高频电子线路实验说明书
图2-4 双边带调幅的调制信号及调幅波 图2-5 DSB的频谱图
图2-5为 DSB的频谱图。
由以上讨论可以看出DSB调制信号有如下特点:
(1)DSB信号的幅值仍随调制信号而变化,但与普通调幅波不同,DSB的包络不再反映调制信号的形状,仍保持调幅波频谱搬移的特征。
(2)在调制信号的正负半周,载波的相位反相,即高频振荡的相位在f(t)?0瞬间有180°的突变。
(3)对DSB调制,信号仍集中在载频?c附近,所占频带为
BDSB?2Fmax
由于DSB调制抑制了载波,输出功率是有用信号,它比普通调幅经济,但在频带利用率上没有什么改进。为进一步节省发送功率,减小频带宽度,提高频带利用率,下面介绍单边带传输方式。
3.抑制载波单边带调幅(SSB)
进一步观察双边带调幅波的频谱结构发现,上边带和下边带都反映了调制信号的频谱结构,因而它们都含有调制信号的全部信息。从传输信息的观点看,可以进一步把其中的一个边带抑制掉,只保留一个边带(上边带或下边带)。无疑这不仅可以进一步节省发射功率,而且频带的宽度也缩小了一半,这对于波道特别拥挤的短波通信是很有利的。这种
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既抑制载波又只传送一个边带的调制方式,称为单边带调幅,用SSB表示。
获得单边带信号常用的方法有滤波法和移相法,现简述采用滤波法实现SSB信号。 调制信号u?和uc经乘法器(或平衡调幅器)获得抑制载波的DSB信号,再通过带通滤波器滤除DSB信号中的一个边带(上边带或下边带),便可获得SSB信号。当边带滤波器的通带位于载频以上时,提取上边带,否则提取下边带。
由此可见,滤波法的关键是高频带通滤波器,它必须具备这样的特性:对于要求滤除的边带信号应有很强的抑制能力,而对于要求保留的边带信号应使其不失真地通过。这就要求滤波器在载频处具有非常陡峭的滤波特性。用这种方法实现单边带调幅的数学模型如图2-6所示。
图5-6 实现单边带调幅信号的数学模型
由式(2-8)可知,双边带信号为
UDSB(t)?Au?uc?AU?mcos?tUcmcos?ct 1?AU?mUcm?cos(?c??)t?cos(?c??)t?2通过边带滤波器后,就可得到上边带或下边带: 下边带信号:
uSSBL(t)?上边带信号:
1AU?mUcmcos(?c??)t 2uSSBH(t)?1AU?mUcmcos(?c??)t 216
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从上两式看出,SSB信号的振幅与调制信号振幅U?m成正比。它的频率随调制信号的频率不同而不同。
表2-1列出了在单音信号调制下三种已调信号的时域波形图及频谱示意图,以及多音信号调制下三种已调信号的频谱示意图。
表2-1 三种调幅波时域、频域波形
二.普通调幅波的产生电路
在无线电发射机中,振幅调制的方法按功率电平的高低分为高电平调制电路和低电平调制电路两大类。前者是在发射机的最后一级直接产生达到输出功率要求的已调波,后者多在发射机的前级产生小功率的已调波,再经过线性功率放大器放大,达到所需的发射功率电平。
普通调幅波的产生多用高电平调制电路。它的优点是不需要采用效率低的线性放大器,有利于提高整机效率。但它必须兼顾输出功率、效率和调制线性的要求。低电平调制
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电路的优点是调幅器的功率小,电路简单。由于它输出功率小,常用在双边带调制和低电平输出系统。低电平调幅电路可采用集成高频放大器产生调幅波,也可利用模拟乘法器产生调幅波。
下面介绍一种高电平调幅电路。高电平调幅电路是以调谐功率放大器为基础构成的,实际上它是一个输出电压振幅受调制信号控制的调谐功率放大器,根据调制信号注入调幅器方式的不同,分为基极调幅、发射极调幅和集电极调幅三种,下面我们仅介绍基极调幅。
基极调幅电路如图2-7所示。由图可见,高频载波信号u?通过高频变压器T1加到晶体管基极回路,低频调制信号u?通过低频变压器T2加到晶体管基极回路,Cb为高频旁路电容,用来为载波信号提供通路。
图2-7基极调幅电路
在调制过程中,调制信号u?相当于一个缓慢变化的偏压(因为反偏压Eb?0,否则综合偏压应是Eb?u?),使放大器的集电极脉冲电流的最大值icmax和导通角?按调制信号的大小而变化。在u?往正向增大时,icmax和?增大;在u?往反向减小时,icmax和?减少,故输出电压幅值正好反映调制信号波形。晶体管的集电极电流ic波形和调谐回路输出的电压波形,如图2-8所示,将集电极谐振回路调谐在载频fc上,那么放大器的输出端便获得调幅波。
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图2-8 基极调幅波形图
三.抑制载波调幅的产生电路
产生抑制载波调幅波的电路采用平衡、抵消的办法把载波抑制掉,故这种电路叫抑制载波调幅电路或叫平衡调幅电路。
实现这种调幅的电路很多,目前广泛应用的是二极管环形调制器,电路如图2-9所示。
图2-9 二极管环形调制器
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