何立功

摘 要：本文先推導(dǎo)了雙差分對(duì)電路的傳輸特性，根據(jù)其傳輸特性更接近理想乘法器的特點(diǎn)，得出該電路更適合做頻譜的線性搬移電路的結(jié)論。最后進(jìn)行了幅度調(diào)制（AM）仿真驗(yàn)證。

關(guān)鍵詞：差分對(duì)電路;傳輸特性;頻譜的線性搬移;乘法器;AM調(diào)制仿真

1.引言

頻譜的搬移有兩種形式，一種是線性搬移，一種是非線性搬移，不論是線性搬移還是非線性搬移，都需要利用非線性電路來(lái)完成，核心理論都是基于電路的乘法器功能，使兩個(gè)輸入信號(hào)發(fā)生相乘，公式如下

（1-1）

最后產(chǎn)生新的頻率信號(hào)，在這些新的頻率成分中，包含了我們需要的頻率信號(hào)，然后通過設(shè)計(jì)相應(yīng)的帶通濾波器取出需要的信號(hào)即可。

2.雙查分對(duì)電路分析

雙差分對(duì)電路如圖2-1所示，其可看做是由VT1、VT2、VT5組成的差分對(duì)電路Ⅰ，VT3、VT4、VT5組成的差分對(duì)電路Ⅱ，兩個(gè)輸出端再交叉耦合。

該電路的雙端輸出

（2-1）

結(jié)合單差分對(duì)電路雙端輸出，得

（2-2a）

（2-2b）

（2-2c）

把（2-2）帶入（2-1）可得

（2-3）

由此可知，與以及都呈非線性，因此兩個(gè)輸入信號(hào)所加載的通道都為非線性通道。

（1）當(dāng) ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?以及 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 時(shí)，

（2-4）

那么該電路為一理想的乘法器，能夠完成頻譜的線性搬移。

（2）當(dāng)uA以及uB都是差模信號(hào)時(shí)，通過傅里葉展開，可得輸出

（2-5）

可以看出，uO中也有兩個(gè)輸入信號(hào)uA與uB的乘積項(xiàng)，該電路也能夠完成頻譜的線性搬移。輸出的頻率成分有 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?。而且與uA、uB所加載的通道無(wú)關(guān)。

3.仿真驗(yàn)證

使用Multisim軟件進(jìn)行仿真驗(yàn)證。雙差分對(duì)電路如圖3-1（a）所示，其中I/O口2、3之間接大的負(fù)反饋電阻，拓寬1、4口之間信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍。把該雙差分電路封裝為IC MC1496，最終的仿真電路如圖4-1（b）所示。

接入幅度為500mV，頻率為100KHz的載波信號(hào)，幅度為200mV，頻率為10KHz的消息信號(hào)。時(shí)域分析結(jié)果如圖3-2（a），傅里葉分析如圖3-2（b）。（a）圖中藍(lán)色為消息信號(hào)波形，綠色為載波信號(hào)波形，紅色為已調(diào)信號(hào)波形。從中可以看出，已調(diào)信號(hào)的包絡(luò)為消息信號(hào)，內(nèi)部填充的是載波信號(hào)，典型的AM信號(hào)。（b）圖中可以明顯的看到100KHz的載波頻譜、上邊帶110KHz頻譜以及下邊帶90KHz頻譜，但是載波的幅度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于兩個(gè)邊帶的幅度。在這個(gè)圖中還有其他很多的頻譜，相對(duì)這三個(gè)頻譜，它們的幅度很低，是由高次諧波或者噪聲產(chǎn)生。我們一般需要的是上邊帶或者下邊帶，通過帶通濾波器取出。

4.總結(jié)

本文先是通過理論推導(dǎo)證明雙查分對(duì)電路更接近理想的乘法器，因此更適合做頻譜的線性搬移電路。然后通過不同的調(diào)制系數(shù)，進(jìn)行幅度調(diào)制仿真驗(yàn)證、分析以及對(duì)比。最后得出結(jié)論：當(dāng)調(diào)制系數(shù)在之間時(shí)電路可實(shí)現(xiàn)典型的幅度調(diào)制。

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