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第 5 章 振幅调制电路. 概述 振幅调制原理及特性 振幅调制电路. 5.1 概 述. 一、基本概念. 调制信号：由原始信号转换成的 低频 信号. （基带信号）. 正弦波. 信号. 方波. 载波信号：（等幅） 高频 振荡信号. 三角波. 锯齿波. 已调信号（已调波）：经过调制后的 高频 信号. 调制： 用 调制信号 去控制 载波信号 的某一个参量的过程 。. 解调： 调制的逆过程 ，即从 已调波 中恢复原 调制信号 的过程。. 二、调制的分类. 本章以调制信号为 模拟信号的连续波调制 为例进行讨论，其结论也适合于数字调制. 模拟调制.
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第 5 章 振幅调制电路 概述 振幅调制原理及特性 振幅调制电路
5.1 概 述 一、基本概念 调制信号：由原始信号转换成的低频信号 （基带信号） 正弦波 信号 方波 载波信号：（等幅）高频振荡信号 三角波 锯齿波 已调信号（已调波）：经过调制后的高频信号 调制：用调制信号去控制载波信号的某一个参量的过程。 解调：调制的逆过程，即从已调波中恢复原调制信号的过程。
二、调制的分类 本章以调制信号为模拟信号的连续波调制为例进行讨论，其结论也适合于数字调制 模拟调制 按调制信号分 数字调制 振幅调制（简称调幅，AM） 连续波调制 频率调制（简称调频，FM） （正弦波） 相位调制（简称调相，PM） 按载波信号分 脉冲振幅调制(PAM) 脉冲宽度调制(PWM) 脉冲波调制 脉冲位置调制(PPM) 脉冲编码调制(PCM)
对应解调 对应解调 对应解调 用 控制载波振幅 用 控制载波频率 用 控制载波相位 三、调制与解调的方式 调制：由调制信号去控制载波的三参量（振幅、频率、相 位）之一，使其随调制信号线性变化。 检波 调幅： 瞬时振幅： 鉴频 调频： 瞬时频率： 鉴相 调相： 瞬时相位：
5.2 振幅调制原理及特性 5.2.1 普通调幅波 简称AM调幅波 一、普通调幅波一般表达式 载波信号： 调制信号： 普通调幅波振幅： ka由调幅电路决定 普通调幅波信号：
通常 调幅指数或调幅度，表示载波振幅受调制信号控制后改变的程度 把调幅波振幅变化规律，即 称为调幅波的包络。 二、单频调制 1、表达式
2、波形 波形特点： （1）调幅波的振幅（包络）的 变化规律与调制信号波形一致 （2）调幅度ma反映了调幅的强 弱程度， 可以看出：一般ma值越大调幅越深 ma=0时 未调幅 ma=1时 最大调幅（百分之百） ma>1时 过量调幅，包络失真，实际电路中必须避免
载波分量 ： 上边频分量 ： 下边频分量 ： 过量调幅波形 百分百调幅波形 3、频谱 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： 不含传输信息 含传输信息 含传输信息
调制信号 Ω 载波 ωc 调幅波 下边频 上边频 ωc+Ω ωc- Ω 特点: （1）调制过程是实现频谱线性搬移的过程 （2）调幅波的带宽：
由于 4、功率 载波功率： 故 ? 每一边频功率： 调幅波的平均总功率： ? 当 ma = 1时，边频功率达到最大，但仅为Poav / 3 实际使用中， ma在0.1~1之间，平均值为0.3。可见普通 调幅波中含有信息的上下边频分量所占的功率非常小，而不含 信息的载波占绝大多数，因而调幅波的功率浪费大，效率低。
复习回顾 1、AM波数学表示式 3、AM波的功率分配 2、AM波频谱结构
上边频带分量 下边频带分量 通常 载波分量 调制信号 载波 最高调制频率 ωc ω Ωmax Ωmax Ωmax Ωmax 调幅波 上边频带 下边频带 ω ωc-Ωmax ωc ωc+Ωmax 同样含有三部分频率成份 特点: （1）实现频谱线性搬移 （2）调幅波带宽： 同单频调制，信息含于边带分量中，载波不含有用信息，但载波占有很大能量。不经济。要抑制载波。
载波 频谱只有 无载波分量！ 调制信号 上边频 下边频 5.2.2 抑制载波的双边带和单边带调幅波 一、双边带调幅波 DSB波：抑制了载波分量，只含上、下边带分量。 1、表达式 用载波和调制信号直接相乘实现！ 单频调制时： 2、频谱 带宽： DSB波的频谱成份中抑制了载波分量，全部功率为边带占有，功率利用率高于AM波。
（1）载波相位在调制电压零 交点处要突变 包络线 3、波形 特点： （2）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。
单频调制的单边带调幅波的频谱为 或 二、单边带调幅波 SSB波：只含一个边带分量 1、 表达式 单频调制时 或 2、 频谱 3、特点 （1）频带只有双边带调幅波的一半，其频带利用率高 （2）全部功率都含有信息，功率利用率高
例1 设某一广播电台的信号电压 问：此电台的频率是多少？调制信号频率是多少？
例 2 已知调幅波输出电压 试求出调幅系数及频带宽度，画出调幅波波形和频谱图。
例3 已知调幅波表示式 试画出它的波形和频谱图，求出频带宽度。若已知RL=1Ω，试求载波功率、边频功率、调幅波在调制信号一周期内的平均功率。
5.3 振幅调制电路 按输出信号功率的高低分： 低电平调幅电路： 在低功率电平时进行调制，因此它产生小功率的调幅波，然后由线性功率放大器放大，得到所要求功率的调幅波，一般用于发射机的前级。 设计时输出功率和效率不是主要指标。重点是提高调制的线性度，减小不需要的频率分量和提高滤波性能。 高电平调幅电路： 在所需的功率电平上进行调制，调制与功放合一，一般用于发射机的末级。 一般只能产生AM。 优点：整机效率高。 设计时必须兼顾输出功率、效率和调制线性的要求。
5.3.1 低电平调幅电路 主要用途：可产生AM、 DSB、 SSB 单二极管开关状态调幅电路 二极管调幅电路 二极管平衡调幅电路 主要电路： 二极管环型调幅电路 模拟乘法器调幅电路
+ - + - ud ud id 开关频率 id 一、单二极管开关状态调幅电路 (1)什么是开关状态 当二极管在两个电压共同作用下，其中一个电压振幅足够大，另一个电压振幅较小，二极管的导通和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)调幅原理 ? id=?
uc（t） 引入开关函数表示二极管的开关作用 ? 为周期性的函数，可用傅立叶级数展开
B=2Ω Ωωc2ωc 经带通滤波后可取出 可得到AM信号
+ i1 ud1 i2 ud2 二、二极管平衡调幅电路 2:1 1:2 1:1 D1、D2都是在 的正半周导通，负半周截止，故其开关函数都是 + uL1 _ ＋ u'L — － uL2 +
i Ω 3ωc+Ω 3ωc-Ω ωc-Ω ωc+Ω i1 i2 经带通滤波后可取出 2:1 1:2 1:1 能实现DSB调幅信号的调幅。
D1 D3 D1 D1 D4 T1 T1 T2 T2 构成环形 D2 D3 D3 2L 2L RL RL C 2C D4 D4 D2 D2 则有 T3 T3 II I uΩ uΩ + - + - + - uΩ uc uc + - + - 三、二极管环形调幅电路 （1）电路结构 + uL - 在平衡电路的基础上，再增加两个二极管D3、D4。电路中四个二极管首尾相接。 设：
（2）工作原理分析 D3、D4的开关函数是 D1、D2的开关函数是 ，
ωc-Ω ω+Ω 3ωc-Ω 3ω+Ω 经带通滤波后可取出 那么在一个周期内平衡调幅电路I，II在负载RL上产生的电压为： 能实现DSB调幅信号的调幅。
式中：K 为增益系数或标度因子，单位为 ，K 的数值 与乘法器的电路参数有关。 (一)模拟乘法器的传输特性 模拟乘法器具有两个输入端（常称X输入和Y 输入）和一个输出端，是一个三端口网络，电路符号如图所示： 四、模拟乘法器调幅电路 理想的传输特性：
(二)模拟乘法器的振幅调制原理 ------实现双边带调幅 ------实现普通调幅波调幅 且改变UAB可改变ma 用于实现调幅的模拟乘法器有国产芯片BG314、XCC，国外芯片MC1496（1596）、AD630等。
iⅠ i6 iⅡ i2 i1 i5 i3 i4 (三)模拟乘法器的工作原理 1、双差分对管模拟乘法器的原理电路 总电路有两个单差分对管电路T1、T2、 T5和T3、T4、T6组合而成。 输入信号ux加在两个单差分对管 的输入端，uy加在T5和T6的输入端。 I0为T5、T6差分对管的恒流源。 i5为T1、T2差分放大电路的恒 流源。 i6为T3、T4差分放大电路的恒流源。
2、T5和T6组成差分对管的电流电压关系 同理 式中，q为电子电荷；k为波耳兹曼常数；T为绝对温度。
3、T1、T2和T3、T4组成的差分对管的电流电压关系3、T1、T2和T3、T4组成的差分对管的电流电压关系
4、输出电压 当输入为小信号并满足： ------只有当输入信号较小时，具有较理想的相乘作用。
载波调零电位器，可通过调节Rw，使 ，相当于在1、4脚之间加了一个直流电压Uo，以产生AM波 。 (四） 模拟乘法器MC1596调幅电路 R1、R2、R3和Rc为管子提供静态偏压，8端为交流地电位； T7、T8和D构成镜像电流源。 扩展uΩ的线性动态范围 MC1596调幅电路
基极调幅 集电极调幅 5.3.2 高电平调幅电路 用途：产生普通调幅波 主要要求：兼顾输出功率大、效率高、调制线性度好 主要电路：利用丙类谐振功放实现 根据调制信号接入方式的不同分为： 调制信号控制基极电源电压，工作于欠压区，效率较低，适用于小功率发射机。 调制信号控制集电极电源电压，工作于过压区，效率高。
（一）电路构成 高频旁路电容 集电极有效电源电压为： 它随调制信号变化而变化。 一 、集电极调幅电路 分析时,将此电路看成高频功率 放大电路:
（二）调幅原理 由图可知,在过压区, IC0、Ic1m与VCC 成线性关系:
（三）各功率和效率 （1）在载波状态即未调制时 直流电源输入功率: 载波输出功率: 集电极损耗： 集电极效率：
（2）在调制最高点，即 有效电源输入功率: 输出功率: 集电极损耗： 集电极效率：
提供的功率 （3）在调制信号一周内, 平均直流输入功率: VCT提供的功率 调制信号提供的功率：
由调制信号提供，调制信号为功率源。 边频功率： 集电极平均损耗： 平均集电极效率：
2）在调制一周内的各平均功率都是载波状态对应功率的 倍。 3）在调制最高点的各功率都是载波状态对应功率的 倍。 5）选管子时，应采用管子的允许损耗功率 。 （4） 集电极调幅的特点 1）必须工作在过压区。 4）调制过程中效率不变。（等效率调制）
二 、基极调幅电路 （一）电路构成 基极有效电源电压为：
线性区 （二）调幅原理 由图可知,在欠压区的线性区， IC0、Ic1m随VBB变化而变化， 可见此电路可产生普通调幅波。 （三） 基极调幅的特点 （1）必须工作于欠压区。 （3）调制过程中效率是变化的。 （2）输入功率都由直流电源提供 。
本章小结： 1、理解调制的作用。 2、掌握调幅信号的定义、表达式、波形、频谱等基本特征。 3、掌握典型的幅度调制电路的结构、工作原理、分析方法。
例5 参见教材P157 5-10 思考题: P158 5-13 (a)图
第六章 调幅信号的解调 本章主要内容： 1、概述 2、二极管大信号包络检波器 3、同步检波器
