電子線路-非線性部分(第五版)謝嘉奎-第5章

第五章角度調(diào)制與解調(diào)電路11.調(diào)制的涵義

任意一高頻信號

一角度調(diào)制信號的基本特性稱為調(diào)頻(FM)稱為調(diào)相(PM)其中調(diào)頻和調(diào)相統(tǒng)稱為調(diào)角。稱為調(diào)幅(AM)

未受任何調(diào)制:

22.

角度調(diào)制的基本特性

1)

時域分析

i.

一般表達(dá)式

FM:PM:3ii)單音調(diào)制時調(diào)角波表達(dá)式FM：(最大角頻偏)

(調(diào)頻指數(shù))4PM：(調(diào)相指數(shù))(最大角頻偏)

5iii）FM與PM的關(guān)系◆FM與PM的共同點(diǎn)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(lián)系6a)FM：b)PM:

◆FM與PM的不同點(diǎn)7i)頻譜結(jié)構(gòu)

中n為階數(shù)，Mf為宗數(shù)◆2）頻域分析調(diào)頻的實(shí)質(zhì)——頻譜的非線性搬移8單頻調(diào)制時FM波的幅度譜（a）Ω為常數(shù);（b）Δωm為常數(shù)圖中忽略了幅度較小的邊頻分量93）能量分析說明：調(diào)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(fā)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(diào)頻,Mf>>1時為寬帶調(diào)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(shù)目10

調(diào)幅用控制高頻振蕩幅度檢波瞬時振幅

調(diào)頻用控制高頻頻率鑒頻瞬時頻率

調(diào)相用控制高頻相位鑒相瞬時相位▲▲▲頻譜線性變換振幅調(diào)制、解調(diào)、混頻頻譜變換頻譜非線性變換調(diào)頻、調(diào)相、解調(diào)11二調(diào)頻電路1調(diào)頻方法直接調(diào)頻法一般是用調(diào)制電壓直接控制振蕩器的振蕩頻率，使振蕩頻率f(t)按調(diào)制電壓的規(guī)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(shù)隨調(diào)制電壓變化，就可達(dá)到直接調(diào)頻的目的。間接調(diào)頻法基本思想是先將調(diào)制信號積分，然后對載波進(jìn)行調(diào)相。12◆中心頻率穩(wěn)定◆線性調(diào)制好◆調(diào)制靈敏度◆最大角頻偏2調(diào)頻電路的性能參數(shù)133直接調(diào)頻電路Cj變?nèi)荻O管工作時應(yīng)在其兩端加反偏電壓1)變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路i變?nèi)荻壒艿奶匦云渲袨橥饧与妷篤B:PN結(jié)內(nèi)建電位差Cj(0):時的結(jié)電容n：變?nèi)荻壒艿淖內(nèi)葜笖?shù)14

靜態(tài)工作點(diǎn)為VQ時，變?nèi)荻O管結(jié)電容為設(shè)在變?nèi)荻O管上加的調(diào)制信號電壓為vΩ(t)=VΩmcosΩt，則：稱為電容調(diào)制度，表示結(jié)電容受調(diào)制信號調(diào)變的程度。其中為靜態(tài)工作點(diǎn)上的結(jié)電容歸一化調(diào)制信號電壓，|x|<115等效回路ii變?nèi)莨苋拷尤胝袷幓芈贰魧?shí)現(xiàn)理想直接調(diào)頻的條件：n=2◆最大角頻偏◆致命的缺點(diǎn)：中心頻率不穩(wěn)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?nèi)荻O管部分接入直接調(diào)頻vΩf①②③④串并后調(diào)制的線性改善，但犧牲了調(diào)制靈敏度實(shí)際n≠2，應(yīng)取n＞2減低P倍，中心頻率穩(wěn)定度提高P倍17變?nèi)荻壒苤苯诱{(diào)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(shí)現(xiàn)直接調(diào)頻調(diào)頻方波令（1）（2）（3）（2）式代入（3）式得調(diào)頻方波的傅氏級數(shù)展開式：19調(diào)相方法：矢量法、移相法、時延法4間接調(diào)頻電路若用信號實(shí)現(xiàn)調(diào)相，實(shí)際上對而言就是調(diào)頻，稱為間接調(diào)頻。1）矢量法當(dāng)202）移相法原理實(shí)現(xiàn)條件變?nèi)荻壒苷{(diào)相電路若要提高，必須采用多級移相網(wǎng)絡(luò)級聯(lián)21多級變?nèi)荻壒苷{(diào)相電路（以三級為例）電路特點(diǎn)載波信號由外電路晶振提供，中心頻率穩(wěn)定Cj是移相網(wǎng)絡(luò)元件Cj受信號控制的●●●22當(dāng)受調(diào)制信號控制3）時延法：延時網(wǎng)絡(luò)輸出電壓4）直接調(diào)頻與間接調(diào)頻的性能差別受到調(diào)制特性非線性限制的參數(shù)不同直接調(diào)頻：最大相對頻偏Δfm/fc間接調(diào)頻：最大絕對頻偏Δfm直接調(diào)頻：載頻穩(wěn)定度差頻偏大間接調(diào)頻：載頻穩(wěn)定度好頻偏小線性相移大，應(yīng)用廣泛。23一、擴(kuò)大頻偏的基本概念1.倍頻可以擴(kuò)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(kuò)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(kuò)大頻偏的方法24直接調(diào)頻正弦波直接調(diào)頻電抗管直接調(diào)頻變?nèi)荻O管直接調(diào)頻非正弦波直接調(diào)頻：最后必須轉(zhuǎn)換成正弦波調(diào)頻間接調(diào)頻矢量法移相法時延法單級變?nèi)萜鞫O管間接調(diào)頻多級變?nèi)萜鞫O管間接調(diào)頻25三調(diào)頻波解調(diào)電路調(diào)角波解調(diào)就是從調(diào)角波中恢復(fù)出原調(diào)制信號的過程。頻率檢波器(鑒頻器)：調(diào)頻波的解調(diào)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(diào)相波的解調(diào)電路稱為相位檢波器或鑒相器（PD）。1相關(guān)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(guān)系曲線。理想鑒頻特性曲線應(yīng)是一條直線，但實(shí)際上往往有彎曲，呈S形，如下圖所示。2鑒頻器的主要參數(shù)272鑒頻器的中心頻率f0鑒頻器的中心頻率f0調(diào)對應(yīng)于鑒頻特性曲線原點(diǎn)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(diào)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(shù)THD）鑒頻器的線性度：是指鑒頻特性曲線在鑒頻帶寬內(nèi)的線性特性。5鑒頻跨導(dǎo)SD鑒頻跨導(dǎo)SD:是指鑒頻器在載頻處的斜率，它表示單位頻偏所能產(chǎn)生的解調(diào)輸出電壓。鑒頻跨導(dǎo)又叫做鑒頻靈敏度。用公式表示為：（7-42）

鑒頻跨導(dǎo)也可以理解為將輸入頻率轉(zhuǎn)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(diào)頻信號的頻率中提取原來調(diào)制信號的方法。主要有脈沖計(jì)數(shù)鑒頻法。間接鑒頻法：就是先對調(diào)頻信號進(jìn)行變換或處理，再從變換后的信號中提取原調(diào)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(shí)現(xiàn)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(jì)數(shù)鑒頻法實(shí)現(xiàn)框圖31目的：尋找能實(shí)現(xiàn)將調(diào)頻信號的振幅變?yōu)榘此矔r頻率變化的線性系統(tǒng)。尋找能實(shí)現(xiàn)將調(diào)頻信號的附加相移變?yōu)榘此矔r頻率變化的線性系統(tǒng)。4)調(diào)頻信號通過線性系統(tǒng)的分析答案：理想微分系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)將調(diào)頻信號的振幅變?yōu)榘此矔r頻率變化。

理想延時系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)將調(diào)頻信號的附加相移變?yōu)榘此矔r頻率變化。實(shí)際網(wǎng)絡(luò)：滿足準(zhǔn)靜態(tài)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(shí)現(xiàn)：三極管振幅限幅器工作在過壓狀態(tài)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(luò)檢波特點(diǎn)：是失諧在LC回路幅頻特性上升沿或下降沿線性段的中點(diǎn)。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(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)在FM上附加相移相位檢波器檢測出附加相移的變換規(guī)律1）頻相轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)超前相位為實(shí)現(xiàn)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(jié)調(diào)制：AM