第五章(3)振幅调制电路.ppt

1、复习,5.2.1 非线性器件的相乘作用,一、非线性器件相乘作用的一般分析 1.非线性器件特性幂级数分析法,则组合频率分量的通式为,当p=1、q=1时，产生了我们期待的和频与差频，但也出现了大量无用的频率成分。,令u2为小信号，u1为大信号。,二、线性时变状态,i=I0(u1)+g(u1)u2 =I0+I1m cos(1t)+I2mcos(21t)+. +g0+g1cos(1t) +g2cos(21t)+.U2mcos(2t),出现了我们期待的乘积项，无用组合频率分量比“非线性器件特性幂级数分析法”中少了许多。,三、开关状态,令u2为小信号，u1为大信号 且U1m0.5V。则,含有乘积项，无用组

2、合频率分量又进一步减少。,5.2.2 二极管平衡相乘器,可见，除了乘积项外，无用组合频率分量比单管少很多。,=2gDU2mcos(2t) ,1、二极管平衡相乘器,2、二极管双平衡相乘器,3、二极管环形混频组件,它有三个端口，分别以L(本振)R（输入信号）I（中频）表示。,5.2.3 双差分对模拟相乘器,一、双差分对模拟相乘器原理,（1）当u1 u2为小信号时，即,理想相乘器,线性时变状态,工作在开关状态,二、集成模拟相乘器（1469/1596、1595）,二、集成模拟相乘器（1496/1596、1595）,1、MC1496/1596集成相乘器,增加Ry是为了增大u2的动态范围,2、MC1595

3、模拟相乘器,在MC1496的基础上又增加了电阻RX是为了增大u1（t）的动态范围,5.3振幅调制电路,5.3.1概述 1、调幅电路的分类，根据输出功率可分为高电平调幅和低电平调幅。 2、低电平调制是将调制和功放分开，调制是在低电平级进行，然后再经线性功率放大器放大后发射出去。适用于普通调幅、双边带调幅和单边带调幅。 3、高电平调制是将调制和功放合而为一，调制后的信号不需再放大就可直接发送出去。主要用来产生普通调幅信号，许多广播发射机都采用这种调幅方式。,5.3.2低电平调幅电路 低电平调幅电路通常采用二极管平衡调幅电路、二极管环形调幅电路和双差分对模拟相乘器调幅电路，对于双边带调幅和单边带调幅

4、，要求电路必须有较强抑制载波的能力，若载波泄露，称为“载漏”，调制信号用 表示，载波信号用 表示。,1、 二极管平衡调幅电路。u1端接载波信号 ，为大信号，u2端接调制信号 ，Ucm 要大于U m 10倍以上。二极管,一、二极管平衡调幅电路和环形调幅电路,2、实用二极管双平衡 （环形）调幅电路,输人和输出变压器不需要中心抽头，由图可知，载波电压和调制电压分别接到桥路的两个对角线端点上，,3、二极管桥式平衡调幅电路,工作在开关状态，,当桥路平衡时，AB两端(即调幅器输出端)将无载波电压。,为正半周时，4个二极管同时截止， 直接加到输出变压器上；当 为负半周时，4个二极管同时导通，A、B两点短路，

5、没有输出。这样，调制电压 在载波电压的控制下成为间断的波形。令Tr2的匝比为1，则uo的表示式为,二、双差分对模拟相乘器调幅电路,采用MCl496构成的双边带调幅电路，正电源通过电阻R8、R9分压，为内部V1-V4管的基极提供偏压；负电源通过电阻RP、R1、R2及R3、R4分压供给相乘器内部V5、V6管的基极提供偏压，RP称为载波调零电位,器，调节RP可使电路对称,减小载波信号输出；Rc为输出端的负载电阻，接于2、3端的电阻RY用来扩大 的线性动态范围。,载波信号 通过电容C1、C3及R7加到相乘器的输入端8、10脚，低频信号 通过C2、R3、R4加到相乘器的输人端1、4脚，输出信号可由C4和

6、C5单端输出或双端输出。,为了获得双边带信号，必须先对电路进行平衡调整： 1、在8、10脚加载波信号 ，要求Ucm260 mV，使管子工作在开关状态。 2、在1、4脚不加调制信号。 3、调节电位器RP，使1、4脚直流电压相等。 4、此时，在输出端应该没有信号输出。 平衡后，再在1、4脚输入调制信号，这时调幅电路输出电压,如果调整不平衡，即1、4脚间的直流电压不为零，就相当在1、4脚输入了一个固定的直流电压UQ，输出不再是零，而出现了载波，即发生了“载漏”，如果再在则1、4脚间输入调制信号，则1、4脚总输入的信号为,输出信号中出现了下面的分量,可见，如果发生载漏，输出的是普通调幅波。,三、单边带

7、调幅电路,单边带调幅信号是将双边带调幅信号滤除一个边带后获得。常用的有滤波法和移相法。,1、滤波法,（1）直接滤波法,通过带通滤波器从DSB信号中直接滤除其中一个边带，便可得到SSB信号。,该方法很直接，但对带通滤波器要求却很高。如图所示，因为双边带调幅信号中，上、下边带衔接处的频率间,隔等于调制信号最低频率的两倍，间距很窄， 过渡带的相对带宽ffc很小，这就要求带通滤波器在载频处具有非常陡峭的滤波特性，ffc越小，滤波器的制作越困难。,（2）逐级滤波法,将第一次调制后获得的SSB信号再对另一个载波较高的载频(fc2)进行第二次调制、滤波。如果需要，还可进行第三次调制和滤波，直到把载频提高到所

8、需要的频率为止。,在实用电路中，为了加大相对带宽ffc，便于滤波器的制作，通常不是直接在发送工作频率上进行调制和滤波，而是先在较低的频率(fc1)上进行第一次调制，产生一载频较低的SSB信号。由于载频较低，故ffc较大，带通滤波器易于制作。,图5.3.8 滤波法频谱搬移图,2、移相法,5.3.3高电平调幅电路,高电平调幅电路主要用来产生普通调幅波，这种调制通常在丙类谐振功率放大器中进行。根据调制信号所加的电极不同，可分为基极调幅和集电极调幅。,一、基极调幅 图5.3.9是集电极调幅电路原理图。从基极输入一个等幅高频正弦波uc(t)=cos(ct), LC回路调谐在c上,基极电压VBB(t)=V

9、BB0+u(t),根据调制特性，在欠压状态下，集电极电流ic的基波分量振幅Ic1m随基极偏压VBB(t)成线性地变化， 即Ic1m=gVBB(t),图5.3.10基极调幅电路,图5.3.11基极调制特性,图5.3.12 基极调制特性及输出波形,g为比例常数 uo(t)=Ucmcos(ct)=Ic1mRe cos(ct)=gVBB(t)Recos(ct) =gReVBB0+u(t)cos(ct) 可见, 基极调幅电路可以产生普通调幅波。,二、集电极调幅 图5.3.10是集电极调幅电路原理图。从基极输入一个等幅高频正弦波uc(t)=cos(ct), LC回路调谐在c上, 根据调制特性，在过压状态下

10、，输出高频正弦波的振幅Ucm将随集电极电源电压VCC(t)的变化而变化。近似有UcmVCC(t)的关系，若集电极电压VCC(t)=VCC0+u(t),5.3.13 集电极调幅电路,5.3.14 集电极调制特性,则 Ucm=kVCC(t) k为比例常数 uo(t)=Ucmcos(ct)=kVCC(t) =kVCC0+u(t)cos(ct) 可见, 集电极调幅电路可以产生普通调幅波。,5.3.14 集电极调制特 及输出波形,3、高电平调幅电路的特点 优点：调幅、 功放合一, 整机效率高, 可直接产生很大功率输出的调幅信号。 缺点：一是只能产生普通调幅信号, 二是调制线性度差, 例如集电极调制特性中

11、Ucm与VCC(t)并非完全成线性关系。 ,1、基极调幅电路,5.3.3高电平调幅电路,高电平调幅电路主要用于产生普通调幅波，这种调制通常在丙类谐振功率放大器中进行，它可以直接产生满足发射功率要求的已调波。根据调制信号所加的电极不同，有基极调幅、集电极调幅等。,高频载波信号uc(t) 通过高频变压器Tr1和L1、C1构成的L形网络加到晶体管的基极电路，低频调制信号u(t)通过低,频变压器Tr2加到晶体管的基极电路。C2为高频旁路电容，用来为载波信号提供通路，但对低频信号容抗很大；C3为低频耦合电容，用来为低频信号提供通路。令,在调制过程中，晶体管的基极电压随调制信号u(t)的变化而变化，使放大

12、器的集电极脉冲电流的最大值ic和导通角也按调制信号的大小而变化，,为了减小调制失真，被调放大器在调制信号变化范围内应始终工作在欠压状态，所以基极调幅电路效率比较低。,将集电极谐振回路调谐在载频fc上，那么放大器的输出端便可获得调幅波电压uo，如图所示。,2、集电极调幅电路,高频载波信号仍从基极加入，而调制信号通过变压器Tr2加到集电极电路中，并与直流电源Vcc相串联，,若令,则晶体管集电极电压,ucc(t)将在Vcc的基础上随u(t)变化。根据谐振功率放大器工作原理可知，只有放大器工作在过压状态才能使集电极脉冲电流的基波振幅Ic1m随u(t)成正比变化，实现调幅。,过压 欠压,基极采用自给偏压电路(RB、CB)，可减小调幅失真。集电极调幅由于工作在过压状态，所以能量转换效率比较高，适用于较大功率的调幅发射机。,小结,5.3.1 概述,5.3.2 低电平调幅电路,根据输出功率可分为高电平调幅和低电平调幅。低电平调幅主要产生普通调幅波、双边带波和单边带波。高电平调幅主要产生普通调幅波。,一、二极管平衡调幅电路和环形调幅电路,1、二极管平衡调幅,2、实用二极管双平衡 （环形）调幅电路,3、二极管桥式平衡调幅电路,二、双差分对模拟相乘器调幅电路,在8、10脚输入载波大信号，在1、4脚输