《高频电子线路》-第5章

5.1振幅调制原理振幅调制简称为调幅，就是用调制信号去控制高频载波的振幅，使其与调制信号呈线性关系，也即使高频载波的振幅按调制信号的规律变换，其他参数（频率、相位）不变换。振幅调制有3种形式：（1）普通调幅波（AM）。（2）抑制载波的双边带调幅波（DSB），简称双边带波。（3）抑制载波的单边带调幅波（SSB），简称单边带波。5.1.1普通调幅波为了讨论方便，先分析以单频正弦波作为调制信号进行调制的情况，然后讨论复杂信号调制的情况。下一页返回5.1振幅调制原理上一页下一页返回5.1振幅调制原理2．复杂信号调制上面的分析是在单一正弦信号作为调制信号的情况下进行的，而一般传送的信号并非为单一频率的信号，而是复杂信号。根据信号分析理论，非周期调制信号uΩ(t)的频谱是一连续频谱，由于其能量一般集中在频率较低的范围内，高于某一频率的分量可以忽略不计，故每一信号都会占据一定的带宽。假设其频率范围是Ω～Ωmax

，Ω为最低角频率，Ωmax

为最高角频率，可以近似用式(5-15)表示一个复杂调制信号，即上一页下一页返回5.1振幅调制原理上一页下一页返回5.1振幅调制原理上一页下一页返回5.1振幅调制原理5.1.2抑制载波的双边带和单边带调幅波1．抑制载波的双边带调幅波从前面对AM波的分析可知，在调制过程中，需要传递的信息只包含在两个边带中，而载波分量不包含信息。为了节约发射功率，在AM波的基础上将载波抑制掉就形成了抑制载波的双边带信号，简称双边带（DSB），可用载波与调制信号相乘得到，仍以单频调制为例，其表示式为上一页下一页返回5.1振幅调制原理2．抑制载波的单边带调幅波由于双边带调幅信号的上、下边带都包含有调制信号的全部信息，为了进一步节约发射功率，减小信号带宽，可以将其中一个边带去掉，只传输一个边带（上边带或下边带）。这种调幅方式称为抑制载波的单边带调制，简称单边带调制（SSB）。上一页返回5.2振幅调制电路5.2.1调幅电路组成模型1．理想相乘器的基本概念从前面分析的调幅信号来看，都有两个边频，为ωc和Ω的和频和差频，由乘积项产生，即可见，相乘器可实现频谱的线性搬移，可以将调制信号频谱不失真地搬移到高频载波两侧，故调幅的关键在于实现调制信号与载波的相乘。下一页返回5.2振幅调制电路相乘器都是由非线性器件构成，一个理想相乘器可用图5-7所示的电路符号来表示，其输入、输出关系为uo=AMuXuY(5-27)式中，AM

为相乘系数，单位为1/V。2．调幅电路组成模型1）AM电路模型AM电路模型如图5-8所示，图中，UQ

为一直流电压，UQ

与调制电压uΩ叠加后与载波uc

相乘，则该电路输出电压为上一页下一页返回5.2振幅调制电路2）DSB电路模型DSB电路模型如图5-9(a)所示，该电路是在AM

电路模型基础上去掉了直流电压UQ而得，电路输出电压为式中，ka=AMUcm

为由输入载波和相乘器所决定的调制灵敏度。可见，该模型能够完成DSB调制。上一页下一页返回5.2振幅调制电路3）SSB电路模型采用滤波法的SSB电路模型如图5-9(b)所示，先利用DSB电路得到一个双边带信号，然后利用带通滤波器滤除其中的一个边带就能得到SSB信号。5.2.2低电平调幅电路调幅信号的产生可以采用高电平调制和低电平调制两种方式完成，如调制在低电平级完成，则为低电平调幅，其电路特点是功率放大器和调制电路分开。经过调制的信号为小功率信号，需要经过功率放大器放大后才能从天线发射出去。上一页下一页返回5.2振幅调制电路低电平调幅可实现普通调幅、双边带调幅和单边带调幅，主要采用二极管环形相乘器组件和双差分对集成模拟乘法器来实现。对低电平调幅电路的主要要求是应具有良好的调制线性度，即要求调制电路的已调输出信号能不失真地反映原调制信号的变化规律，如为双边带和单边带调幅，还需载漏小，调制电路的功率和效率不是主要问题。5.2.3高电平调幅电路调幅信号的产生可以采用高电平调制和低电平调制两种方式来实现，如调制在高电平级完成，则称为高电平调幅。高电平调幅电路的特点是功率放大器和调制电路合二为一，主要利用高频丙类谐振功率放大器的基极和集电极调制特性来实现，可直接产生很大功率输出的调幅信号。上一页下一页返回5.2振幅调制电路丙类谐振功放的调制特性分为基极调制特性和集电极调制特性两种，据此可以分别组成基极调幅电路和集电极调幅电路。高电平调幅电路的优点是整机效率高，但也有一些缺点和局限性，一是只能产生普通调幅信号；二是调制线性度差。上一页返回5.3振幅解调电路5.3.1振幅解调原理解调是调制的逆过程，即是从高频已调波中还原出原调制信号的过程。调幅波的解调称为检波，检波电路的输入信号为高频调幅波（AM、DSB、SSB），输出为低频原调制信号，检波电路的作用及输入、输出如图5-23所示。以单频调制的调幅波为例，从频谱关系上看，检波器的输入为高频载波分量fc和边频分量fc+F、fc-F，而输出为原调制信号频率分量F，故检波电路的作用就是将输入调幅信号的边频分量不失真地搬移回原来的位置，如图5-24所示，是一种频谱线性搬移电路。下一页返回5.3振幅解调电路其频谱的搬移过程与调幅相反，因此检波和调幅一样，也可由非线性器件构成的相乘器来完成。检波方法主要有包络检波和同步检波两种，对检波电路的主要要求如下：（1）检波效率高。（2）失真小。（3）有较高的输入电阻。上一页下一页返回5.3振幅解调电路5.3.2二极管包络检波电路1．工作原理包络检波是指检波电路的输出电压与输入已调波的包络成正比的检波方法，由于3种调幅波中只有AM信号的包络与调制信号呈线性关系，因此包络检波只适用于AM波，包络检波的原理模型如图5-25(a)所示。图5-25中的非线性器件可以是二极管，也可以是三极管或场效应管，电路种类也较多，现以图5-26(a)所示的二极管峰值包络检波器原理电路为例进行讨论。上一页下一页返回5.3振幅解调电路2．性能指标二极管峰值包络检波器的性能指标主要有检波效率、输入电阻、惰性失真和底部切割失真等。5.3.3同步检波电路前节讨论的包络检波主要用于解调AM波，而DSB、