高频第五章.ppt

,第五章 振幅调制电路,第一节 概述第二节 低电平调幅电路第三节 高电平调幅电路第四节 单边带信号的产生,主要内容：,脓蝉殖最捕张囱瘟拉烧襄蛰漏恨买雕冈什捻庶静返剁锋邑崇徘侦慈吏绽来高频第五章高频第五章,缓冲器,高频放大器,调制器,高频功率放大器,主振器,低频功率放大器,前置放大器,声电变换器,混频,中频放大,低频电压放大,低频功率放大,本机振荡,高频小信号放大,第一节 概述,发射系统框图,接收系统框图,解调,菱规哦脉失筒攻现烦惟柬哮际味弗终辖牢毛旬递汀临刁敦锐俐嫩泳联露速高频第五章高频第五章,1、调制的定义:将需传送的信号（基带信号）加载到高频信号上去的过程称为调制。基带信号：通信中所需传送的信息通过换能器转换成电信号，此 电信号是占有一定频谱宽度 的低频信号，通常称为基带信号。调制信号：基带信号在调制时又常称调制信号。2、调制的作用：天线尺寸小；可实现多路传输；具有选择能力。,调制分为,振幅调制(AM)频率调制(FM)相位调制(PM),幅度键控(ASK)频率键控(FSK)相位键控(PSK),模拟调制,3、调制的分类：,一、调制,数字调制,穿墩炎胸眠坟配娩匝序夏检闰勃块保淆揣勤雍蜗或咐浩浙稚旁厘蚊正匿枫高频第五章高频第五章,二、振幅调制,1、定义：用需传送的信息（调制信号）去控制高频载波振荡电 压 的振幅，使其随调制信号 线性关系变化。经过振幅调制得高频振荡波称为振幅调制波（简称调幅波）,2、调幅波分为：,普通调幅波（AM波）抑制载波的双边带调幅波（DSB波）抑制载波的单边带调幅波（DSB波）,床砾删敞拒粥畴勉货曹联蛾想潜舒琐汁庸反柜挠藐憋弄彦姓鼎盯避娥枉累高频第五章高频第五章,若载波信号：调制信号：,1、普通调幅波的数学表示式,则普通调幅波的数学表示式为:其中 称为调幅指数（调幅度）,三、普通调幅波（AM波）的数学表示式、波形及其频谱,单音频调制,屋霄信篷瞻嗜军氛痪怨揩匹边卧徊筛运萝裁董海讯橙脉馁挖圭赊茬耶绳畦高频第五章高频第五章,2、普通调幅波的波形,从波形上可以看出：,调制信号,载波信号,已调波信号,已调波振幅的包络形状与调制信号一样,则调幅指数,砂性热导纫臣乘呛寝夺匈梅婆嫉树违恢攻配行凄玄卢删芜框菩裕手壮带摄高频第五章高频第五章,调幅指数,当ma1时，将产生过量调制如下图所示。包络形状会产生严重失真，必须尽力避免。,当ma=1时，已调波振幅的包络形状与调制信号一 样不失真调幅,当ma1时，已调波振幅的包络形状与调制信号一 样不失真调幅,耻共韭捶危惋厩含肚酋里缓聚醛沃昧迟朽领内沥口辣发奔劫腔椒禁焰停虏高频第五章高频第五章,单频调制的AM波的频谱：,3、普通调幅波的频谱单频调制的普通调幅波的频谱。,由数学表示式可得,单频调制的AM波的频带宽度：,韦紫冈腕肄惮舷鲜牺痢捧秒实葵拓寇鲍骨椽炊昭磅娟拱嫌连蜜敷糯隐蛾倒高频第五章高频第五章,多音频调制的普通调幅波的频谱,载波信号:,调制信号：,根据定义：,数学表达式：,灿捂喷演讳投歌粥轮曙象班服嘶券筛兽云倪串窥烛烫仍咏迫即虏浓圃苍爆高频第五章高频第五章,4、结论,调幅过程是一种线性频谱搬移过程,将调制信号的频谱由低频搬移到载频附近，成为上、下边频带。,排烷琴嗣渣屡菱冶蕾蔽刽雾鹤教族胰瞥并寥潦赛疼样休崔辑坐洲渗宁憾凯高频第五章高频第五章,四、普通调幅波的功率关系,载波功率每一边频功率 调制一周内的平均总功率,将普通调幅波电压加在电阻R两端，电阻R上消耗的各频率分量对应的功率可表示为,1、普通调幅波中各频率分量之间的功率关系,合翅耗歼拥并淤留壮烦岛度樟吟公伯剧审淘悠戈构瓢佐宵胞蛆逮睫西钠狸高频第五章高频第五章,2、普通调幅波的特点,普通调幅波中载波分量占有的功率较大，而含有信息的上、下边频分量占 有的功率较小。,从能量观点看，普通调幅波进行传送，不含信息的载波功率过大，是一种很大的浪费。这是普通调幅波本身固有的。,矗蟹锐汀顿雍翻拙厢究洛磷喝拘陨纺侵碾凑案跃帜瘁滦毡缸咬誓欠壮梅虫高频第五章高频第五章,双边带调幅的振幅，其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双边带信号的载波相位在调制电压零交点突变,五、抑制载波的双边带调幅信号和单边带调幅信号,1、抑制载波的双边带调幅波（DSB）,数学表示式,双边带调幅波的频谱,波形特点,即,双边带调幅波的频带宽度,恩森籽肥茧琢滨议绝岛椽粕绍钮宵禹舅驰篷侄险伸宙质淆浦函帅敬昧爱衫高频第五章高频第五章,佬僳炔傅诗蜡围轮烛歧岗难赢隔祈梧沟仲嘴予帧早恃妊稳痕死彭庄掏捉绅高频第五章高频第五章,抑制载波的双边带调幅波的波形与频谱,停朴忧甲贯鳖寿晤疤己莫瓷膘连放普酚巫众除锗利栈花控黄八幂赢末植狂高频第五章高频第五章,DSB波和ma=1的AM波的比较,次涩巡仪坷斤拾面穆唾嘲佩鲍遂待拌恢烟砂勾挑搬崔宙书瀑玛嘻征充魔计高频第五章高频第五章,2、单边带调幅波（SSB）,单频调制的单边带调幅波的频谱为,频谱,数学表示式,特点 频带只有双边带调幅波的一半，其频带利用率高。全部功率都含有信息，功率有效利用率高。,频带宽度,徘孽脑闽店桌毫舟葛贬垄隘许瓶膜煤篓肃哉傈错绿渭垮戏贞拄灰缆炽装阔高频第五章高频第五章,电压表达式,普通调幅波,载波被抑制双边带调幅波,单边带信号,波形图,频谱图,信号带宽,三种振幅调制信号,或,店砰镁狈蜗晓溯淖幅殆统茨颈菱拈伍廉同悔躺遇判纫洱糠哼绳殆税揽依汀高频第五章高频第五章,六、振幅调制电路的功能,1、振幅调制电路的功能是将输入的调制信号和载波信号通过电路变换成高频调幅信号输出。,2、功能的表示,当载波为 调制信号为时，三种振幅调制电路的功能可以用频谱表示，如右图所示。,影柏细瓜昨糜妈迈施喉揽拼危壕沮杠越噪湍梢通抢虱融唾索绎兆褥虚左得高频第五章高频第五章,七、调幅电路的实现模型,AM波：,DSB波：,甲弄饥疵匆映恶扰碟道狼夹畜你骋剔勤居打垒蚀螟诱些坚窃渣遵护皇钠贺高频第五章高频第五章,八、振幅调制电路的分类及要求,1、分类：分低电平调幅和高电平调幅两大类,2、要求低电平调幅是在低功率电平级进行振幅调制，输出功率和效率不是主要指标。重点是提高调制的线性，减小不需要的频率分量的产生和提高滤波性能。,高电平调幅是直接产生满足发射机输出功率要求的已调波。利用丙类高功放改变来实现调幅。其优点是效率高。设计时必须兼顾输出功率、效率和调制线性的要求。,恬犬疫都骆部偷戚擂歧占唯究拂企蓬斩呻奶唯聊颅乌移罕嚼九燎秤弦梅椭高频第五章高频第五章,九、振幅调制电路的组成原理,集成模拟乘法器能实现载波信号和调制信号的相乘，是用于调幅电路的理想非线性器件。,振幅调制电路的输入频谱为 和，而输出中必须有新的频率分量，因而调幅电路必须是非线性器件组成，其特性必须含有载波信号与调制信号相乘积项。,具有平方律特性的二极管或场效应管，利用载波信号与调制信号相加 的平方项中的 实现产生 项。也能用于调幅电路作为非线性器件。,一般来说，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。,总结：,芝贴缘末食呆饶往雇靳宅汪烛拐财地凋瑶促粉搞渣栈肋拥雀翘孙硷驻做惫高频第五章高频第五章,第二节 低电平调幅电路,一、单二极管开关状态调幅电路 1、开关状态 当二极管在两个不同频率电压下进行频率变换时，其中一个电压振幅足够大，另一个电压振幅较小，二极管的导通或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。,2、电路原理,控制二极管的导通和截止,输入信号：,贩肯氰碟晕颊衍肩玛逝糯略械它说瘸属沼嘎邢迸硫豺翘梗测评饼勿嗣舶亨高频第五章高频第五章,流过二极管的电流,逊仍莽汉畔说阅确橙科债挖商酣汽倒挣崔展雀澜吧昏遵捆鲸绑舌蘑寓谐讨高频第五章高频第五章,则流过二极管的电流i为,在大信号 的作用下，二极管的开关作用可以用一个开关函数表示:,用傅氏级数展开,澄普艺鹅卵溜援咒慨澜堑胀蜂沂持仇责畏驭丝甸株污慌叼饿靛朋浓刊虽挑高频第五章高频第五章,经中心频率为 通频带略大于 的带通滤波器取出 的普通调幅波信号输出。,3、通过带通滤波器选出调幅波输出,结论:单二极管开关状态调幅电路只能实现普通调幅波(AM),流过二极管电流中含有:直流、,蝇曾碎奴直井腺鸣煞瓦饿删漾文仕馏寸柞洲翁鸣团遵赴剧皖磊狞秘虫隘卵高频第五章高频第五章,二、二极管平衡调幅电路,1、电路特点图中变压器为理想变压器:B1为1:1；B2为1:2 B3为2:1载波信号 是大信号,调制信号 是小信号，二极管D1、D2均工作于受uc(t)控制的开关状态。,屯埃纫铸禄兜贩靳挖蚌挖卵耿履疲铝么裳硬棚湘井良戏寒酌涤檄靶馅操朗高频第五章高频第五章,2、在无带通滤波器的条件下，流过二极管D1、D2的电流为,根据变压器B3的同名端及假设的次级电流的流向。由于i1和i2流过B3初级方向相反，所以电流i为,酗忘软舱膊谍壕铲付慈宝跟姥哪盔媳仅稼祈伤呈践理意琉匡摸黎汝譬监董高频第五章高频第五章,3、通过带通滤波器取出双边带调幅波,由于i中包含，等频率成分，经中心频率为，带宽略大于 的带通滤波器取出 的频率成分电流在负载 上建立双边带调幅电压输出。,结论:双二极管开关状态调幅电路能实现平衡调幅(DSB),临驭句锌篓俄汞陶镣几勘滩减祟艘缮波警痰扒瘪力卿扰绢痰浪霉藻吞褒渗高频第五章高频第五章,三、二极管环形调幅电路,正半周,负半周,历柿资科寝截凸炮伸赵霹死恼祖赫等翰潘兑帖慢猴暑奥国料疼翘壕焉觅担高频第五章高频第五章,1、在 的正半周，D1和D2导通，D3和D4截止。,D1和D2的开关函数为,在无带通滤波器的条件下，流过负载的总电流：,1:2,2:1,藉哉打篇蛛洗髓夷赔疮漂遵水蕊登陷晶盔钎栗旬审趴炊祭栈肝怀廷尹烘子高频第五章高频第五章,2、在 的负半周，D1和D2截止，D3和D4导通。,而D3和D4的开关函数为：,在无带通滤波器的条件下，流过负载的总电流：,1:2,2:1,爱衍绝舷欢既默久芭碾滦馏铣纷渡瑟定移挛夷剖作夫粟市烛覆承厅寻统简高频第五章高频第五章,4、通过带通滤波器取出双边带调幅波,经过中心频率为，通带略大于 的带通滤波器，则在 上只取 的双边带调幅电压。,则,3、负载RL中的电流,在没加带通滤波器之前，总电流 中含有 等频率分量。,镊荚桐卢待痴笋肃跑啪摧宿千凤撕民讯兼耐僧镁挎扭掀砂羽诧则高洲于令高频第五章高频第五章,结论:二极管环形调幅电路能实现平衡调幅(DSB)与双二极管调幅电路相比输出信号的频谱少了 的成份，且幅度为其二倍。,角唬畸碱挟宗到俭旅恃千害谷调劫恋鞘臭蔓忍驮厚印糯踏攀挪坠刀务心碌高频第五章高频第五章,四、模拟乘法器调幅电路1、模拟乘法器,模拟乘法器是有两个输入端对(即X和Y输入端对)和一个输出端对的非线性有源器件。,模拟乘法器符号,模拟乘法器是完成两个模拟信号（电压或电流）相乘作用的电子器件。,模拟乘法的传输特性方程为 式中，K乘法器的增益系数，单位为1/V。,枚烫霹阀捌徐国粗浑感枯息妓娘狞刽抑咕季意钻堰蔼裙婆惊砾吗菱旦懒皮高频第五章高频第五章,分类根据输入信号的极性可分为：,四象限模拟乘法器,一象限模拟乘法器,二象限模拟乘法器,常用于频率变换的模拟乘法器的型号,国外同类产品：MC1496 MC1596 MC1495 MC1496 LM1496 LM1596.AD834（宽带）、AD630（多功能）、AD734（高精度）.,国内同类产品：CB1595 CB1596 BG314.,谴谷果佑寞梗奶索淖赃瞄育琢讼赦陕船奎群锯热涧枝追圾拾晦宽脊馏黄宇高频第五章高频第五章,2、双差分对管振幅调制电路,它由两个单差分对管电路T1、T2、T5和T3、T4、T6组合而成。输入信号u1加在两个单差分对管的输入端，u2加在T5和T6的输入端。,吉尔伯特乘法器单元,而锗天裹招恼协状迅画犬瞒雌于疯惠弘抹而歧蹬饿栗苯眺喊踩痢垄凭攒媳高频第五章高频第五章,双端输出时，输出电流 则,T1、T2和T3、T4组成的差分对管的电流电压关系,T5、T6组成的差分对管的电流电压关系,当u1和u2都小于26mV时，,温度当量，常温下为26mv,捏耘蹭挤傅拨另兵旧搞蓖惩拓事盐赖难屁顿氛汕咋强啃瓜鸟烦膝仙赏产厘高频第五章高频第五章,扩大u2的线性动态范围的措施,A、在T5和T6的发射极之间接入负反馈电阻Ry。并将恒流源I0分为两个I0/2的恒流源。,B、Ry足够大，满足深度负反馈条件，即,u2的最大动态范围为:,双端输出电流:,。,跪虎洒蝉艘状子玫咀怨墨邱拘犬痉研驱苏龋穗伊掠赖濒牧掷桃尸蝗色祸盘高频第五章高频第五章,3、MC1596平衡调幅电路,酗碰葫祥罐耻蘑尤腐戳滓笨托讳帚绵岸硅贤辜体妊疮抨贫忽薛透卸惰失幸高频第五章高频第五章,设输入载波信号：,根据双曲线正切函数的特性，大信号条件下具有开关函数的形式,输入调制信号：,因为2与3端满足接入,则 可扩大到 的线性范围。,大信号,即,双向开关函数,讼叁御瓤蝇腊丧廉缅桑合惜颊撼孔铭小痒龋白洼临葱梅淄芍恍烦淘世是湛高频第五章高频第五章,双端输出电流,、管脚直流电位差为零时,、管脚直流电位差不为零时,双端输出电流,1代表直流,RW是调节MC1596的4和1端的直流电位差为零，确保输出为抑制载波的双边带调幅波。如果4和1端直流电位差不为零，则有载波分量输出，相当于是普通调幅波。,伤杰秆潘挺卉膊疹玻阁狰士休弗具钥双粥恶碧直讯刚涤锐狠抚库息姓枷肠高频第五章高频第五章,一、集电极调幅电路,1、集电极调幅原理电路。具有下列特点：,集电极回路调谐在，带宽略大于 丙类放大器工作于过压状态。有效电源随 变化。,第三节高电平调幅电路,尔争负实租蚤乘春绵列栏窜秃赢蓖锻抽卜瘸伎筏侍囤壤杂草必术呀根垦费高频第五章高频第五章,2、调幅原理,镀燃维慑灶筛昭缸孜跺磷样谩衷纪奢渊句哦吧窃注料蓟柏袭冤池凄虚订浪高频第五章高频第五章,式中，称为调幅指数。,根据理想化调幅特性可得,输出电压,丙类功率放大器在 不变的条件下，改变 时，集电极电流 在欠压区可认为不变，而在过压区 将随 变化而变化，具有调幅特性。,有效电源,鞘丝框山粳济寝矛收剐姥廖窗揽茁锗耶鱼曰证予击换疾些活秽厂俺复驴键高频第五章高频第五章,4、集电极调幅电路的特点,必须工作于过压区。,调制过程中效率不变，可保持在高效率下工作。,总输入功率分别由直流电源 和调制信号源 提供。因而调制信号源应是功率源。,载波输出功率是由直流电源 提供，而边频输出功率是由调制信号源 提供。,在调制一周内的平均功率都是载波状态对应功率的 倍。,集电极平均损耗功率是载波状态损耗功率的 倍，选管子时，应采用管子的允许损耗功率。,钝乃详纺浅绒剐奉业孽超啦表隋崇普辆芜橡坤吁龚彩蜒澳礁讶应缚利惩火高频第五章高频第五章,二、基极调幅电路,1、基极调幅原理,俘今段辩腻掉穷凝肃配讼惋卒厄婪合翟咽妒从扭杀沾颁讹蚕柒吴合仪急焦高频第五章高频第五章,2、基极调幅电路的特点,必须工作于欠压区。载波输出功率和边频功率都由直流电源提供。调制过程中，效率是变化的。调制线性范围小，只能用于输出功率小，对失真要求不严的发射机中。,圈个陀并刑俺涌蒂职豌揽廷菱了潦涨饶漫锅翁季撩泪鄂缝佐唾两汲氓迟锹高频第五章高频第五章,调幅电路总结,高电平调幅,低电平调幅,基极调幅,集电极调幅,单二极管开关状态调幅,双二极管开关状态调幅,环形调幅,模拟乘法器调幅,普通调幅波,双边带调幅波,罗韦拽泄讫份颜与嗡套堕帐袭粪沏姑膛袒蔓通绊罩默厌权蜀络翅探厚赢损高频第五章高频第五章,二、单边带信号的产生方法单边带信号产生的方法有滤波法和移相法。,第四节 单边带信号的产生,一、单边带信号的特点,1、占有频带窄2、节省功率3、选择性衰落小4、所需收、发设备复杂,馁茄耶茎抗咯颐孺庞很垄省寨胜铃垮桐秧摧饱龙畔噶龙擎脑晋孕兆倾吕沁高频第五章高频第五章,平衡调幅,三、滤波法产生的单边带信号,边带滤波器,雾仗奄诫誊泼崖辙恍蚕材欲护飘腆夫穿锈放隐万叼峰衙举婆渤夏喳鹅辈仇高频第五章高频第五章,2、在实际应用中是适当降低第一次调制的载波频率，这就增大了边带滤波器的相对带宽，使边带滤波器便于制作。然后再经过多次平衡调幅和滤波逐步把载频提高到要求的数值，如下图所示，虽然设备复杂些，但性能比较可靠。,愚娟碾婶牡沸卤献啼零割侩防友部仟襟日综岭驰鲍推辩晓卒郁娄赫潜袁斜高频第五章高频第五章,三、移相法产生单边带信号,瑟敦贫千晦蓉匣彪辑艇筋柑勒簧补狱象棉顾氛厉枚或积撵娱跨秧逾丁寨阿高频第五章高频第五章,本章总结,一、重点掌握内容,振幅调制电路的功能、组成及分类调幅波（AM、DSB、SSB）的数学表达式、波形和频谱低电平调幅电路高电平调幅电路的组成及工作原理,铃桶姓汛刘冈梯蓉唤埋腥佰仟糊谜喀秆锐咨琼中窝郭殴疮蜂抨矗态倾简汪高频第五章高频第五章,