第五章(3)振幅調(diào)制電路.ppt

1、復(fù)習(xí),5.2.1 非線性器件的相乘作用,一、非線性器件相乘作用的一般分析 1.非線性器件特性冪級(jí)數(shù)分析法,則組合頻率分量的通式為,當(dāng)p=1、q=1時(shí)，產(chǎn)生了我們期待的和頻與差頻，但也出現(xiàn)了大量無(wú)用的頻率成分。,令u2為小信號(hào)，u1為大信號(hào)。,二、線性時(shí)變狀態(tài),i=I0(u1)+g(u1)u2 =I0+I1m cos(1t)+I2mcos(21t)+. +g0+g1cos(1t) +g2cos(21t)+.U2mcos(2t),出現(xiàn)了我們期待的乘積項(xiàng)，無(wú)用組合頻率分量比“非線性器件特性冪級(jí)數(shù)分析法”中少了許多。,三、開(kāi)關(guān)狀態(tài),令u2為小信號(hào)，u1為大信號(hào) 且U1m0.5V。則,含有乘積項(xiàng)，無(wú)用組

2、合頻率分量又進(jìn)一步減少。,5.2.2 二極管平衡相乘器,可見(jiàn)，除了乘積項(xiàng)外，無(wú)用組合頻率分量比單管少很多。,=2gDU2mcos(2t) ,1、二極管平衡相乘器,2、二極管雙平衡相乘器,3、二極管環(huán)形混頻組件,它有三個(gè)端口，分別以L(本振)R（輸入信號(hào)）I（中頻）表示。,5.2.3 雙差分對(duì)模擬相乘器,一、雙差分對(duì)模擬相乘器原理,（1）當(dāng)u1 u2為小信號(hào)時(shí)，即,理想相乘器,線性時(shí)變狀態(tài),工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài),二、集成模擬相乘器（1469/1596、1595）,二、集成模擬相乘器（1496/1596、1595）,1、MC1496/1596集成相乘器,增加Ry是為了增大u2的動(dòng)態(tài)范圍,2、MC1595

3、模擬相乘器,在MC1496的基礎(chǔ)上又增加了電阻RX是為了增大u1（t）的動(dòng)態(tài)范圍,5.3振幅調(diào)制電路,5.3.1概述 1、調(diào)幅電路的分類，根據(jù)輸出功率可分為高電平調(diào)幅和低電平調(diào)幅。 2、低電平調(diào)制是將調(diào)制和功放分開(kāi)，調(diào)制是在低電平級(jí)進(jìn)行，然后再經(jīng)線性功率放大器放大后發(fā)射出去。適用于普通調(diào)幅、雙邊帶調(diào)幅和單邊帶調(diào)幅。 3、高電平調(diào)制是將調(diào)制和功放合而為一，調(diào)制后的信號(hào)不需再放大就可直接發(fā)送出去。主要用來(lái)產(chǎn)生普通調(diào)幅信號(hào)，許多廣播發(fā)射機(jī)都采用這種調(diào)幅方式。,5.3.2低電平調(diào)幅電路 低電平調(diào)幅電路通常采用二極管平衡調(diào)幅電路、二極管環(huán)形調(diào)幅電路和雙差分對(duì)模擬相乘器調(diào)幅電路，對(duì)于雙邊帶調(diào)幅和單邊帶調(diào)幅

4、，要求電路必須有較強(qiáng)抑制載波的能力，若載波泄露，稱為“載漏”，調(diào)制信號(hào)用 表示，載波信號(hào)用 表示。,1、 二極管平衡調(diào)幅電路。u1端接載波信號(hào) ，為大信號(hào)，u2端接調(diào)制信號(hào) ，Ucm 要大于U m 10倍以上。二極管,一、二極管平衡調(diào)幅電路和環(huán)形調(diào)幅電路,2、實(shí)用二極管雙平衡 （環(huán)形）調(diào)幅電路,輸人和輸出變壓器不需要中心抽頭，由圖可知，載波電壓和調(diào)制電壓分別接到橋路的兩個(gè)對(duì)角線端點(diǎn)上，,3、二極管橋式平衡調(diào)幅電路,工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，,當(dāng)橋路平衡時(shí)，AB兩端(即調(diào)幅器輸出端)將無(wú)載波電壓。,為正半周時(shí)，4個(gè)二極管同時(shí)截止， 直接加到輸出變壓器上；當(dāng) 為負(fù)半周時(shí)，4個(gè)二極管同時(shí)導(dǎo)通，A、B兩點(diǎn)短路，

5、沒(méi)有輸出。這樣，調(diào)制電壓 在載波電壓的控制下成為間斷的波形。令Tr2的匝比為1，則uo的表示式為,二、雙差分對(duì)模擬相乘器調(diào)幅電路,采用MCl496構(gòu)成的雙邊帶調(diào)幅電路，正電源通過(guò)電阻R8、R9分壓，為內(nèi)部V1-V4管的基極提供偏壓；負(fù)電源通過(guò)電阻RP、R1、R2及R3、R4分壓供給相乘器內(nèi)部V5、V6管的基極提供偏壓，RP稱為載波調(diào)零電位,器，調(diào)節(jié)RP可使電路對(duì)稱,減小載波信號(hào)輸出；Rc為輸出端的負(fù)載電阻，接于2、3端的電阻RY用來(lái)擴(kuò)大 的線性動(dòng)態(tài)范圍。,載波信號(hào) 通過(guò)電容C1、C3及R7加到相乘器的輸入端8、10腳，低頻信號(hào) 通過(guò)C2、R3、R4加到相乘器的輸人端1、4腳，輸出信號(hào)可由C4和

6、C5單端輸出或雙端輸出。,為了獲得雙邊帶信號(hào)，必須先對(duì)電路進(jìn)行平衡調(diào)整： 1、在8、10腳加載波信號(hào) ，要求Ucm260 mV，使管子工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)。 2、在1、4腳不加調(diào)制信號(hào)。 3、調(diào)節(jié)電位器RP，使1、4腳直流電壓相等。 4、此時(shí)，在輸出端應(yīng)該沒(méi)有信號(hào)輸出。 平衡后，再在1、4腳輸入調(diào)制信號(hào)，這時(shí)調(diào)幅電路輸出電壓,如果調(diào)整不平衡，即1、4腳間的直流電壓不為零，就相當(dāng)在1、4腳輸入了一個(gè)固定的直流電壓UQ，輸出不再是零，而出現(xiàn)了載波，即發(fā)生了“載漏”，如果再在則1、4腳間輸入調(diào)制信號(hào)，則1、4腳總輸入的信號(hào)為,輸出信號(hào)中出現(xiàn)了下面的分量,可見(jiàn)，如果發(fā)生載漏，輸出的是普通調(diào)幅波。,三、單邊帶

7、調(diào)幅電路,單邊帶調(diào)幅信號(hào)是將雙邊帶調(diào)幅信號(hào)濾除一個(gè)邊帶后獲得。常用的有濾波法和移相法。,1、濾波法,（1）直接濾波法,通過(guò)帶通濾波器從DSB信號(hào)中直接濾除其中一個(gè)邊帶，便可得到SSB信號(hào)。,該方法很直接，但對(duì)帶通濾波器要求卻很高。如圖所示，因?yàn)殡p邊帶調(diào)幅信號(hào)中，上、下邊帶銜接處的頻率間,隔等于調(diào)制信號(hào)最低頻率的兩倍，間距很窄， 過(guò)渡帶的相對(duì)帶寬ffc很小，這就要求帶通濾波器在載頻處具有非常陡峭的濾波特性，ffc越小，濾波器的制作越困難。,（2）逐級(jí)濾波法,將第一次調(diào)制后獲得的SSB信號(hào)再對(duì)另一個(gè)載波較高的載頻(fc2)進(jìn)行第二次調(diào)制、濾波。如果需要，還可進(jìn)行第三次調(diào)制和濾波，直到把載頻提高到所

8、需要的頻率為止。,在實(shí)用電路中，為了加大相對(duì)帶寬ffc，便于濾波器的制作，通常不是直接在發(fā)送工作頻率上進(jìn)行調(diào)制和濾波，而是先在較低的頻率(fc1)上進(jìn)行第一次調(diào)制，產(chǎn)生一載頻較低的SSB信號(hào)。由于載頻較低，故ffc較大，帶通濾波器易于制作。,圖5.3.8 濾波法頻譜搬移圖,2、移相法,5.3.3高電平調(diào)幅電路,高電平調(diào)幅電路主要用來(lái)產(chǎn)生普通調(diào)幅波，這種調(diào)制通常在丙類諧振功率放大器中進(jìn)行。根據(jù)調(diào)制信號(hào)所加的電極不同，可分為基極調(diào)幅和集電極調(diào)幅。,一、基極調(diào)幅 圖5.3.9是集電極調(diào)幅電路原理圖。從基極輸入一個(gè)等幅高頻正弦波uc(t)=cos(ct), LC回路調(diào)諧在c上,基極電壓VBB(t)=V

9、BB0+u(t),根據(jù)調(diào)制特性，在欠壓狀態(tài)下，集電極電流ic的基波分量振幅Ic1m隨基極偏壓VBB(t)成線性地變化， 即Ic1m=gVBB(t),圖5.3.10基極調(diào)幅電路,圖5.3.11基極調(diào)制特性,圖5.3.12 基極調(diào)制特性及輸出波形,g為比例常數(shù) uo(t)=Ucmcos(ct)=Ic1mRe cos(ct)=gVBB(t)Recos(ct) =gReVBB0+u(t)cos(ct) 可見(jiàn), 基極調(diào)幅電路可以產(chǎn)生普通調(diào)幅波。,二、集電極調(diào)幅 圖5.3.10是集電極調(diào)幅電路原理圖。從基極輸入一個(gè)等幅高頻正弦波uc(t)=cos(ct), LC回路調(diào)諧在c上, 根據(jù)調(diào)制特性，在過(guò)壓狀態(tài)下

10、，輸出高頻正弦波的振幅Ucm將隨集電極電源電壓VCC(t)的變化而變化。近似有UcmVCC(t)的關(guān)系，若集電極電壓VCC(t)=VCC0+u(t),5.3.13 集電極調(diào)幅電路,5.3.14 集電極調(diào)制特性,則 Ucm=kVCC(t) k為比例常數(shù) uo(t)=Ucmcos(ct)=kVCC(t) =kVCC0+u(t)cos(ct) 可見(jiàn), 集電極調(diào)幅電路可以產(chǎn)生普通調(diào)幅波。,5.3.14 集電極調(diào)制特 及輸出波形,3、高電平調(diào)幅電路的特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：調(diào)幅、 功放合一, 整機(jī)效率高, 可直接產(chǎn)生很大功率輸出的調(diào)幅信號(hào)。 缺點(diǎn)：一是只能產(chǎn)生普通調(diào)幅信號(hào), 二是調(diào)制線性度差, 例如集電極調(diào)制特性中

11、Ucm與VCC(t)并非完全成線性關(guān)系。 ,1、基極調(diào)幅電路,5.3.3高電平調(diào)幅電路,高電平調(diào)幅電路主要用于產(chǎn)生普通調(diào)幅波，這種調(diào)制通常在丙類諧振功率放大器中進(jìn)行，它可以直接產(chǎn)生滿足發(fā)射功率要求的已調(diào)波。根據(jù)調(diào)制信號(hào)所加的電極不同，有基極調(diào)幅、集電極調(diào)幅等。,高頻載波信號(hào)uc(t) 通過(guò)高頻變壓器Tr1和L1、C1構(gòu)成的L形網(wǎng)絡(luò)加到晶體管的基極電路，低頻調(diào)制信號(hào)u(t)通過(guò)低,頻變壓器Tr2加到晶體管的基極電路。C2為高頻旁路電容，用來(lái)為載波信號(hào)提供通路，但對(duì)低頻信號(hào)容抗很大；C3為低頻耦合電容，用來(lái)為低頻信號(hào)提供通路。令,在調(diào)制過(guò)程中，晶體管的基極電壓隨調(diào)制信號(hào)u(t)的變化而變化，使放大

12、器的集電極脈沖電流的最大值ic和導(dǎo)通角也按調(diào)制信號(hào)的大小而變化，,為了減小調(diào)制失真，被調(diào)放大器在調(diào)制信號(hào)變化范圍內(nèi)應(yīng)始終工作在欠壓狀態(tài)，所以基極調(diào)幅電路效率比較低。,將集電極諧振回路調(diào)諧在載頻fc上，那么放大器的輸出端便可獲得調(diào)幅波電壓uo，如圖所示。,2、集電極調(diào)幅電路,高頻載波信號(hào)仍從基極加入，而調(diào)制信號(hào)通過(guò)變壓器Tr2加到集電極電路中，并與直流電源Vcc相串聯(lián)，,若令,則晶體管集電極電壓,ucc(t)將在Vcc的基礎(chǔ)上隨u(t)變化。根據(jù)諧振功率放大器工作原理可知，只有放大器工作在過(guò)壓狀態(tài)才能使集電極脈沖電流的基波振幅Ic1m隨u(t)成正比變化，實(shí)現(xiàn)調(diào)幅。,過(guò)壓 欠壓,基極采用自給偏壓電路(RB、CB)，可減小調(diào)幅失真。集電極調(diào)幅由于工作在過(guò)壓狀態(tài)，所以能量轉(zhuǎn)換效率比較高，適用于較大功率的調(diào)幅發(fā)射機(jī)。,小結(jié),5.3.1 概述,5.3.2 低電平調(diào)幅電路,根據(jù)輸出功率可分為高電平調(diào)幅和低電平調(diào)幅。低電平調(diào)幅主要產(chǎn)生普通調(diào)幅波、雙邊帶波和單邊帶波。高電平調(diào)幅主要產(chǎn)生普通調(diào)幅波。,一、二極管平衡調(diào)幅電路和環(huán)形調(diào)幅電路,1、二極管平衡調(diào)幅,2、實(shí)用二極管雙平衡 （環(huán)形）調(diào)幅電路,3、二極管橋式平衡調(diào)幅電路,二、雙差分對(duì)模擬相乘器調(diào)幅電路,在8、10腳輸入載波大信號(hào)，在1、4腳輸