高频第五章.ppt

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1、高频电子线路高频电子线路首页上页下页退出 第五章第五章 振幅调制电路振幅调制电路第一节第一节 概述概述第二节第二节 低电平调幅电路低电平调幅电路第三节第三节 高电平调幅电路高电平调幅电路第四节第四节 单边带信号的产生单边带信号的产生 主要内容：主要内容：高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页 缓冲器缓冲器高频高频放大器放大器调制器调制器高频功率高频功率放大器放大器主振器主振器低频功率低频功率放大器放大器前置前置放大器放大器声电声电变换器变换器混混频频中频中频放大放大 低频电低频电压放大压放大低频功低频功率放大率放大本机本机振荡振荡高频小高频小信号放信号放大大第一节第一节 概述概述l发射系统框

2、图发射系统框图l接收系统框图接收系统框图解调解调高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页 1、调制的定义调制的定义: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。l基带信号基带信号：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。l 调制信号：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)模拟调制模拟调制3、调制的分类调制的分类：一、调制一、调制数字调制

3、数字调制高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页 二、振幅调制二、振幅调制1、定义、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（简称调幅波调幅波）()ut()ut)(tuc2、调幅波分为：、调幅波分为：u普通调幅波（AM波）u抑制载波的双边带调幅波（DSB波）u抑制载波的单边带调幅波（DSB波）高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页 若载波信号：调制信号：()cosccmcu tUt()cosmutUt()(1cos)coscmacu tUmttamacmK UmU1、普通调幅波的数学表示式、普通调幅

4、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）调幅指数（调幅度）三、普通调幅波（三、普通调幅波（AM波）的数学表示式、波形及其频谱波）的数学表示式、波形及其频谱单音频调制高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页 2、普通调幅波的波形、普通调幅波的波形从波形上可以看出：调制信号调制信号载波信号载波信号已调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maxminmaxminmmammUUmUUmax(1)mcmaUUmmin(1)mcmaUUmcmaUmcmU()(1cos)coscmacu tUmtt高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页 调幅指数调幅指

5、数u当当ma1时，将产生时，将产生过量调制如下图所示。过量调制如下图所示。包络形状会产生严重失包络形状会产生严重失真，必须尽力避免真，必须尽力避免 。u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u当ma1时，已调波振幅的包络形状与调制信号一 样不失真调幅高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页()(1cos)cos11coscos()cos()22cmaccmcacmcacmcu tUmttUtm U tm U t单频调制的AM波的频谱：ccc、3、普通调幅波的频谱、普通调幅波的频谱单频调制的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

6、度：FB2高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页 多音频调制的普通调幅波的频谱多音频调制的普通调幅波的频谱()cosccmcu tUt载波信号载波信号:1122()coscoscosnnutUtUtUt 调制信号：调制信号：112211222()coscoscos1coscoscosmcmaaanncmnU tUKUtKUtKUtUmt mtmt 根据定义根据定义：112221()1coscoscoscoscoscos()cos()2cmncncmcmciciciiu tUmtmtmttUUtmtt 数学表达式：频谱：c1c2c3c频带宽度：max2FB 高频电子线路高频电子线路退出下页上页

7、首页 4、结论、结论调幅过程是一种线性频谱搬移过程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。移到载频附近，成为上、下边频带。高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页 四、普通调幅波的功率关系四、普通调幅波的功率关系 载波功率载波功率每一边频功率每一边频功率 调制一周内的平均总功率调制一周内的平均总功率212cmOTUPRRUmPPcmacc122122+12ccaoavoToTmPPPPP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OTaPm2411、普通调幅波中各频率分量之间的功率关系、普通调

8、幅波中各频率分量之间的功率关系高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页 2、普通调幅波的特点、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。高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页 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 0180c五、抑制载波的双边带调幅信号和单边带调幅信号五、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（、抑制载波的双边带

9、调幅波（DSB）11()coscos22mcmcu tUtUt数学表示式数学表示式双边带调幅波的频谱双边带调幅波的频谱 波形特点波形特点即双边带调幅波的频带宽度双边带调幅波的频带宽度 FB2高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页 高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页 抑制载波的双边带调幅波的波形与频谱抑制载波的双边带调幅波的波形与频谱调制信号 载波o 上边频 下边频高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页 tvoDSB波和波和ma=1的的AM波的比较波的比较高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页()cos()()cos()mcmcu tUtu tUt或cc 或2、单边带调幅波（、单边带

10、调幅波（SSB）单频调制的单边带调幅波的频谱为频谱频谱数学表示式数学表示式 特点特点 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。频带宽度频带宽度FB 高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页 电压电压表达式表达式普通调幅波普通调幅波ttmUcacmcos)cos1(载波被抑制双边带调幅波载波被抑制双边带调幅波ttUcmcoscos单边带信号单边带信号tUcm)cos(波形图波形图 频谱图频谱图信号信号带宽带宽F2F2 c+c+三种振幅调制信号三种振幅调制信号tvotUcm)cos(或F高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页 六、振幅调制电路的功能六、振

11、幅调制电路的功能1、振幅调制电路的功能、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、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。()cosccmcu tUt()cosmutUt高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页 七、调幅电路的实现模型七、调幅电路的实现模型AM波：DSB波：+带通滤波器)(tuc)(tu+带通滤波器)(tu直流电平)(tuc带通滤波器)(tuc)(tu高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页 八、振幅调制电路的分类及要求八、振幅调制电路的分类及要求1、分类：、分类：分低电平调幅低电平

12、调幅和高电平调幅高电平调幅两大类2、要求、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。高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页 九、振幅调制电路的组成原理九、振幅调制电路的组成原理u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。u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

13、必须含有载波信号与调制信号相乘积项。cc()()cutu tu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。c()()cut u t一般来说，振幅调制电路由输入回路、非线性器一般来说，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。件和带通滤波器三部分组成。总结总结：高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页 第二节第二节 低电平调幅电路低电平调幅电路)(tu)(tuctUtuccmccos)(一、单二极管开关状态调幅电路一、单二极管开关状态调幅电路 1、开关状态、开关状态 当二极管在两个不同频率电压下进行频率

14、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、电路原理LRtUtumcos)(mcmUU控制二极管的导通和截止)(tuc输入信号：高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页)(tu)(tucLR)()(1tutuRricLd0i0)(tuc0)(tuc流过二极管的电流)(tu)(tucLR高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页 2221222()coscos3cos5235cKtttt则流过二极管的电流i为tUtuccmccos)(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:)(

15、tKc0)(tuC0)(tuC10用傅氏级数展开coscos5cos523cos322211)()()(1tUtUtttCOSRrtututkRrimccmcccLdccLd高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页 c2cc、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、通过带通滤波器选出调幅波输出结论结论:单二极管开关状态调幅电路只能实现单二极管开关状态调幅电路只能实现普通调幅波普通调幅波(AM)35cccc、流过二极管电流中含有:直流、24cc和、高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页 二、二极管平衡调幅电路二、二极管平衡调幅电路(

16、)cosccmcu tUt()cosmutUt1、电路特点、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。高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页 2、在无带通滤波器的条件下，流过二极管、在无带通滤波器的条件下，流过二极管D1、D2的电流为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122cos2()122()coscos322232222 coscos()cos()cos(3)cos(3)233mcccdLdLmccccdLUtutiiiKtttrRrRUttttrR 1c2c11()u(t)u(t);()u(t)u(t)22ccdLdLiKtiKtrRrR高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页 3、通过带通滤波器取出双边带调幅波、通过带通滤波器取出双边带调幅波c2cLR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。、3、cc结论结论