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1、1,概述 振幅调制原理及特性 振幅调制电路 调幅信号的解调,2,一、基本概念,信号,载波信号：（等幅）高频振荡信号,正弦波,方波,三角波,锯齿波,调制信号：由原始信号转换成的低频信号,已调信号（已调波）：经过调制后的高频信号,5.1 概 述,调制：用调制信号去控制载波信号的某一个参量的过程。,解调：调制的逆过程，即从已调波中恢复原调制信号的过程。,（基带信号）,3,二、调制的分类,按调制信号分,模拟调制,按载波信号分,连续波调制,脉冲波调制,振幅调制（简称调幅，AM）,频率调制（简称调频，FM）,相位调制（简称调相，PM）,脉冲振幅调制(PAM),脉冲宽度调制(PWM),脉冲位置调制(PPM)
2、,脉冲编码调制(PCM),（正弦波）,本章以调制信号为模拟信号的连续波调制为例进行讨论，其结论也适合于数字调制,数字调制,4,调制：由调制信号去控制载波的三参量（振幅、频率、相 位）之一，使其随调制信号线性变化。,三、调制与解调的方式,瞬时振幅：,瞬时频率：,瞬时相位：,调幅：,检波,用 控制载波振幅,调频：,鉴频,用 控制载波频率,调相：,鉴相,用 控制载波相位,5,5.2 振幅调制原理及特性,5.2.1 普通调幅波,简称AM调幅波,一、普通调幅波一般表达式,载波信号：,调制信号：,普通调幅波振幅：,普通调幅波信号：,ka由调幅电路决定,通过相乘实现！,6,二、单频调制,把调幅波振幅变化规律
3、，即 称为调幅波的包络。,1、表达式,通常,调幅指数或调幅度，表示载波振幅受调制信号控制后改变的程度,7,2、波形,波形特点：,（1）调幅波的振幅（包络）的 变化规律与调制信号波形一致,（2）调幅度ma反映了调幅的强 弱程度，,可以看出：一般ma值越大调幅越深,ma=0时 未调幅,ma=1时 最大调幅（百分之百）,ma1时 过量调幅，包络失真，实际电路中必须避免,8,百分百调幅波形,过量调幅波形,可见,调幅波并不是一个简单的正弦波，包含有三个频率分量：,3、频谱,载波分量 ：,上边频分量 ：,下边频分量 ：,不含传输信息,含传输信息,含传输信息,9,特点:,（1）调制过程是实现频谱线性搬移的过
4、程,（2）调幅波的带宽：,10,4、功率,载波功率：,每一边频功率：,故,由于,调幅波的平均总功率：,当 ma = 1时，边频功率达到最大，但仅为Poav / 3,实际使用中， ma在0.11之间，平均值为0.3。可见普通 调幅波中含有信息的上下边频分量所占的功率非常小，而不含 信息的载波占绝大多数，因而调幅波的功率浪费大，效率低。,11,三、多频调制,12,同样含有三部分频率成份,载波分量,上边频带分量,下边频带分量,特点:,（1）实现频谱线性搬移,（2）调幅波带宽：,同单频调制，信息含于边频带分量中，载波不含有用信息，但载波占有很大能量。不经济。要抑制载波。,通常,13,5.2.2 抑制载
5、波的双边带和单边带调幅波,一、双边带调幅波,1、表达式,DSB波：抑制了载波分量，只含上、下边带分量。,单频调制时：,用载波和调制信号直接相乘实现！,2、频谱,带宽：,频谱只有,DSB波的频谱成份中抑制了载波分量，全部功率为边带占有，功率利用率高于AM波。,14,3、波形,（1）包络随调制信号变化， 但包络不能完全准确地反映 调制信号变化规律。,特点：,（2）载波相位在调制电压零 交点处要突变,15,二、单边带调幅波,1、 表达式,SSB波：只含一个边带分量,单频调制时,2、 频谱,或,（1）频带只有双边带调幅波的一半，其频带利用率高,3、特点,（2）全部功率都含有信息，功率利用率高,16,例
6、1,设某一广播电台的信号电压,问：此电台的频率是多少？调制信号频率是多少？,解：,电台的角频率为：,频率为：,调制信号的角频率为：,频率为：,17,5.3 振幅调制电路,在低功率电平时进行调制，因此它产生小功率的调幅波，然后由线性功率放大器放大，得到所要求功率的调幅波，一般用于发射机的前级。,按输出信号功率的高低分：,优点：整机效率高。,设计时输出功率和效率不是主要指标。重点是提高调制的线性度，减小不需要的频率分量和提高滤波性能。,在所需的功率电平上进行调制，调制与功放合一，一般用于发射机的末级。 一般只能产生AM。,设计时必须兼顾输出功率、效率和调制线性的要求。,18,5.3.1 低电平调幅
7、电路,主要电路：,主要用途：可产生AM、 DSB 、 SSB,二极管调幅电路,模拟乘法器调幅电路,单二极管开关状态调幅电路,二极管平衡调幅电路,二极管环型调幅电路,19,开关频率,当二极管在两个电压共同作用下，其中一个电压振幅足够大，另一个电压振幅较小，二极管的导通和截止将完全受大振幅电压的控制，可以近似认为二极管处于理想开关状态。,一、单二极管开关状态调幅电路,(1)什么是开关状态,(2)调幅原理,20,为周期性的函数，可用傅立叶级数展开,引入开关函数表示二极管的开关作用,21,经带通滤波后可取出,可得到AM信号,22,+,D1、D2都是在 的正半周导通，负半周截止，故其开关函数都是,二、二
8、极管平衡调幅电路,+ uL1 _, uL , uL2 +,1:1,1:2,2:1,23,1:1,1:2,2:1,能实现DSB调幅信号的调幅。,经带通滤波后可取出,24,在平衡电路的基础上，再增加两个二极管D3、D4。电路中四个二极管首尾相接。,（1）电路结构,构成环形,三、二极管环形调幅电路,则有,+ uL -,I,II,设：,25,（2）工作原理分析,D3、D4的开关函数是,D1、D2的开关函数是 ，,26,那么在一个周期内平衡调幅电路I，II在负载RL上产生的电压为：,能实现DSB调幅信号的调幅。,经带通滤波后可取出,27,四、模拟乘法器调幅电路,(一)模拟乘法器的传输特性,模拟乘法器具有
9、两个输入端（常称X输入和Y 输入）和一个输出端， 是一个三端口网络，电路符号如图所示：,理想的传输特性：,式中：K 为增益系数或标度因子，单位为 ，K 的数值 与乘法器的电路参数有关。,28,(二)模拟乘法器的振幅调制原理,-实现双边带调幅,且改变UAB可改变ma,-实现普通调幅波调幅,用于实现调幅的模拟乘法器有国产芯片BG314、XCC，国外芯片MC1496（1596）、AD630等。,29,(三)模拟乘法器的工作原理,i5为T1 、T2差分放大电路的恒 流源。,总电路有两个单差分对管电路T1、T2 、 T5和T3、T4、T6组合而成。,i6为T3 、T4差分放大电路的恒流源。,I0为T5
10、、T6差分对管的恒流源。,1、双差分对管模拟乘法器的原理电路,输入信号ux加在两个单差分对管 的输入端，uy加在T5和T6的输入端。,30,式中，q为电子电荷；k为波耳兹曼常数；T为绝对温度。,2 、T5和T6组成差分对管的电流电压关系,同理,31,3、T1、T2和T3、T4组成的差分对管的电流电压关系,32,当输入为小信号并满足：,-只有当输入信号较小时，具有较理想的相乘作用。,4、输出电压,33,I0/2,I0/2,Rc,Rc,Vcc,T1,T2,T3,T4,T5,T6,Ry,+ ux -,+ uy -,Ry取值应远大于晶体管T5 ,T6 的发射极电阻，即有,静态时，i5 =i6 = I0
11、/2,- uo +,当加入信号uy时，流过Ry的电流为：,5、扩大uy的线性动态范围的措施,有,使用射极负反馈电路Ry，可扩展uy的线性范围。,34,经输出端中心频率为 ，带宽为 的带通滤波器，则取出的为DSB信号。,为 大信号输入即 。根据双曲正切函数的特性， 大信号条件下具有开关函数的特性,35,MC1596调幅电路,R1、R2、R3和Rc为管子提供静态偏压，8端为交流地电位；,(四） 模拟乘法器MC1596调幅电路,T7、T8和D构成镜像电流源。,扩展u的线性动态范围,载波调零电位器，可通过调节Rw，使 ，相当于在1、4脚之间加了一个直流电压Uo，以产生AM波 。,36,5.3.2 高电
12、平调幅电路,主要要求：兼顾输出功率大、效率高、调制线性度好,用途：产生普通调幅波,主要电路：利用丙类谐振功放实现,调制信号控制基极电源电压，工作于欠压区，效率较低，适用于小功率发射机。,调制信号控制集电极电源电压，工作于过压区，效率高。,根据调制信号接入方式的不同分为：,37,一 、集电极调幅电路,（一）电路构成,分析时,将此电路看成高频功率 放大电路:,集电极有效电源电压为：,高频旁路电容,它随调制信号变化而变化。,38,（二）调幅原理,由图可知,在过压区, IC0 、Ic1m与VCC VCC成线性关系:,可见此电路可产生普通调幅波。要得到100%调幅，即,39,（三）各功率和效率,（1）在
13、载波状态即未调制时,集电极效率：,集电极损耗：,载波输出功率:,直流电源输入功率:,40,（2）在调制最高点，即,集电极效率：,集电极损耗：,输出功率:,有效电源输入功率:,41,（3）在调制信号一周内,VCT提供的功率,提供的功率,平均直流输入功率:,调制信号提供的功率：,42,边频功率：,集电极平均损耗：,平均集电极效率：,由调制信号提供，调制信号为功率源。,43,1）必须工作在过压区。,2）在调制一周内的各平均功率都是载波状态对应功率的 倍。,4）调制过程中效率不变。（等效率调制）,3）在调制最高点的各功率都是载波状态对应功率的 倍。,5）选管子时，应采用管子的允许损耗功率 。,（4）
14、集电极调幅的特点,44,基极有效电源电压为：,二 、基极调幅电路,（一）电路构成,45,（二）调幅原理,由图可知,在欠压区的线性区， IC0 、Ic1m随VBB变化而变化，,可见此电路可产生普通调幅波。,（1）必须工作于欠压区。,（三） 基极调幅的特点,（2）输入功率都由直流电源提供 。,（3）调制过程中效率是变化的。,46,从调幅波中不失真地还原出原调制信号。,一、检波电路的功能,5.4 调幅信号的解调,从频谱上看， 检波也是一种信号频谱的线性搬移过程，是将调幅波的边频 或边带频谱搬移到原调制信号的频谱处。,5.4.1 检波概述,47,48,1、包络检波,二、检波电路的分类,2、同步检波,检
15、波器的输出电压直接反映输入高频调幅波包络变 化规律，只适合于普通调幅波的检波。,在检波器的输入端加一个与本地载波信号同频同相 的同步信号实现检波，主要用于DSB调幅波和SSB调幅 波的检波。,三、检波电路的组成,取出原调制信号,49,一、大信号检波的工作原理,5.4.2 二极管大信号包络检波器,（一）电路组成,由输入回路、二极管D和RC低通滤波器组成。,RC低通滤波电路的作用：,（1）对低频调制信号u来说，电容C的容 抗 ，电容C相当于开路，电阻R就作 为检波器的负载，其两端产生输出低频解调 电压 。,（2）对高频载波信号uc来说，电容C的容抗 ，电容C相当于 短路，起到对高频电流的旁路作用，
16、即滤除高频信号。,50,（二） 工作原理分析,+ uD -,uD= ui- uo,R,当输入信号ui为调幅波时，那么载波正 半周时二极管正向导通，输入高频电压通过 二极管对电容C充电，充电时间常数为rdC。 因为rdC较小，充电很快，电容上电压建立的 很快,输出电压uo很快增长 。,作用在二极管D两端上的电压为ui与uo 之差，即uD= ui- uo。所以二极管的导通与否取决于uD 。,当uD= ui- uo0，二极管导通；,+ -,+ -,当uD= ui- uo0 ，二极管截止。,ui达到峰值开始下降以后，随着ui的下降，当ui= uo，即 uD= ui-uo=0时，二极管D截止。C把导通期间储存的电荷通过R放 电。因放电时常数RC较大，放电较缓慢。,
