概率論第十章課件

第十章角度調(diào)制與解調(diào)§10.1概述一、調(diào)頻調(diào)頻波的指標(biāo)：1、頻譜寬度2、寄生調(diào)幅3、抗干擾能力頻率：調(diào)制信號(hào)頻率、載波信號(hào)頻率、頻偏§10.1概述對(duì)鑒頻器的要求：1、鑒頻跨導(dǎo)：鑒頻器的輸出電壓與輸入調(diào)頻波的瞬時(shí)頻率偏移成正比，其比例系數(shù)叫鑒頻跨導(dǎo)。2、鑒頻靈敏度：主要是指為使鑒頻器正常工作所需的輸入調(diào)頻波的幅度。二、鑒頻鑒頻方法：波形轉(zhuǎn)換、信號(hào)過零點(diǎn)計(jì)數(shù)、符合門鑒頻器3、鑒頻頻帶寬度：鑒頻特性曲線呈線性的頻帶寬度。4、寄生調(diào)幅的抑制。5、減小失真，提高穩(wěn)定性?！?0.2調(diào)頻波的性質(zhì)一、瞬時(shí)頻率與瞬時(shí)相位tt0(t)t=0t=t(t)§10.2調(diào)頻波的性質(zhì)調(diào)頻波的頻率變化大小f與調(diào)制頻率無(wú)關(guān)，最大相移與成反比；調(diào)相波的頻率變化p與成正比，最大相移則與無(wú)關(guān)。振幅調(diào)制信號(hào)0t0t00t0t00t0§10.2調(diào)頻波的性質(zhì)三、調(diào)頻波的頻譜和頻帶寬度式中頻譜特點(diǎn)：1.2.mf的影響，mf越大，頻譜越豐富。3.調(diào)頻前后輸出功率不變。頻譜寬度：理論上：無(wú)限寬實(shí)際上：有限寬§10.2調(diào)頻波的性質(zhì)（窄帶）例：利用以上近似公式計(jì)算以下三種情況下調(diào)頻波的頻帶寬度解：三、調(diào)頻波的頻譜和頻帶寬度（寬帶）§10.3調(diào)頻方法概述二、直接調(diào)頻原理直接調(diào)頻的基本原理是利用調(diào)制信號(hào)直接線性地改變載波振蕩的瞬時(shí)頻率。因此，凡是能直接影響載波振蕩瞬時(shí)頻率的元件或參數(shù)，只要能夠用調(diào)制信號(hào)去控制它們，并從而使載波振蕩瞬時(shí)頻率按調(diào)制信號(hào)變化規(guī)律線性地改變，都可以完成直接調(diào)制的任務(wù)。如果載波由LC自激振蕩器產(chǎn)生，則振蕩頻率主要由諧振回路的電感元件和電容元件所決定。因此，只要能用調(diào)制信號(hào)去控制回路的電感或電容，就能達(dá)到控制振蕩頻率的目的。將可以由電壓控制參數(shù)的可變電容元件或電抗管電路，并聯(lián)在振蕩回路上，即可實(shí)現(xiàn)直接調(diào)頻。§10.3調(diào)頻方法概述二、間接調(diào)頻原理緩沖級(jí)調(diào)相器調(diào)頻波輸出載波振蕩器積分器調(diào)制信號(hào)§10.4變?nèi)荻O管調(diào)頻優(yōu)點(diǎn)：能夠獲得較大的頻移，線路簡(jiǎn)單，且?guī)缀醪恍枰{(diào)制功率。缺點(diǎn)：中心頻率穩(wěn)定度低。一、基本原理V000tCjCjtvRvRC0V0§10.4變?nèi)荻O管調(diào)頻二、電路分析上式說明，瞬時(shí)頻率的變化中，含有：3、中心頻率相對(duì)與未調(diào)制時(shí)的載波頻率產(chǎn)生的偏移為：（引起中心頻率不穩(wěn)定的因素）2、與調(diào)制信號(hào)二次、三次諧波成線性關(guān)系的成分，其最大頻移為：（頻率調(diào)制的非線性失真）1、與調(diào)制信號(hào)成線性關(guān)系的成分，其最大頻移為：（調(diào)頻時(shí)所需的頻偏）§10.4變?nèi)荻O管調(diào)頻二次非線性失真系數(shù)為：三次非線性失真系數(shù)為：如果選取較小的m值，則非線性失真以及中心頻率偏移均很小，兼顧頻偏和非線性失真的要求，常取m0.5。對(duì)小頻偏情況：若取=1，則二次、三次非線性失真系數(shù)以及中心頻率偏移均可為零。總的非線性失真系數(shù)：對(duì)大頻偏情況：取接近2，調(diào)制具有良好的線性?！?0.4變?nèi)荻O管調(diào)頻例：已知振蕩器指標(biāo)為：頻率f0=50MHz，振幅為5V，回路總電容C=30pF，選用變?nèi)荻O管2CC1C，它的靜態(tài)直流工作電壓V0=4V，靜態(tài)點(diǎn)的電容C0=75pF。設(shè)接如系數(shù)p=0.2，要求最大頻移為f1=75kHz，調(diào)制靈敏度。試估算中心頻率偏移和非線性失真。解：2CC1C為變?nèi)荻O管，。查表，當(dāng)時(shí)，§10.4變?nèi)荻O管調(diào)頻可求得：中心頻率偏移：調(diào)頻波的非線性失真系數(shù)為：由：通常勢(shì)壘電勢(shì)VD比V0小很多，可以忽略，所以因而能滿足調(diào)制靈敏度高的要求?！?0.6晶體振蕩器直接調(diào)頻一、直接調(diào)頻的主要優(yōu)缺點(diǎn)可以獲得較大頻偏，但是中心頻率的穩(wěn)定性（主要是長(zhǎng)期穩(wěn)定性）較差。二、穩(wěn)定中心頻率的幾種常用方法（1）對(duì)石英晶體振蕩器進(jìn)行直接調(diào)頻。（2）采用自動(dòng)頻率控制電路。（3）利用鎖相環(huán)路穩(wěn)頻。三、變?nèi)荻O管與振蕩回路的兩種連接方式（1）與石英晶體并聯(lián)。（2）與石英晶體串聯(lián)?！?0.6晶體管振蕩器調(diào)頻變?nèi)荻O管與晶體并聯(lián)連接方式有一個(gè)較大的缺點(diǎn)，就是變?nèi)莨軈?shù)的不穩(wěn)定性直接影響調(diào)頻信號(hào)中心頻率的穩(wěn)定度?！?0.7間接調(diào)頻：由調(diào)相實(shí)現(xiàn)調(diào)頻二、調(diào)相的方法1、諧振回路或移相網(wǎng)絡(luò)的調(diào)相方法（1）利用諧振回路調(diào)相主振器之后的放大器，其輸入信號(hào)即載波振蕩的角頻率是固定的。當(dāng)放大器的負(fù)載回路調(diào)諧時(shí)，放大器的輸出電壓與輸入電壓反相。設(shè)負(fù)載回路電容在調(diào)制信號(hào)v(t)=Vf(t)控制下變化了C，且C與v(t)成線性關(guān)系，即若：（C0是回路初始電容）回路相對(duì)失諧為：§10.7間接調(diào)頻：由調(diào)相實(shí)現(xiàn)調(diào)頻由于回路失諧，輸出電壓便產(chǎn)生一個(gè)附加的相移，它與失諧的關(guān)系為：若，則上式可近似寫為：所以：說明，在滿足與兩個(gè)條件，附加相移與調(diào)制信號(hào)成線性關(guān)系。二、調(diào)相的方法1、諧振回路或移相網(wǎng)絡(luò)的調(diào)相方法（1）利用諧振回路調(diào)相§10.7間接調(diào)頻：由調(diào)相實(shí)現(xiàn)調(diào)頻（2）利用移相網(wǎng)絡(luò)調(diào)相由矢量圖有當(dāng)時(shí)，上式近似為二、調(diào)相的方法1、諧振回路或移相網(wǎng)絡(luò)的調(diào)相方法VOVRVCBI2ViViAAB++VOVCCVR+VCT+ViCR調(diào)制信號(hào)輸入主振器移相器平衡調(diào)幅器加法器調(diào)相波輸出§10.7間接調(diào)頻：由調(diào)相實(shí)現(xiàn)調(diào)頻（網(wǎng)絡(luò)移相法與矢量合成法）的共同缺點(diǎn)是：調(diào)制系數(shù)很小。2、矢量合成調(diào)相法（阿姆斯特朗法）二、調(diào)相的方法CABminmax放大器增益Ap主振器移相器乘法器加法器調(diào)相波輸出v(t)Apv(t)A0cos0t§10.7間接調(diào)頻：由調(diào)相實(shí)現(xiàn)調(diào)頻三、間接調(diào)頻的實(shí)現(xiàn)晶體振蕩器積分器移相器緩沖級(jí)平衡調(diào)幅器晶體振蕩器相加器倍頻器N1混頻器倍頻器N2調(diào)頻波輸出調(diào)相器調(diào)頻器調(diào)制信號(hào)輸入f0§10.8相位鑒頻器概念：相位鑒頻器是根據(jù)第一類鑒頻方法，利用回路的相位-頻率特性來實(shí)現(xiàn)調(diào)幅-調(diào)頻變換的。一、相位鑒頻器的工作原理輸入電路的初級(jí)回路C1、L1和次級(jí)回路C2、L2均調(diào)諧于調(diào)頻波的中心頻率f0。D1、R、C3和D2、R、C3組成上、下兩個(gè)振幅檢波器。電位關(guān)系：L2b’a’_+C3C3aC1_C4MC2D1D2RRb+_Va’b’+V12V12L3L1c§10.8相位鑒頻器鑒頻器輸出電壓為：當(dāng)fin=f0時(shí)，VD1=VD2，所以Va’b’=0；一、相位鑒頻器的工作原理090°90°0090°+當(dāng)fin>f0時(shí)，VD1>VD2，所以Va’b’>0；(=arctg(X2/R2))當(dāng)fin<f0時(shí)，VD1<VD2，所以Va’b’<0。因此輸出電壓Va’b’反映了輸入信號(hào)瞬時(shí)頻率的偏移f。設(shè)初次級(jí)回路相同，它們具有相同的品質(zhì)因數(shù)Q，均調(diào)諧于中心頻率f0，諧振阻抗RP。當(dāng)失諧為f時(shí)，相應(yīng)的廣義失諧為：§10.8相位鑒頻器二、相位鑒相器回路參數(shù)的選擇初次級(jí)回路之間的耦合系數(shù)為：與此相應(yīng)的耦合因數(shù)為：初次級(jí)回路電壓為：（激勵(lì)電流恒定）§10.8相位鑒頻器相應(yīng)的次級(jí)回路電壓為：得鑒頻特性的數(shù)學(xué)表示式：式中二、相位鑒相器回路參數(shù)的選擇§10.8相位鑒頻器由該曲線可以看出，耦合很弱（很?。r(shí)，線性范圍小，鑒頻跨導(dǎo)高。由該曲線還可以看出，鑒頻特性曲線的峰值點(diǎn)大約發(fā)生在附近。則有：又由QL可以求得：01234560.10.20.30.40.52341＝0.5§10.8相位鑒頻器三、電容耦合相位鑒頻器Rba_V12_+C1C4+V12L1L2D1D2C3C3Rb’a’+_Va’b’L3C2C5電容耦合相位鑒頻器的電路與電感耦合相位鑒頻器的電路的主要區(qū)別有兩點(diǎn)：1、初、次級(jí)回路電感L1和L2分別屏蔽起來或采用閉合磁路鐵粉芯線圈，因而初、次級(jí)之間沒有電感耦合。2、初、次級(jí)之間是由電容C4和C5耦合的。+ab+C5C4_V12L2D1D2C3b’a’_Va’b’+_C2C1VO1VO2L1+_§10.9比例鑒頻器它與相位鑒頻器的輸入電路完全相同；但是這里把二極管D2反接了，因此a’b’兩點(diǎn)間的電壓不再是差電壓，而變成了和電壓，即為了使此和電壓維持恒定，在a’b’兩點(diǎn)間接入一個(gè)大電容C6。L2c+_C3MC2D1D2C5C4R1R2bb’a’+_+_L3L1C6aV