-11二极管平方律调幅器原理图二极管平方律调幅器原理图 2 2、二极管平方律调幅器、二极管平方律调幅器( (幂级数分析法幂级数分析法) ) 利用二极管（非线性器件）相乘作用，可以实现调幅电路。利用二极管（非线性器件）相乘作用，可以实现调幅电路。 55 图中图中U为偏置电压，使二极管的静态工作点位于特为偏置电压，使二极管的静态工作点位于特 性曲线的非线性较严重的区域；性曲线的非线性较严重的区域；L、 C组成中心频率为组成中心频率为 fc、通带宽度为、通带宽度为2F的带通滤波器。的带通滤波器。 则二极管两端的电压为：则二极管两端的电压为： coscos c

33、mcmc u tUutu tUtUt Q （）（） （）=U 流过二极管的电流为：流过二极管的电流为： 012 coscoscoscos mcmcmcmc if uUtUtUtUt 2 （ ）（） （） coscos nmcmc UtUt n （） 56 该组合频率中含有该组合频率中含有fc、fcF的频率成分被带通滤波器的频率成分被带通滤波器 选出，而其它组合频率成分被滤掉。设选出，而其它组合频率成分被滤掉。设L L、C C回路的谐回路的谐 振电阻为振电阻为R0，且幂级数展开式只取前三项，则输出为：，且幂级数展开式只取前三项，则输出为： 上式中含有无限多个频率分量，其一般表达式为：上式中含有无

34、限多个频率分量，其一般表达式为： kc fpfqF （p，q=0，1，2， ） 00 1coscos cmac u tURmtt 1 （ ）=（） 式中式中: : 21 2/ am mU 57 则则uo(t)为普通调幅波。为普通调幅波。 由于由于i i中有用相乘项的存在才能得到调幅波，而有用中有用相乘项的存在才能得到调幅波，而有用 相乘项是由幂级数展开式中二次方项产生的，所以该电相乘项是由幂级数展开式中二次方项产生的，所以该电 路称为路称为平方律调幅器平方律调幅器。 该电路由于二极管工作在甲类非线性状态，因此效该电路由于二极管工作在甲类非线性状态，因此效 率不高。率不高。 58 它们属高电平调

35、幅电路它们属高电平调幅电路，一般置于大功率发射机的，一般置于大功率发射机的 末级，它既利用丙类谐振放大器进行放大，又实现调幅。末级，它既利用丙类谐振放大器进行放大，又实现调幅。 （1 1）基极调幅电路）基极调幅电路 基极调幅电路是利用三极管的非线性特性，用调制基极调幅电路是利用三极管的非线性特性，用调制 信号来改变丙类谐振功放的基极偏压，从而实现调幅的。信号来改变丙类谐振功放的基极偏压，从而实现调幅的。 3 3、基极调幅和集电极调幅电路、基极调幅和集电极调幅电路 59 载波载波uc(t)通过高频变压器通过高频变压器Tr1加到基极，调制信号加到基极，调制信号u(t) 通过低频变压器通过低频变压器

36、Tr2加到基极回路，加到基极回路，C2为高频旁路电容，为高频旁路电容， C1和和Ce对高、低频均旁路，对高、低频均旁路，L、C谐振在载频谐振在载频fc上。上。 图图7-127-12基极调幅电路基极调幅电路 Cc Tr1 uc(t) Rc - C1 L Vcc Rb1 Rb2 + - C2 Tr2 Tr3 C ic u0（t） u(t) + - + L 60 应是个负偏压，保证功放工作在丙类状态。应是个负偏压，保证功放工作在丙类状态。 根据基极调制特性可知，在欠压状态下，集电极电根据基极调制特性可知，在欠压状态下，集电极电 流流i iC C的基波分量振幅的基波分量振幅I Icm1 cm1随基极偏

37、压 随基极偏压V VBB BB(t) (t)成线性地变化，成线性地变化， 经过经过LCLC的选频作用，输出电压的选频作用，输出电压u uo o(t(t）的振幅就随调制信）的振幅就随调制信 号的规律变化，即号的规律变化，即u uo o(t(t）为普通调幅波。）为普通调幅波。 BEBBBB uVuVt cc （t）+u （t）=（）+u （t） 式中式中: : 2 e 12 R b BBCCE bb R VVI RR 则：则：( )( ) BBBB VtVut 则发射结所加的电压为则发射结所加的电压为： 61 集电极调幅电路也是利用三极管的非线性特性，用集电极调幅电路也是利用三极管的非线性特性，用

38、 调制信号来改变丙类谐振功放的集电极电源电压，从而调制信号来改变丙类谐振功放的集电极电源电压，从而 实现调幅的。实现调幅的。 （2 2）集电极调幅电路）集电极调幅电路 iC Tr2 C u(t) + - C1Rb L + - u0（t） + - +Vcc C2 V IB0c Tr1 图图7-137-13集电极调幅电路集电极调幅电路 uc(t) 62 载波载波uc(t)通过高频变压器通过高频变压器Tr1加到基极，调制信号加到基极，调制信号 u(t)通过低频变压器加到集电极回路，通过低频变压器加到集电极回路，C1、C2均为高频均为高频 旁路电容，旁路电容，L、C也谐振在载频也谐振在载频fc上。该电

39、路工作时，基上。该电路工作时，基 极电流的直流分量极电流的直流分量IB0流过流过Rb，使管子工作在丙类状态。，使管子工作在丙类状态。 iC Tr2 C u(t) + - C1Rb L + - u0（t） + - +Vcc C2 V IB0c Tr1 uc(t) 63 则集电极所加的电压为：则集电极所加的电压为： 根据集电极调制特性可知，在过压状态下，集电极根据集电极调制特性可知，在过压状态下，集电极 电流电流iC的基波分量振幅的基波分量振幅Icm1随集电极偏压随集电极偏压Vcc(t)成线性地成线性地 变化，经过变化，经过LC的选频作用，输出电压的选频作用，输出电压uo(t)的振幅就随调的振幅就

40、随调 制信号的规律变化，即制信号的规律变化，即uo(t)为普通调幅波。为普通调幅波。 CC Vtut CC （）=V（） 64 集电极调幅电路集电极调幅电路 基极调幅电路基极调幅电路 以载波为激励信号以载波为激励信号 以载波为激励信号以载波为激励信号 基极偏压受调制信号控制基极偏压受调制信号控制 集电极电源电压受调制信号控制集电极电源电压受调制信号控制 工作在欠压区工作在欠压区,效率低效率低 工作在过压区工作在过压区,效率高效率高 调制信号所需的功率小调制信号所需的功率小 调制信号所需的功率大调制信号所需的功率大 两种调幅电路的比较：两种调幅电路的比较： 65 以上三种非线性器件实现普通调幅以

41、上三种非线性器件实现普通调幅 哪个最理想哪个最理想? 66 双边带调幅电路的模型双边带调幅电路的模型 4.2.34.2.3双边带调幅电路双边带调幅电路 KM 图图7-147-14双边带调幅电路的模型双边带调幅电路的模型 uo(t) uc(t) u(t) 67 uo(t) uc(t) (Z） KMXY u(t) X Y 图图7-157-15原理电路原理电路 若调制信号：若调制信号： ( ) cos m utUt 载波信号为载波信号为: :( )cos ccmc u tUt 当当Um和和Ucm都不很大时，乘法器工作在线性动态都不很大时，乘法器工作在线性动态 范围时，其输出电压为：范围时，其输出电压

42、为： 0 coscos McMmcmc u tK utu tK UUtt （）=（） （）= 显然，显然， uo(t)为双边带调幅信号。为双边带调幅信号。 1 1、模拟乘法器双边带调幅电路、模拟乘法器双边带调幅电路 68 1 1）电路和工作原理）电路和工作原理(幂级数分析法幂级数分析法) 电路由两个性能一致的二极管电路由两个性能一致的二极管V1、V2及中心抽头及中心抽头 变压器变压器Tr1、Tr2接成平衡电路的，其中接成平衡电路的，其中Tr1为高频变压为高频变压 器，初、次匝数比为器，初、次匝数比为2 21 1：1 1，Tr2为低频变压器。为低频变压器。 Tr1 载波载波 Tr3 Tr2 +

43、+ + _ _ u(t) u(t) （a）电路）电路 uc(t) V1 _ V2 + _ i1 i2 调调 制制 信信 号号 RLu0(t) i 2 2、二极管的平衡调幅电路、二极管的平衡调幅电路 69 由于由于 : + + + _ _ _ + u(t) u(t) （b b）简化电路）简化电路 uc(t) u1(t) _ V1 u2(t) _ V2 + RL RL + _ u0(t) i1 i2 12 iii而：而： 012 ( )() LL utiRii R 所以图所以图(a)(a)可简化为可简化为(b)(b)电路。电路。 该电路可看成是由两个平方律调幅器构成的上下该电路可看成是由两个平方律

44、调幅器构成的上下 对称的平衡调幅器。对称的平衡调幅器。 70 当忽略输出电压的反作用时，由图（当忽略输出电压的反作用时，由图（b b）可知）可知: : 两个特性相同的二极管伏安表达式为：两个特性相同的二极管伏安表达式为： 2 101 1211 n n iuuu 2 2012222 n n iuuu 1( ) ( )( ) c u tu tut 2( ) ( )( ) c u tu tut 则：则： 01212 ( )()(24) LcL u tii Ruu uR 71 则则uo(t)中的组合频率表达式为：中的组合频率表达式为： 可见，比单管平方律调幅来说，可见，比单管平方律调幅来说，其组合频率

45、分量其组合频率分量 已大为减少，其频率中已没有载波分量已大为减少，其频率中已没有载波分量。如非线性幂如非线性幂 级数展开式只取前三项，则：级数展开式只取前三项，则： 若：若： ( )cos m utUt ( )cos ccmc u tUt (21) kc fpfqF ( ,0,1,2,)p q 0122 coscoscos Lmcmmccmmc u tUtU UU U （）=2R（）t+（）t 72 利用电路的对称性来抑制载波分量利用电路的对称性来抑制载波分量. . 若在输出端接一个中心频率为若在输出端接一个中心频率为 fc 、通带宽度为、通带宽度为 2F的带通滤波器，则得到只有的带通滤波器，

46、则得到只有(fcF)的上、下边频分的上、下边频分 量，即实现了双边带调幅。量，即实现了双边带调幅。 73 二极管导通，在二极管导通，在 在实际中，为了进一步减小无用的组合频率分量，在实际中，为了进一步减小无用的组合频率分量， 常使该电路用在常使该电路用在大载波和小调制大载波和小调制的情况，即的情况，即 : : 这时二极管可认为工作在受控制的开关状态下，即在这时二极管可认为工作在受控制的开关状态下，即在 ( )0(cos0) cc u tt ( )0(cos0) cc u tt 时截止。则可画出图时截止。则可画出图7-177-17（b b）的）的等效电路：等效电路： mcm UU 2)2)平衡斩

47、波调幅平衡斩波调幅( (开关开关函数分析法函数分析法) 74 图中图中r rd d为二极管导通时的电阻，为二极管导通时的电阻，S的开关函数的开关函数S1(t) 为：为： rd i1 图图7-17平衡斩波调幅时的等效电路平衡斩波调幅时的等效电路 + + + _ _ S u(t) u(t) uc(t) _ RL RL + _ u0(t) i2 S rd S1(t)= 1 cosct0 0 cosct0 75 其中其中 (RLrd) S1(t)为幅度等于为幅度等于1 1、频率等于、频率等于fc的方波。的方波。 当当cosct00时，时，V1、V2导通，有电流导通，有电流i1、i2； 当当cosct0

48、 0时，时，V1、V2截止，截止，i1=i2 =0=0。 则可得：则可得： 111 cc LdL uuuu iSS RrR （t）（t） 211 cc LdL uuuu iSS RrR （t）（t） 则：则： 0121 ( )()2( )( ) L u tiiRut S t (7-20) 76 S S1 1（t t）展开式为：）展开式为： uo(t)中的组合频率为中的组合频率为F和和(2p+1)fcF。 与平衡调幅相比，与平衡调幅相比，其组合频率分量大大减少。其组合频率分量大大减少。如果在输出如果在输出 端接一个中心频率为端接一个中心频率为 fc 、通带宽度为、通带宽度为2F的带通滤波器，则的

49、带通滤波器，则 可选出其中可选出其中fcF分量，从而就获得双边带调幅信号。分量，从而就获得双边带调幅信号。 1 222 coscos3cos5 35 ccc S tttt 1 （ ）= 2 则：则： 0 44 coscos3 3 cc uttt （ ）=u (t)+u (t)u (t) 设：设： ( )cos m utUt 77 7-187-18平衡斩波调幅器的波形平衡斩波调幅器的波形 图图（c）的波形仿佛是用开关函数的波形仿佛是用开关函数S1（t）的波形的波形 去斩调制信号去斩调制信号u(t)的波形，它被斩成频率为的波形，它被斩成频率为fc的脉的脉 冲信号，故称为冲信号，故称为平衡斩波调幅平

50、衡斩波调幅。 （c c）输出电压波形）输出电压波形（d d）经过带通滤波器后信号波形）经过带通滤波器后信号波形 （a a）调制信号波形）调制信号波形 （b b）开关函数波形）开关函数波形 0 t uo(t) 0 t uDSB(t) 0 t u(t) 0 t S1（t） 其其 各各 个个 波波 形形 如如 图图 所所 示示 1 1 78 电路由四个二极管首尾相接，组成一个环形电路。电路由四个二极管首尾相接，组成一个环形电路。 它与平衡调幅器相比，多了两个二极管它与平衡调幅器相比，多了两个二极管V V3 3和和V V4 4，其工作，其工作 原理相似，也用在大载波、小调制信号的情况，即实原理相似，也

51、用在大载波、小调制信号的情况，即实 现现环形斩波调幅环形斩波调幅。 图图7-197-19二极管环形调幅器二极管环形调幅器 调调 制制 信信 号号 u0(t) Tr1 载波载波 Tr2 + + _ _ u(t) u(t) V1 V2 + _ i1 i2 Tr3 + uc(t) _ RL V3 V4 i3 i4 i 3 3、二极管环形斩波调幅电路、二极管环形斩波调幅电路 79 由图由图7-19可知，当可知，当uc(t) 0(cosct0) )时，时，V1、V2 导通，导通，V3、V4截止，有截止，有i1、i2电流，电流，i3=i4 =0，如图，如图7-7- 19(a)19(a)所示；所示； mcm

52、 UU 且且 : 若：若： ( )cos m utUt ( )cos ccmc u tUt 图图7-19(a)7-19(a) 调调 制制 信信 号号 u0(t) Tr1 载波载波 Tr2 + + _ _ u(t) u(t) V1 + _ i1 i2 Tr3 + uc(t) _ RL i 80 图图7-19(b)7-19(b) 调 制 信 号 u0(t) Tr1 载波 Tr2 + + _ _ u(t) u(t) + _ Tr3 + uc(t) _ RL V3 V4 i3 i4 i 当当uc(t) 0(cosct0)时，时，V3、V4导通，导通，V1、V2 截止，有截止，有i3、i4电流，电流，i

53、1=i2 =0，如图，如图7-19(b)所示。所示。 所以，所以，环形调幅器可看成由两个平衡调幅器构成的环形调幅器可看成由两个平衡调幅器构成的 电路，又称为双平衡调幅器。电路，又称为双平衡调幅器。 81 分析如下：分析如下： 由由7-20可知：可知： 其中其中V3管加的电压为管加的电压为 ： 对对V3、V4的作用可用开关函数来表示：的作用可用开关函数来表示： 01234 ( )() L u tiiii R 121 ()2( )( ) L ii Rut S t S2(t) = 0 cosct0 1 cosct0 )()()( 3 tutuctu V4管加的电压为管加的电压为 ： )()()( 4

54、 tutuctu 则可得：则可得： 342 ()2( )( ) L ii Rut S t 即：即： 012 2( )( )( )2( ) ( )uutS tS tut S t （t）=（） 82 令：令： S (t) 展开式为展开式为 ： u0(t)中的组合频率为中的组合频率为(2p+1)fcF，与平衡斩波调幅与平衡斩波调幅 相比，环形调幅输出电压中没有相比，环形调幅输出电压中没有F F的频率分量，而其它分的频率分量，而其它分 量的振幅加倍量的振幅加倍。在输出端接。在输出端接f f0 0= = fc 、f f0 0=2F=2F的带通滤波器，的带通滤波器， 选出选出fcF分量，从而就获得双边带调

55、幅信号分量，从而就获得双边带调幅信号uDSB(t) 。 S2(t) = 1 cosct0 -1 cosct0 S1(t) - S (t) = 444 coscos3cos5 35 ccc S tttt （）= 则：则： 0 888 coscos3cos5 35 ccc u tttt （）=u (t)u (t)u (t) 83 7-20环形斩波调幅器的波形环形斩波调幅器的波形 t0 u(t) t 0 S（t） t0 uo(t) t 0 uDSB(t) （c）输出电压波形）输出电压波形 （b）开关函数波形）开关函数波形 （d）经过带通滤波器后信号波形）经过带通滤波器后信号波形 （a）调制信号波形）调制信号波形 各各 个个 波波 形形 如如 图图 所所 示示 1 1 -1-1 84 以上讲的以上讲的双边带调幅电路都属于低电平调幅电路双边带调幅电路都属于低电平调幅电路， 由模拟乘法器或二极管等非线性器件来完成的。由模拟乘法器或二极管等非线性器件来完成的。 模拟乘法器实现的调幅最理想。模拟乘法器实现的调幅最理想。 二极管实现的调幅电路有三种形式