第四章 41 标准调幅

1、第4章 振幅调制、解调与混频一、标准 AM载波 功率必须足够大，保证 正峰期间三极管进入饱和区使 峰值仅受 控制。（即受 控制）CV (t)CICICEVCEIcIctVCEEcEc - VEc + VVBE maxCECECEVt单音调集电极调幅载波 c谐振 c调制信号 ( )Vt-+ Ec (串馈)Ec对载波短路对调制信号开路C oV+-+-丙类调幅输出R L载频滤波：调制信号载波载频电源载频负载线斜率( )cos VtVtccmc( )cosV tVtccEEV cos t (单音调)- 1/eRaamK V m VVoVmaxVminVm0t调幅灵敏度 Kamaxminaammmaxm

2、inmaxminmamamaxmin1(VV)K V2mVVVVV V 20 30 % V K V V K VV+ V调幅度注：不许出现过调制 ，必须欠调制 am 1 am 1(a) 过调制时 Vo 出现负值 (b) 实际上因截止而出现过调失真用调制信号调制载波信号后得到调幅信号：am1m V2am1m V2mVoVccc下边频 载频 上边频下边带 上边带omacmacmacmacmmcamcamcV (t)V K V (t) costV K V cost costV V 1Kcost costV 1m cost costV11 V cost m V cos () t + m V cos ()

3、 t22当调制信号由许多频率成分构成时，形成上边带、下边带。总功率：2aAMCSBCmP= P + PP (1)2调幅信号频谱：上边频 下边频 2cmCLV1P2 R载波功率： 22acmaSBcL1(m V)m12P2P2R2边带功率：集电极调幅电路484C8CL C :L V V C V V 载频滤波 对开路，对短路；对短路，对开路；图4-4-1 集电极调幅电路（载波功率必须足够大）基极调幅电路图4-4-2 基极调幅电路（工作在放大区易受干扰） BQV (t)VA 输出载波幅度音频瞬时功率：单音调制时调幅信号电压在一个载频周期内的平均功率是音频瞬时功率 P(t)： 2 222OCcmaCC

4、 222cmaCaV (t)11P (t) dtV (1 m cost) cost dt22V (1 m cost)P (1 m cost)2LLLRRR音频瞬时功率 P(t) 在一个音频周期内的平均功率 PAV 是调幅信号总功率：2AVCa2CaCSB11PP(t) d tP (1 m cost) d t221 P (1m )PP2 边频功率 是上、下边频电压分量产生的功率， 每个边频分量电压振幅为 相应功率为 因而上、下边带分量产生的功率之和即为 是调幅信号中各频谱分量产生的平均功率之和。2SBaC1Pm P2acm1m V222acmaCm V11() /m P224LR 2aAVCmP

5、 = P (1 )22SBaC1Pm P2负载功率L峰值包络检波o0CRLdV (t)V (t)CIIdtR不失真情况下：ommaV (t)V (t)V ( 1 + m cost )因此oomaLLdV (t)V (t)V ( 1 + m cost )dtR CR CmmaV (t)V (1m cost)mamdV (t)mV sintdt 对角失真 太大，导致电容放电速度跟不上包络变化速度，产生对角失真 包络 的变化速度：LR C电容放电时，二极管截止，电容放电电流全部流入 ：LRomdV (t)dV (t) , dtdt 不失真的条件为：改写为：仅当 max A 输入负峰电压时 产生负峰失

6、真RCmLLRRVVVRRRR 对二极管产生负偏压RV于是负峰期间输入电压无法经二极管传至输出端，出现负峰失真。当输入包络负峰电压 时，二极管截止，mamRVm VV负峰失真DDmCm C C V , VV很大的平均充电电压为 即: 不出现负峰失真条件：mamRV m V VmamLRV ( 1 - m ) VRR采用直接耦合方式时，直流负载 = 音频负载即不失真条件为 恒成立，故直接耦合时，无负峰失真1 am（C1、RL1、C2 载频型滤波）La R mR即直流负载 R 不可太大 音频负载 不可太小LR因此实际电路常用分压耦合方法提高 ：LRIAVidIO0 tcVOVSVmmV0 tc二极

7、管检波电流 id 只在载频信号电压为正峰值的一小段时间内通过。VAVV Vo t0包络传到输出 VAV = d Vsm载波传到输出 Vo = d Vm1()2OAVIIdt直流直流在一个音频周期音频周期内音频电流的平均值是直流电流：1 11()2()222mmAVOIIdtIdtI载波载波123coscos2cos3dAVmCmCmCiIItItIt11 () ()22AVddCCIidtidt1111cos ()1 () ()2CCCmdCddAVIit dtidtidtI音频音频调幅波调幅波在一个载频周期载频周期内高频检波电流的平均值是音频电流：在一个音频周期音频周期内基频调幅电流振幅的平

8、均值是基频载波电流振幅：对载频的付氏展开系数如下：在一个载频周期载频周期内高频检波电流中的基频电流是基频调幅电流：输入电压越大 二极管电流越大二极管检波电流dmam V (V m V检波音频输出检波效率为载波电压振幅）输入调幅包络振幅mim V R I载频电压振幅输入电阻基频载波电流振幅若定义定义：VAV = d Vsm = d Vm ( 1 + ma cos t ) = Vo + V cos t 则：音频直流 Vo = d Vm，音频交流 V = d ma Vm ( d 即为 检波效率检波效率 )， 而 Vo = I o RL Vm Vm Vm RL Vm RL RL RL方法 1：Ri =

9、 - = - = - = - = - - I m 2 Io 2 Vo 2 d Vm 2 d 2方法 2：因 RL rD，故 VO = d Vm Vm （输出音频直流 输入载波振幅）； 或 VAV = d Vsm Vsm （输出音频 输入调幅波振幅）； 由于 D 仅在载波正峰附近短暂导通，功耗可略， 故 Pi PL（输入载波功率 输出平均功率）； 1 Vm VO RL 1 Vsm VAV 即：- - - 因此：Ri - 或 - - - 2 Ri RL 2 2 Ri RL (在一个音频周期内) (在一个载频周期内) 2222检波效率、输入电阻二次调制1111111111111cos ( ) cos

10、 cos1cos ( ) cos()21 ( ) cos()211cos cos() ( ) cos()22mcamcmcamcamcmcamcacVtKVKVtttVtKVKVttKVKVttVtK VtK KVtt11111111111111 cos() ( ) cos()2211cos cos() cos cos()2211 cos() cos cos()22cosamcacmcamcamcamcamcmcK VtK KVttVtK VtK KVttK VtK KVttV111111111111111 cos() cos() 2211 cos() cos() 4411 cos() cos

11、(4(4)()amcamcamcamcamcamacmammmtm Vtm Vtm mVtm mVtm mVtmK VmVKVmVmV1) (1)t1111111 ( ) ( ) cos ( ) ( ) ( ) cos ( )( )cos ( )cosmcmacccmcacV tVKVttV tVK V ttV tVtK V tt一次调制副载波二次调制主载波112mV12amVm V112mV1c1c1c112mV12amVm V112mV1c1c1cmV21(1)2scmP21(1)2scmPcP2222211122222221111()1122(1) 2 () (1) 2 () (1)22

12、2221 (1) (1) 1 (1 ) 2222222amcscccLLamaaccccLm VmmmPPPPPRRmVmmmmmPPPPRV总功率: 1111111111( )cos cos (cos) cos cos ( ) cos (cos) cos ( ) cos ( )( ) () ( ) cos () acmcamamcamamcmccV tVtm Vtm mVttV tm Vtm mVtV tVtVV tKtV tt若:则:载频边频即 (2)二次调制结果亦可表示方式为： 4 - 1 用频率为1000kHz的载波信号同时传输两路信号的频谱图。写出电压表达式，画出相应的实现方框图。计

13、算在单位负载上的平均功率和频谱宽度 。avPAMBW解：二次调制第一次调制：音频调制信号 F = 3kHz 分别调制到副载频 上第二次调制：两路已调信号叠加调制到主载频 上121030fkHzfkHz、1000CfkHz323 10/rads 令调制信号4412210/2310/radsrads副载频，6C 210/主载频rad s例 题第二次调制：12V ( )5cos 4(10.5cos)cos2(10.4cos)cos cosoCCttttttt第一次调制：1111V ( )4cos2.0coscos4(10.5cos)costttttt2222V ( )2cos0.8coscos2(1

14、0.4cos)costttttt载频边频成份第一次调制：1111V ( )4 (10.5cos)cos4cos 0.5cos 4costttttt2222V ( )2 (10.4cos)cos2cos 0.4cos 2costttttt第二次调制：12V ( )5cos4(10.5cos)cos2(10.4cos)coscosoCCttttttt125cos V ( ) V ( ) cosCCtttt根据频谱图分别求出各频谱部分的平均功率。11(1cos)coscoscos()cos()22maCmCamCamCVmttVtm Vtm Vt222011 11()2 (1)22 22mamCaP

15、Vm VPm载频为 10kHz 的调幅波平均功率 ：(1 )LR 112 , 0.5,maVVm已知 21112;2CmPVW求得 211112 (1)4.52AVCaPPmW载频为 30kHz 的调幅波平均功率：221 , 0.4,maVVm已知 22210.5;2CmPVW求得 222212 (1)1.082AVCaPPmW主载波功率:5 ,mVV已知2112.5,2CmPVW求得1218.08AVCAVAVPPPPW则总平均功率 1033967 66AMBWkHzkHzkHz由频谱图可知 大功率管2CI0CEVBE2 maxVBE2 maxVBE2 max等幅输入时2CEV 4-26 为

16、改善调制线性，采用双重集电极调幅电路，试补电路中的遗漏元件。双重集电极调幅电路：末级等幅输入情况下， Ec 增加时载波 Ic 幅度增量减绶，末级变幅输入后，输入载波幅度的增加提升了 Ic，提高线性度。解：增补了三个遗漏元件： 两个集电极滤波电容 和 ，要求对射频接近短路，对音频接近开路； 一个接在 管基极上的高频扼流圈 L，以使 工作于零偏置。1CC2CC2T2T4-28 图为二极管包络检波器电路。若设二极管的特性均为一条从原点出发、斜率为 的直线， 低通滤波器具有理想的滤波特性，其中图(a)为推挽检波电路，图(b)中 谐振回路的固有谐振电阻 。已知 ，试求电压传输系数 ，并估算图(a)电路的

17、和图(b)电路的 值。1/DDgRLR C4.7LRk22L C010eRk, ( )cos( )LDssmcRRv tVtd iRabRiLPP+Vs-LDRr221()122 2smAViLVVRRiLRR2212smAViLVVRR12iLiLPPRR2smAVVV解：图（a）电路中：每管电压传输系数2112AVAVdsmsmVVVV推挽检波电路的电压传输系数12AVdsmVV每管等效负载222AVAVLLAVAVVVRRII 每管输入阻抗111(2)2222smAVAViLmAVAVVVVRRIII 推挽检波电路的229.4iiLRRRk图（b）电路中:11, 2.35, 2diLRRk001 1 , 1.92abeieLnRRRRRk取时D 仅在一个周期中接近正峰值的一段时间内导通（功耗可略）根据能量守恒原理：加到检波器的高频功率 一部分直接传至 上 + 一部分转换为输出平均功率LR222AVmmiLLVVV2R2RR即 1 - ( 0.7V - 3AVmmiLVVVRR 在一个载频周期内 -) 后级电路可用 LPF