高频振幅调制电路1

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1、振幅调制1双边带信号 在调制过程中,将载波抑制就形成了 抑制载波双边带信号,简称双边带信号。它 可用载波与调制信号相乘得到,其表示式为在单一正弦信号u=Ucost调制时,2图66 DSB信号波形 3可以看出，DSB信号的特点为 DSBDSB信号的包络正比于调制信号的绝对值。信号的包络正比于调制信号的绝对值。 DSBDSB信号的相位在调制信号过零处要突变倒相信号的相位在调制信号过零处要突变倒相 180180度。度。 它只含有上、下边频分量，载波分量被抑制掉它只含有上、下边频分量，载波分量被抑制掉 了。带宽和了。带宽和AMAM信号一样。信号一样。4单边带信号单边带（SSB）信号是由DSB信号经边带

2、滤 波器滤除一个边带或在调制过程中,直接将一个 边带抵消而成。当取上边带时取下边带时5图67 单音调制的SSB信号波形 6图68 单边带调制时的频谱搬移 带宽为F7 为了看清SSB信号波形的特点,下面分析 双音调制时产生的SSB信号波形。为分析方便 。设双音频振幅相等,即且21,则可以写成下式:受u调制的双边带信号为（619） (620) (621)(622) 8进一步展开(623) 9图69 双音调制时SSB信号的波形和频谱10由式（由式（617617）和式（）和式（618618）, ,利用三角公式利用三角公式, ,可可 得得u uSSBSSB(t (t)=)=U Ucoscost tcos

3、cosc ct t- -U Usintsinsintsinc ct t (624a) (624a)和和u uSSBSSB(t (t)=)=U Ucostcosct+costcosct+U Usintsinctsintsinct (624b) (624b)式式(624a)(624a)对应于上边带对应于上边带, ,式式(624b)(624b)对应于下对应于下 边带。这是边带。这是SSBSSB信号的另一种表达式信号的另一种表达式, ,由此可以推由此可以推 出出u u (t)=f(t),(t)=f(t),即一般情况下的即一般情况下的SSBSSB信号表达式信号表达式 (625)(625)11由于 sgn

4、()是符号函数,可得f(t)的傅里叶变换 (626) (627) (628) 12图610 希尔伯特变换网络及其传递函数 13图611语音调制的SSB信号频谱(a)DSB频谱 (b)上边带频谱 (c)下边带频谱 14电压表达式普通调幅波载波被抑制双边带调幅波单边带信号波形图频谱图信号 带宽三种振幅调制信号15AM，DSB，SSB信号都是将调制信号的频谱搬移 到载频上去，搬移过程中频谱结构不发生变化，属于频谱的线性搬移 AM：DSB: SSB:这些调制的实现以乘 法器为基础。 16调制包括：高电平调制和低电平调制高电平调制：将功放和调制合二为一， 调制后不需放大，即可发射低电平调制：将功放和调制

5、分开，调制 后需要放大方可发射。l调制方法：用非线性器件组合频率分量 滤 波取出有用分量17AMAM，DSBDSB，SSBSSB信号都是将调制信号的频谱搬移到信号都是将调制信号的频谱搬移到 载频上去，搬移过程中频谱结构不发生变化，属于频谱载频上去，搬移过程中频谱结构不发生变化，属于频谱的线性搬移的线性搬移 AM：DSB:SSB:这些调制的实现以乘 法器为基础。 18调制包括：高电平调制和低电平调制调制包括：高电平调制和低电平调制高电平调制：将功放和调制合二为一， 调制后不需放大，即可发射低电平调制：将功放和调制分开，调制 后需要放大方可发射。l调制方法：用非线性器件组合频率分量 滤 波取出有用

6、分量19AMAM调制电路高电平调制调制电路高电平调制利用功放的调制特性来完成调制 基极调制 欠压区集电极调制 过压区UBBUCC20集电极调幅集电极调幅ucT1UccT2Ucc0uWuAMT3集电极调幅就是用调制信号来改变集电极电源电压，使集电极调幅就是用调制信号来改变集电极电源电压，使i ic c的基波振幅线性地随调制信号变化的基波振幅线性地随调制信号变化. .21Ucc022AMAM调制电路低电平调制调制电路低电平调制带通滤波器BPF单二极管调制电路及频谱 当UCU时,可知,流过二极管的电流iD为:23通过滤波器滤出通过滤波器滤出c+c+、c-c-和和cc 频率分量，则输出频率分量，则输出

7、u uo o显然，该电路不能产生显然，该电路不能产生DSBDSB信号。信号。24差分对电路单差分对AM调幅电路UEE差分输出电流令用中心频率为fc，带宽为2F滤波器滤波后，有： 25DSB调制电路二极管调制电路（1）二极管平衡DSB调制器二极管平衡DSB调制电路 26当UCU时，输出变压器的次级电流滤波器的中心频率为fc,带宽为2F,谐振阻抗为RL,则输出电压为27如果uc 、u的位置交换，则该电路不能得到DSB 信号。故无能怎么设计滤波器，都不可能得到故无能怎么设计滤波器，都不可能得到DSBDSB信号，信号， 因为载波没有抑制掉。因为载波没有抑制掉。因此，二极管平衡电路中的调制信号和载波信号

8、不因此，二极管平衡电路中的调制信号和载波信号不 能互换位置，否则就得不到能互换位置，否则就得不到DSBDSB信号。信号。28二极管平衡DSB调制器波形 29二极管环形电路（双平衡调制器）输出电流经滤波后,有 这种平衡调这种平衡调 制器不能用来产制器不能用来产 生生AMAM信号。但调信号。但调 制信号和载波信制信号和载波信 号可以互换位置号可以互换位置 。30SSB调制电路SSBSSB信号是将双边带信号滤除一个边带形成的。根据滤除方法信号是将双边带信号滤除一个边带形成的。根据滤除方法 的不同的不同, ,SSBSSB信号产生方法主要有滤波法和移相法两种。信号产生方法主要有滤波法和移相法两种。(1)

9、 (1)滤波法滤波法通过滤波器，把通过滤波器，把DSBDSB信号的一个边带滤除。信号的一个边带滤除。 31322) 2) 移相法移相法移相法是利用移相网络移相法是利用移相网络, ,对载波和调制信号进行适当的对载波和调制信号进行适当的 相移相移, ,以便在相加过程中将其中的一个边带抵消而获得以便在相加过程中将其中的一个边带抵消而获得SSBSSB信号信号 。在。在SSBSSB信号分析中我们已经得到：信号分析中我们已经得到：移相法的优点是省去了边带滤波器移相法的优点是省去了边带滤波器, ,但必须满足下列两个条件但必须满足下列两个条件: :两个调制器输出的振幅应完全相同两个调制器输出的振幅应完全相同移

10、相网络必须对载频及调制信号均保证精确的移相网络必须对载频及调制信号均保证精确的2 2相相 移移3334调幅信号的解调一、一、调幅解调的方法调幅解调的方法概念：从高频已调信号中恢复出调制信号的过程称为解概念：从高频已调信号中恢复出调制信号的过程称为解 调，又称为检波。调，又称为检波。分类：包络检波、同步检波分类：包络检波、同步检波（1 1）包络检波）包络检波 解调器输出电压与输入已调波的包络成正比的检波方法解调器输出电压与输入已调波的包络成正比的检波方法 ，由于，由于AMAM信号的包络与调制信号成线性关系信号的包络与调制信号成线性关系, ,因此包络检波因此包络检波 只适用于只适用于AMAM波波3

11、5包络检波的原理框图 36（2）同步检波是外加一个与原来载波同频同相的高频信号，对是外加一个与原来载波同频同相的高频信号，对DSBDSB 和和SSBSSB信号进行解调，故称为同步检波。信号进行解调，故称为同步检波。37同步检波又可以分为乘积型和叠加型两类。它们都需同步检波又可以分为乘积型和叠加型两类。它们都需要用恢复的载波信号要用恢复的载波信号u ur r进行解调。进行解调。同步检波器 的两种类型(a)乘积型; (b)叠加型38二极管峰值包络检波器是二极管串联峰值包络检波器的原理电路。它是由输是二极管串联峰值包络检波器的原理电路。它是由输 入回路、二极管入回路、二极管V VD D和和RCRC低

12、通滤波器组成。低通滤波器组成。 可以看出，信号可以看出，信号 源、二极管和源、二极管和RCRC滤波网络为串联关系。滤波网络为串联关系。二极管峰值包络检波器(a)原理电路 (b)二极管导通 (c)二极管截止39为了滤掉高频分量，保留低频分量，为了滤掉高频分量，保留低频分量，RCRC的值应该满足的值应该满足在理想情况下在理想情况下, ,RCRC网络的阻抗网络的阻抗Z Z应为：应为：检波过程：当输入等幅波时检波过程：当输入等幅波时4041结论：(1)(1)检波过程就是信号源通过二极管给电容充电与电容对电检波过程就是信号源通过二极管给电容充电与电容对电 阻阻R R放电的交替重复过程。放电的交替重复过程

13、。(2)(2)由于由于RCRC时常数远大于输入电压载波周期时常数远大于输入电压载波周期, ,放电慢放电慢, ,使得二使得二 极管负极永远处于正的较高的电位极管负极永远处于正的较高的电位( (输出电压接近于高频正输出电压接近于高频正 弦波的峰值弦波的峰值, ,即即UoUmUoUm) )。(3)(3)二极管只在输入电压的峰值附近才导通，导通时间很短二极管只在输入电压的峰值附近才导通，导通时间很短 ，电流通角很小，二极管电流是一窄脉冲序列。，电流通角很小，二极管电流是一窄脉冲序列。二极管电流二极管电流i iD D包含平均分量包含平均分量( (此种情况为直流分量此种情况为直流分量) )I Iavav及

14、高及高 频分量。频分量。 I Iavav流经电阻流经电阻R R形成平均电压形成平均电压U Uavav，它是检波器的有用输它是检波器的有用输 出电压；高频电流主要被出电压；高频电流主要被C C旁路，只剩很小的残余高频电旁路，只剩很小的残余高频电 压压u u，检波器输出电压检波器输出电压u uo o= =U Uavav+u+u。42大信号检波器大信号检波器( (输入信号的电压要大于输入信号的电压要大于0.50.5V)V)达到平衡时的电流达到平衡时的电流 电压电压波形。波形。43当输入AM信号时 显然，显然， 当输入信当输入信 号为号为AMAM波时波时: :输出电压波形输出电压波形 仍然与输入信号仍

15、然与输入信号 包络形状相同。包络形状相同。 此时的平均电压此时的平均电压 UavUav包含直流和低包含直流和低 频分量，即频分量，即44u 二极管两端的电压 ： 二极管电压波形图二极管电流二极管电流i iD D中的高频分中的高频分 量被量被C C旁路掉旁路掉 ，直流，直流I Idcdc及及 调制分量调制分量i i 流经流经R R形成输形成输 出电压出电压u uo o。 45检波电路中输出电压包含直流和调制分量 ，如果只需输出调制频率电压，则可在原电路的 基础上增加隔直电容Cg和负载Rg。 此时输出电压只有调制频率存在，即uo=u 46如果需要检波器提供与载波电压大小成比例的直如果需要检波器提供与载波电压大小成比例的直 流电压，则可用低通滤波器流电压，则可用低通滤波器 R R，C C取出直流分量。取出直流分量。 472 2性能分析性能分析(1)(1)传输系数传输系数K Kd d 检波器传输系数检波器传输系数K Kd d或称为检波系数、检波效率或称为检波系数、检波效率, ,是用来描述是用来描述 检波器对输入已调信号的解调能力或效率的一个物理量。检波器对输入已调信号的解调能力或效率的一个物理量。若输入载波电压振幅为若输入载波电压振幅为U Um m, ,输出直流电压为输出直流电压为U Uo o, ,则则K Kd d定义定义 为为: :对于对于AMA