【题目编号】MC1-1241
【题目】二极管环形调制器可以用来产生双边带抑制载波调幅信号。其工作原理是:
【答案】A
[A]利用这种调制器的乘法性质,将载波与音频基带相乘,获得 DSB 输出
[B]利用这种调制器的加法性质,将载波与音频基带相叠加,获得 DSB 输出
[C]利用这种调制器的均方根性质,去除音频基带的极性,获得 DSB 输出
[D]利用这种调制器的高通滤波作用,去除音频,获得射频载波和 DSB 输出
考点速览
题目问环形调制器产生抑制载波双边带调幅信号的原理,答案是:利用这种调制器的乘法性质,把载波与音频基带相乘,得到双边带输出。关键词就是「乘法」,只要把乘法的结果在纸上展开一次,四个选项谁对谁错一眼就能看出来。
把乘法展开一次
设载波是一个余弦信号,角频率记作载波角频率;音频基带也是余弦,角频率记作调制角频率。两者相乘,用积化和差展开,结果只剩两项:一个和频项与一个差频项,分别对应上边带与下边带。载波那根谱线不见踪影,因为乘法里根本没有单独保留载波项的位置。信息落在两个边带上,载波被抑制,这正是抑制载波双边带的定义。整套推导只用一个恒等式,没有任何额外假设,也不需要滤波器帮忙。
双平衡结构怎么做出乘法
四只二极管首尾接成环,两端各有一只带中心抽头的变压器,构成射频口、本振口与输出口。本振幅度做得足够大,把二极管推成受它控制的开关;射频信号小得多,只是被这个开关来回换向。输出的等效运算就是射频信号乘上一个按本振频率翻转的方波,方波展开成基波加奇次谐波,主项就是标准的乘法。两只变压器中心抽头的作用是让本振与射频各自的直通分量在输出端互相抵消,这个双平衡特性把载波泄漏压得很低。抑制载波的效果不是调出来的,是结构送的。
环形调制器属于双平衡结构,两只变压器的中心抽头都引出来做端口。若只在一侧用中心抽头,让本振的馈通在一个变压器里抵消、射频的馈通仍能通过,那就是单平衡结构,载波抑制要差一截。实际电路里也有四只二极管接成桥式、配两只宽带变压器的做法,或者用场效应管当开关管,原理仍然是让器件按本振频率在两个状态之间翻转,等效完成乘法。器件配得越对称,载波抑制越深,输出里那根不该有的谱线就越低。
逐项辨析
选项 A 正确。乘法是环形调制器的本质运算,载波与基带相乘之后只剩和频与差频,载波项自动消失,输出就是抑制载波双边带。
选项 B 错。加法不产生新频率。把载波与音频简单叠加,频谱里还是各自独立的两根线,既没有边带,也谈不上抑制,输出只是一个载波加音频的混合信号。调幅的表达式是先加直流再相乘,跟单纯相加完全是两回事。
选项 C 错。所谓去除音频极性的说法,等于对基带取绝对值,属于非线性运算。绝对值展开之后会产生大量谐波与互调分量,频谱一片狼藉,绝不会是干净的双边带。均方根是衡量有效值的概念,与调制器内部的运算毫无关系。
选项 D 错。环形调制器不是滤波器,没有所谓的高通滤波作用。即便后面接上滤波器,滤掉音频也变不出载波来——抑制载波的含义恰恰是输出频谱里没有载波那根谱线。输出端能看到的本振残余泄漏幅度很小,是需要设法压掉的杂散,不是有用的载波分量。
同一只器件演三种角色
同一只环形调制器,配上不同的输入能演三种角色。基带做成双极性、与载波相乘,得到抑制载波双边带;给基带叠加直流让它变成单极性,输出就变回带载波的普通调幅;把已调中频与另一个本振相乘,就是变频。三种用途共用同一个乘法核心,差别全在输入端怎么处理和输出端怎么滤波。把这一点想通,调制、混频、检波这三类看似不相干的功能就串成了一条线。
应试要点
记住一句:乘法出边带,加法不出边带。载波与基带相乘得到和频与差频两个边带,载波自己被抵消,这就是抑制载波双边带的全部原理。选项里出现「相加」「取绝对值」「滤波」「增大功率」的,直接排除。