第五章角度調制與解調電路11.調制的涵義

任意一高頻信號

一角度調制信號的基本特性稱為調頻(FM)稱為調相(PM)其中調頻和調相統稱為調角。稱為調幅(AM)

未受任何調制:

22.

角度調制的基本特性

1)

時域分析

i.

一般表達式

FM:PM:3ii)單音調制時調角波表達式FM：(最大角頻偏)

(調頻指數)4PM：(調相指數)(最大角頻偏)

5iii）FM與PM的關系◆FM與PM的共同點a）均是等幅波b）表示式均用Mf，MP和描述:角頻率平均值:瞬時角頻率變化的速度:瞬時角頻率偏離中心頻率的最大值◆

緊密聯系6a)FM：b)PM:

◆FM與PM的不同點7i)頻譜結構

中n為階數，Mf為宗數◆2）頻域分析調頻的實質——頻譜的非線性搬移8單頻調制時FM波的幅度譜（a）Ω為常數;（b）Δωm為常數圖中忽略了幅度較小的邊頻分量93）能量分析說明：調頻波平均功率恒等于載波功率。若變化，僅僅是各個分量的能量發生變化，而保持總的平均功率不變。（載波功率）ii）頻帶寬度Mf<<1時為窄帶調頻,Mf>>1時為寬帶調頻,卡森帶寬:忽略振幅小于:的邊頻分量L:有效的上（或下)邊頻分量數目10

調幅用控制高頻振蕩幅度檢波瞬時振幅

調頻用控制高頻頻率鑒頻瞬時頻率

調相用控制高頻相位鑒相瞬時相位▲▲▲頻譜線性變換振幅調制、解調、混頻頻譜變換頻譜非線性變換調頻、調相、解調11二調頻電路1調頻方法直接調頻法一般是用調制電壓直接控制振蕩器的振蕩頻率，使振蕩頻率f(t)按調制電壓的規律變化。若被控制的是LC振蕩器，則只需控制振蕩回路的某個元件(L或C)，使其參數隨調制電壓變化，就可達到直接調頻的目的。間接調頻法基本思想是先將調制信號積分，然后對載波進行調相。12◆中心頻率穩定◆線性調制好◆調制靈敏度◆最大角頻偏2調頻電路的性能參數133直接調頻電路Cj變容二極管工作時應在其兩端加反偏電壓1)變容二極管直接調頻電路i變容二級管的特性其中為外加電壓VB:PN結內建電位差Cj(0):時的結電容n：變容二級管的變容指數14

靜態工作點為VQ時，變容二極管結電容為設在變容二極管上加的調制信號電壓為vΩ(t)=VΩmcosΩt，則：稱為電容調制度，表示結電容受調制信號調變的程度。其中為靜態工作點上的結電容歸一化調制信號電壓，|x|<115等效回路ii變容管全部接入振蕩回路◆實現理想直接調頻的條件：n=2◆最大角頻偏◆致命的缺點：中心頻率不穩定(絕對滿足n=2很難)16①Cj不串也不并②Cj串C2③Cj并C1④Cj串C2并C1iii變容二極管部分接入直接調頻vΩf①②③④串并后調制的線性改善，但犧牲了調制靈敏度實際n≠2，應取n＞2減低P倍，中心頻率穩定度提高P倍17變容二級管直接調頻電路舉例電路分析●直流供電●振蕩回路182)張馳振蕩電路實現直接調頻調頻方波令（1）（2）（3）（2）式代入（3）式得調頻方波的傅氏級數展開式：19調相方法：矢量法、移相法、時延法4間接調頻電路若用信號實現調相，實際上對而言就是調頻，稱為間接調頻。1）矢量法當202）移相法原理實現條件變容二級管調相電路若要提高，必須采用多級移相網絡級聯21多級變容二級管調相電路（以三級為例）電路特點載波信號由外電路晶振提供，中心頻率穩定Cj是移相網絡元件Cj受信號控制的●●●22當受調制信號控制3）時延法：延時網絡輸出電壓4）直接調頻與間接調頻的性能差別受到調制特性非線性限制的參數不同直接調頻：最大相對頻偏Δfm/fc間接調頻：最大絕對頻偏Δfm直接調頻：載頻穩定度差頻偏大間接調頻：載頻穩定度好頻偏小線性相移大，應用廣泛。23一、擴大頻偏的基本概念1.倍頻可以擴大絕對頻偏，保持相對頻偏不變2.混頻保持絕對頻偏不變，提高相對頻偏二、擴大頻偏的方法1.采用倍頻的方法2.既倍頻又混頻的方法5）擴大頻偏的方法24直接調頻正弦波直接調頻電抗管直接調頻變容二極管直接調頻非正弦波直接調頻：最后必須轉換成正弦波調頻間接調頻矢量法移相法時延法單級變容器二極管間接調頻多級變容器二極管間接調頻25三調頻波解調電路調角波解調就是從調角波中恢復出原調制信號的過程。頻率檢波器(鑒頻器)：調頻波的解調電路稱為頻率檢波器或鑒頻器（FD），為了消除干擾，通常鑒頻器中包含限幅器。相位檢波器(鑒相器)：調相波的解調電路稱為相位檢波器或鑒相器（PD）。1相關概念26圖鑒頻器及鑒頻特性

1鑒頻特性(曲線)：是指鑒頻器的輸出電壓u0與輸入電壓瞬時頻率f或頻偏之間的關系曲線。理想鑒頻特性曲線應是一條直線，但實際上往往有彎曲，呈S形，如下圖所示。2鑒頻器的主要參數272鑒頻器的中心頻率f0鑒頻器的中心頻率f0調對應于鑒頻特性曲線原點處的頻率。通常，由于鑒頻器在中頻放大器之后，故中心頻率與中頻頻率相同。3鑒頻帶寬Bm鑒頻帶寬Bm:是指鑒頻器能夠不失真地解調所允許輸入信號頻率變化的最大范圍。在上圖中：若ΔfA=fA-fc=fc-fB，則Bm=2ΔfA284鑒頻器的線性度（非線性失真系數THD）鑒頻器的線性度：是指鑒頻特性曲線在鑒頻帶寬內的線性特性。5鑒頻跨導SD鑒頻跨導SD:是指鑒頻器在載頻處的斜率，它表示單位頻偏所能產生的解調輸出電壓。鑒頻跨導又叫做鑒頻靈敏度。用公式表示為：（7-42）

鑒頻跨導也可以理解為將輸入頻率轉換為輸出電壓的能力或效率，因此又稱為鑒頻效率。293鑒頻方法2)鑒頻方法的分類直接鑒頻法：是直接從調頻信號的頻率中提取原來調制信號的方法。主要有脈沖計數鑒頻法。間接鑒頻法：就是先對調頻信號進行變換或處理，再從變換后的信號中提取原調制信號的鑒頻方法。又可分為振幅鑒頻法和相位鑒頻法兩大類。1)如何實現鑒頻?振幅鑒頻法——斜率鑒頻器相位鑒頻法——相位鑒頻器303)脈沖計數鑒頻法實現框圖31目的：尋找能實現將調頻信號的振幅變為按瞬時頻率變化的線性系統。尋找能實現將調頻信號的附加相移變為按瞬時頻率變化的線性系統。4)調頻信號通過線性系統的分析答案：理想微分系統能實現將調頻信號的振幅變為按瞬時頻率變化。

理想延時系統能實現將調頻信號的附加相移變為按瞬時頻率變化。實際網絡：滿足準靜態條件即可。振幅鑒頻法——斜率鑒頻器相位鑒頻法——相位鑒頻器325)振幅限幅器實現：三極管振幅限幅器工作在過壓狀態的諧振功率放大器。

差分對振幅限幅器334斜率鑒頻器電路1）單失諧回路斜率鑒頻器鑒頻原理：FMAM-FM包絡檢波特點：是失諧在LC回路幅頻特性上升沿或下降沿線性段的中點。342）雙失諧回路斜率鑒頻器353）集成電路中雙失諧斜率鑒頻器364相位鑒頻電路鑒頻原理：頻相轉換網絡在FM上附加相移相位檢波器檢測出附加相移的變換規律1）頻相轉換網絡超前相位為實現線性相移條件：FMFM＋附加相移鑒相372）相位檢波器乘積型疊加型3）乘積型相位鑒頻38耦合回路疊加型相位鑒頻器電路4）

疊加型相位鑒頻39本章小結調制：AM