第5章

振幅調(diào)制電路5.1信號(hào)調(diào)制方式與分類015.2普通調(diào)幅原理025.3其他調(diào)幅信號(hào)035.4調(diào)幅電路分析045.5仿真實(shí)訓(xùn)055.1信號(hào)調(diào)制方式與分類原始的語言、文字、圖像、數(shù)據(jù)等非電信號(hào)，通過各種轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，稱為基帶信號(hào)或調(diào)制信號(hào)。調(diào)制信號(hào)特點(diǎn)是頻率較低、頻帶較寬且相互重疊。若直接傳輸，效率就很低，不能遠(yuǎn)距離傳送。而且，多路調(diào)制信號(hào)同時(shí)向空中輻射必然會(huì)相互干擾。因此，待傳輸?shù)男盘?hào)必須經(jīng)過調(diào)制才能有效發(fā)送。所謂調(diào)制就是將待傳輸?shù)幕鶐盘?hào)加載到高頻振蕩信號(hào)上的過程。按調(diào)制信號(hào)形式可分為模擬調(diào)制和數(shù)字調(diào)制；按載波信號(hào)形式可分為正弦波調(diào)制、脈沖調(diào)制等。正弦波有三個(gè)要素：幅度、頻率和相位。相應(yīng)的模擬調(diào)制方式有幅度調(diào)制簡稱AM（AmplitudeModulation）、頻率調(diào)制簡稱FM（FrequencyModulation）和相位調(diào)制簡稱PM（PhaseModulation）。信號(hào)調(diào)制的實(shí)質(zhì)是將基帶信號(hào)搬移到高頻載波上去，也就是頻譜搬移的過程?？煞譃榫€性搬移和非線性搬移。圖5-1調(diào)制方式分類圖5-2調(diào)制信號(hào)、載波信號(hào)、已調(diào)信號(hào)波形圖圖5-3數(shù)字信號(hào)調(diào)制波形模擬調(diào)制廣泛應(yīng)用于各種模擬信息傳輸系統(tǒng)，如廣播電臺(tái)采用的是AM調(diào)制，立體聲廣播采用的是FM調(diào)制；數(shù)字調(diào)制則在數(shù)字電話、數(shù)字電視、移動(dòng)通信等新興技術(shù)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。5.2普通調(diào)幅原理幅度調(diào)制是指將調(diào)制信號(hào)裝載到高頻載波信號(hào)的幅度上，使載波信號(hào)的幅度隨調(diào)制信號(hào)的大小線性變化，而角頻率保持不變的一種調(diào)制方式幅度調(diào)制按其輸出已調(diào)波信號(hào)頻譜結(jié)構(gòu)的不同可分為普通調(diào)幅信號(hào)（AM）、抑制載波的雙邊帶調(diào)幅信號(hào)（DSB）、抑制載波的單邊帶調(diào)幅信號(hào)（SSB），以及殘留邊帶調(diào)幅信號(hào)（VSB）。一、普通調(diào)幅信號(hào)表示方法設(shè)調(diào)制信號(hào)為載波信號(hào)為且fc>>F，調(diào)制后形成的已調(diào)波uAM（t）可表示為已調(diào)信號(hào)的振幅式中因此，普通調(diào)幅信號(hào)可以表示為普通調(diào)幅信號(hào)的電路模型可以由一個(gè)乘法器和一個(gè)加法器組成圖5-4普通調(diào)幅電路模型普通調(diào)幅信號(hào)最大振幅最小振幅為可得ma≤1，且ma越大，調(diào)幅波的外包絡(luò)線凹陷越深，即調(diào)制越深。圖5-5普通調(diào)幅信號(hào)的波形若ma>1，則調(diào)幅信號(hào)的包絡(luò)線形狀與調(diào)制信號(hào)不同，產(chǎn)生過調(diào)失真，圖5-6普通調(diào)幅信號(hào)產(chǎn)生過調(diào)失真波形圖展開可得即可知普通調(diào)幅信號(hào)UAM(t)的頻譜包含三種頻率成分：ωc（載波）、ωc+Ω（上邊頻）、ωc–Ω（下邊頻）圖5-7普通調(diào)幅信號(hào)頻譜圖假設(shè)調(diào)制信號(hào)圖5-8復(fù)雜信號(hào)調(diào)制圖5-9復(fù)雜信號(hào)調(diào)制時(shí)調(diào)幅波頻譜調(diào)制后對(duì)每一個(gè)頻率分量都產(chǎn)生一對(duì)邊頻，即ωc±Ω1、ωc±Ω2、…、ωc±Ωn，上、下邊頻的集合形成上、下邊帶，，此時(shí)頻帶寬度為BWAM=2Ωn。二、普通調(diào)幅信號(hào)的功率可求得載波和上下邊頻在單位電阻（R=1Ω）上的平均功率載波功率為邊頻功率為平均功率當(dāng)ma＝1時(shí)，包含有用信息的上下邊頻功率只占總功率的1/3，不含有用信息的載波功率占總功率的2/3。AM調(diào)制能量利用率是很低的，主要應(yīng)用于中、短波無線電廣播系統(tǒng)中5.3其他調(diào)幅信號(hào)一、雙邊帶調(diào)幅信號(hào)將載波分量抑制掉，可以大大提高發(fā)射機(jī)功率有效性。抑制載波、只發(fā)送含有信息的上、下邊帶的調(diào)制方式稱為雙邊帶調(diào)幅，簡稱DSB調(diào)制。即雙邊帶調(diào)幅可以用一個(gè)乘法器實(shí)現(xiàn)圖5-10雙邊帶調(diào)幅電路模型圖5-11單頻調(diào)制時(shí)DSB信號(hào)波形及其頻譜圖BWDSB=2Ω頻譜寬度為雙邊帶調(diào)幅特點(diǎn)：1）DSB調(diào)幅信號(hào)包絡(luò)線不按調(diào)制信號(hào)規(guī)律變化2）DSB調(diào)幅信號(hào)不含載波分量，有效功率利用率高3）DSB調(diào)幅信號(hào)帶寬相同，均為BW=2Ω二、單邊帶調(diào)幅信號(hào)只傳輸一個(gè)邊帶的調(diào)幅方式稱為單邊帶調(diào)幅，簡稱SSB調(diào)制取上邊帶時(shí)取下邊帶時(shí)SSB信號(hào)是等幅波幅值與調(diào)制信號(hào)的幅值成正比頻率隨調(diào)制信號(hào)變化而變化帶寬為BWSSB=Ω圖5-12SSB調(diào)幅信號(hào)的波形圖和頻譜圖單邊帶調(diào)幅電路有兩種實(shí)現(xiàn)方法：濾波法和移相法1．濾波法圖5-13濾波法產(chǎn)生SSB信號(hào)電路模型濾波器制作困難圖5-14多次濾波法產(chǎn)生SSB信號(hào)電路模型2．移相法移相法的關(guān)鍵是移相器，要求精確移相90

且幅頻特性為常數(shù)圖5-15移相法產(chǎn)生SSB信號(hào)電路模型SSB調(diào)幅有效功率利用率高，帶寬比AM調(diào)幅、DSB調(diào)幅的帶寬減少了一半，頻帶利用充分三、殘留邊帶調(diào)幅信號(hào)所謂殘留邊帶調(diào)幅（VSB）是指發(fā)送信號(hào)中包括一個(gè)完整邊帶、載波及另一個(gè)邊帶的小部分(即殘留一小部分)補(bǔ)償圖5-16幾種調(diào)幅信號(hào)頻譜示意圖圖5-17殘留邊帶信號(hào)電路模型殘留邊帶調(diào)幅既具有單邊帶調(diào)幅的特點(diǎn)，又克服了濾波器制作困難的問題。廣泛應(yīng)用于廣播電視系統(tǒng)中。例5-1試分別畫出下列電壓表達(dá)式所對(duì)應(yīng)的波形和頻譜圖，并說明它們各為何種信號(hào)（令ωc=9Ω）。（1）（2）（3）（4）解：（1）普通調(diào)幅信號(hào)，ma=1，如圖a（2）DSB調(diào)幅信號(hào)，如圖b（3）SSB調(diào)幅信號(hào)，如圖c（4）低頻信號(hào)與高頻信號(hào)相疊加，如圖d圖5-18例5-1波形與頻譜圖5.4調(diào)幅電路分析分為高電平調(diào)幅電路和低電平調(diào)幅電路要求是調(diào)制效率高、調(diào)制線性范圍大、失真小低電平調(diào)幅是將調(diào)制和功放分開，廣泛采用二極管雙平衡相乘器和雙差分對(duì)模擬相乘器構(gòu)成；高電平調(diào)幅是將調(diào)制和功放合二為一，有基極調(diào)幅、集電極調(diào)幅等。一、集成模擬乘法器構(gòu)成的調(diào)幅電路MC1496是根據(jù)雙差分對(duì)模擬相乘器基本原理制成的單片集成模擬乘法器，為14腳的雙列直插式封裝（DIP）或表面貼片封裝（SO），即可以雙端輸出，也可以單端輸出，因此稱為平衡式調(diào)制電路。圖5-19MC1496內(nèi)部電路各引腳的直流電位一般應(yīng)滿足下列要求：1）U1=U4，U8=U10，U6=U12。2）U6(12)-U8(10)

≥2V，U8(10)-U4(1)

≥2.7V，U4(1)–U5≥2.7V

圖5-20MC1496構(gòu)成的調(diào)幅電路R8、R9分壓提供VT1~

VT4基極偏置電壓；負(fù)電源通過RP、R1、R2及R3、R4的分壓供給VT5、VT6管的基極偏置電壓RP稱為載波調(diào)零電位器，調(diào)節(jié)RP可使電路對(duì)稱以減小載波信號(hào)輸出；RC為輸出端的負(fù)載電阻，電阻RY擴(kuò)大uΩ的線性動(dòng)態(tài)范圍。I0/2=1mA如果電路不對(duì)稱輸出AM信號(hào)二、晶體管調(diào)幅電路圖5-21基極調(diào)幅電路C2為旁路電容，為載波信號(hào)提供通路C3為低頻耦合電容，為低頻信號(hào)提供通路晶體管的基極電壓隨調(diào)制信號(hào)uΩ的變化而變化，使放大器的集電極脈沖電流的最大值iCmax和導(dǎo)通角θ也按調(diào)制信號(hào)的大小而變化圖5-22基極調(diào)幅波形工作在欠電壓狀態(tài)，效率比較低。集電極諧振回路調(diào)諧在載頻fC圖5-23集電極調(diào)幅電路工作在過電壓狀態(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)。工作在過電壓狀態(tài)，才能使得集電極脈沖電流的基波振幅Ic1m隨uΩ(t)成正比變化，實(shí)現(xiàn)調(diào)幅。5.5仿真實(shí)訓(xùn)一、普通調(diào)幅及雙邊帶調(diào)幅電路圖5-24普通調(diào)幅電路1）改變普通調(diào)幅電路調(diào)制信號(hào)幅度，測(cè)試其與調(diào)制指數(shù)之間的關(guān)系，觀察過調(diào)現(xiàn)象。2）分析普通調(diào)幅電路輸出調(diào)制信號(hào)的頻譜，觀察頻譜搬移情況。

圖5-27雙邊帶調(diào)幅電路3）測(cè)試雙邊帶調(diào)幅電路輸出調(diào)幅信號(hào)波形。4）分析雙邊帶調(diào)幅電路輸出調(diào)制信號(hào)的頻譜，觀察頻譜搬移情況。

二、集電極調(diào)幅電路圖5-30集電極調(diào)幅電路1)測(cè)試丙類功放工作狀態(tài)與集電極調(diào)幅的關(guān)系。2)觀察調(diào)幅度，觀察改變調(diào)幅度后輸出波形的變化情況并計(jì)算調(diào)幅