构成工作在开关状态的平衡调制器.ppt

4.3 4.3 振幅调制电路振幅调制电路调制的方法有两种，如图调制的方法有两种，如图4.3.14.3.1所示。所示。4.3 图4.3.1 振幅调制方法（a）高电平调制 （b）低电平调制4.3.1 4.3.1 低电平调制器低电平调制器低电平调制是将调制信号低电平调制是将调制信号 与载波信号与载波信号 通过时域内的相乘器实现的。通过时域内的相乘器实现的。一、模拟乘法器调幅电路一、模拟乘法器调幅电路 模拟乘法器是低电平调幅电路的常用器模拟乘法器是低电平调幅电路的常用器件，它不仅可以实现普通调幅，也可以实件，它不仅可以实现普通调幅，也可以实现双边带调幅与单边带调幅。现双边带调幅与单边带调幅。4.3.1图4.3.2 MC1596组成的普通调幅或双边带调幅电路二、大动态范围平衡调制器二、大动态范围平衡调制器AD630AD630 1 1、组成原理、组成原理 4.3.1 图图4.3.34.3.3是是AD630AD630的组成方框图。的组成方框图。图4.3.3 AD630的组成方框图 当开关当开关S S接到接到端端1 1时，时，A A1 1与与A A3 3级级联，并通过反馈联，并通过反馈电阻电阻接成反相接成反相放大器，增益为：放大器，增益为：（大动态范围调制器动画）当开关当开关S S接接到端到端2 2时。时。A2A2与与A3A3级联，并通过级联，并通过反馈电阻反馈电阻 接接 成同相放大器，成同相放大器，增益为：增益为：为了使两个放大为了使两个放大器的增益相等，器的增益相等，必须满足下列关系式：必须满足下列关系式：图4.3.3 AD630的组成方框图 或或 （4.3.1）开关开关S S受电压比较器受电压比较器C C的输出电平的控制，而输出的输出电平的控制，而输出电平则由载波输入电压电平则由载波输入电压 控制，假设控制，假设 ，正半周时正半周时S S接到端接到端2 2；负半周时；负半周时S S接到接到1 1端，端，因而合成输出电压因而合成输出电压 可以表示为：可以表示为：（4.3.2）构成工作在开关状态的平衡调制器，产生构成工作在开关状态的平衡调制器，产生DSBDSB信号。信号。4.3.1图4.3.4 AD630的内部简化电路 4.3.12 2、内部简化电路和主要特性、内部简化电路和主要特性 图图4.3.44.3.4是是AD630AD630的内部简化电路。的内部简化电路。三、二极管调制电路三、二极管调制电路 1 1、二极管平衡调制器、二极管平衡调制器利用图利用图4.2.44.2.4所示电路，令所示电路，令 ，且，且 ，足够大，则二足够大，则二极管工作在受极管工作在受 制的开关状态，即可构成二极管平衡调制的开关状态，即可构成二极管平衡调制电路，如图制电路，如图4.3.54.3.5所示。若设带通滤波器的谐振等效所示。若设带通滤波器的谐振等效阻抗为阻抗为 。可以证明流过负载的电流。可以证明流过负载的电流 为为 （4.3.3）4.3.1 图4.2.4 双二极管平衡开关电路 图4.3.5 二极管平衡调制器 其中其中 为二极管的导通内阻，为二极管的导通内阻，是以是以 为角频率为角频率的单向开关函数，将其傅立叶级数展开式代入式的单向开关函数，将其傅立叶级数展开式代入式（4.3.34.3.3）可得）可得（4.3.4）4.3.1中包含的频谱分量为中包含的频谱分量为 和和 若输出滤波器的中心频率为若输出滤波器的中心频率为 ，带宽为，带宽为 ，则输出电压为，则输出电压为 （4.3.5）当当 时，有时，有 （4.3.6）4.3.1 需要说明的是，二极管平衡调制器中，调制电压和需要说明的是，二极管平衡调制器中，调制电压和载波信号的输入位置与所要完成的频谱搬移功能有密切载波信号的输入位置与所要完成的频谱搬移功能有密切的关系。的关系。输出电压是双边带调幅（输出电压是双边带调幅（DSBDSB）信号。）信号。若将图若将图4.3.54.3.5中的信号交换位置，如中的信号交换位置，如图图4.2.44.2.4所示，所示，则流过负载的电流如式（则流过负载的电流如式（4.2.174.2.17）所示，此时电路将实）所示，此时电路将实现普通调幅（现普通调幅（AMAM）功能。）功能。图图4.3.54.3.5二极二极管平衡调制器的管平衡调制器的工作波形如图工作波形如图4.3.64.3.6所示。所示。图4.3.6 二极管平衡调制 器的工作波形 2 2、二极管环形调制器、二极管环形调制器 为了进一步减少组合频率分量，提高调制效率，为了进一步减少组合频率分量，提高调制效率，可采用第二节中介绍的可采用第二节中介绍的图图4.2.74.2.7（b b）所示的二极管环所示的二极管环形电路。令形电路。令 、代入式（代入式（4.2.194.2.19）中得到输出电流）中得到输出电流 为为 （4.3.7）显然，显然，中的频率分量为中的频率分量为 ，利用中心频率为，利用中心频率为 ，带宽为，带宽为 的带通滤波器滤波后，输出信号为的带通滤波器滤波后，输出信号为4.3.1（4.3.8）当当 时，输出电压可以进一步简化为时，输出电压可以进一步简化为 （4.3.9）很显然，式（很显然，式（4.3.94.3.9）的振幅比式（）的振幅比式（4.3.64.3.6）高一倍，）高一倍，输出的信号电压是双边带调幅信号。图输出的信号电压是双边带调幅信号。图4.2.74.2.7的工作波的工作波形请自行分析。形请自行分析。4.3.1集电极调制用调制信号控制集电极电源电压，用调制信号控制集电极电源电压，以实现调幅；以实现调幅；基 极 调制用调制信号控制基极电源电压，以用调制信号控制基极电源电压，以实现调幅。实现调幅。4.3.2 在调幅发射机（如广播发射机）中，一般采用高电平调制电路。4.3.2 4.3.2 高电平调制器高电平调制器（High level AM High level AM ircuitircuit）高电平调幅：高电平调幅：根据调制信号控制的电极不同，调制方法主要有：根据调制信号控制的电极不同，调制方法主要有：4.3.2图4.4.1 谐振功率放大器电路 利用选频回利用选频回路的选频作用，路的选频作用，输出信号电压输出信号电压 放大器工作在放大器工作在丙类状态；集电极丙类状态；集电极电流电流 为周期性的为周期性的余弦脉冲。余弦脉冲。将仍与输入信号电压将仍与输入信号电压成正比。成正比。高电平调幅器广泛采用高效率的丙类谐振功率放大器。高电平调幅器广泛采用高效率的丙类谐振功率放大器。一、谐振功率放大器的调制特性一、谐振功率放大器的调制特性若若则则 集电极输出电压的振幅或 变化的特性。跟随电源电压（1）集电极调制特性图4.4.2 集电极调制特性（2）基极调制特性图4.4.3 基极调制特性4.3.2二、集电极调幅二、集电极调幅 图4.3.7 集电极调幅电路（a）实际调幅电路 （b）原理电路图4.4.4 集电极调幅电路若若设设 为集电极有效电源电压为集电极有效电源电压 显然，为了实现不失真的调制，电路应工作在显然，为了实现不失真的调制，电路应工作在过压状态。过压状态。（动画集电极调制）集电极输出电压为：集电极输出电压为：图4.3.8 集电极调幅工作波形（集电极调制动画）（集电极调制动画）4.3.24.3.2 图4.3.9 基极调幅电路（a）实际电路 （b）等效原理电路三、基极调幅电路三、基极调幅电路若设 为基极有效电源电压为基极有效电源电压显然，为了实现不失真的调制，电路应工作在欠压状态。显然，为了实现不失真的调制，电路应工作在欠压状态。（动画基极调制）集电极输出电压为：集电极输出电压为：需要说明的是：高电平调幅电路可以产生且只需要说明的是：高电平调幅电路可以产生且只能产生普通调幅波。能产生普通调幅波。图4.3.10 基极调幅工作波形（基极调制动画）4.3.23 3、电路实例、电路实例：图4.4.6 集电极调幅电路实例图4.4.7 基极调幅电路实例 图图4.3.114.3.11（a a）所示方框图为采用滤波法构成单边）所示方框图为采用滤波法构成单边带发射机。若设调制信号的频谱分量自带发射机。若设调制信号的频谱分量自100Hz100Hz到到3000 Hz3000 Hz，则相应各点的频谱如图，则相应各点的频谱如图4.3.114.3.11（b b）所示。）所示。4.3.34.3.3 4.3.3 采用滤波法的单边带发射机采用滤波法的单边带发射机图4.3.11 采用滤波法的单边带发射机方框图及其各点信号的频谱图4.3.3