高頻電子線路 (2)

1、第五章第五章 振幅調(diào)制電路振幅調(diào)制電路 本章教學(xué)基本要求：本章教學(xué)基本要求： 1,第一第一三節(jié)為教學(xué)內(nèi)容三節(jié)為教學(xué)內(nèi)容 2,了解調(diào)制的作用，掌握調(diào)幅信號的定義、了解調(diào)制的作用，掌握調(diào)幅信號的定義、 表達(dá)式、波形、頻譜和功率等基本特征。表達(dá)式、波形、頻譜和功率等基本特征。 3,掌握典型幅度調(diào)制電路的結(jié)構(gòu)、工作原理掌握典型幅度調(diào)制電路的結(jié)構(gòu)、工作原理 和分析方法和性能特點。和分析方法和性能特點。 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 調(diào)制的作用調(diào)制的作用 1，基帶信號：通信中所需傳送的信息轉(zhuǎn)換為電信號，基帶信號：通信中所需傳送的信息轉(zhuǎn)換為電信號， 此信號為占有一定頻譜寬度的此信號為占有一定頻譜寬度的低頻信號低頻

2、信號，稱為基帶，稱為基帶 信號信號. 2，基帶信號要通過發(fā)射機，直接實現(xiàn)多路遠(yuǎn)距離傳，基帶信號要通過發(fā)射機，直接實現(xiàn)多路遠(yuǎn)距離傳 輸存在很大困難，因為基帶信號都屬于低頻區(qū)難以輸存在很大困難，因為基帶信號都屬于低頻區(qū)難以 區(qū)分。區(qū)分。 3，將基帶信號加載到高頻信號上，利用高頻信號作，將基帶信號加載到高頻信號上，利用高頻信號作 為運載工具，能夠很好的實現(xiàn)多路有選擇性的通信。為運載工具，能夠很好的實現(xiàn)多路有選擇性的通信。 將需要傳送基帶信號加載到高頻信號上的過程稱為將需要傳送基帶信號加載到高頻信號上的過程稱為 調(diào)制調(diào)制，基帶信號在調(diào)制時又稱為調(diào)制信號。，基帶信號在調(diào)制時又稱為調(diào)制信號。 4，調(diào)制分為

3、振幅調(diào)制、頻率調(diào)制和相位調(diào)制。，調(diào)制分為振幅調(diào)制、頻率調(diào)制和相位調(diào)制。 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 一一 、普通調(diào)幅波的表達(dá)式、波形及其頻譜、普通調(diào)幅波的表達(dá)式、波形及其頻譜 (一一)定義定義 成線性關(guān)系變化。號的振幅，使其隨調(diào)制信 去控制高頻載波信號用需要傳送的調(diào)制信號 )( )()( tu tutu c (二二)表達(dá)式表達(dá)式 tUtutUtu mccmc cos)(,cos)(調(diào)制信號設(shè)載波信號 根據(jù)定義調(diào)幅波的振幅為：根據(jù)定義調(diào)幅波的振幅為： )()(tukUtU cmm 則普通調(diào)幅波的表達(dá)式為：則普通調(diào)幅波的表達(dá)式為： ttukUttUtu ccmcm cos)(cos)()( ttUkU

4、 cmcm coscos tt U Uk U c cm m cm coscos1 ttmU cacm coscos1 )(:,:調(diào)幅度調(diào)制指數(shù)比例系數(shù) a mk (三三)波形波形 cm mm a U UU m 2 minmax )1 ( )1 ( min max acmm acmm mUU mUU 包絡(luò)線極值： cm U cmaU m 包絡(luò)線包絡(luò)線 包絡(luò)線包絡(luò)線 包絡(luò)線包絡(luò)線相似與)(tu (四四)頻譜頻譜 1，單頻調(diào)制的普通調(diào)幅波的頻譜，單頻調(diào)制的普通調(diào)幅波的頻譜 tU m tU m tU ccm a ccm a ccm )cos( 2 )cos( 2 cos ttmUtu cacm cos

5、cos1 )(由表達(dá)式可得：由表達(dá)式可得： 可見單頻調(diào)制的普通調(diào)幅波的頻譜為可見單頻調(diào)制的普通調(diào)幅波的頻譜為 ccc 、 特點：特點： (a)頻譜線性搬移頻譜線性搬移 (b)調(diào)幅波帶寬：調(diào)幅波帶寬： FB2) 2 (2 2，多頻調(diào)制的普通調(diào)幅波的頻譜，多頻調(diào)制的普通調(diào)幅波的頻譜 tUtUtUtu tUtu nn ccmc cos.coscos)( ,cos)( 2211 調(diào)制信號 設(shè)載波信號 cos.coscos1 cos.coscos)( 2211 2211 tmtmtmU tUtUtUkUtU nanaacm nncmm 則 ttmtmtmUtu cnanaacm coscos.cosco

6、s1 )( 2211 )cos()cos( 2 cos 1 ttm U tU icic n i ai cm ccm 特點：特點： (a)頻譜線性搬移頻譜線性搬移 (b)調(diào)幅波帶寬：調(diào)幅波帶寬： max max 2) 2 (2FB 例例1： 調(diào)制信號頻率是多少？此電臺的頻率是多少？ 問 電壓設(shè)某一廣播電臺的信號 :),(1033. 6cos)6280cos3 . 01 (20)( 6 mVtttu )(007. 1 2 /1033. 6 6 MHzf srad c c c 頻率為 解：電臺的角頻率為 HzF srad 1000 2 /6280 頻率為 調(diào)制信號的角頻率為 例例2： 的波形。波兩種

7、情況下的普通調(diào)幅 及出兩者波形如圖所示，畫為三角波 調(diào)制信號已知載波電壓 )(1 5 . 0, )(,cos)( tum m tutUtu a a ccmc 備注：第一問作為課堂作業(yè)備注：第一問作為課堂作業(yè) 解：解： cmacmm cmacmm a UmUU UmUU m 5 . 0)1 ( 5 . 1)1 ( 5 . 0) 1 ( min max )(tu t cm U5 . 1 cm U5 . 0 cm U 畫圖方法：先求出調(diào)幅波包絡(luò)線的最大值和最小畫圖方法：先求出調(diào)幅波包絡(luò)線的最大值和最小 值，由此畫出包絡(luò)線，然后畫出調(diào)幅波波形。值，由此畫出包絡(luò)線，然后畫出調(diào)幅波波形。 評注：包絡(luò)線形狀

8、評注：包絡(luò)線形狀1分、包絡(luò)線起點分、包絡(luò)線起點1分、包絡(luò)線幅分、包絡(luò)線幅 值值1分，波形的密度分，波形的密度1分，波形的起點分，波形的起點1分。分。 0)1 ( 2)1 ( 1)2( min max acmm cmacmm a mUU UmUU m )(tu t cm U cm U2 例例3： 和振幅。所包含的各分量的頻率求調(diào)幅波 ）（ )( )(102cos20000cos3 . 010000cos7 . 0125)( 6 tu Vttttu 分析：分析： )20000102cos()20000102cos(75. 8 )10000102cos()10000102cos(75. 8 102c

9、os25 102cos20000cos3 . 010000cos7 . 0125)( 66 66 6 6 tt tt t ttttu ）（ V V VHzfc 75. 8,1000010 75. 8,500010 25,10 6 6 6 振幅為第二對邊頻頻率為 振幅為第一對邊頻頻率為 振幅為載波頻率為 解：解： 二二 、普通調(diào)幅波的功率關(guān)系、普通調(diào)幅波的功率關(guān)系 將普通調(diào)幅波將普通調(diào)幅波u(t)加到電阻加到電阻R兩端，電阻兩端，電阻R上消耗的上消耗的 各頻率分量對應(yīng)的功率為：各頻率分量對應(yīng)的功率為： tU m tU m tUtu ccm a ccm a ccm )cos( 2 )cos( 2

10、cos)( 載波分量上邊頻 下邊頻 (1) 載波功率：載波功率： R U p cm OT 2 2 1 (2) 每一邊頻功率：每一邊頻功率： OT a cma p m R Um pp cc 4 2 2 1 2 2 (4) 調(diào)制一周內(nèi)的平均總功率：調(diào)制一周內(nèi)的平均總功率： ) 2 1 ( 2 a OTOToav m ppppp CC (3) 邊頻功率：邊頻功率： OT a p m ppp ccc 2 2 2 1 2 2 2 a a oav m m p pp cc 總功率 邊頻功率 (4) 效率：效率： 但失真，當(dāng) ，當(dāng) ，當(dāng) ,33. 01 33. 01 33. 01 a a a m m m (5

11、)普通調(diào)幅波的特點：普通調(diào)幅波的特點： 普通調(diào)幅波的載波分量占有的功率較大，而含有普通調(diào)幅波的載波分量占有的功率較大，而含有 信息的上下邊頻分量占有的功率較小，從能量觀點信息的上下邊頻分量占有的功率較小，從能量觀點 來看，普通調(diào)幅波進(jìn)行傳送，不含信息的載波功率來看，普通調(diào)幅波進(jìn)行傳送，不含信息的載波功率 過大，是種很大的浪費。過大，是種很大的浪費。 例例4： 解：解： c PPP tttu R OToav c L 和邊頻功率載波功率求總輸出功率 輸出信號為 上的某發(fā)射機輸出級在負(fù)載 , ,cos)cos5 . 01 (4)( 100 wPPP wP m P w R U P OToav coav

12、 L cm OT c 01. 0: 09. 0) 2 5 . 0 1 (08. 0) 2 1 (: 08. 0 1002 4 2 : 22 2 2 邊頻功率 總功率 載波功率 三三 、抑制載波的雙邊帶調(diào)幅信號和單邊帶信號、抑制載波的雙邊帶調(diào)幅信號和單邊帶信號 (一一)抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波(DSB) 2，頻譜：，頻譜： 1，數(shù)學(xué)表達(dá)式：，數(shù)學(xué)表達(dá)式： )cos()cos(5 . 0 coscos)()()( ttUU tUtUtututu cccmm ccmmc 由表達(dá)式可知，頻譜只有由表達(dá)式可知，頻譜只有 cc 、 帶寬：帶寬：B=2F 3，波形：，波形： (1)其包絡(luò)

13、隨調(diào)制信號其包絡(luò)隨調(diào)制信號 變化，但包絡(luò)不能完變化，但包絡(luò)不能完 全準(zhǔn)確地反映調(diào)制信全準(zhǔn)確地反映調(diào)制信 號變化規(guī)律。號變化規(guī)律。 (2)雙邊帶調(diào)幅波在調(diào)雙邊帶調(diào)幅波在調(diào) 制信號正半周，已調(diào)制信號正半周，已調(diào) 波與原載頻同相，在波與原載頻同相，在 調(diào)制信號負(fù)半周，已調(diào)制信號負(fù)半周，已 調(diào)波與原載頻反相。調(diào)波與原載頻反相。 也就是說雙邊帶信號也就是說雙邊帶信號 的高頻相位在調(diào)制電的高頻相位在調(diào)制電 壓零交點處要突變壓零交點處要突變 0 180 包絡(luò)線包絡(luò)線 相似與)(tu (二二)單邊帶調(diào)幅波（單邊帶調(diào)幅波（SSB） 2，頻譜：，頻譜： 1，數(shù)學(xué)表達(dá)式：，數(shù)學(xué)表達(dá)式： tUtutUtu cmcm

14、)cos()()cos()( 或 由表達(dá)式可知，頻譜只有由表達(dá)式可知，頻譜只有 cc 或 3，波形：，波形： uSSB(t) 0t fc F U 若調(diào)制信號為單一若調(diào)制信號為單一 頻率，則單邊帶調(diào)幅頻率，則單邊帶調(diào)幅 波為等幅波。波為等幅波。 4，特點：，特點： (1)頻帶只有雙邊帶調(diào)幅波的一半頻帶只有雙邊帶調(diào)幅波的一半,其頻帶利用率高其頻帶利用率高. (2)全部功率都含有信息，功率有效利用率高。全部功率都含有信息，功率有效利用率高。 例例5： 解：解： ttu tttu tttu c c c )cos()()3( ,coscos)()2( cos)cos3 . 01 ()(1 ）（ 幅頻譜圖

15、。畫出它們的波形圖和振 表什么信號，試問下面三個電壓各代 )(3 )(2 )(1 SSB DSB AM ）為單邊帶調(diào)幅波（ ）為雙邊帶調(diào)幅（ ）為普通調(diào)幅波（ 1,從表達(dá)式可看出，各電壓分別為從表達(dá)式可看出，各電壓分別為 2,波形分別為：波形分別為： 3,頻譜圖分別為：頻譜圖分別為： 四四 、振幅調(diào)制電路的功能、振幅調(diào)制電路的功能 功能：將輸入的調(diào)制信號功能：將輸入的調(diào)制信號 和載波信號通過電路轉(zhuǎn)換和載波信號通過電路轉(zhuǎn)換 為高頻調(diào)幅信號輸出。為高頻調(diào)幅信號輸出。 tUtu tUtu m ccmc cos)( ),(cos)( 調(diào)制信號 設(shè)載波信號 普通調(diào)幅波：普通調(diào)幅波： ttmUtu cac

16、m coscos1 )( 雙邊帶調(diào)幅波：雙邊帶調(diào)幅波： 單邊帶調(diào)幅波：單邊帶調(diào)幅波： ttUtu cm coscos)( tUtutUtu cmcm )cos()()cos()( 或 五五 、振幅調(diào)制電路的分類及要求、振幅調(diào)制電路的分類及要求 (一一)分為低電平調(diào)幅和高電平調(diào)幅兩大類分為低電平調(diào)幅和高電平調(diào)幅兩大類 (二二) 低電平調(diào)幅是在低功率電平級進(jìn)行振幅調(diào)制，低電平調(diào)幅是在低功率電平級進(jìn)行振幅調(diào)制， 輸出功率和效率不是主要指標(biāo)。重點是提高調(diào)制輸出功率和效率不是主要指標(biāo)。重點是提高調(diào)制 的線性，減小不需要的頻率分量的產(chǎn)生和提高濾的線性，減小不需要的頻率分量的產(chǎn)生和提高濾 波性能。波性能。

17、(三三) 高電平調(diào)幅是直接產(chǎn)生滿足發(fā)射機輸出功率高電平調(diào)幅是直接產(chǎn)生滿足發(fā)射機輸出功率 要求的已調(diào)波。利用丙類高頻功放改變要求的已調(diào)波。利用丙類高頻功放改變VCC或或VBB 來實現(xiàn)調(diào)幅。其優(yōu)點是效率高。設(shè)計時必須兼顧來實現(xiàn)調(diào)幅。其優(yōu)點是效率高。設(shè)計時必須兼顧 輸出功率、效率和調(diào)制線性的要求。輸出功率、效率和調(diào)制線性的要求。 六六 、振幅調(diào)制電路的基本組成原理、振幅調(diào)制電路的基本組成原理 (二二) 集成模擬乘法器能實現(xiàn)載波信號和調(diào)制信號的相集成模擬乘法器能實現(xiàn)載波信號和調(diào)制信號的相 乘，是用于調(diào)幅電路的理想非線性器件。乘，是用于調(diào)幅電路的理想非線性器件。 (一一)振幅調(diào)制電路的輸入頻譜為振幅調(diào)制電路的輸入頻譜為 ，而輸出頻譜，而輸出頻譜 中必須有新的頻率分量中必須有新的頻率分量 。因而調(diào)幅電路必須。因而調(diào)幅電路必須 是非線性器件組成，其特性必須含有載波信號