高頻電子線路第6章角度調(diào)制與解調(diào)

第6章角度調(diào)制與解調(diào)概述角度調(diào)制原理及特性調(diào)頻電路調(diào)相電路調(diào)角信號的解調(diào)1高頻電子線路第6章角度調(diào)制與解調(diào)共85頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!

6.1概述高頻振蕩的振幅不變，而瞬時相位隨調(diào)制信號按一定關(guān)系變化。（簡稱調(diào)角）一、角度調(diào)制的定義與分類定義：相位調(diào)制（簡稱調(diào)相）：高頻振蕩的振幅不變，而其瞬時角頻率隨調(diào)制信號線性關(guān)系變化。FM頻率調(diào)制（簡稱調(diào)頻）：高頻振蕩的振幅不變，而其瞬時相位隨調(diào)制信號線性關(guān)系變化。PM二、角度調(diào)制的優(yōu)點與用途優(yōu)點：抗干擾能力強(qiáng)、載波功率利用率高用途：FM：調(diào)頻廣播、廣播電視、通信及遙控遙測等PM：數(shù)字通信等分類：2高頻電子線路第6章角度調(diào)制與解調(diào)共85頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!6.2角度調(diào)制原理及特性6.2.1瞬時角頻率與瞬時相位當(dāng)進(jìn)行角度調(diào)制（FM或PM）后,其已調(diào)波的角頻率將是時間的函數(shù)即ω(t)，可用旋轉(zhuǎn)矢量表示。t=tω(t)t=0實軸設(shè)高頻載波信號為：設(shè)旋轉(zhuǎn)矢量的長度為，且當(dāng)t=0時，初相位為，t=t時，矢量與實軸之間的瞬時相位為。而該矢量在實軸上的投影：顯然有：3高頻電子線路第6章角度調(diào)制與解調(diào)共85頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!6.2.2調(diào)角信號的時域特性一、調(diào)頻信號載波信號：調(diào)制信號：瞬時角頻率：(t)=c+kfu(t)rad/s·V=c

+(t)瞬時相位：相移則FM信號為角頻移4高頻電子線路第6章角度調(diào)制與解調(diào)共85頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!

u(t)=Um

cost(t)=c+fm

cost調(diào)制信號瞬時角頻率調(diào)頻波相移最高最密特點：調(diào)制信號電平最高處對應(yīng)的瞬時正頻移最大，波形最密集；調(diào)制信號電平最低處對應(yīng)的瞬時負(fù)頻移最大，波形最稀疏。最低最稀波形（等幅疏密波）：5高頻電子線路第6章角度調(diào)制與解調(diào)共85頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!設(shè)u(t)=Um

cost，單頻調(diào)制時，則調(diào)相指數(shù)（最大相移）mpΔωpmΩ最大角頻移在振幅調(diào)制中，調(diào)幅指數(shù)ma≤1，否則會產(chǎn)生過調(diào)幅失真。而在角度調(diào)制中，無論是調(diào)頻還是調(diào)相，調(diào)制指數(shù)均可大于1。需要說明：6高頻電子線路第6章角度調(diào)制與解調(diào)共85頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!三、調(diào)頻信號與調(diào)相信號的比較調(diào)制信號u(t)=Um

cost載波信號uc(t)=Ucm

cosc

t調(diào)頻調(diào)相瞬時角頻率(t)

=

c+kf

u(t)=c+fmcost=c–

pmsin

t

瞬時相位=ct+kp

u(t)=ct+mpcos

t

最大角頻移=kfUm=mf=kpUm

=mp最大相移mp=kpUm

fm

pm表達(dá)式7高頻電子線路第6章角度調(diào)制與解調(diào)共85頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!(2)調(diào)頻信號的調(diào)頻指數(shù)mf與調(diào)制信號頻率有關(guān)（成反比）,最大角頻移fm與調(diào)制信號頻率無關(guān)；而調(diào)相信號的最大角頻移pm與調(diào)制信號頻率有關(guān)（成正比）,調(diào)相指數(shù)mp與調(diào)制信號頻率無關(guān)。(3)從理論上講，調(diào)頻信號的最大角頻移fm<c，由于載頻c很高，故fm可以很大，即調(diào)制范圍很大。由于相位以2π為周期，因此調(diào)相信號的最大相移（調(diào)相指數(shù)）mp<π，故調(diào)制范圍很小。eg:將調(diào)制信號先微分，然后再對載波調(diào)頻，則得調(diào)相信號；將調(diào)制信號先積分，再對載波進(jìn)行調(diào)相，則得調(diào)頻信號。8高頻電子線路第6章角度調(diào)制與解調(diào)共85頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!例2一組頻率為3003000Hz的余弦調(diào)制信號，振幅相同，調(diào)頻時最大頻移為

75kHz，調(diào)相時最大相移為

2rad，試求調(diào)制信號頻率范圍內(nèi)：(1)調(diào)頻時mf的變化范圍;(2)調(diào)相時fpm的范圍;[解](1)調(diào)頻時，ffm與調(diào)制信號頻率無關(guān)，恒為75kHz。故(2)調(diào)相時，mP與調(diào)制信號頻率無關(guān)，恒為2rad

。故9高頻電子線路第6章角度調(diào)制與解調(diào)共85頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!可得載頻對邊頻第二對邊頻第三對邊頻第四對邊頻10高頻電子線路第6章角度調(diào)制與解調(diào)共85頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!（3）載頻分量和各邊頻分量的振幅均隨Jn(m)而變化。調(diào)角信號頻譜特點：（1）調(diào)角信號的頻譜是由載頻和無數(shù)對上、下邊頻分量組成，它不是調(diào)制信號頻譜的線性搬移。（2）奇數(shù)項的上、下邊頻分量的振幅相等，極性相反；偶數(shù)項的上、下兩邊頻分量的振幅相等，極性都相同。ωc-ΩΩΩωFM/PM的頻譜ωc+Ωωcωc+2Ωωc+3Ωωc+4Ωωc-2Ωωc-3Ωωc-4ΩΩωcω調(diào)制信號uΩ載波uc11高頻電子線路第6章角度調(diào)制與解調(diào)共85頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!（1）因為調(diào)角波是等幅波，所以它的總功率為常數(shù)，不隨調(diào)制指數(shù)mf的變化而變化，并且等于未調(diào)制前的載波功率。討論：（4）調(diào)制后盡管部分功率由載頻向邊頻轉(zhuǎn)換，但大部分能量還是集中在載頻附近的若干個邊頻之中。（2）調(diào)制后，已調(diào)波出現(xiàn)許多頻率分量，這個總功率就分配到各個分量。隨m的不同，各頻率分量之間功率分配數(shù)值不同。

（3）調(diào)制過程不需要外界供給邊頻功率，只是高頻信號本身載頻功率與邊頻功率的重新分配。

12高頻電子線路第6章角度調(diào)制與解調(diào)共85頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!當(dāng)

m>>1時，BW2m

F=2fm，稱為寬帶調(diào)角信號。當(dāng)

m<<1時，BW2F，其值近似為調(diào)制信號頻率的兩倍，相當(dāng)于調(diào)幅波的帶寬。這時，調(diào)角信號的頻譜由載波分量和一對幅值相同，極性相反的上、下邊頻分量組成，稱窄帶調(diào)角信號。討論：（2）作為調(diào)相波時，由于

mp=

kpUm與F無關(guān)。可見，BWPM=2(mp+1)F，在Um

不變條件下，BWPM與

F成正比的增加。（1）作為調(diào)頻信號時，與F成反比。可見，BWFM=2(mf+1)F，在Um不變條件下，增大F，BWFM變化不大。13高頻電子線路第6章角度調(diào)制與解調(diào)共85頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!四、調(diào)角信號與調(diào)幅信號的比較調(diào)角信號比之調(diào)幅信號的優(yōu)缺點：調(diào)角信號功率等于未調(diào)制時的載波功率，與調(diào)制指數(shù)m無關(guān)，因此不論m為多大，發(fā)射機(jī)末級均可工作在最大功率狀態(tài)，從而可提高發(fā)送設(shè)備的功率利用率。故角度調(diào)制不宜在信道擁擠、且頻率范圍不寬的短波波段使用，而適合在頻率范圍很寬的超高頻或微波波段使用。

優(yōu)點：（1）抗干擾能力強(qiáng)（2）功率利用率高因為調(diào)角信號為等幅信號，其幅度不攜帶信息，故可采用限幅電路消除干擾所引起的寄生調(diào)幅。缺點：有效帶寬比調(diào)幅信號大得多，且有效帶寬與m相關(guān)。14高頻電子線路第6章角度調(diào)制與解調(diào)共85頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!2.間接調(diào)頻載波振蕩器Ucmcosctu(t)積分器調(diào)相器（先對調(diào)制信號積分，后對載波進(jìn)行調(diào)相）間接調(diào)頻法不在振蕩器中進(jìn)行，故

優(yōu)點：中心頻率較穩(wěn)定

缺點：不易獲得大頻偏15高頻電子線路第6章角度調(diào)制與解調(diào)共85頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!6.3.2變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路一、變?nèi)荻O管urCjo特點:(1)必須工作在反向偏壓符號:壓控特性或（電壓控制可變電抗元件）(2)結(jié)電容隨外加的反向電壓變化而變化ur

=0時的結(jié)電容外加反向偏壓PN結(jié)勢壘電壓（導(dǎo)通電壓）變?nèi)葜笖?shù)取值1/3～616高頻電子線路第6章角度調(diào)制與解調(diào)共85頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁!CjurVQurtCjtCjQ2.具體分析為電容調(diào)制度對應(yīng)的結(jié)電容為CjQ調(diào)制狀態(tài)時變?nèi)荻O管的結(jié)電容Cj載波狀態(tài)時

，此時17高頻電子線路第6章角度調(diào)制與解調(diào)共85頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁!當(dāng)m很小可忽略三次方以上的高次項，則瞬時頻率為：中心角頻率偏移項二次諧波失真項可見會導(dǎo)致如下影響：線性調(diào)頻所需項1)中心頻率會產(chǎn)生偏移，其偏移量為：2)調(diào)頻波會產(chǎn)生非線性失真,二次諧波失真最大偏移為

②

當(dāng)18高頻電子線路第6章角度調(diào)制與解調(diào)共85頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁!（2）變?nèi)荻O管部分接入振蕩回路變?nèi)莨懿糠纸尤牖芈匪鶚?gòu)成的調(diào)頻電路，中心頻率的穩(wěn)定提高了，但調(diào)制靈敏度和最大頻偏都降低。19高頻電子線路第6章角度調(diào)制與解調(diào)共85頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁!例1：20高頻電子線路第6章角度調(diào)制與解調(diào)共85頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁!在要求調(diào)頻波中心頻率穩(wěn)定度較高，而頻偏較小的場合，可以采用直接對晶體振蕩器調(diào)頻的方法。

6.3.3晶體振蕩器直接調(diào)頻電路

1．晶體振蕩器直接調(diào)頻原理其振蕩頻率為：

在電路中，當(dāng)Cj變化時，CL變化，從而使晶體振蕩器的振蕩頻率也發(fā)生變化，如果壓控元件Cj受調(diào)制電壓 控制，則PierceOscillator就成為一個晶體調(diào)頻振蕩器。C2ClCjJTbce21高頻電子線路第6章角度調(diào)制與解調(diào)共85頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁!調(diào)相的實現(xiàn)方法:矢量合成法調(diào)相可變移相法調(diào)相可變時延法調(diào)相一、可變移相法調(diào)相電路可控的移相網(wǎng)絡(luò)可控移相網(wǎng)絡(luò)有多種實現(xiàn)電路，其中應(yīng)用最廣的是由變?nèi)荻O管和電感組成的調(diào)諧回路。6.4調(diào)相電路22高頻電子線路第6章角度調(diào)制與解調(diào)共85頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁!2.工作原理（1）當(dāng)時，變?nèi)荻O管反向電壓加大，減小附加相移在調(diào)制信號控制下變化，導(dǎo)致輸出電壓的相位也隨調(diào)制信號變化，從而實現(xiàn)調(diào)相。變?nèi)荻O管反向電壓諧振回路的諧振頻率為:輸出電壓與輸入電壓同相cZ90o–90o（2）當(dāng)時，諧振回路的諧振頻率為:＋－（3）當(dāng)時，變?nèi)荻O管反向電壓減小，增大諧振回路的諧振頻率為:輸出電壓的相位為輸出電壓的相位為23高頻電子線路第6章角度調(diào)制與解調(diào)共85頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁!在失諧不大的條件下，+u

(t)–實現(xiàn)線性調(diào)相的條件：24高頻電子線路第6章角度調(diào)制與解調(diào)共85頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁!二、可變時延法調(diào)相電路可控的時延網(wǎng)絡(luò)脈沖調(diào)相電路:能得到較大的相移，調(diào)制線性較好，但電路復(fù)雜。25高頻電子線路第6章角度調(diào)制與解調(diào)共85頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第25頁!(2)矢量合成法實現(xiàn)模型實現(xiàn)線性調(diào)相的條件：26高頻電子線路第6章角度調(diào)制與解調(diào)共85頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第26頁!圖所示為某調(diào)頻設(shè)備的組成框圖，已知間接調(diào)頻電路輸出的調(diào)頻信號中心頻率fc1=100kHz，最大頻偏Δfm1=97.64Hz，混頻器的本振信號頻率fL=14.8MHz，取下邊頻輸出，試求輸出調(diào)頻信號uo(t)的中心頻率fc和最大頻偏Δfm。例2解：fc2=4×4×3×fc1=48×100kHz=4.8MHz

Δfm2=4×4×3×Δfm1=48×97.64Hz=4.687kHz

fc3=fL-fc2=(14.8-4.8)MHz=10MHz

Δfm3=Δfm2=4.687kHzfc=4×4×fc3=16×10MHz=160MHzΔfm=4×4×Δfm3=16×4.687kHz=75kHz27高頻電子線路第6章角度調(diào)制與解調(diào)共85頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第27頁!6.5.1概述從調(diào)相波中取出原調(diào)制信號。從調(diào)頻波中取出原調(diào)制信號。鑒頻器FM輸出與輸入信號的瞬時頻率偏移成正比。鑒相器PM輸出與輸入信號的瞬時相位偏移成正比。從頻譜上看：調(diào)角信號的解調(diào)也是頻譜的非線性搬移的過程調(diào)頻波的解調(diào)（鑒頻）：調(diào)相波的解調(diào)（鑒相）：實現(xiàn)上述功能的電路稱為鑒頻器。實現(xiàn)上述功能的電路稱為鑒相器。28高頻電子線路第6章角度調(diào)制與解調(diào)共85頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第28頁!0Δfuo(t)Bm表明了鑒頻特性曲線在原點（ ）處的斜率。（3）鑒頻線性范圍：Bm>2Δfm

（2）鑒頻跨導(dǎo)(鑒頻靈敏度)定義：（4）非線性失真：應(yīng)盡可能小SD值越大，鑒頻曲線越陡，鑒頻能力越強(qiáng)。鑒頻特性曲線接近于直線的頻率范圍。29高頻電子線路第6章角度調(diào)制與解調(diào)共85頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第29頁!鑒相器可實現(xiàn)PM信號的解調(diào)，但也廣泛用于解調(diào)FM信號，以及鎖相技術(shù)及頻率合成技術(shù)中。鑒相器是用來比較兩個同頻輸入電壓 和 的相位，而輸出電壓是兩個輸入電壓相位差的函數(shù)，

即當(dāng)線性鑒相的情況下，輸出電壓與兩個輸入電壓的瞬時相位差成正比。

鑒相器其中：的瞬時相位。的瞬時相位。即6.5.2鑒相器鑒相器模擬鑒相器數(shù)字鑒相器疊加型門電路鑒相器乘積型30高頻電子線路第6章角度調(diào)制與解調(diào)共85頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第30頁!（一）和均為小信號根據(jù)模擬乘法器的特性，其輸出電流（小于26mV）uo(t)乘法器低通濾波器u2u1經(jīng)低通濾波器濾波，在負(fù)載可得輸出電壓為鑒相特性曲線鑒相跨導(dǎo)：線性鑒相范圍:π-π31高頻電子線路第6章角度調(diào)制與解調(diào)共85頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第31頁!經(jīng)低通濾波器濾波，在負(fù)載可得輸出電壓為鑒相特性曲線鑒相跨導(dǎo)：線性鑒相范圍:32高頻電子線路第6章角度調(diào)制與解調(diào)共85頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第32頁!經(jīng)低通濾波器濾波，在負(fù)載可得輸出電壓為鑒相跨導(dǎo)：線性鑒相范圍:可見乘積型鑒相器應(yīng)盡量采用大信號工作狀態(tài),這樣可獲得較寬的線性鑒相范圍。33高頻電子線路第6章角度調(diào)制與解調(diào)共85頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第33頁!（一）異或門鑒相器

2、異或門的特點:兩個輸入電平不同時，輸出為“1”，其余為“0”。3、經(jīng)低通濾波器濾波后，輸出電壓與的關(guān)系為三角形，可表示為兩信號延時為，它反映了兩信號的相位差，信號和兩方波信號，1、其鑒相跨導(dǎo)為34高頻電子線路第6章角度調(diào)制與解調(diào)共85頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第34頁!相移乘積型在集成電路調(diào)頻機(jī)中較多采用的相移乘積鑒頻器。它是將輸入FM信號經(jīng)移相網(wǎng)絡(luò)后生成與FM信號電壓正交的參考信號電壓，它與輸入的FM信號電壓同時加入相乘器，相乘器輸出再經(jīng)低通濾波器濾波后，便可還原出原調(diào)制信號。

相乘器低通濾波器uFMuΩ90o移相網(wǎng)絡(luò)(2)35高頻電子線路第6章角度調(diào)制與解調(diào)共85頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第35頁!：分析：鑒頻特性曲線為鑒頻器的輸出電壓與輸入信號的瞬時頻率偏移之間的關(guān)系，而鑒頻跨導(dǎo)為鑒頻特性曲線的斜率，所以有：解：例136高頻電子線路第6章角度調(diào)制與解調(diào)共85頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第36頁!上下對稱包絡(luò)檢波三個并聯(lián)調(diào)諧回路組成的調(diào)頻-調(diào)幅調(diào)頻變換電路+-二、雙失諧回路斜率鑒頻器（一）電路結(jié)構(gòu)uo=uo1–uo237高頻電子線路第6章角度調(diào)制與解調(diào)共85頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第37頁!三、相位鑒頻器（（1）移相網(wǎng)絡(luò)：（2）u1經(jīng)耦合電容CC在扼流圈LC上產(chǎn)生的電壓為u1（3）包絡(luò)檢波器：(一)電路結(jié)構(gòu)-++--+-+互感耦合電容耦合38高頻電子線路第6章角度調(diào)制與解調(diào)共85頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第38頁!而次級回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢所以次級回路兩端電壓為：初級回路品質(zhì)因數(shù)較高，可忽略的損耗電阻；定性分析的兩點假設(shè):(2)初、次級互感耦合較弱，可忽略次級損耗對初級的影響。副邊線圈電阻39高頻電子線路第6章角度調(diào)制與解調(diào)共85頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第39頁!（2）當(dāng)瞬時頻率f>fc時則有：即有：且隨(次級回路呈容性)40高頻電子線路第6章角度調(diào)制與解調(diào)共85頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第40頁!互感耦合回路相位鑒頻器中的耦合雙回路是一個頻—相變換器，它把FM波變換成PM—FM波，而FM波與PM—FM波經(jīng)疊加后變換成兩個AM—FM波，經(jīng)包絡(luò)檢波器后即可恢復(fù)原調(diào)制信號，

根據(jù)上述分析，相位鑒頻器具有下圖所示的鑒頻特性曲線。其過程為：ffc41高頻電子線路第6章角度調(diào)制與解調(diào)共85頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第41頁!討論：兩個檢波二極管D1D2都調(diào)換極性，電路還能正常工作，只是鑒頻特性與原鑒頻特性反向。只接反一個，此時兩者信號中的調(diào)制信號分量將被抵消，而直流分量則加倍，電路不能實現(xiàn)鑒頻（1）相位鑒頻器的兩個檢波二極管D1、D2都調(diào)換極性，電路還能否工作？（2）只接反一個，電路還能否工作？（3）一個損壞，電路還能否工作？故電路仍能實現(xiàn)鑒頻，但鑒頻特性變差。42高頻電子線路第6章角度調(diào)制與解調(diào)共85頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第42頁!

（一）電路結(jié)構(gòu)四、比例鑒頻器三處改動：（1）在比例鑒頻器中D2反接（2）在電阻兩端并聯(lián)一個大電容C0，C0與（R+R）組成較 大的時間常數(shù)（約為0.1——0.25s）。這樣在檢波過程中C0兩端電壓基本不變，等于Udc（3）比例鑒頻器輸出電壓取自中點d，e兩點。

+uo-（具有鑒頻、限幅的功能）Udc＋－43高頻電子線路第6章角度調(diào)制與解調(diào)共85頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第43頁!討論:（1）當(dāng)f=f

c時，（2）當(dāng)f>fc時（3）當(dāng)f<fc時44高頻電子線路第6章角度調(diào)制與解調(diào)共85頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第44頁!u(t)=Um

cost(t)=c+kfUm

cost=c+fm

cost調(diào)頻指數(shù)（最大相移）最大角頻移單頻調(diào)制時則ΔωfmΩmf45高頻電子線路第6章角度調(diào)制與解調(diào)共85頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第45頁!二、調(diào)相信號載波信號：調(diào)制信號：故調(diào)相信號為rad/V瞬時相位：相移瞬時角頻率：角頻移46高頻電子線路第6章角度調(diào)制與解調(diào)共85頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第46頁!

u(t)=Um

cost調(diào)制信號瞬時角頻率調(diào)相波相移波形（等幅疏密波）：特點：調(diào)制信號電平變化率（斜率）最大處對應(yīng)的瞬時正頻移最大，波形最密集；調(diào)制信號電平變化率最小處對應(yīng)的瞬時負(fù)頻移最大，波形最稀疏。最大最密最小最稀47高頻電子線路第6章角度調(diào)制與解調(diào)共85頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第47頁!調(diào)頻信號與調(diào)相信號的相同之處在于:(1)二者都是等幅信號。(2)二者的頻率和相位都隨調(diào)制信號而變化,均產(chǎn)生頻移與相移，成為疏密波形。正頻移最大處，即瞬時頻率最高處，波形最密；負(fù)頻移動最大處，即瞬時頻率最低處，波形最疏。調(diào)頻信號與調(diào)相信號的區(qū)別在于:(1)

二者的頻率和相位隨調(diào)制信號變化的規(guī)律不一樣，但由于瞬時頻率與瞬時相位是微積分關(guān)系，故二者是有緊密聯(lián)系的。(3)二者的最大角頻移m均等于調(diào)制指數(shù)m與調(diào)制信號頻率的乘積。48高頻電子線路第6章角度調(diào)制與解調(diào)共85頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第48頁!例1已知u(t)=5cos(2103t)V，調(diào)角信號表達(dá)式為uo(t)=10cos[(2106t)+10cos(2103t)]V試判斷該調(diào)角信號是調(diào)頻信號還是調(diào)相信號，并求調(diào)制指數(shù)、最大頻移、載波頻率和載波振幅。[解]=2106t+10cos(2103t)調(diào)相指數(shù)mp=10rad載波頻率fc

=106(Hz)fpm=mpF最大頻移載波振幅Ucm

=10V=10103=10kHz相移正比于調(diào)制信號，故為調(diào)相信號。49高頻電子線路第6章角度調(diào)制與解調(diào)共85頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第49頁!6.2.3調(diào)角信號的頻譜與帶寬一、調(diào)角信號的頻譜FM信號和PM信號的頻譜結(jié)構(gòu)相同，下面僅討論調(diào)頻波的頻譜。設(shè)調(diào)制信號，載波信號，則根據(jù)貝塞爾函數(shù)理論有：

Jn(mf)稱為以mf為參數(shù)的n階類貝塞爾函數(shù)50高頻電子線路第6章角度調(diào)制與解調(diào)共85頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第50頁!12345678910111213mJn(m)Jn(m)隨m、n變化的規(guī)律1.00.80.60.40.20–0.2–0.4n=0n=1n=2n=3

n增大時，總趨勢使邊頻分量振幅減小。

m越大，具有較大振幅的邊頻分量就越多；且有些邊頻分量振幅超過載頻分量振幅。當(dāng)m為某些值時，載頻分量可能為零，m為其它某些值時，某些邊頻分量振幅可能為零。

51高頻電子線路第6章角度調(diào)制與解調(diào)共85頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第51頁!二、調(diào)角信號的功率類Besselfunction的性質(zhì)：

（1），即（2）對于任何mf值，均有52高頻電子線路第6章角度調(diào)制與解調(diào)共85頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第52頁!三、調(diào)角信號的帶寬實際上可以把調(diào)角信號認(rèn)為是有限帶寬的信號，這取決于實際應(yīng)用中允許解調(diào)后信號的失真程度。理論上：頻帶無限寬凡是振幅小于未調(diào)載波振幅的10%的邊頻分量可以忽略不計。即

常用的工程準(zhǔn)則：

BW=2(m+1)F=2F

+2

fm由Besselfunction可得調(diào)角信號的有效帶寬為53高頻電子線路第6章角度調(diào)制與解調(diào)共85頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第53頁!BW=2(m+1)Fmax當(dāng)

m<<1時，BW2Fmax當(dāng)

m>>1時，BW2m

F=2fm其中，

fm=mFmax

PM信號的有效帶寬與調(diào)制信號的頻率成正比。如果按最高調(diào)制頻率設(shè)計信道，則在調(diào)制頻率低時有很大余量，系統(tǒng)頻帶利用不充分，因此在模擬通信系統(tǒng)中，調(diào)頻比調(diào)相應(yīng)用更廣。對有限頻帶的調(diào)制信號，即F=Fmin～Fmax，則調(diào)角信號的帶寬為

54高頻電子線路第6章角度調(diào)制與解調(diào)共85頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第54頁!振蕩電路LC有源電路1.直接調(diào)頻用調(diào)制信號直接控制載波振蕩器頻率，使其與調(diào)制信號成正比。調(diào)頻輸出可控電抗元件調(diào)制電壓直接調(diào)頻法

優(yōu)點：頻偏較大

缺點：中心頻率易不穩(wěn)定6.3.1調(diào)頻電路的實現(xiàn)方法與主要性能要求一、調(diào)頻方法直接調(diào)頻間接調(diào)頻可控的電容元件：變?nèi)荻O管、電抗管可控的電感元件：電抗管、具有鐵氧體 磁芯的電感線圈6.3調(diào)頻電路55高頻電子線路第6章角度調(diào)制與解調(diào)共85頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第55頁!二、調(diào)頻電路的主要性能要求（1）具有線性的調(diào)制特性，即（2）調(diào)制靈敏度要高，即kf

要大（3）載波的頻率穩(wěn)定度要高（4）最大頻偏與調(diào)制信號頻率無關(guān)

（5）無寄生調(diào)幅56高頻電子線路第6章角度調(diào)制與解調(diào)共85頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第56頁!二、工作原理1.電路組成互感耦合振蕩器變?nèi)荻O管和它的偏置電路+-低頻旁路電容加在Cj上的反向直流偏壓57高頻電子線路第6章角度調(diào)制與解調(diào)共85頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第57頁!瞬時振蕩頻率:最大頻偏未加調(diào)制信號時的載波頻率：即為調(diào)頻振蕩器的中心頻率。討論：①設(shè)γ=2即實現(xiàn)線性調(diào)頻。（1）變?nèi)荻O管作為振蕩回路的總電容58高頻電子線路第6章角度調(diào)制與解調(diào)共85頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第58頁!3)調(diào)頻波的最大頻偏為：當(dāng)調(diào)頻電路要求的相對頻偏較小時，m值就很小，此時對的要求就不高。例：調(diào)頻廣播的中心頻率為若要求最大頻偏為,則可見m很小，則對應(yīng)的中心頻率偏移量和非線性失真就很小，故對的要求不高當(dāng)調(diào)頻電路要求的相對頻偏較大時，對的要求就嚴(yán)格些。變?nèi)荻O管直接接入振蕩回路的缺點：調(diào)頻電路的中心頻率穩(wěn)定度較差。59高頻電子線路第6章角度調(diào)制與解調(diào)共85頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第59頁!三、電路實例bce(1)是電容三點式振蕩電路，通過變?nèi)荻O管的電容變化實現(xiàn)調(diào)頻。(2)高頻扼流圖對直流和調(diào)制信號短路，而對載頻開路。因而加在兩個變?nèi)荻O管上的反向電壓是相同的。+Ur_(3)本電路的特殊點是采用了兩個變?nèi)荻O管反向串聯(lián)接入振蕩回路，對高頻信號而言，使得每個變?nèi)荻O管兩端的高頻電壓減小一半，可減弱高頻電壓對變?nèi)荻O管總電容的影響。60高頻電子線路第6章角度調(diào)制與解調(diào)共85頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第60頁!61高頻電子線路第6章角度調(diào)制與解調(diào)共85頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第61頁!注意：晶體在電路中呈現(xiàn)為一個等效電感，故只能工作于晶體的串聯(lián)諧振頻率f

q與并聯(lián)諧振頻率fp之間故調(diào)頻波的最大相對頻偏很小。實現(xiàn)調(diào)頻的最大頻偏：最大相對頻偏:2.實際電路舉例62高頻電子線路第6章角度調(diào)制與解調(diào)共85頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第62頁!載波輸入一、變?nèi)荻O管調(diào)相電路R3C3電路對調(diào)制信號構(gòu)成積分電路實際加到變?nèi)荻O管上的調(diào)制電壓uΩ’(t)為

就構(gòu)成間接調(diào)頻。1.電路組成構(gòu)成調(diào)相電路。+u

(t)–63高頻電子線路第6章角度調(diào)制與解調(diào)共85頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第63頁!3.調(diào)相分析設(shè)輸入載波信號（1）變?nèi)荻O管作為回路總電容，當(dāng)m很小時，回路的諧振頻率為輸出電壓：調(diào)制信號+u

(t)–分別是諧振回路在上呈現(xiàn)的阻抗幅值和相移。64高頻電子線路第6章角度調(diào)制與解調(diào)共85頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第64頁!對于要求大的相移，可采用多級單回路構(gòu)成的變?nèi)荻O管調(diào)相電路。三級單回路變?nèi)荻O管調(diào)相電路最大相移：65高頻電子線路第6章角度調(diào)制與解調(diào)共85頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第65頁!三、矢量合成法調(diào)相電路(1)矢量合成法原理單音調(diào)制時，調(diào)相信號可表示為故66高頻電子線路第6章角度調(diào)制與解調(diào)共85頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第66頁!四、擴(kuò)展線性頻偏的方法可先用倍頻器將載波頻率和最大頻偏同時擴(kuò)展n倍，然后再用混頻器將調(diào)頻信號的載波頻率改變?yōu)樗柚?。調(diào)頻振蕩器n倍頻器混頻器本地振蕩器67高頻電子線路第6章角度調(diào)制與解調(diào)共85頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第67頁!主要要求：

掌握鑒頻的實現(xiàn)方法6.5調(diào)角信號的解調(diào)掌握相位鑒頻器和比例鑒頻器的工作原理了解鑒頻和鑒相電路的主要指標(biāo)了解鑒相器的工作原理68高頻電子線路第6章角度調(diào)制與解調(diào)共85頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第68頁!(1)鑒頻特性曲線0Δfuo(t)或：

由調(diào)頻信號的特征：所以：表明：要實現(xiàn)無失真鑒頻，要求鑒頻器的輸出電壓 與頻偏成線性關(guān)系。

一、鑒頻器的主要質(zhì)量指標(biāo)

指鑒頻器的輸出電壓uo(t)與輸入FM信號瞬時頻偏Δω(t)或Δf(t)之間的關(guān)系曲線.(S曲線）69高頻電子線路第6章角度調(diào)制與解調(diào)共85頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第69頁!二、鑒相器的主要質(zhì)量指標(biāo)

（1）鑒相特性曲線：通常應(yīng)大于調(diào)相波最大相移的二倍。（2）鑒相跨導(dǎo)：（3）鑒相線性范圍：鑒相器的輸出電壓與輸入信號的瞬時相位偏移的關(guān)系。通常要求是線性關(guān)系。鑒相特性在原點處的斜率。（4）非線性失真，應(yīng)盡可能小。定義：70高頻電子線路第6章角度調(diào)制與解調(diào)共85頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第70頁!乘法器低通濾波器u2uo(t)u1(PM)(參考信號)一般來說，和為正交關(guān)系，一、乘積型鑒相器而為了分析方便,假設(shè)71高頻電子線路第6章角度調(diào)制與解調(diào)共85頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第71頁!uo(t)乘法器低通濾波器u2u1（二）

為小信號，為大信號展開為傅氏級數(shù)根據(jù)模擬乘法器的特性，其輸出電流雙曲線函數(shù)具有開關(guān)函數(shù)的形式是大信號,72高頻電子線路第6章角度調(diào)制與解調(diào)共85頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第72頁!uo(t)乘法器低通濾波器u2u1（三）

為大信號，為大信號展開為傅氏級數(shù)乘法器輸出電流73高頻電子線路第6章角度調(diào)制與解調(diào)共85頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第73頁!二、門電路鑒相器特點:電路簡單、線性鑒相范圍大，易于集成化分類：或門鑒相器異或門鑒相器74高頻電子線路第6章角度調(diào)制與解調(diào)共85頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第74頁!斜率鑒頻器一、鑒頻電路的分類頻率—幅度線性變換網(wǎng)絡(luò)包絡(luò)檢波器uΩtuFMtuFM-AMt6.5.3鑒頻電路調(diào)頻波FMAM－FM(1)調(diào)頻－調(diào)幅調(diào)頻變換型相位鑒頻器比例鑒頻器75高頻電子線路第6章角度調(diào)制與解調(diào)共85頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第75頁!脈沖計數(shù)式非線性變換網(wǎng)絡(luò)低通濾波器uFM調(diào)頻脈沖序列uΩ(3)調(diào)頻脈沖序列中的平均分量為脈幅脈寬(4)鎖相環(huán)路鑒頻(零比較器）76高頻電子線路第6章角度調(diào)制與解調(diào)共85頁，您