[发明专利]全波式振幅调制方法及电路

说明书

本发明关于一种全波式振幅调制方法及电路，特别是一种利用CMOS技术所设计的全波式振幅调制方法及电路。

在通信领域中，振幅调制(Amplitude Modulation)是非常重要的信号调制方式。图1示意表示此种调制方式，其中图1A为载波信号V_C(t)，图1B为调制信号Vm(t)，图1C表示采用此种振幅调制方式所得的结果V_O(t)。此信号V_O(t)的调幅的包迹(envelope)相当于调制信号Vm(t)与其反相信号叠加在一起，此种方式称为全波式(full-wave)振幅调制。

习知技术中，全波式振幅调制一般采用如图2A所示的平衡调制器(balance modulator)来完成，其中载波信号V_C(t)加在晶体管对Q3、Q4上，亦加在晶体管对Q5、Q6上，而调制信号信号Vm(t)加在晶体管对Q1、Q2之间。分析此电路将发现输出信号V_O(t)为载波信号V_C(t)与调制信号Vm(t)两者的乘积，举例而言，V_C(t)＝Vacos(ω_c t)；Vm(t)＝Vb cos(ω_m t)，则

V_O(t)＝1/2*Va*Vb*[cos(ω_m+ω_c)t+cos(ωm_-ω_c)t](1)

此结果表示在频谱(spectrum)上，如图2B所示。

上述平衡调制器采用双极式bipolar技术，并不适用于CMOS技术，且存在过调制(over-modulation)不易被解调的问题，所谓过调制可藉由图3A(同于图1C)加以说明，图3A中输出信号V_O(t)的包迹线有上下两条曲线对于t轴成对称，此两条曲线相交于t轴，这造成解调时的困难，因为易解调成如图3B所示的错误结果，若欲解调出如图3C所示的正确结果，则必需使用较为复杂的解调电路。

由于CMOS技术的高度发展，其相较于双极式bipolar技术具有多方面的好处，例如集成度高、成本低、易于制造等，因此以CMOS技术设计振幅调制电路有其重大意义。图4表示一种以CMOS技术完成的振幅调制电路，参考图4A，其利用载波信号V_C(t)来控制：(1)当V_C(t)为正值时，输出信号V_O(t)＝调制信号Vm(t)；(2)当V_C(t)不为正值时，输出信号V_O(t)＝0。结果如图4C所示，实际电路则如图4B所示，其中采用一个CMOS开关，其输入端馈入调制信号Vm(t)，载波信号V_C(t)加在NMOS晶体管的闸极，载波信号的反相信号V_C(t)加在PMOS晶体管的闸极，则可得到图4A所示的功能。

虽然图4B的电路非常简单，但仅能解调出上半部的波形，而非全波式振幅调制，这会造成信号的严重失真，在大部份的情况下均不适用。

本发明的主要目的在于提供一种利用CMOS技术设计的不会产生过调制现象的全波式振幅调制方法及电路。

本发明的全波式振幅调制方法，包括以下步骤：

1、将输入的调制电压信号Vm(t)转换成一电流信号；

2、利用此电流信号产生两电压信号V_A(t)与V_B(t)，此两电压信号对于一固定值的直流参考电压成上下对称；

3、根据此电压信号V_A(t)与V_B(t)与一载波信号，而得到一全波式振幅调制信号V_O(t)，其作法为：(1)当此载波信号为正值时，取电压信号V_A(t)作为输出信号V_O(t)；(2)当此载波信号为负值时，取电压信号V_B(t)作为输出信号V_O(t)。

相应于上述调制方法，本发明的调制电路主要包括：一电压电流转换电路、一电流电压转换电路及一开关电路。

以下结合附图及较佳实施例更进一步说明本发明的方法及电路的特点。

附图简单说明

图1：全波式振幅调制信号的示意图；

图2：习知技术中采用双极式技术的全波式振幅调制电路图；

图3：过调制信号的示意图；