高频电子线路完整章节课件09(5-2)

1、1 1主讲教师主讲教师: :付丽华付丽华2015-16(1)2015-16(1)2上节回顾上节回顾5.15.1调幅波基本性质调幅波基本性质 1.1.数学表达式和波形数学表达式和波形2.2.频谱与带宽频谱与带宽 3.3.功率关系功率关系 4.4.双边带和单边带调制双边带和单边带调制 3上节回顾上节回顾1 1、调幅波的数学表达式和波形、调幅波的数学表达式和波形载波的载波的瞬时瞬时幅度幅度uc(t)=Ucmcos(ct)=Ucmcos(2ct)普通调幅是低频调制信号去控制高频载波的振幅，使调制后已调波普通调幅是低频调制信号去控制高频载波的振幅，使调制后已调波的振幅按调制信号的变化规律而线性变化。的振

2、幅按调制信号的变化规律而线性变化。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调幅波的调幅波的振幅振幅u(t)=Umcost=Umcos2Ft调制信号公式调制信号公式= =U Uc cm m(1+(1+m ma acoscost t) )coscosc ct tUUkmcmmaam ma a称调幅系数或调幅度，称调幅系数或调幅度，它表示它表示载波振幅受调制信号载波振幅受调制信号控制的程度

3、。控制的程度。 kaka由调制电路和载波幅值决定由调制电路和载波幅值决定4上节回顾上节回顾1 1、调幅波的数学表达式和波形、调幅波的数学表达式和波形)1(acmmU 最大振幅最大振幅)1(acmmU 最小振幅最小振幅单频调制时单频调制时AMAM调幅波波形调幅波波形52 2、调幅波的频谱与带宽、调幅波的频谱与带宽上节回顾上节回顾将单频调幅波的数学表达式按将单频调幅波的数学表达式按三角函数三角函数展开，可得展开，可得)cos()cos()cos(ccma21ccma21ccmtUmtUmtU )cos(tcos1)(cacmtmUtuAM （ 与与m ma a无关无关所以所以与载波无关与载波无关与

4、与m ma a有关有关受控于调制信号有关受控于调制信号有关6【复杂信号调制复杂信号调制】1. 1. 波形波形2 2、调幅波的频谱与带宽、调幅波的频谱与带宽上节回顾上节回顾7周期性的复杂调制信号，可用傅里叶级数展开，表周期性的复杂调制信号，可用傅里叶级数展开，表示为示为FnFnmaxmaxmaxmax ，2. 2. 表达式表达式tUtuccmccos)( 故故2 2、调幅波的频谱与带宽、调幅波的频谱与带宽上节回顾上节回顾8 8本节内容本节内容习题：习题：5.95.95.35.3调幅电路调幅电路 1.1.分类分类2.2.基极调幅电路基极调幅电路 3.3.集电极调幅电路集电极调幅电路4.4.模拟乘法

5、器调幅电路模拟乘法器调幅电路 9 上边带和下边带频谱分量的相对大小及间距均与调制信号的上边带和下边带频谱分量的相对大小及间距均与调制信号的频谱相同，仅下边带频谱倒置而已。可见调幅的作用是将调频谱相同，仅下边带频谱倒置而已。可见调幅的作用是将调制信号频谱不失真地搬移到载频两侧。制信号频谱不失真地搬移到载频两侧。BW = 2Fmaxu信息含于边频分量中，载波不含有用信息，但载信息含于边频分量中，载波不含有用信息，但载波占有很大能量。不经济。要抑制载波。波占有很大能量。不经济。要抑制载波。【复杂信号调制时复杂信号调制时AMAM调幅波频谱调幅波频谱】2 2、调幅波的频谱与带宽、调幅波的频谱与带宽5.1

6、 5.1 调幅波基本性质调幅波基本性质103 3、调幅波的功率关系、调幅波的功率关系5.1 5.1 调幅波基本性质调幅波基本性质SSBPDSBPavP(2) (2) 上上( (下下) )边频功率边频功率: :(1) (1) 载波功率载波功率: :(4) (4) 调幅信号总功率调幅信号总功率: :(3) (3) 上下边频总功率上下边频总功率: :c2a4PmL2cma21)21(RUmc2a21PmSSB2Pc2a)211 (PmDSBcPP 22()22cmcmcLLUUPRR11 (5) (5) 调幅波的最大功率和最小功率，它们分别调幅波的最大功率和最小功率，它们分别对应调制信号的最大值和最

7、小值为：对应调制信号的最大值和最小值为：2max2min(1)(1)cacaPPmPPmu当调幅度当调幅度 =1=1时，调幅波的最大功率为载波功时，调幅波的最大功率为载波功率的率的4 4倍，而最小功率为零，因此由于最大、最小倍，而最小功率为零，因此由于最大、最小功率相差太大，对特定的功放管而言，其额定输功率相差太大，对特定的功放管而言，其额定输出功率将大大受限；出功率将大大受限；u当当 1 1时，不携带调制信号的载波成分将占时，不携带调制信号的载波成分将占用调幅波总功率的用调幅波总功率的2/32/3，而带有信号的边频只占调，而带有信号的边频只占调幅波总功率的幅波总功率的1/31/3，因此功率浪

8、费大，效率低；，因此功率浪费大，效率低；u若若 11，则效率更低。，则效率更低。amamam3 3、调幅波的功率关系、调幅波的功率关系5.1 5.1 调幅波基本性质调幅波基本性质12一、双边带调幅波一、双边带调幅波)cos()()(caDSBttuktu kaka由调制电路和由调制电路和载波幅值决定。载波幅值决定。1. 表达式表达式DSBDSB波：抑制了载波分量，波：抑制了载波分量，只含上、下边带分量。只含上、下边带分量。单频调制时单频调制时)cos()cos()(caDSBttUktum )cos(21)cos(21cacatUktUkmm 无载频分量！无载频分量！ 通过相乘实现！通过相乘实

9、现！4 4、双边带调制与单边带调制、双边带调制与单边带调制5.1 5.1 调幅波基本性质调幅波基本性质134 4、双边带调制与单边带调制、双边带调制与单边带调制- -双边带调幅波波形双边带调幅波波形5.1 5.1 调幅波基本性质调幅波基本性质u双边带信号的包络已不再反映调双边带信号的包络已不再反映调制信号的变化规律，而是与调制信制信号的变化规律，而是与调制信号的绝对值成正比；号的绝对值成正比；u在调制信号的过零处，双边带信在调制信号的过零处，双边带信号的相位要突变号的相位要突变180 180 度。度。u在调制信号正半周内，已调波的在调制信号正半周内，已调波的高频与原载频同相，相差高频与原载频同

10、相，相差0 0; ; u在调制信号负半周内，已调波的在调制信号负半周内，已调波的高频与原载频反相，相差高频与原载频反相，相差180180。u这就表明，这就表明，DSBDSB信号的相位反映了信号的相位反映了调制信号的极性。因此，严格地讲，调制信号的极性。因此，严格地讲，DSBDSB信号已非单纯的振幅调制信号，信号已非单纯的振幅调制信号，而是既调幅又调相的信号。而是既调幅又调相的信号。u单频调制的单频调制的DSBDSB信号只信号只有有c+c+及及c c两个两个频率分量，它的频谱相当频率分量，它的频谱相当于从于从AMAM波频谱图中将载频波频谱图中将载频分量去掉后的频谱。分量去掉后的频谱。u双边带调幅

11、信号的频谱双边带调幅信号的频谱结构仍与调制信号类似，结构仍与调制信号类似，所占据的频带宽度与普通所占据的频带宽度与普通调幅波相同，调幅波相同，B B=2=2F Fmaxmax。 144 4、双边带调制与单边带调制、双边带调制与单边带调制5.1 5.1 调幅波基本性质调幅波基本性质二、单边带调幅波二、单边带调幅波1. 1. 表达式表达式SSBSSB波：只含一个边带分量波：只含一个边带分量单频调制时单频调制时 )(SSBtutUkm)cos(21ca )(SSBtutUkm)cos(21ca 或或2. 2. 波形波形3. 3. 频谱频谱显然，单频调制的单边带调制信号仍为等幅波，不过其显然，单频调制

12、的单边带调制信号仍为等幅波，不过其频率高于或低于载频，当调制信号为多频时，单边带调频率高于或低于载频，当调制信号为多频时，单边带调制就不是等幅波了制就不是等幅波了。15AM、DSB、SSB三种三种调幅调幅方式相比：方式相比：a.普通调幅方式所占的普通调幅方式所占的频带较宽频带较宽，还要传输不含，还要传输不含信息的较信息的较大大载波载波功率功率，但它的发射机和接收机，但它的发射机和接收机都较都较简单简单。因此，在拥有众多接收机的广播系。因此，在拥有众多接收机的广播系统中，多采用普通调幅方式，以降低接收机的统中，多采用普通调幅方式，以降低接收机的成本。成本。b.双边带调制方式可以大大双边带调制方式

13、可以大大节省节省发射机的发射机的功率功率，但所占的但所占的频带较宽频带较宽，且发射机和接收机都较复，且发射机和接收机都较复杂，因此应用的较少。杂，因此应用的较少。c.单边带调制方式既可大大节单边带调制方式既可大大节省省发射机的发射机的功率功率，又能节约又能节约频带频带，因此，虽然它的发射机和接收，因此，虽然它的发射机和接收机较复杂，却在短波通信中得到了广泛应用。机较复杂，却在短波通信中得到了广泛应用。4 4、双边带调制与单边带调制、双边带调制与单边带调制5.1 5.1 调幅波基本性质调幅波基本性质求求带宽带宽（设c为的9倍）解：BW = 2F课堂练习课堂练习16BW = 2F求求带宽带宽（设c

14、为的9倍）解：课堂练习课堂练习17BW = F求求带宽带宽（设c为的9倍）解：课堂练习课堂练习18解：BW？求求带宽带宽（设c为的9倍）课堂练习课堂练习19205.3 5.3 调幅电路调幅电路1 1、调幅电路的类别、调幅电路的类别215.3 5.3 调幅电路调幅电路一、调幅电路的类别一、调幅电路的类别【分类分类】按调制电路输出按调制电路输出功率功率的高低可分为：的高低可分为：高电平调幅电路高电平调幅电路u一般置于发射机的最后一级，是在功率电平较一般置于发射机的最后一级，是在功率电平较高的情况下进行调制。高的情况下进行调制。低电平调幅电路低电平调幅电路u一般置于发射机的前级，再由线性功率放大器一

15、般置于发射机的前级，再由线性功率放大器放大已调幅信号，得到所要求功率的调幅波。放大已调幅信号，得到所要求功率的调幅波。二、调幅电路的要求二、调幅电路的要求u调制效率高，调制线形范围大，失真小等。调制效率高，调制线形范围大，失真小等。三、高电平调幅三、高电平调幅u置于发射机的最后一级，直接产生发射机输出功置于发射机的最后一级，直接产生发射机输出功率要求的已调波，通常用调制信号控制末级丙类率要求的已调波，通常用调制信号控制末级丙类谐振功率放大器来进行调幅。谐振功率放大器来进行调幅。u是将高频功放和调制电路合二为一，调制后的信是将高频功放和调制电路合二为一，调制后的信号不需再放大就直接发送出去的方式

16、。主要原理号不需再放大就直接发送出去的方式。主要原理依据是前面高频功放的调制特性依据是前面高频功放的调制特性u只可产生普通调幅波只可产生普通调幅波5.3 5.3 调幅电路调幅电路22u高电平调幅电路的主要优点高电平调幅电路的主要优点5.3 5.3 调幅电路调幅电路u是不必采用效率很低的线性功率放大电路，从是不必采用效率很低的线性功率放大电路，从而有利于提高整机效率，通常用于较大功率的而有利于提高整机效率，通常用于较大功率的标准调幅发射机中。标准调幅发射机中。u它的主要技术指标是输出功率和效率，同时兼它的主要技术指标是输出功率和效率，同时兼顾调制线性的要求。顾调制线性的要求。u为了获得大功率和高

17、效率，通常以效率较高、为了获得大功率和高效率，通常以效率较高、输出功率大的高频谐振功率放大器为基础构成输出功率大的高频谐振功率放大器为基础构成高电平调幅电路。常用的方法是对功放的供电高电平调幅电路。常用的方法是对功放的供电电压进行调制。（高频功放的调制特性）电压进行调制。（高频功放的调制特性）23u高电平调幅电路的高电平调幅电路的分类：分类： 集电极调幅集电极调幅 基极调幅以基极调幅以 集电极基极集电极基极( (或发射极或发射极) )组合调幅组合调幅5.3 5.3 调幅电路调幅电路其中高电平调幅为了保证调制的线性特性：其中高电平调幅为了保证调制的线性特性：u基极调幅：基极调幅： 工作在欠压区工

18、作在欠压区u集电极调幅：工作在过压区集电极调幅：工作在过压区242 2、基极调幅电路（欠压状态）、基极调幅电路（欠压状态）5 5. .3 3 调幅电路调幅电路)()(BB0BBtuVtV(2) (2) 电路及波形电路及波形（P171P171，图，图5.3.75.3.7）(1) (1) 基本原理基本原理用调制信号控制丙类谐振功放的用调制信号控制丙类谐振功放的基极偏压基极偏压，从而实现调幅。，从而实现调幅。高频载波高频载波低频调制低频调制调幅波调幅波u载波载波u uc c( (t t) )由高频变压器由高频变压器TrTr1 1加到基极，加到基极，u调制信号调制信号u u( (t t) )经低频变压

19、器经低频变压器TrTr2 2加到基极回路，加到基极回路，C C2 2为高为高频旁路电容，频旁路电容，C C1 1和和C Ce e对高、低频信号均起旁路作用，对高、低频信号均起旁路作用，L,CL,C谐振在载频谐振在载频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在分析高频功率放大器的基极调制特性时已知，当高频功率放大器工作在欠压状态时:u集电极电流基波分量振幅Icmax随基极偏置电压VBB(t)的变化而变化。u基

20、极调幅电路必须工作在欠压状态，才能使VBB(t)随u(t)变化，Icmax也将随之而变化，从而得到调幅信号。 uo(t) 为普通的调幅波。25用调制信号控制丙类谐振功放的用调制信号控制丙类谐振功放的集电极集电极电压，从而实现调幅。电压，从而实现调幅。5 5. .3 3 调幅电路调幅电路)()(CC0CCtuVtV3 3、集电极调幅电路（过压状态）、集电极调幅电路（过压状态）(1) (1) 基本原理基本原理(2) (2) 电路及波形电路及波形u载波载波u uc c( (t t) )通过高频变压器通过高频变压器TrTr1 1引到被调放大器引到被调放大器V V的基极，的基极，u调制信号调制信号u u

21、( (t t) )通过低频变压器通过低频变压器TrTr2 2加到加到V V集电极回路，且集电极回路，且与电源电压与电源电压V VCCCC相串联，相串联， C C1 1、 C C2 2为高频旁路电容，为高频旁路电容， uL,CL,C谐振在载频谐振在载频f fc c上。上。u在分析集电极调制特性时已知，当功率放大器工作在过在分析集电极调制特性时已知，当功率放大器工作在过压状态时，集电极电流的基波分量压状态时，集电极电流的基波分量I Icmaxcmax与集电极偏置电与集电极偏置电压成压成线性线性关系关系( (电流受控于集电极的电压电流受控于集电极的电压) )。u因此，要实现集电极调幅必须要求放大器工作在过压状因此，要实现集电极调幅必须要求放大器工作在过压状态。态。26【小结小结】： 基极调幅电路基极调幅电路u 由于基极调幅电路工作在欠压区，其最大缺由于基极调幅电路工作在欠压区，其最大缺点就是效率低，点就是效率低，u 但由于基极电流较小，则对于调制