北航通信電路原理課件ch

1、笫6章 調(diào)制與解調(diào)6.1 幅度調(diào)制6.2 角度調(diào)制 6.2.1 角度調(diào)制的基本概念 6.2.2 頻率調(diào)制信號(hào)的性質(zhì) 6.2.3 實(shí)現(xiàn)頻率調(diào)制的方法與電路 6.2.3.1 實(shí)現(xiàn)方法：即直接調(diào)頻和間接調(diào)頻 6.2.3.2 調(diào)頻電路的技術(shù)指標(biāo) 6.2.3.3 變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路 6.2.3.4 其他直接調(diào)頻電路 6.2.4 調(diào)頻波的解調(diào)方法與電路 6.2.5 數(shù)字信號(hào)的調(diào)制1頻率調(diào)制信號(hào)的性質(zhì)信號(hào)的數(shù)學(xué)表示式、波形圖調(diào)頻波的頻譜特點(diǎn)： 1、調(diào)頻波的頻譜結(jié)構(gòu)； 2、調(diào)頻波的頻譜結(jié)構(gòu)與調(diào)制指數(shù)mF 關(guān)系密切； 3、對(duì)于某些mF值，載頻分量或某次旁頻分量的幅度是零； 4、頻率調(diào)制既是一種非線性過程，又

2、被稱為非線性調(diào)制；5、各頻率分量間的功率分配。調(diào)頻波的頻帶：1、調(diào)頻波所占的帶寬，理論上說是無窮寬的；2、可認(rèn)為調(diào)頻波的頻帶寬度是近似有限的；3、調(diào)頻波的頻帶寬度有兩種近似；4、對(duì)不同mF，調(diào)頻波帶寬的特點(diǎn)；5、多個(gè)正弦信號(hào)之和的調(diào)頻波的頻帶。頻率調(diào)制復(fù)習(xí)26.2.3 實(shí)現(xiàn)頻率調(diào)制的方法與電路調(diào)頻方法總體上可分為兩大類：直接調(diào)頻：直接使振蕩器的頻率隨調(diào)制信號(hào)呈線性關(guān)系變化。間接調(diào)頻：先將調(diào)制信號(hào)積分處理后，再進(jìn)行調(diào)相；窄帶調(diào)頻/調(diào)相可以采用阿姆斯特朗法（矢量疊加）。 2022/8/1436.2.3 實(shí)現(xiàn)頻率調(diào)制的方法與電路（續(xù)1）1、直接調(diào)頻：直接調(diào)頻就是直接使振蕩器的振蕩頻率隨調(diào)制信號(hào)成線性

3、關(guān)系變化。例如，在一個(gè)由LC回路決定振蕩頻率的振蕩器中，將一個(gè)可變電抗元件接入回路，使可變電抗元件的電抗值隨調(diào)制電壓而變化。即可使振蕩器的振蕩頻率隨調(diào)制信號(hào)而變化。如：變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路。特點(diǎn)：可變電抗在振蕩回路中（變?nèi)荻O管）。優(yōu)點(diǎn)：易于得到比較大的頻偏。缺點(diǎn)：中心頻率的穩(wěn)定度不易做得很高。 2022/8/1446.2.3 實(shí)現(xiàn)頻率調(diào)制的方法與電路（續(xù)2）2、間接調(diào)頻：利用調(diào)頻波與調(diào)相波之間的關(guān)系；將調(diào)制信號(hào)進(jìn)行積分處理，再進(jìn)行調(diào)相而得到調(diào)頻波。特點(diǎn)：可變電抗不在振蕩回路中，在振蕩器后級(jí)，如放大器的諧振回路中。優(yōu)點(diǎn)：載波中心頻率穩(wěn)定度較好。缺點(diǎn)：頻偏小。 56.2.3.2 調(diào)頻電路的技術(shù)

4、指標(biāo)1、調(diào)制特性：振蕩器的頻率偏移與調(diào)制電壓的關(guān)系稱為調(diào)制特性。在一定電壓范圍內(nèi)，調(diào)制特性應(yīng)近似為直線特性。2、調(diào)制靈敏度：調(diào)制電壓變化單位數(shù)值所產(chǎn)生的頻率偏移稱為調(diào)制靈敏度。2022/8/1466.2.3.2 調(diào)頻電路的技術(shù)指標(biāo)（續(xù)1）3、最大頻偏fm ：在調(diào)制電壓作用下，所能達(dá)到的最大頻率偏移。在FM中，一般要求最大頻偏在整個(gè)調(diào)制信號(hào)所占有的頻帶內(nèi)保持不變。不同的調(diào)頻系統(tǒng)對(duì)最大頻偏有不同的要求：調(diào)頻廣播：75kHz；電視伴音：50kHz；無線電話：5kHz。4、中心頻率穩(wěn)定度：調(diào)頻信號(hào)的瞬時(shí)頻率是以穩(wěn)定的中心頻率（載波頻率）為基準(zhǔn)變化的。如果中心頻率不穩(wěn)定，就有可能使調(diào)頻信號(hào)的頻譜落到接收

5、機(jī)通帶范圍之外，以致不能保證正常通信。76.2.3.3 變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路（1）變?nèi)荻O管的特性：變?nèi)莨苁抢肞N結(jié)來實(shí)現(xiàn)的。 PN結(jié)的電容包括勢(shì)壘電容和擴(kuò)散電容兩部分。變?nèi)莨芾玫氖莿?shì)壘電容，所以PN結(jié)是反向偏置的。V = 0時(shí)變?nèi)莨艿牡刃щ娙轂镃0。變?nèi)葜笖?shù)為，它是一個(gè)取決于PN結(jié)的結(jié)構(gòu)和雜質(zhì)分布情況的系數(shù)（緩變結(jié)，=1/3；突變結(jié)，=1/2；超突變結(jié)，=2）。接觸電位差為，硅管約為0.7V，鍺管約為0.2V 。2022年8月14日8（2）變?nèi)荻O管的調(diào)制特性分析加到變?nèi)莨軆啥说碾妷?，它由三部分組成：即偏置電壓；調(diào)制電壓； 回路振蕩電壓。附圖一通常，回路振蕩電壓幅度較小，可以認(rèn)為變?nèi)莨?/p>

6、所呈現(xiàn)的電容主要由偏置電壓和調(diào)制電壓決定；假定調(diào)制信號(hào)為單頻余弦信號(hào)，則加于變?nèi)莨軆啥说碾妷簽椋?022年8月14日9（2）變?nèi)荻O管的調(diào)制特性分析（續(xù)1）1、大頻偏調(diào)制特性分析：2022/8/1410（2）變?nèi)荻O管的調(diào)制特性分析（續(xù)2）式中： 表示變?nèi)莨茉谥挥衅秒妷篤B作用時(shí)所呈現(xiàn)的電容；電容調(diào)制度為： ，因 ，故 mC1。2022/8/1411（2）變?nèi)荻O管的調(diào)制特性分析（續(xù)3）1、大頻偏調(diào)制特性分析：可得振蕩頻率的表示式為：可展開為：可得調(diào)制特性為：返回2022/8/1412（2）變?nèi)荻O管的調(diào)制特性分析（續(xù)4）上式表明：有與調(diào)制信號(hào)成正比的成分； 有常數(shù)成分，產(chǎn)生了中心頻率的偏移

7、；有與調(diào)制信號(hào)頻率各次諧波成比例的成分，從而使頻率調(diào)制過程產(chǎn)生了非線性失真。為了減小非線性失真，在變?nèi)莨苷{(diào)頻電路中，總是設(shè)法使變?nèi)莨芄ぷ髟?2（超突變結(jié)）的區(qū)域。2022/8/1413（2）變?nèi)荻O管的調(diào)制特性分析（續(xù)5）2、小頻偏調(diào)制特性分析可得調(diào)制特性為：上式表明：有與調(diào)制信號(hào)成正比的成分； 有常數(shù)成分，產(chǎn)生了中心頻率的偏移；有與調(diào)制信號(hào)頻率各次諧波成比例的成分，從而使頻率調(diào)制過程產(chǎn)生了非線性失真。設(shè)法使變?nèi)莨芄ぷ髟?1 的區(qū)域，可以近似實(shí)現(xiàn)線性調(diào)頻的功能。14（3）變?nèi)荻O管的調(diào)制電路分析返回R1, R2, R3, LP3 晶體管直流偏置LP2,C9,避免高頻振蕩 進(jìn)入音頻調(diào)制源音頻調(diào)制

8、信號(hào)通過LP1, LP2加到變?nèi)莨苌螩7,C8,LP4,電源濾波LP1,Ed,變?nèi)莨苤绷髌?022/8/1415（3）變?nèi)荻O管的調(diào)制電路分析（續(xù)1）電路特點(diǎn)：兩個(gè)變?nèi)荻O管，并且同極性對(duì)接，通常稱為背靠背聯(lián)接。對(duì)振蕩信號(hào)來說，兩只變?nèi)莨苁谴?lián)的，每個(gè)變?nèi)莨苌纤佑械恼袷庪妷簝H為諧振回路兩端電壓的一半。對(duì)B-B端加入的直流偏置電壓和調(diào)制電壓來說，兩只變?nèi)莨芟喈?dāng)于并聯(lián)。當(dāng)加于變?nèi)莨軆啥苏袷庪妷悍容^大時(shí)，變?nèi)莨芸赡芄ぷ饔趯?dǎo)通狀態(tài)，這將降低回路的Q值，鍺管約為0.2V 。上圖16舉例：求調(diào)頻波的中心頻率 ；最大頻偏； 和 。0.260.340.490.310.130.042022/8/1417舉

9、例（續(xù)1）調(diào)頻波的中心頻率：最大頻偏：2022/8/14186.2.3.4 其他直接調(diào)頻電路（1）變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路的優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：電路簡(jiǎn)單，變?nèi)莨鼙旧眢w積??；工作頻率高；易于獲得較大的頻偏。缺點(diǎn)：產(chǎn)生了中心頻率的偏移。由于偏置電壓漂移，溫度變化等會(huì)改變變?nèi)莨艹尸F(xiàn)的電容，從而影響中心頻率的穩(wěn)定度等；在頻偏較大時(shí)，非線性失真較大。為了減小非線性失真，在變?nèi)莨苷{(diào)頻電路中，總是設(shè)法使變?nèi)莨芄ぷ髟?2（超突變結(jié)）的區(qū)域。用了兩個(gè)變?nèi)荻O管背靠背聯(lián)接電路。這可以減弱變?nèi)莨軐?duì)回路Q值的影響。用晶體振蕩器直接調(diào)頻電路：晶體振蕩器變?nèi)荻O管直接調(diào)頻的相對(duì)頻偏很小，只有10-4量級(jí)。19（2）晶體振蕩器直接

10、調(diào)頻電路電路特點(diǎn)：電路中晶體當(dāng)?shù)刃щ姼性谩９ぷ黝l率在 fq 和 fp 之間。兩個(gè)諧振頻率十分接近。雖頻偏小，但中心頻率穩(wěn)定度高。2022/8/1420（2）晶體振蕩器直接調(diào)頻電路（續(xù)1）舉例：無線話筒發(fā)射機(jī) 輸出回路調(diào)諧在振蕩器三次諧波100MHz上 預(yù)加重網(wǎng)絡(luò) 2022/8/1421（2）晶體振蕩器直接調(diào)頻電路（續(xù)2）晶體振蕩器直接調(diào)頻電路：電路中晶體當(dāng)?shù)刃щ姼性?；兩個(gè)諧振頻率十分接近；雖頻偏小，但中心頻率穩(wěn)定度高。加大頻偏的措施：串電感，并電感。0頻偏加大。22（2）晶體振蕩器直接調(diào)頻電路（續(xù)3）加大頻偏的措施：串電感，并電感。0當(dāng)工作頻率很高時(shí)， ， 支路呈電感，再并電感 ，頻偏

11、加大。2022/8/14236.2.3.5 間接調(diào)頻先將調(diào)制信號(hào)進(jìn)行積分處理，再進(jìn)行調(diào)相而得到調(diào)頻波，其方框如下圖所示：優(yōu)點(diǎn)：載波中心頻率穩(wěn)定度較好。調(diào)相器的類型：載波通過失諧回路法（調(diào)制系數(shù)?。?6以內(nèi)）；矢量合成法，又稱阿姆斯特朗法（調(diào)制系數(shù)?。?12以內(nèi)） ；脈沖調(diào)相法。2022/8/1424（1）變?nèi)荻O管調(diào)相電路 載波調(diào)制信號(hào)+9v輸出變?nèi)荻O管的調(diào)制特性為：載波頻率為 f0 ，回路失諧，則并聯(lián)回路失諧產(chǎn)生的相移是（失諧較小）：并聯(lián)回路產(chǎn)生的相移是按調(diào)制信號(hào)的規(guī)律變化。（即調(diào)相）2022/8/1425（2）矢量合成法調(diào)相電路2022/8/1426實(shí)現(xiàn)頻率調(diào)制的方法與電路小結(jié)實(shí)現(xiàn)方法：即直接調(diào)頻和間接調(diào)頻直接調(diào)頻間接調(diào)頻調(diào)頻電路的技術(shù)指標(biāo)：1、調(diào)制特性2、調(diào)制靈敏度3、最大頻偏fm 4、中心頻率穩(wěn)定度2022/8/1427實(shí)現(xiàn)頻率調(diào)制的方法與電路小結(jié)（續(xù)1）變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路變?nèi)荻O管的調(diào)制特性分析加到變?nèi)莨軆啥说娜糠蛛妷捍箢l偏調(diào)制特性分析小頻偏調(diào)制特性分析變?nèi)荻O管的調(diào)制電路分析變?nèi)莨軆啥巳糠蛛妷旱姆治鰞蓚€(gè)變?nèi)荻O管的背靠背聯(lián)接變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路的優(yōu)缺點(diǎn)晶體振蕩器直接調(diào)頻電路間接調(diào)頻電路間接調(diào)頻電路的優(yōu)缺點(diǎn)變?nèi)荻O管調(diào)相電路矢量合成法調(diào)相電路 28習(xí)題十四：6-232