22 第五章 振幅调制电路.ppt

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1、5.1概述概述5.2低电平调幅电路低电平调幅电路5.3高电平调幅电路高电平调幅电路5.4单边带调幅信号的产生单边带调幅信号的产生5.5数字信号调幅数字信号调幅5.6模拟乘法器模拟乘法器第第5章章振幅调制振幅调制教学要求教学要求 n了解了解调制的作用。调制的作用。掌握掌握调幅信号的定义、调幅信号的定义、表示式、波形、频谱等基本特征。表示式、波形、频谱等基本特征。n掌握掌握典型的幅度调制电路的结构、工作典型的幅度调制电路的结构、工作原理、分析方法和性能特点。原理、分析方法和性能特点。n了解了解数字调幅的基本概念、典型方法和数字调幅的基本概念、典型方法和实现电路。实现电路。(1)调制：调制：用调制信

2、号去控制载波信号的某一个参量的过程用调制信号去控制载波信号的某一个参量的过程。定义：定义：信号信号 载波信号：（等幅）高频振荡信号载波信号：（等幅）高频振荡信号 正弦波正弦波 方波方波 三角波三角波 锯齿波锯齿波调制信号：调制信号：需要传输的信号需要传输的信号（原始信号）（原始信号）语言语言图像图像 密码密码已调信号（已调波）：经过调制后的高频信号（已调信号（已调波）：经过调制后的高频信号（射频信号射频信号）(2)解调：解调：调制的逆过程调制的逆过程，即从已调波中恢复原调制信号的过程。，即从已调波中恢复原调制信号的过程。5.1概述概述（7）振幅调制分三种方式：）振幅调制分三种方式：（5）相相位

3、位调调制制：由由调调制制信信号号控控制制载载波波相相位位，使使已已调调波波的的相相位位随随调制信号线性变化。调制信号线性变化。（6）解调方式：）解调方式：（4）频率调制：由调制信号）频率调制：由调制信号控制控制载波频率载波频率，使，使已调波的频率随调已调波的频率随调制信号线性变化。制信号线性变化。（3）振幅调制：由调制信号去）振幅调制：由调制信号去控制控制载波振幅载波振幅，使，使已调信号的振已调信号的振幅随调制信号线性变化。幅随调制信号线性变化。振幅检波振幅检波振幅调制的逆过程振幅调制的逆过程鉴鉴频频频率调制的逆过程频率调制的逆过程鉴鉴相相相位调制的逆过程相位调制的逆过程普通调幅（普通调幅（A

4、M）抑制载波的双边带调幅（抑制载波的双边带调幅（DSB）单边带调幅（单边带调幅（SSB）设：设：载波信号载波信号：uc=Ucmcosct则：则：调幅信号调幅信号(已调波已调波)为：为：uAM=Um(t)cosct由于调幅信号的振幅与调制信号成线性关系，即有：由于调幅信号的振幅与调制信号成线性关系，即有：ka：比例常数：比例常数即：即：ma为调制度，为调制度，常用百分比数表示。常用百分比数表示。1.AM调幅波的数学表达式调幅波的数学表达式调制信号调制信号：u=Ucost若将若将 分解为：分解为：则有则有 其中：其中：一一般般实实际际传传送送的的调调制制信信号号并并非非单单一一频频率率的的信信号号

5、，常常为为一一个个连连续续频谱的限带信号频谱的限带信号f(t)。则：则：2.调幅信号波形调幅信号波形波形特点：波形特点：(1)调幅波的振幅（包络）变化规律与调幅波的振幅（包络）变化规律与调制信号波形一致调制信号波形一致;(2)调幅度调幅度ma反映了调幅的强弱程度。反映了调幅的强弱程度。可以看出：可以看出：一般一般ma值越大调幅越深：值越大调幅越深：（1 1）由单一频率信号调幅）由单一频率信号调幅可见：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：调幅波并不是一个简单的正弦波，包含有三个频率分量：3.调幅波的频谱调幅波的频谱 调制信号调制信号c c载波载波调幅波调幅波c+上边频上边频c

6、-下边频下边频载载波波分分量量(c)：不含传输信息：不含传输信息上变频分量上变频分量(c+)：含传输信息：含传输信息下变频分量下变频分量(c-)：含传输信息：含传输信息同同样样有有三三部部分频率成份分频率成份(2)限带信号的调幅波限带信号的调幅波max max c c限带限带信号信号c c载波载波调幅波调幅波c c-max max 下边频带下边频带c c+maxmax上边频带上边频带max max max max max max 载载波波分分量量(c)：不含传输信息：不含传输信息上变频分量上变频分量(c+n)：含传输信息：含传输信息下变频分量下变频分量(c-n)：含传输信息：含传输信息由于：由

7、于：相加器相加器乘法器乘法器直流直流乘法器乘法器相加器相加器4.AM信号的产生原理框图信号的产生原理框图So:要完成要完成AM调制，其核心部分是实现调制信号与载波相乘。调制，其核心部分是实现调制信号与载波相乘。(2)上、下边带的平均功率：上、下边带的平均功率：(3)在调制信号一周期内，调幅信号输出的平均总功率：在调制信号一周期内，调幅信号输出的平均总功率：(4)边带功率，载波功率与平均功率之间的关系：边带功率，载波功率与平均功率之间的关系：(1)R上消耗的载波功率：上消耗的载波功率：5.调制波的功率调制波的功率设调幅波传输信号至负载电阻设调幅波传输信号至负载电阻R上，那么调幅波各分量功率为：上

8、，那么调幅波各分量功率为：分析：分析：有用信息只携带在边频带内，而载波本身并不携带信息，但有用信息只携带在边频带内，而载波本身并不携带信息，但它的功率却占了整个调幅波功率的绝大部分，因而调幅波的功率浪费它的功率却占了整个调幅波功率的绝大部分，因而调幅波的功率浪费大，效率低。大，效率低。如当如当100%调制时调制时(ma=1)，双边带功率为载波功率的，双边带功率为载波功率的1/2，只占用了调幅波功率的，只占用了调幅波功率的1/3。但但AM波调制方便，解调方便，便于接收。波调制方便，解调方便，便于接收。在在AM调调制制过过程程中中，如如果果将将载载波波分分量量抑抑制制就就形形成成抑抑制制载载波波的

9、的双双边边带带信信号号，简简称称双双边边带带信信号号，它它可可以以用用载载波波和和调调制制信信号号直接相乘得到直接相乘得到，即：，即：若调制信号为单一频率信号：若调制信号为单一频率信号：若调制信号为限带信号：若调制信号为限带信号：6.双边带（双边带（doublesideband，DSB）调幅信号）调幅信号（1）数学表达式数学表达式（2）波形与频谱）波形与频谱(1)DSB信号的包络随调制信号信号的包络随调制信号变化变化。(2)DSB信号载波的相位反映了调制信号的极性，信号载波的相位反映了调制信号的极性，即在调制信号负半周时，已调即在调制信号负半周时，已调波高频与原载波反相。波高频与原载波反相。因

10、此严格地说，因此严格地说，DSB信号已非单纯的振幅调制信号，而是信号已非单纯的振幅调制信号，而是既调幅又调相的信号既调幅又调相的信号。高频振荡的相位在。高频振荡的相位在f(t)=0瞬间有瞬间有180o突变。突变。(3)DSB波波的的频频谱谱成成份份中中抑抑制制了了载载波波分分量量，全全部部功功率率为为边边带带占占有有，功功率率利利用用率率高于高于AM波。波。(4)占用频带占用频带 调制信号调制信号载波载波上边频上边频下边频下边频c c-max max c c+maxmax单单边边带带(SSB)信信号号：由由双双边边带带调调幅幅信信号号中中取取出出其其中中的的任任一一个个边边带带部分，即可成为单

11、边带调幅信号。部分，即可成为单边带调幅信号。其单频调制时表示式为：其单频调制时表示式为：上边带信号：上边带信号：下边带信号：下边带信号：7.单边带单边带(singlesideband，SSB)信号信号为节约频带，提高系统功率和带宽效率，常采用单边带调制系统为节约频带，提高系统功率和带宽效率，常采用单边带调制系统。max max 限带限带信号信号c c载波载波c c-max max 下边频带信号下边频带信号 c c+maxmax上边频带信号上边频带信号c c+maxmaxc c-max max 单音调制的单音调制的SSB信号波形信号波形上边带信号：上边带信号：8.振幅调制电路的功能振幅调制电路的

12、功能分析：三种信号都有一个调制信号和载波的乘积项，所以振幅调制分析：三种信号都有一个调制信号和载波的乘积项，所以振幅调制电路的实现是以乘法器为核心的电路的实现是以乘法器为核心的线性频谱搬移电路线性频谱搬移电路。输入：调制信号和载波信号输入：调制信号和载波信号输出：调幅信号输出：调幅信号高电平调制高电平调制：功放和调制同时进行，一般在大信号下工作，要兼：功放和调制同时进行，一般在大信号下工作，要兼顾输出功率、效率和调制线性的要求。顾输出功率、效率和调制线性的要求。主要用于主要用于AM信号。信号。低电平调制低电平调制：先调制后功放，调制低功率在下进行，输出功率、：先调制后功放，调制低功率在下进行，

13、输出功率、效率不是主要技术指标；提高调制线性，减小不需要的分量的产效率不是主要技术指标；提高调制线性，减小不需要的分量的产生和提高滤波性能。生和提高滤波性能。主要用于主要用于DSB、SSB以及以及FM信号信号。9.振幅调制电路的分类振幅调制电路的分类10.振幅调制电路的基本组成原理振幅调制电路的基本组成原理一般，振幅调制电路由输入回路、非线性器件和带通滤波器一般，振幅调制电路由输入回路、非线性器件和带通滤波器三部分组成。三部分组成。输入回路输入回路：将载波信号和调制信号直接耦合或相加后直接：将载波信号和调制信号直接耦合或相加后直接加到非线性器件上。加到非线性器件上。非线性器件（二极管、三极管、

14、乘法器）：非线性器件（二极管、三极管、乘法器）：产生新的频率。产生新的频率。二极管和乘法器多用于低电平振幅调制；三极管多用于高二极管和乘法器多用于低电平振幅调制；三极管多用于高电平振幅调制。电平振幅调制。带通滤波器：带通滤波器：取出调幅波的频率成分，抑制不需要的频率取出调幅波的频率成分，抑制不需要的频率成分。成分。u2K(t)ttu2正半周：正半周：D导通导通u2负半周：负半周：D截止截止周期方波周期方波开关函数开关函数+-Du2+-RLu15.2低电平调幅电路低电平调幅电路0.开关函数开关函数+-Du2+-RLu1id 的频谱成份的频谱成份：设设:且且:回路电流回路电流:而而:id的频谱成份

15、：的频谱成份：c2c3cB=2Duuc+-+-RLLCid+-uL+-udZL1.单二极管开关状态调幅电路（产生单二极管开关状态调幅电路（产生AM信号）信号）为一个为一个AM信号信号而谐振时的负载电阻为而谐振时的负载电阻为RL，则输出电压为，则输出电压为uL(t)。如果选频回路工作在如果选频回路工作在c 处，且带宽为处，且带宽为B=2。c2c3cB=2上半部分与下半部分电路对称上半部分与下半部分电路对称(1)电路结构：电路结构：2.二极管平衡调幅电路二极管平衡调幅电路而而(2)工作原理分析：工作原理分析：i 的频谱成份：的频谱成份：c+c-3c+3c-二极管平衡调制器波形二极管平衡调制器波形

16、VD1VD32C2LRLT2VD4VD2T3T1在在平平衡衡电电路路的的基基础础上上，增增加加两两个个二二极极管管D3、D4使使电电路路中中四四个个二二极极管管首首尾尾相相接接。T1的的初初次次级级匝匝数数比比为为1:2，T2为为2:1，T3为为1:1。构成环形，构成环形，设：设：3.二极管环形调幅电路（实现二极管环形调幅电路（实现DSB信号）信号）则有则有 VD1VD32C2LRLT2VD4VD2T3T1+uL-u+-u+-u+-+-uc+-uc当当当当那么在一个周期内平衡电路那么在一个周期内平衡电路I，II在负载在负载RL上产生的电流为：上产生的电流为：i 的频率成份：只有组合频率的频率成份：只有组合频率性能更接近理想乘法器。性能更接近理想乘法器。3c-3c+c-c+双平衡调制器电路及波形双平衡调制器电路及波形 iL2总结：总结：