《高频电子线路》课件-第5章 振幅调制电路

第5章

振幅调制电路5.1信号调制方式与分类015.2普通调幅原理025.3其他调幅信号035.4调幅电路分析045.5仿真实训055.1信号调制方式与分类原始的语言、文字、图像、数据等非电信号，通过各种转换器转换成电信号，称为基带信号或调制信号。调制信号特点是频率较低、频带较宽且相互重叠。若直接传输，效率就很低，不能远距离传送。而且，多路调制信号同时向空中辐射必然会相互干扰。因此，待传输的信号必须经过调制才能有效发送。所谓调制就是将待传输的基带信号加载到高频振荡信号上的过程。按调制信号形式可分为模拟调制和数字调制；按载波信号形式可分为正弦波调制、脉冲调制等。正弦波有三个要素：幅度、频率和相位。相应的模拟调制方式有幅度调制简称AM（AmplitudeModulation）、频率调制简称FM（FrequencyModulation）和相位调制简称PM（PhaseModulation）。信号调制的实质是将基带信号搬移到高频载波上去，也就是频谱搬移的过程。可分为线性搬移和非线性搬移。图5-1调制方式分类图5-2调制信号、载波信号、已调信号波形图图5-3数字信号调制波形模拟调制广泛应用于各种模拟信息传输系统，如广播电台采用的是AM调制，立体声广播采用的是FM调制；数字调制则在数字电话、数字电视、移动通信等新兴技术领域得到广泛应用。5.2普通调幅原理幅度调制是指将调制信号装载到高频载波信号的幅度上，使载波信号的幅度随调制信号的大小线性变化，而角频率保持不变的一种调制方式幅度调制按其输出已调波信号频谱结构的不同可分为普通调幅信号（AM）、抑制载波的双边带调幅信号（DSB）、抑制载波的单边带调幅信号（SSB），以及残留边带调幅信号（VSB）。一、普通调幅信号表示方法设调制信号为载波信号为且fc>>F，调制后形成的已调波uAM（t）可表示为已调信号的振幅式中因此，普通调幅信号可以表示为普通调幅信号的电路模型可以由一个乘法器和一个加法器组成图5-4普通调幅电路模型普通调幅信号最大振幅最小振幅为可得ma≤1，且ma越大，调幅波的外包络线凹陷越深，即调制越深。图5-5普通调幅信号的波形若ma>1，则调幅信号的包络线形状与调制信号不同，产生过调失真，图5-6普通调幅信号产生过调失真波形图展开可得即可知普通调幅信号UAM(t)的频谱包含三种频率成分：ωc（载波）、ωc+Ω（上边频）、ωc–Ω（下边频）图5-7普通调幅信号频谱图假设调制信号图5-8复杂信号调制图5-9复杂信号调制时调幅波频谱调制后对每一个频率分量都产生一对边频，即ωc±Ω1、ωc±Ω2、…、ωc±Ωn，上、下边频的集合形成上、下边带，，此时频带宽度为BWAM=2Ωn。二、普通调幅信号的功率可求得载波和上下边频在单位电阻（R=1Ω）上的平均功率载波功率为边频功率为平均功率当ma＝1时，包含有用信息的上下边频功率只占总功率的1/3，不含有用信息的载波功率占总功率的2/3。AM调制能量利用率是很低的，主要应用于中、短波无线电广播系统中5.3其他调幅信号一、双边带调幅信号将载波分量抑制掉，可以大大提高发射机功率有效性。抑制载波、只发送含有信息的上、下边带的调制方式称为双边带调幅，简称DSB调制。即双边带调幅可以用一个乘法器实现图5-10双边带调幅电路模型图5-11单频调制时DSB信号波形及其频谱图BWDSB=2Ω频谱宽度为双边带调幅特点：1）DSB调幅信号包络线不按调制信号规律变化2）DSB调幅信号不含载波分量，有效功率利用率高3）DSB调幅信号带宽相同，均为BW=2Ω二、单边带调幅信号只传输一个边带的调幅方式称为单边带调幅，简称SSB调制取上边带时取下边带时SSB信号是等幅波幅值与调制信号的幅值成正比频率随调制信号变化而变化带宽为BWSSB=Ω图5-12SSB调幅信号的波形图和频谱图单边带调幅电路有两种实现方法：滤波法和移相法1．滤波法图5-13滤波法产生SSB信号电路模型滤波器制作困难图5-14多次滤波法产生SSB信号电路模型2．移相法移相法的关键是移相器，要求精确移相90

且幅频特性为常数图5-15移相法产生SSB信号电路模型SSB调幅有效功率利用率高，带宽比AM调幅、DSB调幅的带宽减少了一半，频带利用充分三、残留边带调幅信号所谓残留边带调幅（VSB）是指发送信号中包括一个完整边带、载波及另一个边带的小部分(即残留一小部分)补偿图5-16几种调幅信号频谱示意图图5-17残留边带信号电路模型残留边带调幅既具有单边带调幅的特点，又克服了滤波器制作困难的问题。广泛应用于广播电视系统中。例5-1试分别画出下列电压表达式所对应的波形和频谱图，并说明它们各为何种信号（令ωc=9Ω）。（1）（2）（3）（4）解：（1）普通调幅信号，ma=1，如图a（2）DSB调幅信号，如图b（3）SSB调幅信号，如图c（4）低频信号与高频信号相叠加，如图d图5-18例5-1波形与频谱图5.4调幅电路分析分为高电平调幅电路和低电平调幅电路要求是调制效率高、调制线性范围大、失真小低电平调幅是将调制和功放分开，广泛采用二极管双平衡相乘器和双差分对模拟相乘器构成；高电平调幅是将调制和功放合二为一，有基极调幅、集电极调幅等。一、集成模拟乘法器构成的调幅电路MC1496是根据双差分对模拟相乘器基本原理制成的单片集成模拟乘法器，为14脚的双列直插式封装（DIP）或表面贴片封装（SO），即可以双端输出，也可以单端输出，因此称为平衡式调制电路。图5-19MC1496内部电路各引脚的直流电位一般应满足下列要求：1）U1=U4，U8=U10，U6=U12。2）U6(12)-U8(10)

≥2V，U8(10)-U4(1)

≥2.7V，U4(1)–U5≥2.7V

图5-20MC1496构成的调幅电路R8、R9分压提供VT1~

VT4基极偏置电压；负电源通过RP、R1、R2及R3、R4的分压供给VT5、VT6管的基极偏置电压RP称为载波调零电位器，调节RP可使电路对称以减小载波信号输出；RC为输出端的负载电阻，电阻RY扩大uΩ的线性动态范围。I0/2=1mA如果电路不对称输出AM信号二、晶体管调幅电路图5-21基极调幅电路C2为旁路电容，为载波信号提供通路C3为低频耦合电容，为低频信号提供通路晶体管的基极电压随调制信号uΩ的变化而变化，使放大器的集电极脉冲电流的最大值iCmax和导通角θ也按调制信号的大小而变化图5-22基极调幅波形工作在欠电压状态，效率比较低。集电极谐振回路调谐在载频fC图5-23集电极调幅电路工作在过电压状态，所以能量转换效率比较高，适用于较大功率的调幅发射机。工作在过电压状态，才能使得集电极脉冲电流的基波振幅Ic1m随uΩ(t)成正比变化，实现调幅。5.5仿真实训一、普通调幅及双边带调幅电路图5-24普通调幅电路1）改变普通调幅电路调制信号幅度，测试其与调制指数之间的关系，观察过调现象。2）分析普通调幅电路输出调制信号的频谱，观察频谱搬移情况。

图5-27双边带调幅电路3）测试双边带调幅电路输出调幅信号波形。4）分析双边带调幅电路输出调制信号的频谱，观察频谱搬移情况。

二、集电极调幅电路图5-30集电极调幅电路1)测试丙类功放工作状态与集电极调幅的关系。2)观察调幅度，观察改变调幅度后输出波形的变化情况并计算调幅