角度調(diào)制與解調(diào)第6章

1、第第6 6章章 角度調(diào)制與解調(diào)角度調(diào)制與解調(diào)6.1 概述概述6.2 調(diào)角波的性質(zhì)調(diào)角波的性質(zhì)6.3 調(diào)頻信號(hào)的產(chǎn)生調(diào)頻信號(hào)的產(chǎn)生6.4 調(diào)頻電路調(diào)頻電路6.5 調(diào)頻波的解調(diào)調(diào)頻波的解調(diào)6.6 限幅器限幅器6.7 調(diào)制方式的比較調(diào)制方式的比較6.8 集成調(diào)頻、解調(diào)電路芯片介紹集成調(diào)頻、解調(diào)電路芯片介紹6.16.1概述概述 1.非線性調(diào)制非線性調(diào)制 任何一個(gè)簡諧信號(hào)，總是由振幅、頻率和相位三個(gè)基本任何一個(gè)簡諧信號(hào)，總是由振幅、頻率和相位三個(gè)基本參數(shù)來描述的。參數(shù)來描述的。 線性調(diào)制線性調(diào)制頻譜的線性搬移（調(diào)幅）頻譜的線性搬移（調(diào)幅） 非線性調(diào)制非線性調(diào)制：頻率調(diào)制：頻率調(diào)制 相位調(diào)制相位調(diào)制 2.

2、非線性調(diào)制中，瞬時(shí)頻率和瞬時(shí)相位之間的關(guān)系非線性調(diào)制中，瞬時(shí)頻率和瞬時(shí)相位之間的關(guān)系 設(shè)載波設(shè)載波 ，調(diào)制后，調(diào)制后 瞬時(shí)頻率瞬時(shí)頻率 瞬時(shí)相位瞬時(shí)相位 )(cos)cos()(mcmctUtUtu dttdt)()( dttt)()(瞬時(shí)相位是瞬時(shí)頻率的積分瞬時(shí)相位是瞬時(shí)頻率的積分瞬時(shí)頻率是瞬時(shí)相位的導(dǎo)數(shù)瞬時(shí)頻率是瞬時(shí)相位的導(dǎo)數(shù)第第6 6章章 角度調(diào)制與解調(diào)角度調(diào)制與解調(diào)6.1 概述概述6.2 調(diào)角波的性質(zhì)調(diào)角波的性質(zhì)6.3 調(diào)頻信號(hào)的產(chǎn)生調(diào)頻信號(hào)的產(chǎn)生6.4 調(diào)頻電路調(diào)頻電路6.5 調(diào)頻波的解調(diào)調(diào)頻波的解調(diào)6.6 限幅器限幅器6.7 調(diào)制方式的比較調(diào)制方式的比較6.8 集成調(diào)頻、解調(diào)電路芯

3、片介紹集成調(diào)頻、解調(diào)電路芯片介紹6.2 調(diào)角波的性質(zhì)調(diào)角波的性質(zhì)6.2.16.2.1調(diào)頻及其數(shù)學(xué)表達(dá)式調(diào)頻及其數(shù)學(xué)表達(dá)式 1.1.定義定義 載波信號(hào)的瞬時(shí)頻率隨調(diào)制信號(hào)線性變化。載波信號(hào)的瞬時(shí)頻率隨調(diào)制信號(hào)線性變化。 Kf調(diào)頻系數(shù)，是一個(gè)由調(diào)頻電路決定的常數(shù)。調(diào)頻系數(shù)，是一個(gè)由調(diào)頻電路決定的常數(shù)。 瞬時(shí)相位瞬時(shí)相位 調(diào)頻信號(hào)的數(shù)學(xué)表達(dá)式調(diào)頻信號(hào)的數(shù)學(xué)表達(dá)式)()(:FMfctuKt dttuKtdttt)()()(fc )(cos)(fcmFMdttuKtUtu )(ct 2. 2.參數(shù)參數(shù) 角頻率的最大偏移（角頻率的最大偏移（最大頻偏最大頻偏） 調(diào)頻指數(shù)調(diào)頻指數(shù)（最大相移最大相移）maxfm

4、ax| )(| )(|tuKt maxfmaxf|)(| )(| dttuKtm 6.2.26.2.2調(diào)相及其數(shù)學(xué)表達(dá)式調(diào)相及其數(shù)學(xué)表達(dá)式 1. 1.定義定義 載波信號(hào)的瞬時(shí)相位隨調(diào)制信號(hào)線性變化。載波信號(hào)的瞬時(shí)相位隨調(diào)制信號(hào)線性變化。 Kp調(diào)相系數(shù)，取決于調(diào)相電路。調(diào)相系數(shù)，取決于調(diào)相電路。 瞬時(shí)頻率瞬時(shí)頻率 調(diào)相信號(hào)的數(shù)學(xué)表達(dá)式調(diào)相信號(hào)的數(shù)學(xué)表達(dá)式 2.2.參數(shù)參數(shù) 角頻率的最大偏移（角頻率的最大偏移（最大頻偏最大頻偏） 調(diào)相指數(shù)調(diào)相指數(shù)（最大相移最大相移）)()(:PMpctuKtt dttduKdttdt)()()(pc )(cos)(pcmPMtuKtUtu maxpmax|)(|

5、)(|dttduKt maxpmaxp| )(| )(|tuKtm )(ctt 表表6 61 1 調(diào)頻信號(hào)和調(diào)相信號(hào)比較（調(diào)頻信號(hào)和調(diào)相信號(hào)比較（單音調(diào)制單音調(diào)制）調(diào)頻信號(hào)調(diào)頻信號(hào)調(diào)相信號(hào)調(diào)相信號(hào)瞬時(shí)頻率瞬時(shí)頻率瞬時(shí)相位瞬時(shí)相位最大頻偏最大頻偏最大相移最大相移數(shù)學(xué)表達(dá)式數(shù)學(xué)表達(dá)式)()(fctuKt dttduKt)()(pc )()(pctuKtt dttuKtt)()(fc mf UK mppUKm fmsincosfcmtmtU coscospcmtmtU 單音調(diào)制時(shí)的調(diào)頻和調(diào)相信號(hào)波形單音調(diào)制時(shí)的調(diào)頻和調(diào)相信號(hào)波形)(tu )(t )(t )(t )(ctutttttttc c )(P

6、Mtu)(FMtu課堂練習(xí)課堂練習(xí) 1. 1.調(diào)角波調(diào)角波 ，試，試確定：確定： 最大頻偏；最大頻偏；最大相移；最大相移；能否確定這是能否確定這是FM波或是波或是PM波？波？ 2.2.調(diào)角波調(diào)角波 ，試求它的，試求它的 、 的表達(dá)式。如果它是的表達(dá)式。如果它是調(diào)頻波調(diào)頻波或或調(diào)相波調(diào)相波，試問，它們相，試問，它們相應(yīng)的調(diào)制電壓各為多少？應(yīng)的調(diào)制電壓各為多少？（設(shè)調(diào)頻、調(diào)相系數(shù)（設(shè)調(diào)頻、調(diào)相系數(shù)Kf，Kp已知）已知）)V)(102cos10102cos(10)(36tttu )cos()(21cmtAtUtu )(t )(t 6.2.36.2.3調(diào)角波的頻譜與有效頻帶寬度調(diào)角波的頻譜與有效頻帶寬

7、度 討論單音調(diào)制的情況討論單音調(diào)制的情況 1.1.窄帶調(diào)頻（窄帶調(diào)頻（NBFM）：）：mf1其中，其中， 這里，這里，Jn(mf)是以是以mf為參數(shù)的為參數(shù)的n階第一類貝塞爾函數(shù)階第一類貝塞爾函數(shù)，其其值有曲線和函數(shù)表可查。值有曲線和函數(shù)表可查。 )sinsin(sin)sincos(cos)(fcfcmFMtmttmtUtu tmtmmtm4cos)(J22cos)(J2)(J)sincos(f4f2f0f tmtmtm3sin)(J2sin)(J2)sinsin(f3f1f 由圖可見：由圖可見： 階數(shù)階數(shù)n或數(shù)值或數(shù)值mf越大，越大，Jn(mf)的變化范圍越??；的變化范圍越??； Jn(mf

8、)隨隨mf的增大作正負(fù)交替變化；的增大作正負(fù)交替變化； mf在某些數(shù)值上，在某些數(shù)值上，Jn(mf)為為0，例如，例如mf=2.40，5.52，8.65，11.79時(shí)，時(shí)，J0(mf)為為0。圖圖6-6 6-6 貝塞爾函數(shù)曲線貝塞爾函數(shù)曲線表表6-2 6-2 貝塞爾函數(shù)表貝塞爾函數(shù)表mfJ0(mf) J1(mf) J2(mf) J3(mf) J4(mf) J5(mf) J6(mf) J7(mf) J8(mf)0.011.00.0050.200.99.1000.500.940.240.031.000.770.440.110.022.000.220.580.350.130.043.000.260.

9、340.490.310.130.040.014.000.390.060.360.430.280.130.050.015.000.180.330.050.360.390.260.130.050.02 tmtm3sin)(J2sin)(J2f3f1)sinsin(sin)sincos(cos)(fcfcmFMtmttmtUtu tmtmm4cos)(J22cos)(J2)(Jf4f2f0 貝塞爾函數(shù)具有下列性質(zhì)：貝塞爾函數(shù)具有下列性質(zhì)： 因此，調(diào)頻波的數(shù)學(xué)表達(dá)式可表示為因此，調(diào)頻波的數(shù)學(xué)表達(dá)式可表示為 )2cos()2)cos(J)cos()cos(Jcos)(Jccf2mccf1mcf0mttm

10、UttmUtmU 為奇數(shù)為奇數(shù)為偶數(shù)為偶數(shù)nmnmm，)(J-)(J)(Jfn-fn-fn1)(Jf2n nm ntnmUtu)cos()(J)(cfnmFM （1 1）調(diào)頻波的頻譜）調(diào)頻波的頻譜 單音調(diào)制調(diào)頻波的頻譜具有以下特點(diǎn)：單音調(diào)制調(diào)頻波的頻譜具有以下特點(diǎn)： 調(diào)頻信號(hào)的頻譜調(diào)頻信號(hào)的頻譜不是調(diào)制信號(hào)頻譜的線性搬移不是調(diào)制信號(hào)頻譜的線性搬移，而是，而是由載頻和無數(shù)對(duì)邊頻分量組成。由載頻和無數(shù)對(duì)邊頻分量組成。 各分量的幅度由相應(yīng)的貝塞爾函數(shù)值決定，各分量的幅度由相應(yīng)的貝塞爾函數(shù)值決定，當(dāng)當(dāng)mf為某為某些特定值時(shí)，可使載頻或某些邊頻幅度為些特定值時(shí)，可使載頻或某些邊頻幅度為0 。 各分量之間

11、的間隔均為各分量之間的間隔均為，其中，其中n為奇數(shù)的上、下邊為奇數(shù)的上、下邊頻分量極性相反頻分量極性相反，n為偶數(shù)的上、下邊頻分量極性相同。為偶數(shù)的上、下邊頻分量極性相同。 ntnmUtu)cos()(J)(cfnmFM 的頻譜的頻譜FM （2 2）有效頻帶寬度）有效頻帶寬度 理論上：理論上：邊頻分量有無窮多對(duì)邊頻分量有無窮多對(duì) 頻譜無限寬；頻譜無限寬； 實(shí)際上：實(shí)際上：nJn(mf) ，當(dāng)，當(dāng)n大到一定數(shù)值后，更高次大到一定數(shù)值后，更高次的邊頻可忽略不計(jì)。的邊頻可忽略不計(jì)。 工程上規(guī)定，工程上規(guī)定，振幅小于未調(diào)制載波振幅振幅小于未調(diào)制載波振幅10%的邊頻分量的邊頻分量可忽略不計(jì)可忽略不計(jì)。因

12、此，調(diào)頻波的有效頻帶寬度。因此，調(diào)頻波的有效頻帶寬度B=2(mf+1)F=2(f+F)6.2.46.2.4調(diào)角信號(hào)頻譜與調(diào)制信號(hào)的關(guān)系調(diào)角信號(hào)頻譜與調(diào)制信號(hào)的關(guān)系 對(duì)于對(duì)于FM波波 當(dāng)當(dāng)mf1時(shí)，時(shí)，B=2(mf+1)F2f，由于，由于f與與F無關(guān)，所無關(guān)，所以以B近似與近似與F無關(guān)無關(guān)。因此，。因此，F(xiàn)M被稱為被稱為恒定帶寬調(diào)制恒定帶寬調(diào)制。 對(duì)于對(duì)于PM波波 當(dāng)當(dāng)mp1時(shí)，時(shí)，B2f，此時(shí)，此時(shí)f =KpUm，與，與成正成正比，即比，即PM信號(hào)的帶寬隨調(diào)制信號(hào)頻率而近似線性變化信號(hào)的帶寬隨調(diào)制信號(hào)頻率而近似線性變化。 因此，因此，在模擬調(diào)制時(shí)，在模擬調(diào)制時(shí)，除利用調(diào)相來獲得除利用調(diào)相來獲得

13、FM信號(hào)外，信號(hào)外，很少采用很少采用PM調(diào)制。調(diào)制。6.2.56.2.5調(diào)角波的功率調(diào)角波的功率 單音調(diào)制時(shí)，單音調(diào)制時(shí)， ，因此，因此，調(diào)角波的平均功率調(diào)角波的平均功率利用貝塞爾函數(shù)的性質(zhì)，則調(diào)角波的平均功率為利用貝塞爾函數(shù)的性質(zhì)，則調(diào)角波的平均功率為 因此，因此，調(diào)制的過程是一個(gè)信號(hào)功率重新分配的過程調(diào)制的過程是一個(gè)信號(hào)功率重新分配的過程。 ntnmUtu)cos()(J)(cnm )(J2)(J2)(J22n2221 mmm)(J2120L2mavmRUP L2mav21RUP 作業(yè)作業(yè)教材教材 65 68 69 611第第6 6章章 角度調(diào)制與解調(diào)角度調(diào)制與解調(diào)6.1 概述概述6.2

14、調(diào)角波的性質(zhì)調(diào)角波的性質(zhì)6.3 調(diào)頻信號(hào)的產(chǎn)生調(diào)頻信號(hào)的產(chǎn)生6.4 調(diào)頻電路調(diào)頻電路6.5 調(diào)頻波的解調(diào)調(diào)頻波的解調(diào)6.6 限幅器限幅器6.7 調(diào)制方式的比較調(diào)制方式的比較6.8 集成調(diào)頻、解調(diào)電路芯片介紹集成調(diào)頻、解調(diào)電路芯片介紹6.3 調(diào)頻信號(hào)的產(chǎn)生調(diào)頻信號(hào)的產(chǎn)生一、調(diào)頻方法一、調(diào)頻方法 1.1.直接調(diào)頻直接調(diào)頻 調(diào)制信號(hào)直接控制決定振蕩器振蕩頻率的某個(gè)參數(shù)，使調(diào)制信號(hào)直接控制決定振蕩器振蕩頻率的某個(gè)參數(shù)，使振蕩器瞬時(shí)頻率隨調(diào)制信號(hào)大小線性變化。振蕩器瞬時(shí)頻率隨調(diào)制信號(hào)大小線性變化。 直接調(diào)頻的電路基礎(chǔ)是一個(gè)振蕩器電路。直接調(diào)頻的電路基礎(chǔ)是一個(gè)振蕩器電路。其優(yōu)點(diǎn)是其優(yōu)點(diǎn)是能夠能夠獲得較大的

15、頻偏獲得較大的頻偏，缺點(diǎn)是，缺點(diǎn)是頻率穩(wěn)定度較低頻率穩(wěn)定度較低。 2. 2.間接調(diào)頻間接調(diào)頻 間接調(diào)頻就是利用調(diào)相來實(shí)現(xiàn)調(diào)頻，其框圖為間接調(diào)頻就是利用調(diào)相來實(shí)現(xiàn)調(diào)頻，其框圖為 間接調(diào)頻的振蕩器和調(diào)制器是分開的，因此間接調(diào)頻的振蕩器和調(diào)制器是分開的，因此可以獲得較可以獲得較高的頻率穩(wěn)定度高的頻率穩(wěn)定度。但受線性調(diào)制的限制，。但受線性調(diào)制的限制，相移、最大頻偏都相移、最大頻偏都較小，較小，通常不能滿足要求，通常不能滿足要求，因此需加倍頻器，以擴(kuò)展頻偏。因此需加倍頻器，以擴(kuò)展頻偏。積分器積分器相位調(diào)制器相位調(diào)制器倍頻器倍頻器載波載波二、調(diào)頻電路的性能指標(biāo)二、調(diào)頻電路的性能指標(biāo) 1. 1.調(diào)制特性要求

16、為線性調(diào)制特性要求為線性 調(diào)制特性是描述瞬時(shí)頻率偏移調(diào)制特性是描述瞬時(shí)頻率偏移f(t)隨調(diào)制電壓隨調(diào)制電壓u(t)變變化的特性，要求它在特定調(diào)制電壓范圍內(nèi)是線性的?；奶匦?，要求它在特定調(diào)制電壓范圍內(nèi)是線性的。 2.2.調(diào)制靈敏度調(diào)制靈敏度 單位調(diào)制信號(hào)電壓變化所產(chǎn)生的單位調(diào)制信號(hào)電壓變化所產(chǎn)生的頻率偏移，用頻率偏移，用S表示。表示。 在線性調(diào)頻范圍內(nèi)，在線性調(diào)頻范圍內(nèi)，S相當(dāng)于相當(dāng)于Kf。)(tu )(tf 00)(|)()( tutdutfdS 3. 3.最大頻偏最大頻偏 當(dāng)當(dāng)Um一定，在調(diào)制信號(hào)頻率范圍內(nèi)，一定，在調(diào)制信號(hào)頻率范圍內(nèi)，fm應(yīng)保持不變。應(yīng)保持不變。 調(diào)頻廣播系統(tǒng)的要求是調(diào)頻

17、廣播系統(tǒng)的要求是75kHz，調(diào)頻電視伴音系統(tǒng)的要，調(diào)頻電視伴音系統(tǒng)的要求是求是50 kHz。 4.4.載波頻率穩(wěn)定性載波頻率穩(wěn)定性 調(diào)頻廣播系統(tǒng)要求載頻漂移不超過調(diào)頻廣播系統(tǒng)要求載頻漂移不超過2kHz，調(diào)頻電視伴，調(diào)頻電視伴音系統(tǒng)要求載頻漂移不超過音系統(tǒng)要求載頻漂移不超過500Hz。第第6 6章章 角度調(diào)制與解調(diào)角度調(diào)制與解調(diào)6.1 概述概述6.2 調(diào)角波的性質(zhì)調(diào)角波的性質(zhì)6.3 調(diào)頻信號(hào)的產(chǎn)生調(diào)頻信號(hào)的產(chǎn)生6.4 調(diào)頻電路調(diào)頻電路6.5 調(diào)頻波的解調(diào)調(diào)頻波的解調(diào)6.6 限幅器限幅器6.7 調(diào)制方式的比較調(diào)制方式的比較6.8 集成調(diào)頻、解調(diào)電路芯片介紹集成調(diào)頻、解調(diào)電路芯片介紹6.4 調(diào)頻電路

18、調(diào)頻電路6.4.16.4.1變?nèi)荻O管調(diào)頻電路變?nèi)荻O管調(diào)頻電路 1.1.變?nèi)荻O管變?nèi)荻O管 利用利用PN結(jié)的勢(shì)壘電容隨反偏壓大小而變化的特性而制結(jié)的勢(shì)壘電容隨反偏壓大小而變化的特性而制成的一種半導(dǎo)體二極管，它是一種電壓控制可變電抗元件。成的一種半導(dǎo)體二極管，它是一種電壓控制可變電抗元件。 2.2.結(jié)電容與反向電壓結(jié)電容與反向電壓u的關(guān)系的關(guān)系 其中，其中， u0時(shí)的結(jié)電容，時(shí)的結(jié)電容， PN結(jié)的勢(shì)壘電結(jié)的勢(shì)壘電位差，位差， 變?nèi)葜笖?shù)，取決于變?nèi)葜笖?shù)，取決于PN結(jié)的工藝結(jié)構(gòu)。結(jié)的工藝結(jié)構(gòu)。nUuCC)/1(D0dd DU0dCn 3. 3.變?nèi)荻O管調(diào)頻原理變?nèi)荻O管調(diào)頻原理 由于變?nèi)荻O管

19、接在振蕩器回路中，其由于變?nèi)荻O管接在振蕩器回路中，其結(jié)電容成為回路結(jié)電容成為回路電容的一部分電容的一部分。 當(dāng)調(diào)制電壓當(dāng)調(diào)制電壓u加在變?nèi)荻O管上加在變?nèi)荻O管上 使加在變?nèi)荻O管上的反向電壓受使加在變?nèi)荻O管上的反向電壓受u控制；控制； 從而使得從而使得變?nèi)荻O管的結(jié)電容變?nèi)荻O管的結(jié)電容Cd受受u控制控制； 則則回路總電容回路總電容C也要受也要受u控制控制； 最后使得振蕩器的振蕩頻率受最后使得振蕩器的振蕩頻率受u控制，即控制，即瞬時(shí)頻率隨瞬時(shí)頻率隨u的變化而變化的變化而變化。 （1 1）變?nèi)荻O管作為振蕩回路總電容）變?nèi)荻O管作為振蕩回路總電容 存在問題：存在問題： 疊加在變?nèi)荻O管兩端

20、的高頻電壓不僅影響振蕩頻率隨疊加在變?nèi)荻O管兩端的高頻電壓不僅影響振蕩頻率隨調(diào)制電壓的變化規(guī)律，而且還影響振蕩幅度和頻率穩(wěn)定度等調(diào)制電壓的變化規(guī)律，而且還影響振蕩幅度和頻率穩(wěn)定度等性能。性能。 （2 2）變?nèi)莨懿糠纸尤胝袷幓芈罚ㄐ☆l偏）變?nèi)莨懿糠纸尤胝袷幓芈罚ㄐ☆l偏） C2的作用：的作用： 使變?nèi)荻O管部分接入振蕩回路，使變?nèi)荻O管部分接入振蕩回路，提高中心頻率的穩(wěn)定性；提高中心頻率的穩(wěn)定性； 由于由于C2的分壓，加到變?nèi)荻O管上的高頻振蕩電壓也的分壓，加到變?nèi)荻O管上的高頻振蕩電壓也相應(yīng)減小。相應(yīng)減小。 問題問題：電容電容C1可不可以不加，為什么要加可不可以不加，為什么要加C1？ 因?yàn)楦哳l電

21、路中存在分布電容，加大因?yàn)楦哳l電路中存在分布電容，加大C1提高穩(wěn)定性，但提高穩(wěn)定性，但頻偏減小。頻偏減小。 分析思路分析思路： 變?nèi)荻O管上需加固定偏壓及變?nèi)荻O管上需加固定偏壓及u； 變?nèi)荻O管是高頻振蕩電路的一部分。變?nèi)荻O管是高頻振蕩電路的一部分。 C2 對(duì)音頻和直流容抗大，可看作開路。對(duì)音頻和直流容抗大，可看作開路。 ZL 對(duì)音頻和直流容抗忽略不計(jì)，可看作短路。對(duì)音頻和直流容抗忽略不計(jì)，可看作短路。 4. 4.變?nèi)荻O管調(diào)頻原理電路變?nèi)荻O管調(diào)頻原理電路音頻時(shí)等效電路音頻時(shí)等效電路高頻時(shí)等效電路高頻時(shí)等效電路 5. 5.變?nèi)荻O管調(diào)頻實(shí)際電路變?nèi)荻O管調(diào)頻實(shí)際電路 采用兩個(gè)變?nèi)荻O管對(duì)

22、接的方式，來減小高頻振蕩電壓采用兩個(gè)變?nèi)荻O管對(duì)接的方式，來減小高頻振蕩電壓對(duì)變?nèi)荻O管特性的影響。對(duì)變?nèi)荻O管特性的影響。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：兩管串聯(lián)后總電容減半，兩管串聯(lián)后總電容減半，調(diào)制靈敏度有所下降調(diào)制靈敏度有所下降。6.4.26.4.2電抗管調(diào)頻電路電抗管調(diào)頻電路 1. 1.電抗管調(diào)頻原理電抗管調(diào)頻原理 （1 1）組成）組成 由一只晶體管或場(chǎng)效應(yīng)管由一只晶體管或場(chǎng)效應(yīng)管加上由加上由電抗電抗和和電阻元件電阻元件構(gòu)成的構(gòu)成的移相網(wǎng)絡(luò)移相網(wǎng)絡(luò)組成。組成。 （2 2）調(diào)頻原理）調(diào)頻原理 將電抗管接入振蕩器諧振回路，將電抗管接入振蕩器諧振回路，在低頻調(diào)制信號(hào)控制在低頻調(diào)制信號(hào)控制下，電抗管的等效電抗

23、發(fā)生變化，從而使振蕩器的瞬時(shí)振蕩下，電抗管的等效電抗發(fā)生變化，從而使振蕩器的瞬時(shí)振蕩頻率隨調(diào)制電壓而變，獲得調(diào)頻。頻率隨調(diào)制電壓而變，獲得調(diào)頻。 2. 2.等效電抗的推導(dǎo)等效電抗的推導(dǎo) （1 1）晶體管電抗管的等效電抗）晶體管電抗管的等效電抗 等效電抗是一個(gè)電容等效電抗是一個(gè)電容 等效電抗是一個(gè)電感等效電抗是一個(gè)電感（復(fù)習(xí)時(shí)推導(dǎo)）（復(fù)習(xí)時(shí)推導(dǎo)） （2 2）場(chǎng)效應(yīng)管電抗管的等效電抗）場(chǎng)效應(yīng)管電抗管的等效電抗RCj 1UCjI 1cII 6.4.36.4.3晶體振蕩器調(diào)頻電路晶體振蕩器調(diào)頻電路 1.1.調(diào)頻原理調(diào)頻原理 用調(diào)制信號(hào)控制變?nèi)荻O管的結(jié)電容，以引起晶體等效用調(diào)制信號(hào)控制變?nèi)荻O管的結(jié)電

24、容，以引起晶體等效電抗的變化，從而使振蕩頻率受調(diào)制信號(hào)控制。電抗的變化，從而使振蕩頻率受調(diào)制信號(hào)控制。 2. 2.應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例高頻通路高頻通路 晶體振蕩器調(diào)頻，可以獲得較高的中心頻率穩(wěn)定度，但晶體振蕩器調(diào)頻，可以獲得較高的中心頻率穩(wěn)定度，但相對(duì)頻偏很?。ㄏ鄬?duì)頻偏很小（104量級(jí)）。量級(jí)）。 因此，利用晶體振蕩器直接調(diào)頻產(chǎn)生因此，利用晶體振蕩器直接調(diào)頻產(chǎn)生FM信號(hào)時(shí)必須擴(kuò)信號(hào)時(shí)必須擴(kuò)展頻偏，方法有兩種：展頻偏，方法有兩種： 利用倍頻和混頻器分別擴(kuò)展絕對(duì)頻偏和相對(duì)頻偏；利用倍頻和混頻器分別擴(kuò)展絕對(duì)頻偏和相對(duì)頻偏； 在晶體支路中串聯(lián)一個(gè)小電感，使晶體的在晶體支路中串聯(lián)一個(gè)小電感，使晶體的串聯(lián)諧振

25、頻串聯(lián)諧振頻率從率從fs降低到降低到fs1，擴(kuò)展，擴(kuò)展fs到到fp之間的范圍。之間的范圍。第第6 6章章 角度調(diào)制與解調(diào)角度調(diào)制與解調(diào)6.1 概述概述6.2 調(diào)角波的性質(zhì)調(diào)角波的性質(zhì)6.3 調(diào)頻信號(hào)的產(chǎn)生調(diào)頻信號(hào)的產(chǎn)生6.4 調(diào)頻電路調(diào)頻電路6.5 調(diào)頻波的解調(diào)調(diào)頻波的解調(diào)6.6 限幅器限幅器6.7 調(diào)制方式的比較調(diào)制方式的比較6.8 集成調(diào)頻、解調(diào)電路芯片介紹集成調(diào)頻、解調(diào)電路芯片介紹6.56.5調(diào)頻波的解調(diào)調(diào)頻波的解調(diào)p 實(shí)現(xiàn)鑒頻的方法：實(shí)現(xiàn)鑒頻的方法： 1.1.將調(diào)頻波通過將調(diào)頻波通過頻率頻率- -幅度變換網(wǎng)絡(luò)幅度變換網(wǎng)絡(luò)變成幅度隨瞬時(shí)頻變成幅度隨瞬時(shí)頻率變化的率變化的調(diào)幅調(diào)頻波調(diào)幅調(diào)頻

26、波，再經(jīng)，再經(jīng)包絡(luò)檢波器包絡(luò)檢波器檢出調(diào)制信號(hào)。檢出調(diào)制信號(hào)。 2.2.將調(diào)頻波通過將調(diào)頻波通過頻率頻率- -相位變換網(wǎng)絡(luò)相位變換網(wǎng)絡(luò)變成變成調(diào)頻調(diào)相波調(diào)頻調(diào)相波，然后通過然后通過相位檢波器相位檢波器檢出調(diào)制信號(hào)。檢出調(diào)制信號(hào)。6.5.16.5.1鑒頻器的質(zhì)量指標(biāo)鑒頻器的質(zhì)量指標(biāo) 1. 1.鑒頻跨導(dǎo)鑒頻跨導(dǎo)gd（鑒頻靈敏度）（鑒頻靈敏度） 單位頻偏所產(chǎn)生輸出電壓的大小單位頻偏所產(chǎn)生輸出電壓的大小 2.2.鑒頻頻帶寬度鑒頻頻帶寬度B B2f 3. 3.非線性失真非線性失真 4.4.對(duì)寄生調(diào)幅應(yīng)有一定的抑制能力對(duì)寄生調(diào)幅應(yīng)有一定的抑制能力6.5.26.5.2斜率鑒頻器斜率鑒頻器 1. 1.斜率鑒頻

27、器的理論模型斜率鑒頻器的理論模型 2.2.單失諧回路斜率鑒頻器單失諧回路斜率鑒頻器 （1 1）電路形式與工作原理）電路形式與工作原理 調(diào)頻調(diào)幅變換器實(shí)際上是調(diào)頻調(diào)幅變換器實(shí)際上是一個(gè)以一個(gè)以LCLC回路為負(fù)載的調(diào)諧放回路為負(fù)載的調(diào)諧放大器，但大器，但回路失諧回路失諧； 波形變換原理：利用諧振回路對(duì)不同頻率呈現(xiàn)不同阻抗波形變換原理：利用諧振回路對(duì)不同頻率呈現(xiàn)不同阻抗的傳輸特性。的傳輸特性。圖圖6 627 27 斜率鑒頻器的工作原理斜率鑒頻器的工作原理 （2 2）鑒頻特性分析）鑒頻特性分析 鑒頻靈敏度的大鑒頻靈敏度的大小與變換器幅頻特性小與變換器幅頻特性f0處的斜率成正比處的斜率成正比斜斜率鑒頻器

28、；率鑒頻器； 變換器幅頻特性變換器幅頻特性線性范圍較窄，若要增線性范圍較窄，若要增大，就要降低大，就要降低LC回路的回路的Q值，但又使值，但又使鑒頻靈敏度降低；鑒頻靈敏度降低； 對(duì)輸入信號(hào)寄生調(diào)幅沒有抑制對(duì)輸入信號(hào)寄生調(diào)幅沒有抑制作用。作用。 3. 3.參差調(diào)諧鑒頻器（雙失諧回路斜率鑒頻器）參差調(diào)諧鑒頻器（雙失諧回路斜率鑒頻器） （1 1）電路）電路 初級(jí)初級(jí)LC回路調(diào)諧在輸入調(diào)頻信號(hào)的中心頻率回路調(diào)諧在輸入調(diào)頻信號(hào)的中心頻率fc上，次級(jí)上，次級(jí)上下兩個(gè)回路分別調(diào)諧在上下兩個(gè)回路分別調(diào)諧在f1和和f2上。設(shè)上。設(shè)f1fc，f2 fc時(shí)，時(shí)，Uo1Uo2，Uo為為正值；正值；f fc時(shí)，時(shí)，Uo

29、1Uo2，Uo為負(fù)值。為負(fù)值。 （3 3）鑒頻特性曲線）鑒頻特性曲線 （4 4）優(yōu)缺點(diǎn)）優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 鑒頻靈敏度較高，其輸出電壓比單失諧回路斜率鑒頻器鑒頻靈敏度較高，其輸出電壓比單失諧回路斜率鑒頻器的輸出大一倍。的輸出大一倍。 缺點(diǎn)缺點(diǎn) 要求上下兩個(gè)回路嚴(yán)格對(duì)稱，三個(gè)回路要分別調(diào)諧到三要求上下兩個(gè)回路嚴(yán)格對(duì)稱，三個(gè)回路要分別調(diào)諧到三個(gè)不同的準(zhǔn)確頻率上，給實(shí)際調(diào)整增加了困難。個(gè)不同的準(zhǔn)確頻率上，給實(shí)際調(diào)整增加了困難。6.5.36.5.3相位鑒頻器相位鑒頻器 相位鑒頻器由兩部分組成：相位鑒頻器由兩部分組成：將調(diào)頻信號(hào)的瞬時(shí)頻率變將調(diào)頻信號(hào)的瞬時(shí)頻率變化變換到附加相移上的化變換到附加相移上的頻相

30、轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)頻相轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)；檢出附加相移變化檢出附加相移變化的的相位檢波器相位檢波器。 相位檢波器相位檢波器又稱又稱鑒相器鑒相器，有，有乘積型乘積型和和疊加型疊加型兩種實(shí)現(xiàn)電兩種實(shí)現(xiàn)電路。路。 頻相頻相變換變換包絡(luò)包絡(luò)檢波器檢波器輸輸出出信號(hào)信號(hào)PM-FM信號(hào)信號(hào)FM疊疊加加型型鑒鑒相相器器頻相頻相變換變換低通低通濾波器濾波器輸輸出出信號(hào)信號(hào)PM-FM信號(hào)信號(hào)FM乘乘積積型型鑒鑒相相器器疊加型鑒頻器各點(diǎn)波形（疊加型鑒頻器各點(diǎn)波形（紅色為紅色為FM-PM信號(hào)信號(hào)）00.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.0080.0090.01-10100.0010.0020.003

31、0.0040.0050.0060.0070.0080.0090.01-10100.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.0080.0090.01-10100.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.0080.0090.01-20200.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.0080.0090.01-10100.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.0080.0090.01-10100.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.0080.009

32、0.01-10100.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.0080.0090.01-20200.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.0080.0090.01-10100.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.0080.0090.01-10100.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.0080.0090.01-10100.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.0080.0090.01-20200.0010.0020.0030.0040

33、.0050.0060.0070.0080.0090.01-2-1.5-1-0.500.511.52 1. 1.電感耦合相位鑒頻器電感耦合相位鑒頻器 （1 1）電路）電路信號(hào)信號(hào)PM-FM頻相頻相變換變換包絡(luò)包絡(luò)檢波器檢波器輸輸出出信號(hào)信號(hào)FM疊疊加加型型鑒鑒相相器器 （2 2）工作原理）工作原理p變，變，U2對(duì)對(duì)U1的相位差隨的相位差隨變；變；p檢波器輸入電壓檢波器輸入電壓Ud1、Ud2的大小隨的大小隨變；變；p每一檢波器的輸出電壓每一檢波器的輸出電壓Uo1、Uo2也隨也隨變；變；p總的檢波器輸出電壓總的檢波器輸出電壓Uo隨隨變。變。 副邊電壓副邊電壓U2對(duì)于原邊電壓對(duì)于原邊電壓U1的相位差隨

34、的相位差隨變變 L1C1和和L2C2為互感耦合雙調(diào)諧回路，作為鑒頻器的頻相為互感耦合雙調(diào)諧回路，作為鑒頻器的頻相轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)。轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)。 為便于分析，將電路中的頻相轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)單獨(dú)畫出。為便于分析，將電路中的頻相轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)單獨(dú)畫出。 因?yàn)榛ジ须妱?shì)由另線圈的電流引起的，所以寫互感電勢(shì)因?yàn)榛ジ须妱?shì)由另線圈的電流引起的，所以寫互感電勢(shì)的式子時(shí)，的式子時(shí)，只要考慮它的只要考慮它的參考方向參考方向與與引起這個(gè)電勢(shì)或電壓的引起這個(gè)電勢(shì)或電壓的電流的參考方向電流的參考方向?qū)ν耸欠褚恢聦?duì)同名端是否一致。12IMjE 當(dāng)當(dāng) 時(shí)，時(shí)， 超前超前 90；當(dāng)；當(dāng) 時(shí)，時(shí)， 超前超前 小于小于90；當(dāng)；當(dāng) 時(shí)，時(shí)， 超前超前

35、 大于大于90；111LjUI )1(2222222CLjREZEI )1(11222112222CLjRULMCjCjIU c 2U1Uc 2U1Uc 2U1U12IMjE 檢波器的輸入電壓幅度檢波器的輸入電壓幅度Ud1、Ud2隨隨變變 實(shí)際加到上、下包絡(luò)的輸入電壓實(shí)際加到上、下包絡(luò)的輸入電壓圖圖6-32 在不同頻率下的在不同頻率下的Ud1和和Ud2 每一檢波器的輸出電壓每一檢波器的輸出電壓Uo1、Uo2隨隨變變 總的檢波器輸出電壓總的檢波器輸出電壓Uo隨隨變變22212d211dUUUUUU 2. 2.電容耦合相位鑒頻器電容耦合相位鑒頻器6.5.46.5.4比例鑒頻器比例鑒頻器1.1.電路

36、特點(diǎn)電路特點(diǎn)兩個(gè)二極管順接；兩個(gè)二極管順接；在電阻在電阻R3+R4兩端并兩端并接了一個(gè)大電容接了一個(gè)大電容C5；輸出電壓取自輸出電壓取自M，E兩端。兩端。 2. 2.工作原理工作原理 加到上、下兩包絡(luò)的輸入電壓加到上、下兩包絡(luò)的輸入電壓比例鑒頻器的輸出電壓比例鑒頻器的輸出電壓2)2(2212d21211dUUUUUUUU )(212o21oc1ooUUUUU +-Uo1Uo2Uo+- 3. 3.限幅原理限幅原理 由于由于Uc恒定不變，恒定不變，Uo只取決于比值只取決于比值Uo2 / Uo1，所以把這，所以把這種鑒頻器稱為種鑒頻器稱為比例鑒頻器比例鑒頻器。 如果輸入調(diào)頻信號(hào)伴隨有寄生調(diào)幅現(xiàn)象，使

37、如果輸入調(diào)頻信號(hào)伴隨有寄生調(diào)幅現(xiàn)象，使Uo1和和Uo2同同時(shí)增大或減小，比值時(shí)增大或減小，比值Uo2 / Uo1可維持不變，因而輸出電壓與可維持不變，因而輸出電壓與輸入調(diào)頻波的幅度變化無關(guān)，該電路有抑制寄生調(diào)幅作用。輸入調(diào)頻波的幅度變化無關(guān)，該電路有抑制寄生調(diào)幅作用。)()(21)(21o21oo21oo21oo21ooUUUUUUUUU 1oo21oo2co21oo21oc/1/12121UUUUUUUUUU 第第6 6章章 角度調(diào)制與解調(diào)角度調(diào)制與解調(diào)6.1 概述概述6.2 調(diào)角波的性質(zhì)調(diào)角波的性質(zhì)6.3 調(diào)頻信號(hào)的產(chǎn)生調(diào)頻信號(hào)的產(chǎn)生6.4 調(diào)頻電路調(diào)頻電路6.5 調(diào)頻波的解調(diào)調(diào)頻波的解調(diào)6.6 限幅器限幅器6.7 調(diào)制方式的比較調(diào)制方式的比較6.8 集成調(diào)頻、解調(diào)電路芯片介紹集成調(diào)頻、解調(diào)電路芯片介紹 1. 1.抗干擾性能抗干擾性能 在高輸入信噪比條件下，調(diào)幅制檢波器的輸出噪聲功率在高輸入信噪比條件下，調(diào)幅制檢波器的輸出噪聲功率譜密度是矩形的，而調(diào)頻制鑒頻器的輸出噪聲功率譜密度是譜密度是矩形的，而調(diào)頻制鑒頻器的輸出噪聲功率譜密度是拋物線形拋物線形的。的。 為了改善鑒頻器在調(diào)制信號(hào)高頻端的輸出信噪比，目前為了改善鑒頻器在調(diào)制信號(hào)高頻端的輸出信噪比，目前在調(diào)頻制信號(hào)的傳輸中廣泛采用在調(diào)頻制信號(hào)的傳輸中廣泛