调制电路与解调电路详解

一、调幅电路
调幅电路是把调制信号和载波信号同时加在一个非线性元件上(例如晶体二极管或三极管)经非线性变换成新的频率分量,再利用谐振回路选出所需的频率成分。
调幅电路分为二极管调幅电路和晶体管基极调幅、发射极调幅及集电极调幅电路等。
通常,多采用三极管调幅电路,被调放大器如果使用小功率小信号调谐放大器,称为低电平调幅;反之,如果使用大功率大信号调谐放大器,称为高电平调幅。
在实际中,多采用高电平调幅,对它的要求是:(1)要求调制特性(调制电压与输出幅度的关系特性)的线性良好;(2)集电极效率高;(3)要求低放级电路简单。
1、基极调幅电路
图1是晶体管基极调幅电路,载波信号经过高频变压器T1加到BG的基极上,低频调制信号通过一个电感线圈L与高频载波串联,C2为高频旁路电容器,C1为低频旁路电容器,R1与R2为偏置的分压器,由于晶体管的ic=f(ube)关系曲线的非线性作用,集电极电流ic含有各种谐波分量,通过集电极调谐回路把其中调幅波选取出来,基极调幅电路的优点是要求低频调制信号功率小,因而低频放大器比较简单。其缺点是工作于欠压状态,集电极效率较低,不能充分利用直流电源的能量。
2、发射极调幅电路
图2是发射极调幅电路,其原理与基极调幅类似,因为加到基极和发射极之间的电压为1伏左右,而集电极电源电压有十几伏至几十伏,调制电压对集电极电路的影响可忽略不计,因此射极调幅与基极调幅的工作原理和特性相似。
3、集电极调幅电路
图3是集电极调幅电路,低频调制信号从集电极引入,由于它工作于过压状态下,故效率较高但调制特性的非线性失真较严重,为了改善调制特性,可在电路中引入非线性补尝措施,使输入端激励电压随集电极电源电压而变化,例如当集电极电源电压降低时,激励电压幅度随之减小,不会进入强压状态;反之,当集电极电源电压提高时,它又随之增加,不会进入欠压区,因此,调幅器始终工作在弱过压或临界状态,既可以改善调制特性,又可以有较高的效率,实现这一措施的电路称为双重集电极调幅电路。
采用图4的集电极、发射极双重调幅电路也可以改善调制特性。注意变压器的同名端,在调制信号正半波时,虽然集电极电源电压提高,但同时基极偏压也随之变正,这就防止了进入欠压工作状态;在调制信号负半波时,虽然集电极电压降低,但基极度偏压也随之变负,不致进入强过压区,从而保持在临界、弱过压状态下工作。

 图一、基极调幅电路

图5

图6 

式中:θ为半导通角,它取决于rd/R值,两者关系为
rd/R=(tgθ-θ)/π
可根据rd/R值,通过表一直接查出K值
(2)输入阻抗Ri
Ri/R=(tgθ-θ)/(θ-sinθcosθ)
可见,输入阻抗Ri决定于θ角,即决定于rd/R值,因此,可以根据rd/R值,通过表一直接查出输入阻抗Rio
(3)检波失真
常有两类失真:一类对角切割失真,二是底边切割失真,
图7示出对角切割失真情况,产生该失真的原因是滤波时间常数RC选得过大,以致滤波电容的放电速率跟不上包络变化速率所造成的,要防止对角切割失真现象,时间常数RC应满足下式关系:RC<(/m)×(TΩ/2π)式中:m为调幅系数,TΩ=2π/Ω,若m=0.3时,则得RC<0.5TΩ

图 7

另一种切割失真是由于检波器的低频交流负载与直流负载电阻不同而引起的,通常检波被输出的低频电压经耦合电路[图7(a)中的R1C1]再送至低频放大器中去由于C1数值很大,(约为10微法)它的两端降有直流电压为载波幅度的平均值Uco若R1m式中:R为直流电阻,交流电阻R-=R//R1。不失真条件可写为m图8(b)是电视接收机的滤波电路,由于调制信号为高达6兆赫的图象信号,为防止对角切割失真,电容C1只选10皮法,但只靠它滤除载波还不够,还要接入LC2滤波器,二极管串接小电阻200欧使信号增大,补偿二极管内阻的减小,从而使传输系数相对稳事实上,检波线性也得到改善。

图8 收音机和电视机的检波电路