合工大高頻課件53振幅調(diào)制電路

1、 通信電子線路通信電子線路合合肥肥工工業(yè)業(yè)大大學(xué)學(xué)5.3 振幅調(diào)制電路振幅調(diào)制電路5.3 振幅調(diào)制電路振幅調(diào)制電路在在低功率電平時低功率電平時進行調(diào)制，因此它產(chǎn)進行調(diào)制，因此它產(chǎn)生小功率的調(diào)幅波，然后通過高頻功生小功率的調(diào)幅波，然后通過高頻功率放大器放大，得到所要求功率的調(diào)率放大器放大，得到所要求功率的調(diào)幅波，一般用于發(fā)射機的前級。幅波，一般用于發(fā)射機的前級。按輸出信號功率的高低分：按輸出信號功率的高低分：高電平調(diào)幅電路：高電平調(diào)幅電路：低電平調(diào)幅電路：低電平調(diào)幅電路：優(yōu)點：優(yōu)點：整機效率高。整機效率高。設(shè)計時輸出功率和效率不是主要指標。重點是設(shè)計時輸出功率和效率不是主要指標。重點是提高調(diào)制的

2、提高調(diào)制的線性度，減小不需要的頻率分量和提高濾波性能。線性度，減小不需要的頻率分量和提高濾波性能。在在所需的功率電平上所需的功率電平上進行調(diào)制，調(diào)制與進行調(diào)制，調(diào)制與功放合一，一般用于發(fā)射機的末級。功放合一，一般用于發(fā)射機的末級。一般只能產(chǎn)生一般只能產(chǎn)生AM。設(shè)計時必須兼顧輸出功率、效率和調(diào)制線性的要求。設(shè)計時必須兼顧輸出功率、效率和調(diào)制線性的要求。 通信電子線路通信電子線路合合肥肥工工業(yè)業(yè)大大學(xué)學(xué)5.3 振幅調(diào)制電路振幅調(diào)制電路5.3.1 低電平調(diào)幅電路低電平調(diào)幅電路主要電路：主要電路：主要用途：主要用途：可產(chǎn)生可產(chǎn)生AM、 DSB 、 SSB二極管調(diào)幅電路二極管調(diào)幅電路 集成模擬乘法器調(diào)幅

3、電路集成模擬乘法器調(diào)幅電路 單二極管開關(guān)狀態(tài)調(diào)幅電路單二極管開關(guān)狀態(tài)調(diào)幅電路 二極管平衡調(diào)幅電路二極管平衡調(diào)幅電路 二極管環(huán)型調(diào)幅電路二極管環(huán)型調(diào)幅電路 通信電子線路通信電子線路合合肥肥工工業(yè)業(yè)大大學(xué)學(xué)5.3 振幅調(diào)制電路振幅調(diào)制電路+- -udidid一、單二極管開關(guān)狀態(tài)調(diào)幅電路一、單二極管開關(guān)狀態(tài)調(diào)幅電路 (1)(1)什么是開關(guān)狀態(tài)什么是開關(guān)狀態(tài) 當(dāng)二極管在兩個電壓共同作用下，其中一個電壓振幅足夠大，當(dāng)二極管在兩個電壓共同作用下，其中一個電壓振幅足夠大，另一個電壓振幅較小，另一個電壓振幅較小，二極管的導(dǎo)通和截止將完全受大振幅電二極管的導(dǎo)通和截止將完全受大振幅電壓的控制，可以近似認為二極管處

4、于理想開關(guān)狀態(tài)。壓的控制，可以近似認為二極管處于理想開關(guān)狀態(tài)。(2)(2)調(diào)幅原理調(diào)幅原理+- -ud 通信電子線路通信電子線路合合肥肥工工業(yè)業(yè)大大學(xué)學(xué)5.3 振幅調(diào)制電路振幅調(diào)制電路.5cos523cos32cos221)( ttttKcccc uc)( tKc 0001)(cccuutK 設(shè)開關(guān)函數(shù)為設(shè)開關(guān)函數(shù)為dcLddutKRri)(1 0001)(cccuutK 開開關(guān)關(guān)函函數(shù)數(shù).5cos523cos32cos221)( ttttKcccc )(tKc 為周期性的函數(shù)，可用傅立葉級數(shù)展開為周期性的函數(shù)，可用傅立葉級數(shù)展開 1)( tKtKcc引入引入開關(guān)函數(shù)開關(guān)函數(shù)表示二極管的開關(guān)作

5、用表示二極管的開關(guān)作用 通信電子線路通信電子線路合合肥肥工工業(yè)業(yè)大大學(xué)學(xué)5.3 振幅調(diào)制電路振幅調(diào)制電路)coscos(.3cos32cos2211tUtUttRrccmmccLd 可可見見流流過過二二極極管管的的電電流流di中中的的頻頻率率成成分分有有：,) 12,.(5 ,3 ,) 1 (ccccndcLddutKRri)(1 ccccn2,.4 ,2,)2(直流分量， c 2c c c c 3 c 3B=2經(jīng)帶通濾波后可取出經(jīng)帶通濾波后可取出cc,可得到可得到AM信號信號 通信電子線路通信電子線路合合肥肥工工業(yè)業(yè)大大學(xué)學(xué)5.3 振幅調(diào)制電路振幅調(diào)制電路+D1、D2都是在都是在 的正半周導(dǎo)

6、通，的正半周導(dǎo)通，負半周截止，故其開關(guān)函數(shù)都是負半周截止，故其開關(guān)函數(shù)都是二、二極管平衡調(diào)幅電路二、二極管平衡調(diào)幅電路)(tKc cu)()()(211tututKRriccLd mcmccmcmUUtUtutUtu 且且 cos)(cos)( )()()()(21tutuututuucdcdLLLLRiuRiu22112;2 ud1)(22121iiRuuuLLLL ud2i1i2+uL1_uLuL2+1:11:22:1)()()(212tututKRriccLd 通信電子線路通信電子線路合合肥肥工工業(yè)業(yè)大大學(xué)學(xué)5.3 振幅調(diào)制電路振幅調(diào)制電路二、二極管平衡電路二、二極管平衡電路)(2212

7、1iiRuuuLLLL cu)()(2221tutKRriiicLd 1:11:22:1LiR2 .5cos523cos32cos221cos22 ttttURrcccmLd c+c-3c+3c-能實現(xiàn)能實現(xiàn)DSB調(diào)幅信號的調(diào)幅。調(diào)幅信號的調(diào)幅。 經(jīng)帶通濾波后可取出經(jīng)帶通濾波后可取出 c i1i2i 通信電子線路通信電子線路合合肥肥工工業(yè)業(yè)大大學(xué)學(xué)5.3 振幅調(diào)制電路振幅調(diào)制電路D1D32C2LRLT2D4D2T3T1 在平衡電路的基礎(chǔ)上，再增加兩個二在平衡電路的基礎(chǔ)上，再增加兩個二極管極管D3,D4。電路中四個二極管首尾相接。電路中四個二極管首尾相接。1. 電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)3241DDDD構(gòu)

8、成環(huán)形構(gòu)成環(huán)形 mcmccmcmcoscosUUtUutUu且且 設(shè)：設(shè)：三、二極管環(huán)形調(diào)幅電路三、二極管環(huán)形調(diào)幅電路IIDDDDuc組組成成平平衡衡電電路路截截止止導(dǎo)導(dǎo)通通, 02143 則有則有 IDDDDuc組組成成平平衡衡電電路路截截止止導(dǎo)導(dǎo)通通, 04321 D1D2D3D4D1D3C2LRLT2D4D2T3T1+ - -uc+ - -uc+uL- -u+- -u+- -u+- -III 通信電子線路通信電子線路合合肥肥工工業(yè)業(yè)大大學(xué)學(xué)5.3 振幅調(diào)制電路振幅調(diào)制電路2. 工作原理分析工作原理分析)(tKc )( tKc)()()(21),()()(2121tututKRritutu

9、tKRriccLddccLdd D3、D4的開關(guān)函數(shù)是的開關(guān)函數(shù)是D1、D2的開關(guān)函數(shù)是的開關(guān)函數(shù)是)()(24tutKRrRcLdL )()()(21),()()(2143tututKRritututKRriccLddccLdd )()(24tutKRrRcLdL )(221211ddLLLLiiRuuu )(243432ddLLLLiiRuuu 通信電子線路通信電子線路合合肥肥工工業(yè)業(yè)大大學(xué)學(xué)5.3 振幅調(diào)制電路振幅調(diào)制電路2. 工作原理分析工作原理分析 )()()(24tutKtKRrRccLdL 那么在一個周期內(nèi)平衡電路那么在一個周期內(nèi)平衡電路I，II在負載在負載RL上產(chǎn)生的電壓為：上

10、產(chǎn)生的電壓為：21LLLuuu tUttRrRmccLdL cos.3cos34cos424 3c- 3+c- +能實現(xiàn)能實現(xiàn)DSB調(diào)幅信號的調(diào)幅。調(diào)幅信號的調(diào)幅。 經(jīng)帶通濾波后可取出經(jīng)帶通濾波后可取出 c III 通信電子線路通信電子線路合合肥肥工工業(yè)業(yè)大大學(xué)學(xué)5.3 振幅調(diào)制電路振幅調(diào)制電路四四 、模擬乘法器調(diào)幅電路、模擬乘法器調(diào)幅電路( (一一) )模擬乘法器的傳輸特性模擬乘法器的傳輸特性)()()(0tutKutuyx 模擬乘法器具有兩個輸入端（常稱模擬乘法器具有兩個輸入端（常稱X輸入和輸入和Y輸入）和一個輸入）和一個輸出端，輸出端， 是一個三端口網(wǎng)絡(luò)，電路符號如圖所示：是一個三端口網(wǎng)

11、絡(luò)，電路符號如圖所示： 理想的傳輸特性：理想的傳輸特性： 式中：式中：k為為增益系數(shù)增益系數(shù)或標度因子，或標度因子， 單位：單位： ，k的數(shù)值與乘法器的電路參數(shù)有關(guān)。的數(shù)值與乘法器的電路參數(shù)有關(guān)。 V1V1或或 通信電子線路通信電子線路合合肥肥工工業(yè)業(yè)大大學(xué)學(xué)5.3 振幅調(diào)制電路振幅調(diào)制電路( (二二) )模擬乘法器的振幅調(diào)制原理模擬乘法器的振幅調(diào)制原理)()()(0tutKutuyx由 tUtutUtuymycxmxcos)(cos)()1( 當(dāng)當(dāng)tUtKUtuymcxmocoscos)(-實現(xiàn)雙邊帶調(diào)幅實現(xiàn)雙邊帶調(diào)幅 tUVtutUtuymABycxmxcos)(cos)()2( 當(dāng)當(dāng)tt

12、mKttVUUKVtUtUVKtucamcABymxmABcxmymABo cos)cos1(cos)cos1(cos)cos()( 且改變且改變V VABAB可改變可改變m ma a -實現(xiàn)普通調(diào)幅波調(diào)幅實現(xiàn)普通調(diào)幅波調(diào)幅用于實現(xiàn)調(diào)幅的模擬乘法器有國產(chǎn)芯片用于實現(xiàn)調(diào)幅的模擬乘法器有國產(chǎn)芯片BG314、XCC，國外芯片國外芯片MC1496（1596）、AD630等。等。 通信電子線路通信電子線路合合肥肥工工業(yè)業(yè)大大學(xué)學(xué)5.3 振幅調(diào)制電路振幅調(diào)制電路i1i2i3i4i5i6ii( (三三) )模擬乘法器的工作原理模擬乘法器的工作原理i i5 5為為T T1 1 、T T2 2差分放大電路的恒流

13、源差分放大電路的恒流源. .總電路有兩個單差分對管電路總電路有兩個單差分對管電路T T1 1 T T2 2 T T5 5和和T T3 3 T T4 4 T T6 6組合而成。組合而成。i i6 6為為T T3 3 、T T4 4差分放大電路的恒流源差分放大電路的恒流源. .I Io o為為T T5 5 、T T6 6差分對管差分對管的恒流源的恒流源. .1、雙差分對管模擬乘法器的原理電路、雙差分對管模擬乘法器的原理電路輸入信號輸入信號ux加在兩個單差分對管的加在兩個單差分對管的輸入端，輸入端，uy加在加在T5和和T6的輸入端。的輸入端。 通信電子線路通信電子線路合合肥肥工工業(yè)業(yè)大大學(xué)學(xué)5.3

14、振幅調(diào)制電路振幅調(diào)制電路i1i2i3i4i5i6ii6565,BEBEuKTqsuKTqseIieIi )1()/1(5565650yuKTqeiiiiiiI )1/(05yuKTqeIi )21(20KTquthIy )11:(22 xxeethxthx有有為為雙雙曲曲正正切切函函數(shù)數(shù))21(206KTquthIiy 同同理理有有式中，式中，q為電子電荷；為電子電荷；k為波耳茲曼常數(shù)；為波耳茲曼常數(shù)；T為絕對溫度為絕對溫度.2 、T5和和T6組成差分對管的電流電壓關(guān)系組成差分對管的電流電壓關(guān)系 通信電子線路通信電子線路合合肥肥工工業(yè)業(yè)大大學(xué)學(xué)5.3 振幅調(diào)制電路振幅調(diào)制電路i1i2i3i4i

15、5i6ii)21(251KTquthiix )21(252KTquthiix )21(263KTquthiix )21(264KTquthiix KTquthIiiKTquthiiiKTquthiiiyoxx222656345213、T1、T2和和T3、T4組成的差分對管的電流電壓關(guān)系組成的差分對管的電流電壓關(guān)系 通信電子線路通信電子線路合合肥肥工工業(yè)業(yè)大大學(xué)學(xué)5.3 振幅調(diào)制電路振幅調(diào)制電路當(dāng)輸入為小信號并滿足：當(dāng)輸入為小信號并滿足：kTqukTquthkTqukTquthmVUmVUyyxxyx22222626yxyxcoouKuuuTKRIqu2224只有當(dāng)輸入信號較小時，具只有當(dāng)輸入信

16、號較小時，具有較理想的相乘作用。有較理想的相乘作用。cIIIoRiiu)( 4、輸出電壓、輸出電壓KTquthKTquthRIyxco22cRiiii)()(4231 KTquthRiiRiiiixcc2)()()(653421i1i2i3i4i5i6ii 通信電子線路通信電子線路合合肥肥工工業(yè)業(yè)大大學(xué)學(xué)5.3 振幅調(diào)制電路振幅調(diào)制電路Io/2Io/2RcRcVccT1T2T3T4T5T6Ry+ux-+uy-Ry取值應(yīng)遠大于晶體管取值應(yīng)遠大于晶體管T5 ,T6 的發(fā)射極電阻，即有的發(fā)射極電阻，即有65;eyeyrRrR 靜態(tài)時，靜態(tài)時，i5=i6=Io/2 ,YyeeYyYRurrRui 65

17、iIiII-uo+iY有有 YoYoiIiiIi2/2/65YyYRuiii2265 KTquthRiiRiiuxccIIIo2)()(65i5i6KTquthuRRxyyc22使用射極負反饋電路使用射極負反饋電路Ry，可擴展可擴展uy的線性范圍。的線性范圍。當(dāng)加入信號當(dāng)加入信號uy時，流過時，流過Ry的電的電流為：流為： 5、擴大、擴大uy的線性動態(tài)范圍的措施的線性動態(tài)范圍的措施 通信電子線路通信電子線路合合肥肥工工業(yè)業(yè)大大學(xué)學(xué)5.3 振幅調(diào)制電路振幅調(diào)制電路經(jīng)輸出端中心頻率為經(jīng)輸出端中心頻率為 ，帶寬為，帶寬為 的帶通濾波器，則取的帶通濾波器，則取出的為出的為DSB信號。信號。c22321

18、2212thttkTqucccqKTUtUutucmccmcx2,cos)(設(shè)為為大信號輸入大信號輸入根據(jù)雙曲線正切函數(shù)的特性，大信號條件下具有開關(guān)函數(shù)的特性根據(jù)雙曲線正切函數(shù)的特性，大信號條件下具有開關(guān)函數(shù)的特性.5cos543cos34cos42tttkTquthcccc.5cos543cos34cos4cos22ttttURRkTquthuRRucccmyccycoKTquthuRRuxyyc220tUutumycos)(設(shè) 通信電子線路通信電子線路合合肥肥工工業(yè)業(yè)大大學(xué)學(xué)5.3 振幅調(diào)制電路振幅調(diào)制電路MC1596調(diào)幅電路R1、R2、R3和和Rc為管為管子提供靜態(tài)偏壓，子提供靜態(tài)偏壓，

19、8端為交流地電位；端為交流地電位；(四）四） 模擬乘法器模擬乘法器MC1596MC1596調(diào)幅電路調(diào)幅電路T7、T8和和D構(gòu)成鏡像構(gòu)成鏡像電流源。電流源。mARVVIB15007 . 0820擴展擴展u的線性的線性動態(tài)范圍動態(tài)范圍載波調(diào)零電位器，載波調(diào)零電位器，可通過調(diào)節(jié)可通過調(diào)節(jié)Rw，使，使 ，相當(dāng)于在，相當(dāng)于在1、4腳腳之間加了一個直流電壓之間加了一個直流電壓Uo，以產(chǎn)生，以產(chǎn)生AM波波 。41UU 通信電子線路通信電子線路合合肥肥工工業(yè)業(yè)大大學(xué)學(xué)5.3 振幅調(diào)制電路振幅調(diào)制電路5.3.2 高電平調(diào)幅電路高電平調(diào)幅電路主要要求：主要要求：兼顧輸出功率大、效率高、調(diào)制線性度好兼顧輸出功率大、

20、效率高、調(diào)制線性度好用途：用途：產(chǎn)生普通調(diào)幅波產(chǎn)生普通調(diào)幅波主要電路：主要電路：利用利用丙類諧振功放丙類諧振功放實現(xiàn)實現(xiàn)基極調(diào)幅基極調(diào)幅集電極調(diào)幅集電極調(diào)幅調(diào)制信號控制基極電源電壓，工作于欠壓調(diào)制信號控制基極電源電壓，工作于欠壓區(qū)，效率較低，適用于小功率發(fā)射機。區(qū)，效率較低，適用于小功率發(fā)射機。 調(diào)制信號控制集電極電源電壓，調(diào)制信號控制集電極電源電壓，工作于過壓區(qū)，效率高。工作于過壓區(qū)，效率高。 根據(jù)調(diào)制信號接入方式的不同分為：根據(jù)調(diào)制信號接入方式的不同分為： 通信電子線路通信電子線路合合肥肥工工業(yè)業(yè)大大學(xué)學(xué)5.3 振幅調(diào)制電路振幅調(diào)制電路一一 、集電極調(diào)幅電路、集電極調(diào)幅電路1.1.電路構(gòu)成

21、電路構(gòu)成 分析時分析時, ,將此電路看成高頻功將此電路看成高頻功率放大電路率放大電路: : 集電極有效電源電壓為：集電極有效電源電壓為：)(tuVVCTCC為載波信號為載波信號設(shè)設(shè)tUtucbmb cos)( tRItUtucpmcccmcoscos)(1則C:高頻旁路電容，對高頻相當(dāng)于高頻旁路電容，對高頻相當(dāng)于短路，而對調(diào)制信號應(yīng)相當(dāng)于開短路，而對調(diào)制信號應(yīng)相當(dāng)于開路，這樣高頻電流不能通過路，這樣高頻電流不能通過B3的的次級線圈以及次級線圈以及VcT電源。電源。 通信電子線路通信電子線路合合肥肥工工業(yè)業(yè)大大學(xué)學(xué)5.3 振幅調(diào)制電路振幅調(diào)制電路2.2.調(diào)幅原理調(diào)幅原理由圖可知由圖可知, ,在過

22、壓區(qū)在過壓區(qū), , I IC0 C0 、I Ic1mc1m隨隨V VCCCC變變化而變化，假設(shè)化而變化，假設(shè)I IC0C0 、I Ic1mc1m與與V VCCCC成線性成線性關(guān)系關(guān)系: :tUVtuVVmCTCTCC cos)()cos1()cos1(000tmItmVkIaTCaCTc ttmRItRItucapTCcpmccos)cos1 (cos)(11 可見此電路可可見此電路可產(chǎn)生普通調(diào)幅波。產(chǎn)生普通調(diào)幅波。CCcoVkI0 CCmcVkI11 TcI0TcI1cTV)cos1(tmVaCT )(CTmaVUm )cos1()cos1(111tmItmVkIaTCaCTmc ttmUc

23、aOT cos)cos1( )(10PTcTRIU )cos1 (tVUVCTmCT要得到要得到100調(diào)幅，即調(diào)幅，即CTmVU 通信電子線路通信電子線路合合肥肥工工業(yè)業(yè)大大學(xué)學(xué)5.3 振幅調(diào)制電路振幅調(diào)制電路0)( tuTCmCTCCCTCCIIIIVV1100, 3.3.各功率和效率各功率和效率1)在載波狀態(tài)即未調(diào)制時在載波狀態(tài)即未調(diào)制時TcI0TcI1cTV集電極效率：集電極效率：集電極損耗：集電極損耗：載波輸出功率載波輸出功率: :直流電源輸入功率直流電源輸入功率: :COTCTCOCCTIVIVPPTcPmcoTRIRIP21212121 oTTcTPPP ToTcTPP 通信電子線

24、路通信電子線路合合肥肥工工業(yè)業(yè)大大學(xué)學(xué)5.3 振幅調(diào)制電路振幅調(diào)制電路時時，1cos t)1(maxaCTCCmVV 3.3.各功率和效率各功率和效率2）在調(diào)制最高點，即）在調(diào)制最高點，即TcI0TcI1cTV集電極效率：集電極效率：集電極損耗：集電極損耗：輸出功率輸出功率: :有效電源輸入功率有效電源輸入功率: :2maxmaxmax)1 (aCOTCTCOCCTmIVIVP2212max1max)1(2121aPTcPmcoTmRIRIP maxmaxmaxoTTcTPPP cTToTcTPP maxmaxmax)1 (1max1aTCmCmII)1(0max0aTCCmII 2)1(aT

25、mP 20)1(aTmP 2)1(acTmP 通信電子線路通信電子線路合合肥肥工工業(yè)業(yè)大大學(xué)學(xué)5.3 振幅調(diào)制電路振幅調(diào)制電路)cos1 (),cos1 (),cos1 (1100tmIItmIItmVVaTCmcaTCcaCTCC3 3）在調(diào)制信號一周內(nèi)）在調(diào)制信號一周內(nèi), ,各平均功率和效率各平均功率和效率: :)(210tdIVPCCCav VCT提供提供的功率的功率 提供的提供的功率功率uP平均直流輸入功率平均直流輸入功率: :)()cos1()cos1(210tdtmItmVaTCaCT TaTaTPmPmP 2)21(22調(diào)制信號提供的功率：調(diào)制信號提供的功率：TaPmP 22 通

26、信電子線路通信電子線路合合肥肥工工業(yè)業(yè)大大學(xué)學(xué)5.3 振幅調(diào)制電路振幅調(diào)制電路)(212121tdRIPpmcoav oavavcavPPP cTaTaoTavoavcavmPmPPP )21()21(22:平均輸出功率平均輸出功率)21()21(212221aoTapTCmPmRI )21(2acTmP 邊頻功率：邊頻功率：oTaPmPc22 集電極平均損耗：集電極平均損耗：平均集電極效率：平均集電極效率：由調(diào)制信號提供，調(diào)制信由調(diào)制信號提供，調(diào)制信號為功率源。號為功率源。 通信電子線路通信電子線路合合肥肥工工業(yè)業(yè)大大學(xué)學(xué)5.3 振幅調(diào)制電路振幅調(diào)制電路（1 1）必須工作在）必須工作在過壓區(qū)過壓區(qū)。（2）在調(diào)制一周內(nèi)的各平均功率都是載波狀態(tài)對應(yīng)功率的）在調(diào)制一周內(nèi)的各平均功率都是載波狀態(tài)對應(yīng)功率的 倍。倍。)21(2am