因其卓越的性能而脱颖而出，成为生成AM信号最有效的方式之一。本文将深入探讨其原因。

  生成调幅（AM）信号能够最终靠多种调制电路实现。例如，开关调制器通过将消息信号与一个基频等于所需载波频率的周期函数相乘，生成基频及其谐波上的AM信号。随后，带通滤波器滤除不需要的频率分量，仅保留所需的频谱成分输出。

  在深入探讨环形调制器之前，让我们先回顾一下二极管桥式调制器的关键特性。这将有利于我们更好地理解环形调制器的细节及其相对于二极管桥式调制器的性能提升。

  在二极管桥式调制器中，消息信号（m(t)）被一个在0和1之间切换的方波（g(t)）相乘。这一过程如图1所示。

  假设消息信号是一个单频正弦波，将其与方波相乘后，生成图2中所示的蓝色波形。

  图2展示了门控函数作用后的信号（蓝色波形）以及通过带通滤波器后的输出信号（绿色波形）。

  为了产生最终的调幅（AM）波，我们应该将蓝色波形通过一个调谐到载波频率（fc）的带通滤波器。这将产生上述图中的绿色波形。

  在频域中，与图1中所示的方波相乘会产生消息信号频谱的副本，这些副本分别以0、±fc、±3fc、±5fc等为中心，如图3所示。

  图3. 基带消息信号的频谱（a）以及调制器产生的信号在应用带通滤波器之前的频谱（b）

  图4展示了环形调制器的电路原理图。它使用四个二极管，以一种特定的方式排列，形成一个环路——这也是这种配置被称为“环形”的原因。

  在图4的底部，我们正真看到一个方波信号 w(t)。这个方波的幅度为 ±A1，输入到变压器（T1 和 T2）的中心抽头，并以基波频率（fc）进行切换。

  换句话说，在 w(t) 的正半周期内，T1 的次级电压以原始极性传输到 T2 的初级。

  因此，在 w(t) 的负半周期内，T1 的次级电压以反向极性传输到 T2 的初级。

  实际上，环形调制器起到了换向器的作用，周期性地反转电压方向。从数学上讲，消息信号被乘以一个在 ±1 之间切换的方波。这在图5中得到了说明。

  与二极管桥式调制器一样，我们通过向电路应用单音正弦消息信号来检查时域行为。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) 的波形。

  图6. 应用于环形调制器的单音输入（顶部）和实际上乘以消息的波形（底部）。

  通过一个带通滤波器来生成最终的AM波。应用一个适当的带通滤波器会产生图8中的绿色波形。

  为了推导输出信号的方程，我们注意到图5中所示的门控函数（g(t)）能够正常的使用以下傅里叶级数展开来表示：

  方程4表明 vout(t)是以 ωc，±3ωc，±5ωc等为中心的AM波的叠加。这在图9中得到了说明。

  图9. 基带消息信号的频谱（a）和环形调制器产生的信号在应用带通滤波器之前的频谱（b）。

  该电路抑制了载波波，同时保留了实际传输信息的边带。正如我们在文章的最后将简要提到的，使用环形调制器时，也可以保留载波波。然而，这在很大程度上超出了本讨论的范围。

  回到图9，所需的频谱以 fc为中心。为了将其与其它频谱分量分开，我们该有：

  这个条件在实践中很容易实现，因为载波频率与基带信号带宽的比值（ fc/B）通常在100到300之间。

  为了选择以 ± fc为中心的所需边带，环形调制器包括一个带通滤波器。使用理想带通滤波器时，只有以 fc为中心的频谱分量通过并到达输出，导致：

  现在我们已研究了环形调制器的电路、波形和方程，接下来让我们讨论它与二极管桥式调制器之间的一些重要区别。

  二极管桥式调制器的门控函数具有0.5的直流分量。如图3所示，将消息信号乘以该门控函数会在零频率附近产生消息信号频谱的副本。为了抑制这一频谱分量，二极管桥式调制器的滤波器需要有一个过渡带宽为：

  换句话说，滤波器需要在载波频率 fc附近具有较窄的过渡带，以去除零频率附近的频谱分量。

  另一方面，环形调制器的门控函数没有直流分量。因此，从图9能够准确的看出，在输出中，零频率附近没有频谱分量出现。相反，最近的频谱分量以3fc为中心。

  这影响了带通滤波器过渡带的陡峭程度。为了抑制以3fc为中心的频谱分量，环形调制器需要一个过渡带为：

  为了理解环形调制器如何消除以 f=0（直流分量）为中心的频谱分量，我们应该考虑其时域波形。通过观察这些波形，我们会发现环形调制器在滤波器输入端产生的信号关于零点对称。这种对称性消除了零频率（直流）处的消息信号频谱。

  这种对称性出现的原因是：环形调制器在交替的半周期内输出消息信号，且信号极性要么保持原始方向，要么被反转。相比之下，二极管桥式调制器在半个周期内输出等于消息信号的波形，而在另一半周期内信号降为零。

  在带通滤波器的输入端，环形调制器仅产生乘积项。它同时抑制了消息信号和载波信号。由于环形调制器能够抵消基带信号和载波波，因此我们称其为双平衡调制器。

  相比之下，二极管桥式调制器仅在载波信号输入方面是平衡的。消息信号会出现在带通滤波器的输入端，因此它被称为单平衡调制器。

  通过比较方程1和方程6，我们观察到环形调制器产生的输出电压是二极管桥式调制器的两倍。这与图2和图8中显示的绿色波形一致。这些图分别展示了最大幅度为0.63和1.26的调幅（AM）波。

  环形调制器在半个周期内以原始极性将输入信号传输到输出端，而在另一个半周期内以反向极性传输。这种特性放宽了带通滤波器的过渡带要求，并使输出信号的幅度加倍。必须要格外注意的是，防止载波功率泄漏到环形调制器输出端需要完全平衡的变压器和匹配的二极管。

  顺便提一下，环形调制器也能够适用于生成不抑制载波波的AM信号。为了理解这一点，我们注意到环形调制器其实就是一个乘法器。由于对输入消息信号没有限制，我们大家可以通过将 1+μm(t)（其中 μ是任意调制指数）应用于环形调制器来产生传统的AM信号。