1、第6章 振幅调制、解调与混频1本章重点：本章重点： 各种频谱线性搬移电路的概念、原理、各种频谱线性搬移电路的概念、原理、特点及实现方法。特点及实现方法。实用的频谱线性搬移电路。实用的频谱线性搬移电路。了解：了解：第6章 振幅调制、解调与混频2概述概述1地位地位通信系统的基本电路。通信系统的基本电路。2特点特点对电路中信号频谱进行的变换，电路有新频率成分产生。对电路中信号频谱进行的变换，电路有新频率成分产生。为此，需引用一些信号与频谱的概念。为此，需引用一些信号与频谱的概念。第6章 振幅调制、解调与混频33信号与频谱信号与频谱信号的三种表示法：表达式、波形图、频谱图。信号的三种表示法：表达式、波
2、形图、频谱图。载载 波波复音复音调制调制波波单音单音调制调制波波频频 谱谱波波 形形表达式表达式信号信号maxnmnn 1u (t)Ucosn tu (t)U costccmcu (t) U cost第6章 振幅调制、解调与混频44两种类型的两种类型的频谱变换电路频谱变换电路 频谱搬移电路频谱搬移电路：将输入信号的频谱沿频率轴搬移。：将输入信号的频谱沿频率轴搬移。例：振幅调制、解调、混频电路例：振幅调制、解调、混频电路( (本章讨论本章讨论) )。 特点：仅频谱搬移，不产生新的频谱分量。特点：仅频谱搬移，不产生新的频谱分量。 频谱非线性变换电路频谱非线性变换电路：将输入信号的频谱进行特定：将输
3、入信号的频谱进行特定的非线性变换。的非线性变换。 例：频率调制与解调电路例：频率调制与解调电路( (第第 7 章章讨论讨论) )。 特点：产生新的频谱分量。特点：产生新的频谱分量。 第6章 振幅调制、解调与混频5 由调制信号去控制载波的振幅，使之按调制由调制信号去控制载波的振幅，使之按调制信号的规律变化。信号的规律变化。(SSB)：抑制载波的单边带调制。：抑制载波的单边带调制。振幅调制的三种方式：振幅调制的三种方式：(AM)：普通的调幅；：普通的调幅；(DSB)：抑制载波的双边带调制；：抑制载波的双边带调制； 是使高频振荡的振幅与调制信号成线性关系，是使高频振荡的振幅与调制信号成线性关系，其它
4、参数其它参数(频率和相位频率和相位)不变。不变。什么是振幅调制？什么是振幅调制？第一节第一节 振振 幅调幅调 制制第6章 振幅调制、解调与混频6u = Ucost （一）（一） 调幅波的分析调幅波的分析1、表示式及波形、表示式及波形设载波电压为设载波电压为:调制电压调制电压:uC = UCcosct已调波振幅：已调波振幅：)cos1 ( cos)()(aCaCCCmtmUtUkUtUUtU调幅度：调幅度：CaCCaUUkUUm调幅信号表达式调幅信号表达式:AMmcCc( )( )cos (1cos)cosutUttUmtt第6章 振幅调制、解调与混频7（一）（一） 调幅波的分析调幅波的分析1
5、、表示式及波形、表示式及波形调幅度调幅度aCk UmU调幅信号表达式调幅信号表达式AMCcu(t)U (1mcost)cost m1调制信号波形调制信号波形载波波形载波波形已调波波形已调波波形波形表示波形表示第6章 振幅调制、解调与混频8（一）（一） 调幅波的分析调幅波的分析调幅度调幅度调幅信号表达调幅信号表达式式AMCcu(t)U (1mcost)cost m1aCk UmU调制信号波形调制信号波形载波波形载波波形已调波波形已调波波形波形表示波形表示第6章 振幅调制、解调与混频9m1（一）（一） 调幅波的分析调幅波的分析调幅度调幅度调幅信号表达调幅信号表达式式AMCcu(t)U (1mcos
6、t)cost aCk UmU调制信号波形调制信号波形载波波形载波波形波形表示波形表示已调波波形已调波波形 过调制！过调制！第6章 振幅调制、解调与混频10（一）（一） 调幅波的分析调幅波的分析1 、表示式及波形、表示式及波形调幅信号表达式调幅信号表达式AMCcu(t)U (1mcost)cost 连续频谱信号连续频谱信号f(t)uAM ( t ) =UC1 + m f (t)cosct若调制信号为：若调制信号为：1 )cos()(nnnntUtf则调幅波表示式为：则调幅波表示式为：ttmUtunnnnc1 CAMcos)cos(1)(式中，式中，mn=kaUn/UC第6章 振幅调制、解调与混频
7、11（一）（一） 调幅波的分析调幅波的分析1 、表示式及波形、表示式及波形连续频谱信号连续频谱信号f(t)调幅波表达式调幅波表达式: uAM ( t ) =UC1 + m f (t)cosct调制信号调制信号已调波已调波第6章 振幅调制、解调与混频12（一）（一） 调幅波的分析调幅波的分析1 、表示式及波形、表示式及波形AM信号的产生原理图信号的产生原理图或或第6章 振幅调制、解调与混频132、调幅波的频谱、调幅波的频谱调幅波的三角展开：调幅波的三角展开：AMCcCcCc( )coscos()2 cos()2utUtmUtmUt 带宽带宽BAM2F分析：分析： 单频调制单频调制(1)频谱的中心
8、分量；频谱的中心分量；(2)两个边频分量；两个边频分量；这说明调制信号的幅度及频率消息只含于边频分量中。这说明调制信号的幅度及频率消息只含于边频分量中。调制信号频谱调制信号频谱载波频谱载波频谱已调波频谱已调波频谱第6章 振幅调制、解调与混频142、调幅波的频谱、调幅波的频谱BAM = 2Fmax 信号带宽是决定无线电台频率间隔的主要因素信号带宽是决定无线电台频率间隔的主要因素，如通常，如通常广播电台规定的带宽为广播电台规定的带宽为9 kHz，VHF电台的带宽为电台的带宽为25 kHz。多频调制多频调制AM信号占用带宽：信号占用带宽：调制信号频谱调制信号频谱已调波频谱已调波频谱第6章 振幅调制、
9、解调与混频153、调幅波的功率、调幅波的功率 载波功率载波功率2CcL2UPR上下边频的平均功率上下边频的平均功率24cmP边频PAM信号的平均功率信号的平均功率21 d212cavmPtPPAMCcu(t)U (1mcost)cost 设：负载电阻设：负载电阻RL两边频功率与载波两边频功率与载波功率的比值：功率的比值：22m载波功率边频功率第6章 振幅调制、解调与混频16 例6-1 已知已调幅信号的频谱图如图所示。已知已调幅信号的频谱图如图所示。2V0.3V0.3V1031000.1f(kHz)999.9 1) 1) 写出已调信号电压的数学表达式：写出已调信号电压的数学表达式： 2) 2)
10、计算在单位电阻上消耗的边带功率计算在单位电阻上消耗的边带功率和总功率以及已调波的频带宽度。和总功率以及已调波的频带宽度。 解：解：1) 1) 根据频谱图知根据频谱图知3 . 023 . 021aooamVVVVm因此因此v vAMAM(t)=2(1+0.3cos2(t)=2(1+0.3cos210102)cos22)cos210106t(V)6t(V)。 2) 2) 载波功率载波功率 )W(2221RV21P22oOT双边带功率双边带功率 )W(09. 023 . 021Pm21P2oT2aDSB总功率总功率 )W(09. 209. 02PPPDSBoTAM 已调波的频带宽度已调波的频带宽度
11、200F2BAM(Hz) 第6章 振幅调制、解调与混频17AM波的缺点：波的缺点： （一）（一） 调幅波的分析调幅波的分析特别是特别是AM波解调很简单，便于接收。波解调很简单，便于接收。功率浪费大，效率低。功率浪费大，效率低。AM波的优点：波的优点：（1）设备简单。）设备简单。（2）AM占用的频带窄。占用的频带窄。第6章 振幅调制、解调与混频18（二）双边带信号（二）双边带信号1. 表达式表达式DSBCcu(t)kU U costcost cg(t)costf(t)U cost当时表达式为：表达式为：DSBCu(t)kf(t)u第6章 振幅调制、解调与混频19（二）双边带信号（二）双边带信号2
12、.波形波形调制信号波形调制信号波形载波波形载波波形已调波波形已调波波形 相位跳变！相位跳变！第6章 振幅调制、解调与混频20（二）双边带信号（二）双边带信号与与AM波相比，波相比，DSB信号的特点信号的特点: AM波的包络正比于调制信号波的包络正比于调制信号f(t)的波形，而的波形，而DSB波的包络则正比于波的包络则正比于|f(t)|。 DSB信号的高频载波相位在调制电压零交点信号的高频载波相位在调制电压零交点处处(调制电压正负交替时调制电压正负交替时)要要突变突变180。(1) 包络不同。包络不同。(2) 180。相位跳变。相位跳变。 （3）DSB信号只有上、下两个边频带，所占频谱宽度信号只
13、有上、下两个边频带，所占频谱宽度为为 max2DSBBWF， maxmax2F与与AMAM信号具有相同的带宽。信号具有相同的带宽。第6章 振幅调制、解调与混频212. 单边带调幅波单边带调幅波 上边频与下边频的频谱分量对称含有相同的信息。也上边频与下边频的频谱分量对称含有相同的信息。也可以只发送单个边带信号，称之为单边带通信可以只发送单个边带信号，称之为单边带通信(SSB)。t )cos(Vm21) t (Vooat )cos(Vm21) t (Vooa其表达式为：其表达式为： 或或maxSSBFB其频带宽度为：其频带宽度为：上边频 下边频第6章 振幅调制、解调与混频22单边带调幅波的波形单边
14、带调幅波的波形tVv000cos tVv cost )cos(Vm21) t (Vooa 下边频单边带调幅波的频谱单边带调幅波的频谱第6章 振幅调制、解调与混频23（三）单边带信号（三）单边带信号语音调制的语音调制的SSB信号频谱信号频谱第6章 振幅调制、解调与混频24（三）单边带信号（三）单边带信号SSB波的优点：波的优点： （1）功率利用率高。）功率利用率高。（2）频带利用充分。）频带利用充分。BSSB Fm目前已成为短波通信中一种重要的调制方式。目前已成为短波通信中一种重要的调制方式。第6章 振幅调制、解调与混频25电压电压表达式表达式普通调幅波普通调幅波tcos) tcosm1 (V0
15、a0载波被抑制双边带调幅波载波被抑制双边带调幅波tcostcosVm00a单边带信号单边带信号t )cos(V2m00a00(cos() )2amVt或波形图波形图 频谱图频谱图0-0+m0aVm210-0+m0aVm21信号信号带宽带宽)2( 2)2( 2()20-0+表表6-1 三种振幅调制信号三种振幅调制信号tvo第6章 振幅调制、解调与混频26调幅波的共同之处都是在调幅前后产生了新的频率分量，调幅波的共同之处都是在调幅前后产生了新的频率分量，也就是说都需要用非线性器件来完成频率变换。也就是说都需要用非线性器件来完成频率变换。带通v AM(t)ov(t)V0(t)(a) 普通调幅波实现框
16、图普通调幅波实现框图 v(t)vDSB(t)vo(t)(b) 抑制载波的双边带调幅波抑制载波的双边带调幅波v(t)v DSB(t)带通v SSB(t)v o(t) 0+或0(c) 单边带调幅波实现框图单边带调幅波实现框图原理框图如下：原理框图如下：6.3.1概述概述6.3振幅调制方法与电路振幅调制方法与电路第6章 振幅调制、解调与混频27高电平调幅电路高电平调幅电路一般置于发射机的最后一级，是在功率电平较高的情一般置于发射机的最后一级，是在功率电平较高的情况下进行调制。况下进行调制。低电平调幅电路低电平调幅电路一般置于发射机的前级，再由线性功率放大器放大已一般置于发射机的前级，再由线性功率放大
17、器放大已调幅信号，得到所要求功率的调幅波。调幅信号，得到所要求功率的调幅波。按调制电路输出功率的高低可分为：按调制电路输出功率的高低可分为：第6章 振幅调制、解调与混频281. 简单的二极管调幅电路简单的二极管调幅电路 + C L R + vo v + vo + vD i 二极管调幅电路二极管调幅电路调制信号和载波信号相加后，调制信号和载波信号相加后，通过二极管非线性特性的变换，在通过二极管非线性特性的变换，在电流电流i中产生了各种组合频率分量，中产生了各种组合频率分量，将谐振回路调谐于将谐振回路调谐于0，便能取出和的成分，这便是普通调幅波。，便能取出和的成分，这便是普通调幅波。(1) 平方律
18、调幅平方律调幅二极管信号较小时的工作状态二极管信号较小时的工作状态3D32D2D10vavavaaitcosVtcosVc000Dvvv当当vD很小时，级数可只取前四项很小时，级数可只取前四项6.3.2低电平调幅电路低电平调幅电路第6章 振幅调制、解调与混频29 利用三角公式展开，并分类整理，可得利用三角公式展开，并分类整理，可得 tcosVtcosV0010aai t2cos1V21tcostcosVVt2cos1V2120000202a t3costcos3V4100303a t2cos21t2cos21tcosVV230020 t2cos21t2cos21tcosVV23000220t3
19、costcos3V413 第6章 振幅调制、解调与混频300300320020010)coscos()coscos()coscos(tVtVtVtVtVtVaaaai)(222020VVaa022022Va02VVa2034302VVa20343033034Va0203303012343VVaVaVa00VVa02VVa022020343VVa2020343VVa2222Va33341VaVVaVaVa2033312343第6章 振幅调制、解调与混频3120020010)coscos()coscos(tVtVtVtVaaai如果静态工作点和输入信号变换范围选择合适，如果静态工作点和输入信号变换
20、范围选择合适，非线性器件工作在满足平方律的区段。非线性器件工作在满足平方律的区段。0)(222020VVaa022022Va02VVa2034302VVa20343033034Va0203303012343VVaVaVa00VVa02VVa022020343VVa2020343VVa2222Va33341VaVVaVaVa2033312343第6章 振幅调制、解调与混频32经分类整理可知：经分类整理可知： 是我们所需要的上、下边频。是我们所需要的上、下边频。这对边频是由平方项产生的，故称为平方律调幅。其中最为这对边频是由平方项产生的，故称为平方律调幅。其中最为有害的分量是有害的分量是 项。项。
21、020cos21 )(coscoscos)(1210002001tVaaVatvttVVatVatv经滤波后平方律调幅器数学表达式经滤波后平方律调幅器数学表达式: :平方律调幅器的调制度：平方律调幅器的调制度：Vaama122第6章 振幅调制、解调与混频33 ( 2). ( 2).平衡调幅器平衡调幅器 平衡调制是由两个简单的二极管调幅电路对称连接组成。平衡调制是由两个简单的二极管调幅电路对称连接组成。载波成分由于对称而被抵消，在输出中不再出现，因而平衡调载波成分由于对称而被抵消，在输出中不再出现，因而平衡调制器是产生制器是产生DSBDSB和和SSBSSB信号的基本电路。信号的基本电路。+D1T
22、r11:12+vv+vD2+D2Tr3Tr221:1voviLi1i2vD1i1i2+vvRDD2RD2RL2RLvo 单管调幅器频谱中所含的直流分量、载波分量以及载波的各单管调幅器频谱中所含的直流分量、载波分量以及载波的各次谐波分量，在平衡调制器里都被抑制掉了。次谐波分量，在平衡调制器里都被抑制掉了。平衡调制器原理图及其等效电路平衡调制器原理图及其等效电路第6章 振幅调制、解调与混频34如果要获得抑制载波的双边带信号，观察输出如果要获得抑制载波的双边带信号，观察输出电流表示式电流表示式20020010)coscos()coscos(tVtVtVtVaaai120020010)coscos()
23、coscos(tVtVtVtVaaai2总的输出电流总的输出电流总的输出电压总的输出电压21iiiRo21iiv0)(222020VVaa022022Va02VVa2034302VVa20343033034Va0203303012343VVaVaVa00VVa02VVa022020343VVa2020343VVa2222Va33341VaVVaVaVa2033312343平衡调幅电路平衡调幅电路第6章 振幅调制、解调与混频35 (2)普通调幅波的高频振荡是连续的，可是双边带调幅波在调普通调幅波的高频振荡是连续的，可是双边带调幅波在调制信号极性变化时，它的高频振荡的相位要发生制信号极性变化时，它
24、的高频振荡的相位要发生180 的突变，这的突变，这是因为双边带波是由是因为双边带波是由v0和和v 相乘而产生的。相乘而产生的。（1）它虽然是调幅波，但因失去了载波，因而包络不能完全反）它虽然是调幅波，但因失去了载波，因而包络不能完全反映调制信号变化的规律，这就给以后的解调工作带来困难；映调制信号变化的规律，这就给以后的解调工作带来困难； 平衡调制器的重要优点就是有效地抑制了载波，其条件是平衡调制器的重要优点就是有效地抑制了载波，其条件是Tr1和和Tr2对中心抽头来说必须严格对称，对中心抽头来说必须严格对称，D1，D2两管的特性完全相两管的特性完全相同。实际上，这是很难做到的。如果电路稍有不平衡
25、，载波电压同。实际上，这是很难做到的。如果电路稍有不平衡，载波电压就会泄漏到输出端。就会泄漏到输出端。抑制载波的双边带信号波形如图所示，它有两个重要的特点：抑制载波的双边带信号波形如图所示，它有两个重要的特点：tvo平衡调制器输出的电压波形平衡调制器输出的电压波形第6章 振幅调制、解调与混频36平衡开关调幅器平衡开关调幅器 在大信号情况应用时，依靠二极管的导通和截止来实现频在大信号情况应用时，依靠二极管的导通和截止来实现频率变换，这时二极管就相当于一个开关。率变换，这时二极管就相当于一个开关。 满足满足 的条件时，二极管的通、断由载波电压决定。的条件时，二极管的通、断由载波电压决定。 VV0输
26、出调幅波有用电流分量输出调幅波有用电流分量tvo平衡调制器输出的电压波形平衡调制器输出的电压波形tsctcoVgiD00s20第6章 振幅调制、解调与混频37) t (S) t (SRRDLDDavvit3cos32tcos221) t (S00 t3cos32tcos221) tcosVtcosV(0000ai t )cos(t )cos(V) t2cos1 (VtcosV21tcosV21000000a t )3cos(t )3cos(V t2cost4cos3V000000 1.1.单管开关调幅器单管开关调幅器第6章 振幅调制、解调与混频38vvvvvv02D01D令二极管导通时的电导D
27、DR1g故通过二极管的电流为： )(11tSgDDvi)t(Sg2DD2vi) t (Sg2D21Lviii将) t (S和tcosVmv代入，得输出电流为 t3cos32tcos221tcosVg200mDLi tcost )cos(Vg2tcosVg00DD )t (3cos(t )3cos(V3g200D 1. 1. 平衡开关调幅器平衡开关调幅器第6章 振幅调制、解调与混频39ttvo电流波形电压波形) t (Sg2D21Lviii第6章 振幅调制、解调与混频40Trv0+vC32/5p+D2vD2D1vD1C2i1i2R32.2k4747R1R2vout2/5pC10.01v0v0平衡
28、调幅器的一种实用电路平衡调幅器的一种实用电路 电路中电路中C1C1接地为边带信号提供交流通路；接地为边带信号提供交流通路；R1R1和和R2R2配合电位器配合电位器R3R3来平衡二极管正向特性的不对称；来平衡二极管正向特性的不对称；C2C2和和C1C1的作用是平衡二极管反向工作时结电容的不对称。的作用是平衡二极管反向工作时结电容的不对称。调制电压单端输入，边带信号经调谐于载频的回路单端输出，调制电压单端输入，边带信号经调谐于载频的回路单端输出， +Tr11:12+vv+vD2+D2Tr3Tr221:1viLi1i2vD1vo第6章 振幅调制、解调与混频413. 3. 环形调制器环形调制器在平衡调
29、制器的基础上，再增加在平衡调制器的基础上，再增加两个二极管，使电路中两个二极管，使电路中4 4个二极管首尾个二极管首尾相接构成环形，这就是环形调制器。相接构成环形，这就是环形调制器。D1Tr1Tr2iLD4D321:1v021:1v RLvv +v0+v +D2环行调制器原理图环行调制器原理图 D1 Tr1 Tr2 i1 21:1 v0 21:1 RL + v + + D2 v i2 iL1 Tr1 Tr2 i3 21:1 v0 21:1 RL + v + + v i4 iL1 iLK D4 D3 (b) (a) 环型调制器等效电路环型调制器等效电路第6章 振幅调制、解调与混频42环形调制器输
30、出电流的有用分量环形调制器输出电流的有用分量:= gDVcos(0)t+cos(0)t0i4 振幅比平衡调制器提高了一倍，并抑制了低频振幅比平衡调制器提高了一倍，并抑制了低频 分量，分量，因而获得了广泛应用。因而获得了广泛应用。iL=iL1+iL2)(2211tSgDLviii)(2432tSgDLviii)(421tSgDLLLviii第6章 振幅调制、解调与混频43单边带通信设备复杂、价格昂贵，单边带通信设备复杂、价格昂贵，收发信机需要很高的频率稳定度及其它技术措施。收发信机需要很高的频率稳定度及其它技术措施。单边带通信单边带通信优点优点: :1.1.节约频带节约频带2.2.节省功率节省功
31、率3.3.受传播条件影响小受传播条件影响小, ,抗选择性衰落能力强抗选择性衰落能力强缺点缺点: :第6章 振幅调制、解调与混频444. 产生单边带信号的方法产生单边带信号的方法(1) 滤波法滤波法 v v0 v DSB o 带通滤波器 vSSB o+ (或)0 单边带 输 出 0 0max 0+max 0+max 0 滤波器法实现单边带调制滤波器法实现单边带调制DSB信号经过带通滤波器后，滤除了下边带，就得到了信号经过带通滤波器后，滤除了下边带，就得到了SSB信信号。由于号。由于 0 max，上、下边带之间的距离很近，要想通过，上、下边带之间的距离很近，要想通过一个边带而滤除另一个边带，就对滤
32、波器提出了严格的要求。一个边带而滤除另一个边带，就对滤波器提出了严格的要求。第6章 振幅调制、解调与混频45FBM1音频1BM22BM33强放f2+f1+Ff1Ff1+Ff2(f1+F)f2(f2+f1+F)OSC1OSC2OSC3f1f0+Ff1+f2+f3+F=f0+Ff2f3实际滤波器法单边带发射机方框图实际滤波器法单边带发射机方框图 必须强调指出，提高单边带的载波频率决不能用倍频的必须强调指出，提高单边带的载波频率决不能用倍频的方法。因为倍频后，音频频率也跟着成倍增加，使原方法。因为倍频后，音频频率也跟着成倍增加，使原来的调制信号变了样，产生严重的失真。这是绝对不允来的调制信号变了样，
33、产生严重的失真。这是绝对不允许的。许的。问题：问题：为什么不用倍频的方法来提高单边带的载波频率为什么不用倍频的方法来提高单边带的载波频率?第6章 振幅调制、解调与混频46 低放 环形 调幅器 上边带滤波器 0.33kHz 语言信号 I路 I 100kHz 100kHz 相加 网络 环形 调幅器 LC 滤波器 平衡 调幅器 LC 滤波器 强放 I 100.3 103 97 99.7 kHz 100kHz 环形 调幅器 低放 语言信号 II路 下边带 滤波器 100kHz II I II 100kHz 频率 合成器 下边带 353kHz 706kHz 1412kHz 17533253kHz 360
34、66606kHz 731213312kHz 100kHz kHz II I I II II I 253 353 453 253kHz 1500kHz 1.53MHz (间 隔1kHz) 36MHz (间 隔2kHz) 612MHz (间 隔4kHz) II 0.33kHz I II 第6章 振幅调制、解调与混频47(2) 相移法相移法相移法是利用移相的方法，消去不需要的边带。如图所示相移法是利用移相的方法，消去不需要的边带。如图所示 调制信号 V0sint 调制信号 90移相网络 载波 90 移相网络 平 衡 调幅器 A 平 衡 调幅器 B V0cos0t v 2=Vcostcos0t V0s
35、in0t V1=Vsintsin0t 合 并 网 络 v3 单边带 输 出 载 波 振荡器 V0cost 相移法单边带调制器方框图相移法单边带调制器方框图 图中两个平衡调幅器的调图中两个平衡调幅器的调制信号电压和载波电压都是制信号电压和载波电压都是互相移相互相移相90。)tcos()tVcos(0021 sinsin01ttVv)cos()cos(21 coscos0002ttVttVv因此，输出电压为因此，输出电压为t )cos(KV)(K0213vvv第6章 振幅调制、解调与混频48这种方法原则上能把相距很近的两个边频带这种方法原则上能把相距很近的两个边频带分开，而不需要多次重复调制和复杂
36、的滤波器。分开，而不需要多次重复调制和复杂的滤波器。但这种方法要求调制信号的移相网络和载但这种方法要求调制信号的移相网络和载波的移相网络在整个频带范围内，都要准确地波的移相网络在整个频带范围内，都要准确地移相移相90。这一点在实际上是很难做到的。这一点在实际上是很难做到的。第6章 振幅调制、解调与混频49(3) 修正的移相滤波法修正的移相滤波法 BM1 v1= vv 低通 滤波器 BM3 90移相 网络 v=cos1t BM2 低通 滤波器 BM4 v2= vv v=sin1t 音频 振荡器 BM-平衡调幅器 音频输入 V(t)=sint 90移相 网络 v0=cos2t v0=sin2t 载
37、波 振荡器 合并 网络 v3v4 SSB输出 v1=sint sin1t v1=cos(1)t v3= v0v2 =sin2t cos(1-)t v2=sint cos1t v2=sin(1)t v4=v0 v2=cos2t sin(1)t 这种方法所需要的这种方法所需要的90移相网络工作于固定频率移相网络工作于固定频率 1与与 2，因此制造和维护都比较简单。它特别适用于小型轻便，因此制造和维护都比较简单。它特别适用于小型轻便设备，是一种有发展前途的方法。设备，是一种有发展前途的方法。t )sin(12第6章 振幅调制、解调与混频50高电平调幅电路能同时实现调制和功率放大，即用调高电平调幅电路
38、能同时实现调制和功率放大，即用调制信号制信号v去控制谐振功率放大器的输出信号的幅度去控制谐振功率放大器的输出信号的幅度Vcm来实现来实现调幅的。调幅的。VCC对工作状态的影响对工作状态的影响过压欠压0临界VCC1cmI0cIcmV欠压过压0临界Vbm1cmI0cIBZBBbmVVVcmVVbm对工作状态的影响对工作状态的影响6.3.3高电平调幅电路高电平调幅电路根据调制信号控制方式的不同，对晶体管而言，高电根据调制信号控制方式的不同，对晶体管而言，高电平调幅又可分为基极调幅和集电极调幅。平调幅又可分为基极调幅和集电极调幅。第6章 振幅调制、解调与混频51高电平调幅电路需要兼顾输出功率、效率和调
39、制线性高电平调幅电路需要兼顾输出功率、效率和调制线性的要求。最常用的方法是对功放的供电电压进行调制。的要求。最常用的方法是对功放的供电电压进行调制。1. 集电极调幅电路集电极调幅电路 vb(t) + + VcT + VBB + Vc(t) + vCE vBE + L C vc v + 集电极调幅电路集电极调幅电路调制信号调制信号 经低频变经低频变压器加在集电极上，并与直流压器加在集电极上，并与直流电源电压电源电压VcT相串馈。相串馈。高频载波高频载波v0(t)=v0cos经高频变压器经高频变压器加在基极回路中。加在基极回路中。tcosvv第6章 振幅调制、解调与混频52集电极调幅在调制信号一周
40、期内的各平均功率为：集电极调幅在调制信号一周期内的各平均功率为：1) 集电极有效电源电压集电极有效电源电压Vc(t)供给被调放大器的总平均功率供给被调放大器的总平均功率)m211(PP2aTav2) 集电极直流电源集电极直流电源VcT所供给的平均功率则为所供给的平均功率则为COTCTTIVPP3) 调制信号源调制信号源Vc 供给的平均功率供给的平均功率COTCT2aavcIV2mPPP4) 平均输出功率平均输出功率)m211 (PP2aT0oav5) 集电极平均耗散功率集电极平均耗散功率2c211aCTavmPP输出信号为输出信号为: :Vc(t)=Vc(t)cos0t=VcT + v1cos
41、t cos 0tCTaVVm第6章 振幅调制、解调与混频536) 集电极效率集电极效率T2aT2aoTavoavav)2m1 (P)2m1 (PPP故：故：2) 总输入功率分别由总输入功率分别由VCT与与VC 所供给，所供给，VCT供给用以产供给用以产 生载波功率的直流功率生载波功率的直流功率P=T，VC 则供给用以产生边则供给用以产生边 带功率的平均功率带功率的平均功率PDSB。1) 平均功率均为载波点各功率的平均功率均为载波点各功率的( )( )倍倍2am2113) 集电极平均耗散功率等于载波点耗散功率的集电极平均耗散功率等于载波点耗散功率的( )倍，倍， 应根据这一平均耗散功率来选择晶体
42、管，以使应根据这一平均耗散功率来选择晶体管，以使PCMPcav。2am2114) 输出的边频功率由调制器供给的功率转换得到，大功输出的边频功率由调制器供给的功率转换得到，大功 率集电极调幅就需要大功率的调制信号电源。率集电极调幅就需要大功率的调制信号电源。5) 集电极调幅为等效率、等电压利用系数调幅。集电极调幅为等效率、等电压利用系数调幅。第6章 振幅调制、解调与混频54直流功率：P在调幅峰处： Vmaxc = VcT(1+mamax0c=I (1+mamax1c=Iamax= Vmaxc. Imax0c=P(1+ma)2输出功率：Pmaxo=21VmaxcImax1c=PT0(1+ma)2集
43、电极耗散功率：Pmaxc=Pmax-Pmaxo=PcT(1+ma)2集电极效率：avTPopPopmaxmaxmax )(1+m ).第6章 振幅调制、解调与混频55oebtVBvItebo(a) 基 极 电 压oVcVcttVcVcvc(b) 集 电 极 电 源 电 压 VCootiootIcic(c) 集 电 极 电 流 icictoto(d) 回 路 电 压 vc(或 电 流 ik)toecVcTtoec(e) 集 电 极 一 发 射 极 之 间 的 电 位 差vcvcoiBtoiBt(f) 基 极 电 流 iB集电极调幅电路波形图集电极调幅电路波形图集集电电极极调调幅幅应应工工作作在在
44、过过压压区区第6章 振幅调制、解调与混频562. 基极调幅电路基极调幅电路 C vb(t) Vcc + L + VBT vb + + + VB(t) Vcc vc(t) 基极调幅电路基极调幅电路与集电极调幅电与集电极调幅电路同样的分析，可以路同样的分析，可以认为认为VB(t)=VBT+v (t)是放大器的基极等效是放大器的基极等效低频供电电源。低频供电电源。因为因为VB(t)随调制信号随调制信号v (t)变化，如果要求放大器的输变化，如果要求放大器的输出电压也随调制信号变化，则应使输出电压随出电压也随调制信号变化，则应使输出电压随VB(t)变化。变化。放大器应工作在欠压区，保证输出回路中的基波
45、电流放大器应工作在欠压区，保证输出回路中的基波电流Ic1m、输出电压、输出电压Vc(t)按基极供电电压按基极供电电压VBT(t)变化，从而实现变化，从而实现输出电压随调制电压变化的调幅。输出电压随调制电压变化的调幅。第6章 振幅调制、解调与混频57)t (v )t(vccicvAM（t）临界临界过压过压欠压欠压V BB(t)基极调幅电路应工作在欠压区基极调幅电路应工作在欠压区V VBEBEV VCECE第6章 振幅调制、解调与混频58二、振幅调制电路二、振幅调制电路可分为高电平调制和低电平调制。可分为高电平调制和低电平调制。 是将功放和调制合二为一，调制后的信号不需再是将功放和调制合二为一，调制后的信号不需再放大就可直接发送出去。放大就可直接发送出去。 是将调制和功放分开，调制后的信号电平较低，还需是将调制和功放分开，调制后的信号电平较低，还需经功率放大后达到一定的发射功率再发送出去。经功率放大后达到一定的发射功率再发送出去。调制效率高、调制线性范围大、失真要小等。调制效率高、调制线性范围大、失真要小等。高电平调制：高电平调制：低电平调制：低电平调制：对调制器的主要要求：对调制器的主要要求：
