可以使用几种类型的调制器电路生成振幅调节（AM）信号。例如，切换调制器将消息信号乘以具有基本频率的周期函数等于所需的载波波频率。这会以基本频率及其谐波产生AM波。然后，带通滤波器将所需的频谱组件传递到输出。
我们在上一篇文章中了解了开关调制器家族的一个成员，即二极管桥调制器。在本文中，我们将深入研究不同的，更高性能的切换调制器电路：环形调制器。
二极管桥调制器：评论
在继续之前，让我们重新审视二极管桥调制器的关键方面。这将有助于我们更好地了解环形调制器的微妙之处及其在二极管桥调节器上提供的性能改进。
使用二极管桥调节器，将消息信号（M（t））乘以平方波（g（t）），该方波（g（t））在零和一个之间切换。这如图1所示。
二极管桥调制器中使用的门控函数。
图1。二极管桥调制器中使用的门控函数。
假设消息信号是单色调的正弦波，则在图2中产生蓝色波形。
通过带通滤波器之前和之后的输出信号。
图2。在带通滤波器输出（绿色）处应用门控函数（蓝色）和所得信号后的信号。
为了产生终的AM波，我们需要通过调谐到载体频率（F C）的带通滤波器将蓝色波形传递。这将在上图中生成绿色波形。
数学分析表明，滤波器输出处的终信号由：
$$ s_ {out}（t）=\ frac {2} {\ pi} m（t）\ cos（\ omega_c t）$$
等式1。
在频域中，图1中所示的方波乘以乘以以0，± f c，±3 f c，±5 f c等为中心的消息信号频谱的复制品，如图3所示。
基带消息信号（A）的频谱和调制器产生的信号在应用带通滤波器之前（B）。
图3。在应用带通滤波器（b）之前，基带消息信号（A）的频谱和调制器产生的信号。
现在，我们已经审查了二极管桥调制器，让我们探索环调制器。
环调制器的操作
图4显示了环调制器的电路示意图。它使用四个二极管以形成循环的方式排列的二极管 - 命名该配置的“环”。
环调制器的示意图。
图4。环形调制器的示意图。
在图4的底部，我们看到了一个方波（W（t））。该方波的振幅为± A 1，被馈入变压器的中心水龙头（T 1和T 2），并以基本频率（F C）开关。
当w（t）是一个较大的正值时，以下是正确的：
二极管D 1和D 2打开。
交叉臂部分（D 3和D 4）中的二极管已关闭。
节点A连接到节点C。
节点B连接到节点D。
换句话说，在w（t ）的正半周期期间，t 1的次要电压以其原始极性传输到t 2的初级。
当w（t）是一个较大的负值时：
Diodes D 3和D 4打开。
DIODES D 1和D 2关闭。
节点A连接到节点D。
节点B连接到节点C。
因此，在负半周期期间， t 1的次级跨t 1的电压传递给t 2的初级电压。
实际上，环调节器充当换向器，会定期逆转电压方向。从数学上讲，消息信号乘以方波在±1之间的切换。这在图5中说明了。
环调制器中使用的门控函数。
图5。环调制器中使用的门控函数。
接下来，让我们考虑该电路的时域波形。
时间域波形
与二极管桥调节器一样，我们通过在电路上应用单色调的鼻孔消息信号来检查时间域行为。图6的顶部图显示了消息信号；底部图显示了由于电路操作而乘以M（t ）乘以的波形。
单色输入应用于环调制器（顶部）和消息有效乘以的波形（底部）。
图6。应用于环调制器（顶部）的单色输入和消息有效乘以（底部）的波形。
我们假设两个变压器都具有统一的转弯比，并且所有二极管的电压下降为零。
图7显示了我们通过将这些波形倍增获得的输出电压（v OUT ）。
环形调制器生成的输出电压波形。
图7。环调制器生成的输出波形（ V out ）。
像二极管桥调节器一样，环调制器要求我们通过带通滤波器将V传递出来，以生成终的AM波。应用适当的带通滤波器会在图8中产生绿色波形。
应用门控函数后的信号（蓝色）和带通滤波器输出处的终信号（绿色）
图8。应用门控函数后的信号（蓝色）和带通滤波器输出（绿色）处的终信号。
得出输出信号方程
为了得出输出信号方程，我们注意到图5（g（t））中描述的门控函数可以使用以下傅立叶级数扩展表示：
$ g（t）=\ frac {4} {\ pi} \ cos（\ omega_c t）-\ frac {4} {3 \ pi} \ cos（3 \ omega_c t） frac {4} {5 \ pi} \ cos（5 \ omega_c t）-\ ldots $$
等式2。
请注意，由于g（t）是一个均匀的函数，因此只能通过余弦函数扩展。输出电压为：
$$ v_ {out}（t）= m（t）\ timesg（t）$$
等式3。
结合上述方程式产生：
$$ v_ {out}（t）=\ frac {4} {\ pi} m（t）\ cos（\ omega_c t）- \ frac {4} {3 \ pi} {3 \ pi} m（t） cos（3 \ omega_c t）+\ frac {4} {5 \ pi} m（t）\ cos（5 \ omega_c t）
等式4。
公式4表明，V OUT（T ）是以C，±3C ， ±5C等为中心的AM波的叠加。下面如图9所示。
在应用带通滤波器（B）之前，基带消息信号（A）的频谱和环形调制器产生的信号。
图9。在应用带通滤波器（b）之前，基带消息信号（A）的频谱和环形调制器产生的信号。
该电路抑制载波波，同时保留了实际传输信息的边带。由于我们将在文章的结尾进行介绍，因此在使用环调制器时也可以保留载波。但是，这在很大程度上超出了讨论的范围。
返回图9，所需的光谱以f c为中心。为了将其与其他频谱组件分开，我们应该有：
$$ 3F_C-B \ geq f_c+B \ Quad \ rightarrow \ Quad F_C \ geqB $$
等式5。
在实践中很容易实现此条件，因为载体频率与基带信号的带宽（F C / B）的比率通常在100到300之间。
为了在± F C附近选择所需的边带，环调制器包括带通滤波器。使用理想的带通滤波器，只有以F C为中心的频谱组件通过输出，导致：
$$ s_ {out}（t）=\ frac {4} {\ pi} m（t）\ cos（\ omega_c t）$$
等式6。
比较二极管桥和环调制器
现在，我们已经检查了环调制器的电路，波形和方程，让我们讨论它与二极管桥调节器之间的一些重要差异。
门控函数的DC组件
二极管桥调节器的门控函数的直流值为0.5。如图3所示，将消息信号乘以该门控函数会在零频率左右产生M（t ）频谱的复制品。为了抑制此频谱组件，二极管桥调节器的过滤器应具有\（（f_c –b）–b \ f_c \）的过渡频段。
另一方面，环调制器的门控函数没有直流分量。结果，我们在图9中看到，在输出处，没有频谱组件出现在零频率左右。取而代之的是，接近的频谱组件以3 f c为中心。
这会影响带通滤波器的过渡带的清晰度。为了抑制以3 f c为中心的频谱组件，环调制器需要一个\（|（f_c+b）-（3f_c-b）|\ 2f_c \）的过渡带。
时域波形的对称性
要了解环调制器如何消除以f = 0为中心的频谱组件，请考虑其时域波形。在检查这些波形时，我们看到滤波器调节器在滤波器输入处产生的信号对称约为零。该对称性消除了零频率（DC）时的路信号频谱。
之所以会出现这种对称性，是因为环形调节器在交替的半个周期中以其原始或反向极性输出消息信号。相比之下，二极管桥调节器产生的信号等于一个半环期间的消息信号，在另一个循环期间下降至零。
双平衡与单平衡
在带通滤波器的输入时，环调制器仅生成产品项。它抑制了消息和载体信号。因为它既取消基带信号和载波波，所以我们将环调制器称为双平衡。
另一方面，二极管桥调节器仅相对于载波输入才能平衡。消息信号出现在带通滤波器的输入处，使其成为单平衡调制器。
输出电压水平
比较方程1和6，我们观察到，环调制器产生的输出电压是二极管桥调节器的两倍。这与图2和8中所示的绿色波形一致。这些图显示了幅度为0.63和1.26的AM波。
总结
环调制器将输入信号传递到输出期间，其原始极性在一个半周期内传输到其原始的极性，并在备用半循环期间带有倒极性。这会放松带通滤波器的过渡带需求，并使输出信号的振幅增加一倍。应当指出的是，防止载波泄漏到环调制器的输出中需要完美平衡的变压器和匹配的二极管。
顺便说一句，环调节器还可以用于生成不会抑制载波波的AM信号。为了了解如何，我们注意到环调制器有效地充当乘数。由于未对输入消息信号放置任何限制，因此我们可以通过在环调制器上使用任意调制指数施加1 +μm （ t ）来产生常规AM信号。
