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1、四川信息职业技术学院电子工程系单元七振幅调制电路单元七振幅调制电路7-47-4单边带调幅电路单边带调幅电路 7-17-1各类调幅波的基本性质各类调幅波的基本性质7-27-2普通调幅电路普通调幅电路7-37-3双边带调幅电路双边带调幅电路 四川信息职业技术学院电子工程系本讲导航本讲导航教学内容教学内容7.1各类调幅波的基本性质 教学目的教学目的理解各类调幅波的基本性质：数学表达式、调幅度、波形、频谱、带宽、功率关系等。 单元七振幅调制电路单元七振幅调制电路四川信息职业技术学院电子工程系教学重点教学重点教学难点教学难点普通调幅波、双边带及单边带调幅波的基本性质 无单元七振幅调制电路单元七振幅调制电
2、路四川信息职业技术学院电子工程系 调幅电路是频谱搬移电路。按照调幅方式，可调幅电路是频谱搬移电路。按照调幅方式，可分为分为: : 7-1 7-1各类调幅波的基本性质各类调幅波的基本性质普通调幅（普通调幅（AM）双边带调幅双边带调幅 （DSB）单边带调幅（单边带调幅（SSB） 本章先讲各类调幅波的基本性质，然后介绍几本章先讲各类调幅波的基本性质，然后介绍几种不同的调幅电路。种不同的调幅电路。 单元七振幅调制电路单元七振幅调制电路四川信息职业技术学院电子工程系式式(7-1) 7-1-1 7-1-1普通调幅波的基本性质普通调幅波的基本性质 1 1、普通调幅波的数学表达式、普通调幅波的数学表达式 普通
3、调幅信号是载波信号振幅按调制信号规律变化普通调幅信号是载波信号振幅按调制信号规律变化的一种振幅调制信号的一种振幅调制信号，简称，简称调幅信号调幅信号。设高频载波。设高频载波uc(t)的表达式为的表达式为: : 调幅时，载波的频率和相位不变，而振幅将随调制信号调幅时，载波的频率和相位不变，而振幅将随调制信号u(t)线性变化。由于调制信号为零时调幅波的振幅应等线性变化。由于调制信号为零时调幅波的振幅应等于载波振幅于载波振幅Ucm，则调幅波的振幅，则调幅波的振幅Ucm(t)可写成可写成 :式中，式中，k是一个与调幅电路有关的比例常数。因此，调是一个与调幅电路有关的比例常数。因此，调幅波的数学表达式为
4、幅波的数学表达式为:式式(7-2)单元七振幅调制电路单元七振幅调制电路四川信息职业技术学院电子工程系 若调制信号为单频正弦波，即若调制信号为单频正弦波，即 : :其中其中Ffc。把（。把（7-37-3）代入（）代入（7-27-2）得）得: :式式(7-3)式式(7-4)式中，式中，为受调后载波电压振幅的最大变化量。为受调后载波电压振幅的最大变化量。 单元七振幅调制电路单元七振幅调制电路1 1）单频调制）单频调制四川信息职业技术学院电子工程系它反映了载波振幅受调制信号控制的程度，它反映了载波振幅受调制信号控制的程度，ma与与Um成正比。成正比。 由此可得调幅波的最大振幅为：由此可得调幅波的最大振
5、幅为： 调幅波的最小振幅为调幅波的最小振幅为 ：是高频振荡信号的振幅，它反映了调制信号的变化规是高频振荡信号的振幅，它反映了调制信号的变化规律，称为调幅波的律，称为调幅波的包络包络。单元七振幅调制电路单元七振幅调制电路调幅系数调幅系数或或调幅度调幅度为：为：四川信息职业技术学院电子工程系 上式第一种表示常用于在实验室中根据调幅波上式第一种表示常用于在实验室中根据调幅波的波形去求的波形去求m ma a 。则有则有 ：单元七振幅调制电路单元七振幅调制电路四川信息职业技术学院电子工程系如果调制信号为多频信号，即如果调制信号为多频信号，即：此时调制信号为非正弦的周期信号。则此时调制信号为非正弦的周期信
6、号。则 ：式中式中单元七振幅调制电路单元七振幅调制电路2 2）多频调制）多频调制四川信息职业技术学院电子工程系式式(7-6)式中：式中：单元七振幅调制电路单元七振幅调制电路四川信息职业技术学院电子工程系 1）单频调制的波形）单频调制的波形 根据式（根据式（7-37-3）、（）、（7-17-1）、（）、（7-47-4）可画出）可画出u（t）、）、uc（t）和不同和不同m ma a条件下条件下uAM（t）的波形：的波形：单元七振幅调制电路单元七振幅调制电路2 2、普通调幅波的波形、普通调幅波的波形四川信息职业技术学院电子工程系(a)调制信号波形 t0uUm(b)载波信号波形0 tucUcm单元七振
7、幅调制电路单元七振幅调制电路波形：波形：四川信息职业技术学院电子工程系(c)ma1调幅波波形（理想调幅 ） uAM0t（f） ma1调幅波波形（实际调幅 ）t2t10tuAM单元七振幅调制电路单元七振幅调制电路波形：波形：四川信息职业技术学院电子工程系 由（由（e）可知，在）可知，在ma1时，此时其包络已不能反映时，此时其包络已不能反映调制信号的变化规律。而在实际调幅器中，图调制信号的变化规律。而在实际调幅器中，图（f）对基对基极调幅来说，在极调幅来说，在t1-t2时间内由于管子发射结加反偏电压时间内由于管子发射结加反偏电压而截止，使而截止，使uAM(t)=0，即出现包络部分中断。此时调幅，即
8、出现包络部分中断。此时调幅波将产生失真，称为过调幅失真。而波将产生失真，称为过调幅失真。而ma1时的调幅称为时的调幅称为过调幅。因此，为了过调幅。因此，为了避免出现过调幅失真，应使调幅系避免出现过调幅失真，应使调幅系数数ma1 。 实际上，当实际上，当ma1时，在时，在t1-t2时间间隔内时间间隔内, 即即:由于振幅值恒大于零，所以由于振幅值恒大于零，所以uAM(t)可改写为可改写为: 单元七振幅调制电路单元七振幅调制电路四川信息职业技术学院电子工程系此时调幅波有此时调幅波有1800的相移，相位突变发生在的时的相移，相位突变发生在的时刻，我们称为刻，我们称为“零点突变零点突变”。 单元七振幅调
9、制电路单元七振幅调制电路四川信息职业技术学院电子工程系单元七振幅调制电路单元七振幅调制电路普通调幅波的过调失真普通调幅波的过调失真动画演示请点击动画演示请点击四川信息职业技术学院电子工程系即式（即式（7-6）非正弦的周期信号的调制。）非正弦的周期信号的调制。00ttuAMu单元七振幅调制电路单元七振幅调制电路2 2）多频调制的波形）多频调制的波形四川信息职业技术学院电子工程系 1）单频调制的频谱与带宽）单频调制的频谱与带宽上式表明上式表明,单频正弦信号调制的调幅波是由三个频率分量单频正弦信号调制的调幅波是由三个频率分量构成的：第一项为载波分量；第二项的频率为构成的：第一项为载波分量；第二项的频
10、率为fc-F，称，称为下边频分量，其振幅为为下边频分量，其振幅为1/2maUcm ；第三项的频率为；第三项的频率为 fc+F ，称为上边频分量，其振幅也为，称为上边频分量，其振幅也为1/2maUcm 。由此可。由此可画出相应的调幅波的频谱，如下图所示：画出相应的调幅波的频谱，如下图所示： 利用积化和差可把式（利用积化和差可把式（7-4）分解为）分解为:式式(7-7)单元七振幅调制电路单元七振幅调制电路3 3、普通调幅波的频谱与带宽、普通调幅波的频谱与带宽四川信息职业技术学院电子工程系由图可见，上下边频分量对称的排列在载波分量的两侧，由图可见，上下边频分量对称的排列在载波分量的两侧，则调幅波的带
11、宽则调幅波的带宽fbw为为:单频信号调制时的频谱单频信号调制时的频谱FUcmfUm/V0fc+Ffc-FfcUcm1/2ma Ucm1/2ma Ucm单元七振幅调制电路单元七振幅调制电路频谱：频谱：四川信息职业技术学院电子工程系 如果调制信号为含有限带宽的多频信号，其调幅如果调制信号为含有限带宽的多频信号，其调幅波表达式为式（波表达式为式（7-6），则用积化和差得），则用积化和差得:式式(7-8)上式表明，多频信号调制的调幅波的频谱是由载波分量上式表明，多频信号调制的调幅波的频谱是由载波分量和和n对对称于载波分量的边频分量组成，这些边频分量对对称于载波分量的边频分量组成，这些边频分量组成两个频
12、带，其中频率范围为组成两个频带，其中频率范围为 （fc +F1 ）（）（fc +Fn ） 称为称为上边带上边带，（，（fc Fn ）（）（fc F1 ）称为称为下边带下边带。如下图所示如下图所示(图中为简单起见，未标出各分量的振幅图中为简单起见，未标出各分量的振幅)。 单元七振幅调制电路单元七振幅调制电路2 2）多频调制的频谱与带宽）多频调制的频谱与带宽四川信息职业技术学院电子工程系可见，上下边带也对称地排列在载波分量的两侧，由于可见，上下边带也对称地排列在载波分量的两侧，由于最低调制频率最低调制频率Fmin=F1，最高调制频率，最高调制频率Fmax=Fn ，故调幅，故调幅波带宽波带宽 :fU
13、m/V0调制信号F1F2Fnfcfc+F1fc-Fnfc-F1fc+Fn下边带上边带多频信号调制时的频谱多频信号调制时的频谱因此，因此，调幅电路的作用是在时域实现调幅电路的作用是在时域实现 u(t)和和uc(t)相乘，相乘，反映在波形上就是将反映在波形上就是将u(t)不失真地搬移到高频振荡的振不失真地搬移到高频振荡的振幅上，而在频域则将幅上，而在频域则将u(t)的频谱不失真地搬移到的频谱不失真地搬移到fc的两的两边。边。单元七振幅调制电路单元七振幅调制电路频谱：频谱：四川信息职业技术学院电子工程系 设调制信号为单频正弦波，负载电阻为设调制信号为单频正弦波，负载电阻为RL，则载波，则载波功率为功
14、率为:上、下边频的功率均为上、下边频的功率均为: 调幅波在调制信号周期内的平均功率为调幅波在调制信号周期内的平均功率为:式式(7-9)式式(7-10)边频的功率均为边频的功率均为: 式式(7-11)式式(7-12)单元七振幅调制电路单元七振幅调制电路4 4、普通调幅波的功率关系、普通调幅波的功率关系四川信息职业技术学院电子工程系 如果调制信号为多频信号，则调幅波平均功率如果调制信号为多频信号，则调幅波平均功率等等于载波和各个功率之和。于载波和各个功率之和。 由以上式可知，调幅波的平均功率由以上式可知，调幅波的平均功率Pav和边频功率和边频功率Psb随随ma的增大而增加。由于载波不包含调制信号的
15、信息，的增大而增加。由于载波不包含调制信号的信息，它只存在于边频功率中，因此从传输信息的角度来看，它只存在于边频功率中，因此从传输信息的角度来看，调幅波平均功率调幅波平均功率Pav中有用的是边频功率中有用的是边频功率Psb，载波功率，载波功率Pc是没有用的，它在平均功率中占的比例较大。当是没有用的，它在平均功率中占的比例较大。当ma=1时，时，有用的有用的Psb在在Pav中所占的比例最大，大约为中所占的比例最大，大约为33%。而实。而实际上调幅波的际上调幅波的ma远小于远小于1，因此，因此，有用的边频功率占整有用的边频功率占整个调幅波平均功率的比例很小，发射机的效率很低。个调幅波平均功率的比例
16、很小，发射机的效率很低。 调幅波的最大瞬时功率为调幅波的最大瞬时功率为 :式式(7-13)单元七振幅调制电路单元七振幅调制电路四川信息职业技术学院电子工程系 7-1-2 7-1-2双边带调幅波的基本性质双边带调幅波的基本性质 从上述普通调幅信号的基本性质可知，占绝大部分从上述普通调幅信号的基本性质可知，占绝大部分功率的载频分量是无用的，唯有其上、下边频分量才反功率的载频分量是无用的，唯有其上、下边频分量才反映调制信号的频谱结构，而载波分量通过相乘器仅起着映调制信号的频谱结构，而载波分量通过相乘器仅起着将调制信号频谱搬移到将调制信号频谱搬移到fc的两边，本身并不反映调制信的两边，本身并不反映调制
17、信号的变化。如果在传输前将载频分量抑制掉，则可以大号的变化。如果在传输前将载频分量抑制掉，则可以大大节省发射机的发射功率。这种仅传输两个边频（带）大节省发射机的发射功率。这种仅传输两个边频（带）的调制方式称为抑制载波的双边带调制，简称的调制方式称为抑制载波的双边带调制，简称双边带调双边带调制（制（DSB）。）。 单元七振幅调制电路单元七振幅调制电路四川信息职业技术学院电子工程系 1）单频调制）单频调制 由式（由式（7-2）和（）和（7-4）可得双边带调幅波的数学表）可得双边带调幅波的数学表达式为达式为:2）多频调制多频调制式式(7-14)由式（由式（7-6）可得）可得 :式式(7-15)单元七
18、振幅调制电路单元七振幅调制电路1 1、双边带调幅波的数学表达式、双边带调幅波的数学表达式四川信息职业技术学院电子工程系 单频调制的波形单频调制的波形 由式（由式（7-3）、）、（7-1）和（）和（7-14）可画出）可画出u(t)、 uc(t)和和uDSB(t)的波形：的波形：u t0 t00 t(c)双边带调幅波信号波形(b)载波信号波形Ucmt3 t2 t1(a)调制信号波形UmuDSB单元七振幅调制电路单元七振幅调制电路2 2、双边带调幅波的波形、双边带调幅波的波形四川信息职业技术学院电子工程系 由上图双边带调幅波信号波形可知，双边带信号由上图双边带调幅波信号波形可知，双边带信号的包络仍然
19、是随调制信号变化的，但它的的包络仍然是随调制信号变化的，但它的包络已不能包络已不能完全准确地反映低频调制信号的变化规律完全准确地反映低频调制信号的变化规律。双边带信。双边带信号在调制信号的负半周，已调波高频与原载频反相，号在调制信号的负半周，已调波高频与原载频反相，调制信号的正半周，已调波高频与原载频同相。也就调制信号的正半周，已调波高频与原载频同相。也就是双边带信号的高频相位在调制电压过零点处要突变是双边带信号的高频相位在调制电压过零点处要突变180度，在度，在t=t1、t2、t3时波形有时波形有1800的相位突变，其的相位突变，其包络已不再反映包络已不再反映u(t)的变化规律。的变化规律。
20、 单元七振幅调制电路单元七振幅调制电路波形小结：波形小结：四川信息职业技术学院电子工程系 1）单频调制调幅波的频谱与带宽单频调制调幅波的频谱与带宽利用积化和差可把式（利用积化和差可把式（7-14）分解为：）分解为：它只有上、下边频两个分量它只有上、下边频两个分量 ，其频谱为：，其频谱为：Um/Vf0FUcm单频信号调制时双边带调幅波的频谱fc+Ffc-FfcUcm1/2 maUcm1/2 maUcm单元七振幅调制电路单元七振幅调制电路3 3、双边带调幅波的频谱与带宽、双边带调幅波的频谱与带宽四川信息职业技术学院电子工程系调幅波的带宽调幅波的带宽fbw为为 ：与普通调幅波带宽的表达式一样。与普通
21、调幅波带宽的表达式一样。 2）多频调制调幅波的频谱与带宽）多频调制调幅波的频谱与带宽 用积化和差把式（用积化和差把式（7-15）分解为：）分解为： 有上下两个边带分量，其频谱为有上下两个边带分量，其频谱为：单元七振幅调制电路单元七振幅调制电路由上图可知，由上图可知，双边带调幅仍为频谱搬移电路双边带调幅仍为频谱搬移电路。四川信息职业技术学院电子工程系 由上面频谱图知，上、下两个边带分量对由上面频谱图知，上、下两个边带分量对称地排列在载波分量的两侧，为称地排列在载波分量的两侧，为频谱搬移电路频谱搬移电路。调幅波带宽为：调幅波带宽为：F1调制信号F2FnfUm/V0fc+F1fc-Fnfcfc-F1
22、fc+Fn下边带上边带多频信号调制时双边带调幅波的频谱与普通调幅波带宽的表达式一样。与普通调幅波带宽的表达式一样。4、双边带调幅波的功率关系（留给学生思考）、双边带调幅波的功率关系（留给学生思考）单元七振幅调制电路单元七振幅调制电路频谱：频谱：四川信息职业技术学院电子工程系 7-1-3 7-1-3单边带调幅波的基本性质单边带调幅波的基本性质 从双边带调制的频谱结构上可知，上、下边带都反从双边带调制的频谱结构上可知，上、下边带都反映了调制信号的频谱结构。因此，从传输信息的角度来映了调制信号的频谱结构。因此，从传输信息的角度来看，还可以进一步将其中一个边带抑制掉。这种仅传输看，还可以进一步将其中一
23、个边带抑制掉。这种仅传输一个边带（上边带或下边带）的调幅方式称为抑制载波一个边带（上边带或下边带）的调幅方式称为抑制载波的单边带调制，简称的单边带调制，简称单边带调制（单边带调制（SSB）。 单元七振幅调制电路单元七振幅调制电路四川信息职业技术学院电子工程系 1）单频调制）单频调制由式（由式（7-7）可得单边带调幅波的数学表达式为）可得单边带调幅波的数学表达式为: （下边带）（下边带） （7-16） （上边带）（上边带） （7-17） 单元七振幅调制电路单元七振幅调制电路 单边带调幅信号为等幅波，其频率高于或低于载频。单边带调幅信号为等幅波，其频率高于或低于载频。但多频调制时就不是等幅波了。但
24、多频调制时就不是等幅波了。1 1、单边带调幅波的数学表达式、波形、频谱带宽、单边带调幅波的数学表达式、波形、频谱带宽四川信息职业技术学院电子工程系单边带调幅波信号波形0 tuSSB单元七振幅调制电路单元七振幅调制电路其波形如下：（如下边带调制）其波形如下：（如下边带调制）四川信息职业技术学院电子工程系 由式（由式（7-16）和（）和（7-17）可画出单边带调幅波的频）可画出单边带调幅波的频谱为谱为(上边带调制上边带调制)Um/Vf0FUcmfc+Ffc1/2maUcm单频信号调制时单边带调幅波的频谱由式（由式（7-8）可得单边带调幅波的数学表达式为）可得单边带调幅波的数学表达式为: （下边带）
25、（下边带） （7-18） （上边带）（上边带） （7-19） 2 2）多频调制）多频调制单元七振幅调制电路单元七振幅调制电路四川信息职业技术学院电子工程系 由式（由式（7-16）和（）和（7-17）可画出单边带调幅波的频）可画出单边带调幅波的频谱为谱为(上边带调制上边带调制)由上图可知，由上图可知，单边带调幅仍为频谱搬移电路单边带调幅仍为频谱搬移电路。fUm/V0F1调制信号F2Fnfc+F1fcfc+Fn上边带多频信号调制时的频谱多频信号调制时的频谱单元七振幅调制电路单元七振幅调制电路频谱：频谱：四川信息职业技术学院电子工程系 可见，与普通、双边带调幅比较起来，可见，与普通、双边带调幅比较起
26、来，单单边带调幅波的频带压缩了一半边带调幅波的频带压缩了一半，这对于提高短，这对于提高短波波段的频带利用率具有重大的现实意义。波波段的频带利用率具有重大的现实意义。 单边带调幅波的功率关系留给学生去思考单边带调幅波的功率关系留给学生去思考 。单元七振幅调制电路单元七振幅调制电路调幅波的带宽调幅波的带宽f fbwbw为为 ：四川信息职业技术学院电子工程系 特点特点特点特点调幅方式调幅方式调幅方式调幅方式 优点优点优点优点缺点缺点缺点缺点 应用应用应用应用 普通调幅普通调幅普通调幅普通调幅（AMAM） 发射机、接发射机、接发射机、接发射机、接收机较简单，收机较简单，收机较简单，收机较简单，成本低。
27、成本低。成本低。成本低。 发射机效率很低，发射机效率很低，发射机效率很低，发射机效率很低，能量浪费大，频能量浪费大，频能量浪费大，频能量浪费大，频带较宽。带较宽。带较宽。带较宽。 中、短波无中、短波无中、短波无中、短波无线电广播系线电广播系线电广播系线电广播系统。统。统。统。 双边带调幅双边带调幅双边带调幅双边带调幅（DSBDSB） 发射机效率发射机效率发射机效率发射机效率较高。较高。较高。较高。 发射机、接收机发射机、接收机发射机、接收机发射机、接收机较复杂，且频带较复杂，且频带较复杂，且频带较复杂，且频带较宽。较宽。较宽。较宽。 实际应用很实际应用很实际应用很实际应用很少。少。少。少。 单
28、边带调幅单边带调幅单边带调幅单边带调幅（SSBSSB） 发射机效率发射机效率发射机效率发射机效率最高，频带最高，频带最高，频带最高，频带节约一半。节约一半。节约一半。节约一半。 发射机、接收机发射机、接收机发射机、接收机发射机、接收机较复杂。较复杂。较复杂。较复杂。 短波无线电短波无线电短波无线电短波无线电通信中应用通信中应用通信中应用通信中应用广泛。广泛。广泛。广泛。 单元七振幅调制电路单元七振幅调制电路小结小结：三种调幅方式的比较：三种调幅方式的比较四川信息职业技术学院电子工程系本讲小结 3.三种调制方式的优点、缺点及应用。 1.普通调幅波（多频、单频调制）的数学表达式、波形、频谱带宽及功
29、率关系等。 2.双边带及单边带调幅波（多频、单频调制）的数学表达式、波形、频谱带宽及功率关系等。 单元七振幅调制电路单元七振幅调制电路四川信息职业技术学院电子工程系本讲作业 1. 若某电压信号u（t）=5costcosct（V）（c），画出频谱图和波形。 2. 若单频调幅波载波功率Pc=1000W，Ma=0.3，求两个边频功率之和Psb为多少？总功率Pav为多少？ 3. 某调幅发射机未调制时发射功率为9KW，当载波被正弦信号调幅时，发射功率为10.125KW。求调幅度Ma，如果同时又用另一正弦信号对它进行40的调幅，求这时的发射功率？ 单元七振幅调制电路单元七振幅调制电路四川信息职业技术学院电
30、子工程系本讲导航本讲导航教学内容教学内容7.2 普通调幅电路 教学目的教学目的掌握普通调幅电路的工作原理、工作状态的选择及分析方法。单元七振幅调制电路单元七振幅调制电路四川信息职业技术学院电子工程系教学重点教学重点教学难点教学难点掌握普通调幅电路的工作原理、工作状态的选择及分析方法。普通调幅电路的工作原理、工作状态的选择。 单元七振幅调制电路单元七振幅调制电路四川信息职业技术学院电子工程系调幅电路按照输出功率的高低，又可分为调幅电路按照输出功率的高低，又可分为: 7-2 7-2普通调幅电路普通调幅电路低电平调幅电路低电平调幅电路 高电平调幅电路高电平调幅电路模拟相乘调幅模拟相乘调幅平衡调幅平衡
31、调幅环形调幅环形调幅斩波调幅斩波调幅平方律调幅平方律调幅基极调幅基极调幅集电极调幅集电极调幅单元七振幅调制电路单元七振幅调制电路四川信息职业技术学院电子工程系低电平调幅电路特点低电平调幅电路特点: :所需的调制功率小所需的调制功率小; 输出的功率也小。输出的功率也小。高电平调幅电路特点高电平调幅电路特点: :所需的调制功率大所需的调制功率大; ; 输出的功率也大，输出的功率也大， 常置于发射机的末极。常置于发射机的末极。 单元七振幅调制电路单元七振幅调制电路调幅电路的调幅电路的特点特点四川信息职业技术学院电子工程系 7-2-1 7-2-1普通调幅电路的模型普通调幅电路的模型KM图图7.17.1
32、普通调幅电路的模型普通调幅电路的模型Au（t）uo（t）uc（t）模拟乘法模拟乘法器器加法器加法器乘法器乘法器的相乘的相乘增益增益加法加法器的器的加权加权系数系数单元七振幅调制电路单元七振幅调制电路四川信息职业技术学院电子工程系 7-2-2 7-2-2普通调幅电路普通调幅电路uZuucXYu0A_+RRRR KMXY图图7.27.2模拟乘法器普通调幅电路模拟乘法器普通调幅电路1 1、模拟乘法器调幅电路、模拟乘法器调幅电路单元七振幅调制电路单元七振幅调制电路四川信息职业技术学院电子工程系为单频信号，载波信号为为单频信号，载波信号为 ：模拟乘法器的输出：模拟乘法器的输出： 则电路的输出电压：则电路
33、的输出电压： 令：令：为保证不失真，要求：为保证不失真，要求： 从表达式可知，该电路的输出信号为从表达式可知，该电路的输出信号为普通调幅波普通调幅波。 单元七振幅调制电路单元七振幅调制电路分析如下：设调制信号：分析如下：设调制信号：四川信息职业技术学院电子工程系模拟乘法器实现普通调幅电路模拟乘法器实现普通调幅电路动画演示请点击动画演示请点击单元七振幅调制电路单元七振幅调制电路四川信息职业技术学院电子工程系U+u(t)+_+uc(t)u(t)uo(t)i(t)CL图图7.37.3二极管平方律调幅器原理图二极管平方律调幅器原理图单元七振幅调制电路单元七振幅调制电路2 2、二极管平方律调幅器、二极管
34、平方律调幅器四川信息职业技术学院电子工程系 分析如下：分析如下：利用二极管（非线性器件）的相乘作利用二极管（非线性器件）的相乘作用，可以实现调幅电路用，可以实现调幅电路。 图中图中U为偏置电压，使二极管的静态工作点位于特为偏置电压，使二极管的静态工作点位于特性曲线的非线性较严重的区域；性曲线的非线性较严重的区域；L、 C组成中心频率为组成中心频率为fc、通带宽度为、通带宽度为2F的带通滤波器。的带通滤波器。 若忽略输出电压的反作用，则二极管两端的电压为：若忽略输出电压的反作用，则二极管两端的电压为： 由式（由式（6-56-5）得流过二极管的电流为：）得流过二极管的电流为：单元七振幅调制电路单元
35、七振幅调制电路四川信息职业技术学院电子工程系该组合频率中含有该组合频率中含有fc、fcF的频率成分被带通滤波器选的频率成分被带通滤波器选出，而其它组合频率成分被滤掉。设出，而其它组合频率成分被滤掉。设L L、C C回路的谐振电回路的谐振电阻为阻为R0，且幂级数展开式只取前三项，则输出为：，且幂级数展开式只取前三项，则输出为： 上式中含有无限多个频率分量，其一般表达式为：上式中含有无限多个频率分量，其一般表达式为： 式中式中: :则则uo(t)为普通调幅波。由于为普通调幅波。由于i i中有用相乘项的存在才能得中有用相乘项的存在才能得到调幅波，而有用相乘项是由幂级数展开式中二次方项产到调幅波，而有
36、用相乘项是由幂级数展开式中二次方项产生的，所以该电路称为生的，所以该电路称为平方律调幅器平方律调幅器。 该电路由于二极管工作在甲类非线性状态，因此效率该电路由于二极管工作在甲类非线性状态，因此效率不高。不高。 单元七振幅调制电路单元七振幅调制电路四川信息职业技术学院电子工程系 它们属高电平调幅电路，一般置于大功率发射机的它们属高电平调幅电路，一般置于大功率发射机的末级，它既利用丙类谐振放大器进行放大，又实现调幅。末级，它既利用丙类谐振放大器进行放大，又实现调幅。 （1 1）基极调幅电路）基极调幅电路 基极调幅电路是利用三极管的非线性特性，用调制基极调幅电路是利用三极管的非线性特性，用调制信号来
37、改变丙类谐振功放的基极偏压，从而实现调幅的。信号来改变丙类谐振功放的基极偏压，从而实现调幅的。其电路如其电路如7.47.4所示：所示： 单元七振幅调制电路单元七振幅调制电路3 3、基极调幅和集电极调幅电路、基极调幅和集电极调幅电路四川信息职业技术学院电子工程系图中，载波图中，载波uc(t)通过高频变压器通过高频变压器Tr1加到基极，调制信号加到基极，调制信号u(t)通过低频变压器通过低频变压器Tr2加到基极回路，加到基极回路，C2为高频旁路电为高频旁路电容，容，C1和和Ce对高、低频均旁路，对高、低频均旁路，L、C谐振在载频谐振在载频fc上。上。 图图7.47.4基极调幅电路基极调幅电路CcT
38、r1uc(t)Rc-C1LVccRb1Rb2+-C2Tr2Tr3Cicu0（t）u(t)+-+L单元七振幅调制电路单元七振幅调制电路四川信息职业技术学院电子工程系应是个负偏压，保证功放工作在丙类状态。应是个负偏压，保证功放工作在丙类状态。 根据基极调制特性可知，在欠压状态下，集电极电根据基极调制特性可知，在欠压状态下，集电极电流流i iC C的基波分量振幅的基波分量振幅I Icm1cm1随基极偏压随基极偏压V VBBBB(t)(t)成线性地变化，成线性地变化，经过经过LCLC的选频作用，输出电压的选频作用，输出电压u uo o(t(t）的振幅就随调制信）的振幅就随调制信号的规律变化，即号的规律
39、变化，即u uo o(t(t）为普通调幅波。）为普通调幅波。 式中式中: :则：则：则发射结所加的电压为则发射结所加的电压为： 单元七振幅调制电路单元七振幅调制电路四川信息职业技术学院电子工程系 集电极调幅电路也是利用三极管的非线性特性，用集电极调幅电路也是利用三极管的非线性特性，用调制信号来改变丙类谐振功放的集电极电源电压，从而调制信号来改变丙类谐振功放的集电极电源电压，从而实现调幅的。其电路如实现调幅的。其电路如7.57.5所示：所示： 单元七振幅调制电路单元七振幅调制电路（2 2）集电极调幅电路）集电极调幅电路iCTr2Cu(t)+-C1RbL+-u0（t）+-+VccC2VIB0cTr
40、1图图7.57.5集电极调幅电路集电极调幅电路uc(t)四川信息职业技术学院电子工程系 图中，载波图中，载波uc(t)通过高频变压器通过高频变压器Tr1加到基极，调制加到基极，调制信号信号u(t)通过低频变压器加到集电极回路，通过低频变压器加到集电极回路，C1、C2为均为均为高频旁路电容，为高频旁路电容，L、C也谐振在载频也谐振在载频fc上。该电路工作上。该电路工作时，基极电流的直流分量时，基极电流的直流分量IB0流过流过Rb，使管子工作在丙类，使管子工作在丙类状态。状态。 则集电极所加的电压为：则集电极所加的电压为： 根据集电极调制特性可知，在过压状态下，集电极根据集电极调制特性可知，在过压
41、状态下，集电极电流电流iC的基波分量振幅的基波分量振幅Icm1随基极偏压随基极偏压Vcc(t)成线性地变成线性地变化，经过化，经过LC的选频作用，输出电压的选频作用，输出电压uo(t)的振幅就随调制的振幅就随调制信号的规律变化，即信号的规律变化，即uo(t)为普通调幅波。为普通调幅波。 单元七振幅调制电路单元七振幅调制电路四川信息职业技术学院电子工程系集电极调幅电路集电极调幅电路基极调幅电路基极调幅电路以载波为激励信号以载波为激励信号以载波为激励信号以载波为激励信号基极偏压受调制信号控制基极偏压受调制信号控制集电极电源电压受调制信号控制集电极电源电压受调制信号控制工作在欠压区工作在欠压区,效率
42、低效率低工作在过压区工作在过压区,效率高效率高调制信号所需的功率小调制信号所需的功率小调制信号所需的功率大调制信号所需的功率大单元七振幅调制电路单元七振幅调制电路两种调幅电路的比较两种调幅电路的比较四川信息职业技术学院电子工程系本讲小结普通调幅电路包括：模拟乘法器调幅电路（低电平调幅）二极管平方律调幅器（低电平调幅）基极调幅和集电极调幅电路（高电平调幅）单元七振幅调制电路单元七振幅调制电路四川信息职业技术学院电子工程系本讲作业比较基极调幅和集电极调幅电路的优缺点。 单元七振幅调制电路单元七振幅调制电路四川信息职业技术学院电子工程系本讲导航本讲导航教学内容教学内容7.3 双边带调幅电路 教学目的
43、教学目的1. 理解双边带调幅电路的工作原理及分析方法 单元七振幅调制电路单元七振幅调制电路7.4 单边带调幅电路 2. 了解单边带调幅电路的工作原理四川信息职业技术学院电子工程系教学重点教学重点教学难点教学难点双边带调幅电路的工作原理及分析方法无单元七振幅调制电路单元七振幅调制电路四川信息职业技术学院电子工程系 7-3-17-3-1双边带调幅电路的模型双边带调幅电路的模型 7-37-3双边带调幅电路双边带调幅电路KM图图7.67.6双边带调幅电路的模型双边带调幅电路的模型uo(t)uc(t)u(t)单元七振幅调制电路单元七振幅调制电路四川信息职业技术学院电子工程系uo(t)uc(t)(Z）KM
44、XYu(t)XY图图7.77.7原理电路原理电路如上图如上图7.77.7原理图所示，若调制信号原理图所示，若调制信号 载波信号为载波信号为: : 当当Um和和Ucm都不很大时，乘法器工作在线性动态都不很大时，乘法器工作在线性动态范围时，其输出电压为：范围时，其输出电压为： 显然，显然， uo(t)为双边带调幅信号。为双边带调幅信号。单元七振幅调制电路单元七振幅调制电路1 1、模拟乘法器双边带调幅电路、模拟乘法器双边带调幅电路四川信息职业技术学院电子工程系1 1）电路和工作原理）电路和工作原理 如图如图7.87.8（a a）所示）所示, , 它是由两个性能一致的二极它是由两个性能一致的二极管管V
45、1、V2及中心抽头变压器及中心抽头变压器Tr1、Tr2接成平衡电路的，接成平衡电路的，其中其中Tr1为高频变压器，初、次匝数比为为高频变压器，初、次匝数比为2 21 1：1 1，Tr2为低频变压器。为低频变压器。图图7.87.8二极管平衡调幅器二极管平衡调幅器 Tr1载波Tr3Tr2+_u(t)u(t)（a）电路uc(t)V1_V2+_i1i2 调制信号RLu0(t)i单元七振幅调制电路单元七振幅调制电路2 2、二极管的平衡调幅电路、二极管的平衡调幅电路四川信息职业技术学院电子工程系由于由于 :+_+u(t)u(t)（b）简化电路uc(t)u1(t)_V1u2(t)_V2+RLRL+_u0(t
46、)i1i2 而：而： 所以图所以图7.8(a)7.8(a)可简化为可简化为7.8(b)7.8(b)电路。电路。单元七振幅调制电路单元七振幅调制电路四川信息职业技术学院电子工程系当忽略输出电压的反作用时，由图（当忽略输出电压的反作用时，由图（b b）可知）可知: : 分析如下：该电路可看成是由两个平方律调幅器分析如下：该电路可看成是由两个平方律调幅器构成的上下对称的平衡调幅器。构成的上下对称的平衡调幅器。两个特性相同的二极管伏安表达式为：两个特性相同的二极管伏安表达式为：单元七振幅调制电路单元七振幅调制电路则：则： 四川信息职业技术学院电子工程系 若在输出端接一个中心频率为若在输出端接一个中心频
47、率为 fc 、通带宽度为、通带宽度为2F的带通滤波器，则得到只有的带通滤波器，则得到只有(fcF)的上、下边频分的上、下边频分量，即实现了双边带调幅。量，即实现了双边带调幅。 则则uo(t)中的组合频率表达式为：中的组合频率表达式为： 可见，比单管平方律调幅来说，其组合频率分量可见，比单管平方律调幅来说，其组合频率分量已大为减少，其频率中已没有载波分量。如非线性幂已大为减少，其频率中已没有载波分量。如非线性幂级数展开式只取前三项，则：级数展开式只取前三项，则： 若：若： 单元七振幅调制电路单元七振幅调制电路四川信息职业技术学院电子工程系平衡调幅电路平衡调幅电路动画演示请点击动画演示请点击单元七
48、振幅调制电路单元七振幅调制电路四川信息职业技术学院电子工程系二极管导通、在二极管导通、在 在实际中，为了进一步减小无用的组合频率分量，在实际中，为了进一步减小无用的组合频率分量，常使该电路用在大载波和小调制的情况，即常使该电路用在大载波和小调制的情况，即 : :这时二极管可认为工作在受控制的开关状态下，即在这时二极管可认为工作在受控制的开关状态下，即在 时截止。则可画出图时截止。则可画出图7.87.8（b b）的）的等效电路：等效电路：单元七振幅调制电路单元七振幅调制电路2)2)平衡斩波调幅平衡斩波调幅四川信息职业技术学院电子工程系 图中图中r rd d为二极管导通时的电阻，为二极管导通时的电
49、阻，S的开关函数的开关函数S1(t) 为：为：rdi1图图7.9平衡斩波调幅时的等效电路平衡斩波调幅时的等效电路+_Su(t)u(t)uc(t)_RLRL+_u0(t)i2 SrdS1(t)= 1 cosct0 0 cosct0 单元七振幅调制电路单元七振幅调制电路四川信息职业技术学院电子工程系其中其中 (RLrd) S1(t)为幅度等于为幅度等于1 1、频率等于、频率等于fc的方波。当的方波。当cosct00时，时，V1、V2导通，有电流导通，有电流i1、i2；当；当cosct0 0时，时，V1、V2截止，截止，i1=i2 =0=0。则可得：。则可得：则：则： (7-20) 单元七振幅调制电
50、路单元七振幅调制电路四川信息职业技术学院电子工程系S S1 1（t t）展开式为：）展开式为： 则由上式可知，则由上式可知，uo(t)中的组合频率为中的组合频率为F和和(2p+1)fcF。与平衡调幅相比，其组合频率分量大大减。与平衡调幅相比，其组合频率分量大大减少。如果在输出端接一个中心频率为少。如果在输出端接一个中心频率为 fc 、通带宽度为、通带宽度为2F的带通滤波器，则可选出其中的带通滤波器，则可选出其中fcF分量，从而就获分量，从而就获得双边带调幅信号。得双边带调幅信号。 则：则： 设：设： 单元七振幅调制电路单元七振幅调制电路四川信息职业技术学院电子工程系7.107.10平衡斩波调幅
51、器的波形平衡斩波调幅器的波形 比较以上各图，可以发现图比较以上各图，可以发现图（c）的波形仿佛的波形仿佛是用开关函数是用开关函数S1（t）的波形去斩调制信号的波形去斩调制信号u(t)的波的波形，它被斩成频率为形，它被斩成频率为fc的脉冲信号，故称为的脉冲信号，故称为平衡斩波平衡斩波调幅调幅。 （c）输出电压波形（d）经过带通滤波器后信号波形（a）调制信号波形（b）开关函数波形0tuo(t)0tuDSB(t)0tu(t)0tS1（t）单元七振幅调制电路单元七振幅调制电路其各个波形如下图所示：其各个波形如下图所示：1 1四川信息职业技术学院电子工程系 如图如图7.117.11所示，该电路由四个二极
52、管首尾相接，所示，该电路由四个二极管首尾相接，组成一个环形电路。它与平衡调幅器相比，多了两个组成一个环形电路。它与平衡调幅器相比，多了两个二极管二极管V V3 3和和V V4 4，其工作原理相似，也用在大载波、小调，其工作原理相似，也用在大载波、小调制信号的情况，即实现制信号的情况，即实现环形斩波调幅环形斩波调幅。图图7.117.11二极管环形调幅器二极管环形调幅器调制信号u0(t)Tr1载波Tr2+_u(t)u(t)V1V2+_i1i2 Tr3+uc(t) _RLV3V4i3i4i单元七振幅调制电路单元七振幅调制电路3 3、二极管环形斩波调幅电路、二极管环形斩波调幅电路四川信息职业技术学院电
53、子工程系 由图由图7.11可知，当可知，当uc(t) 0(cosct0) )时，时，V1、V2导导通，通，V3、V4截止，有截止，有i1、i2电流，电流，i3=i4 =0，如图，如图7.11(a)7.11(a)所示；所示； 且且 :若：若： 图图7.11(a)7.11(a)调制信号u0(t)Tr1载波Tr2+_u(t)u(t)V1+_i1i2 Tr3+uc(t) _RLi单元七振幅调制电路单元七振幅调制电路四川信息职业技术学院电子工程系图图7.11(b)7.11(b)调制信号u0(t)Tr1载波Tr2+_u(t)u(t)+_Tr3+uc(t) _RLV3V4i3i4i 当当uc(t) 0(co
54、sct0)时时，V3、V4导导通通，V1、V2截截止止，有有i3、i4电电流流，i1=i2 =0，如如图图7.11(b)所所示示。所所以以，环环形形调调幅幅器器可可看看成成由由两两个个平平衡衡调调幅幅器器构构成成的的电电路，又称为路，又称为双平衡调幅器双平衡调幅器。 单元七振幅调制电路单元七振幅调制电路四川信息职业技术学院电子工程系分析如下：分析如下： 由由7-20可知：可知： 其中其中V3管加的电压为管加的电压为 ： 对对V3、V4的作用可用开关函数来表示：的作用可用开关函数来表示：S2(t) = 0 cosct0 1 cosct0 V4管加的电压为管加的电压为 ： 则可得：则可得： 即：即
55、： 单元七振幅调制电路单元七振幅调制电路四川信息职业技术学院电子工程系令：令： S (t) 展开式为展开式为 ： 则则由由上上式式可可知知，u0(t)中中的的组组合合频频率率为为(2p+1)fcF，与与平平衡衡斩斩波波调调幅幅相相比比，环环形形调调幅幅输输出出电电压压中中没没有有F F的的频频率率分分量量，而而其其它它分分量量的的振振幅幅加加倍倍。在在输输出出端端接接一一个个中中心心频频率率为为 fc 、通通带带宽宽度度为为2F的的带带通通滤滤波波器器，则则可可选选出出其其中中fcF分分量量，从而就获得双边带调幅信号从而就获得双边带调幅信号uDSB(t) 。 S2(t) = 1 cosct0
56、-1 cosct0 S1(t) - S (t) =则：则： 单元七振幅调制电路单元七振幅调制电路四川信息职业技术学院电子工程系7.12环形斩波调幅器的波形环形斩波调幅器的波形t0u(t)t0S（t）t0uo(t)t0uDSB(t)（c）输出电压波形（b）开关函数波形（d）经过带通滤波器后信号波形（a）调制信号波形单元七振幅调制电路单元七振幅调制电路其各个波形如下图所示：其各个波形如下图所示：1 1-1-1四川信息职业技术学院电子工程系 以上讲的双边带调幅电路都属于低电平调幅电路，以上讲的双边带调幅电路都属于低电平调幅电路，由模拟乘法器或二极管等非线性器件来完成的。由模拟乘法器或二极管等非线性器
57、件来完成的。 模拟乘法器实现的调幅最理想。模拟乘法器实现的调幅最理想。 二极管实现的调幅电路有三种形式，其中斩波调二极管实现的调幅电路有三种形式，其中斩波调幅电路可以大大减少无用组合频率分量数目，使调幅幅电路可以大大减少无用组合频率分量数目，使调幅效果更好。而环形斩波调幅比起平衡斩波调幅电路，效果更好。而环形斩波调幅比起平衡斩波调幅电路，其无用频率分量数目减少，且输出信号幅度增加一倍，其无用频率分量数目减少，且输出信号幅度增加一倍，但电路更复杂。但电路更复杂。常用的分析方法有常用的分析方法有幂级数法幂级数法开关函数分析法开关函数分析法线性时变分析法线性时变分析法单元七振幅调制电路单元七振幅调制
58、电路总结：总结：四川信息职业技术学院电子工程系 7-4 7-4单边带调幅电路单边带调幅电路单边带调幅电路实现方法：单边带调幅电路实现方法：滤波法（频域）滤波法（频域）相移法（时域）相移法（时域）1、滤波法单边带调幅电路、滤波法单边带调幅电路 KM图图7.12单边带调幅电路的模型单边带调幅电路的模型uo(t)uc(t)u(t)带通滤波器带通滤波器单元七振幅调制电路单元七振幅调制电路四川信息职业技术学院电子工程系 如上图所示，在双边带调制电路的后面接入带通滤如上图所示，在双边带调制电路的后面接入带通滤波器波器BPFBPF，以滤除一个边带，只让一个边带分量输出，以滤除一个边带，只让一个边带分量输出，
59、得到单边带调幅信号。但由于上、下两个边带信号的频得到单边带调幅信号。但由于上、下两个边带信号的频率间隔为率间隔为2F2Fminmin，所以要求滤波器的衰减特性必需十分陡，所以要求滤波器的衰减特性必需十分陡峭。峭。uo(t)u(t)(Z）KMXYuc(t)XYBPF图图7.137.13原理电路原理电路单元七振幅调制电路单元七振幅调制电路四川信息职业技术学院电子工程系相相移移法法单单边边带带调调幅幅的的原原理理电电路路(上上边边带带)KMXYXYKMXYXY900的 相移网络+_uo(t)900的 相移网络单元七振幅调制电路单元七振幅调制电路2 2、相移法单边带调幅电路、相移法单边带调幅电路四川信
60、息职业技术学院电子工程系实现了上边带调制。如把图中减法器改为加法器，则可实现了上边带调制。如把图中减法器改为加法器，则可实现下边带调制。实现下边带调制。令：令： 则：则： 即：即： 该电路的该电路的缺点缺点是当调制信号为多频信号时，相移法是当调制信号为多频信号时，相移法要求对调制信号中的每个频率分量都要移相要求对调制信号中的每个频率分量都要移相90900 0，这实，这实际上是比较麻烦的。际上是比较麻烦的。 单元七振幅调制电路单元七振幅调制电路分析如下：分析如下：四川信息职业技术学院电子工程系本讲小结1. 双边带调幅电路包括： 模拟乘法器双边带调幅电路二极管的平衡调幅电路（包括斩波调幅）二极管环形斩波调幅电路2. 2. 单边带调幅电路包括： 滤波法单边带调幅电路相移法单边带调幅电路单元七振幅调制电路单元七振幅调制电路四川信息职业技术学院电子工程系本讲作业 比较二极管的平衡调幅电路、二极管环形斩波调幅电路及各自斩波调幅电路的优缺点。 单元七振幅调制电路单元七振幅调制电路
