高頻第6章-角度調制與解調課件

第6章角度調制與解調調角波的基本性質調頻波調相波調頻電路直接調頻間接調頻鑒頻器斜率鑒頻內容提要特點：（1）非線性調制；

角度調制：用調制信號控制高頻載波的瞬時頻率或瞬時相位，使高頻載波的瞬時頻率或瞬時相位隨調制信號的大小而線性地變化。角度調制后已調波的振幅保持不變。（2）抗干擾性強：因為干擾信號體現(xiàn)在信號的幅度上，而調角信號的信息體現(xiàn)在瞬時頻率或相位上。解調之前可用限幅電路去掉干擾信號。從已調波中檢取出原調制信號的過程稱為解調:(AM)振幅解調——檢波

(FM)頻率解調——鑒頻

(detection)

(frequencydiscrimination)(PM)相位解調——鑒相(phasediscrimination)調頻與調相都引起相角變化，統(tǒng)稱為角度調制；調角波沒有引起振幅變化，所以為等幅波。角度調制信號的基本特征設高頻信號：若沒有調制：與初相位

為常數(shù)角度調制時：頻率和相角都是變量瞬時角頻率瞬時相角6.1.1調角波的基本性質6-1、試求

的瞬時角頻率？

6-2、試求

在t=0時的瞬時角頻率？

例題瞬時角頻率瞬時相角調頻波數(shù)學表達式、頻偏及相偏波形調相波數(shù)學表達式、頻偏及相偏波形調角波的頻譜與帶寬單頻調制時調頻波與調相波的比較6.1.1調頻信號與調相信號6.1.2調頻波調頻波（FM）：瞬時角頻率與調制信號成線性關系，而初始相位不變。瞬時角頻移

載波“中心”頻率

最大角頻偏

調頻靈敏度

瞬時角頻率最大角頻偏指由調制信號引起的瞬時角頻率偏離中心角頻率的最大值。

6.1.2調頻波調頻指數(shù)：

調頻波表達式：瞬時角頻率瞬時相角調頻信號波形

調相波（PM）：瞬時相位與

成線性關系瞬時相位

瞬時相移

調相指數(shù)為瞬時相移的最大值(最大相位偏移)

調相靈敏度單位為6.1.3調相波由瞬時相位與所對應的瞬時角頻率之間的關系，可得：最大角頻偏:

PM波的表達式調相波的波形示意

FM波

PM波(1)瞬時頻率：(2)瞬時相位：

(3)最大頻偏(4)最大相位：

(5)表達式:

調頻信號與調相信號的比較單音調角信號參數(shù)比較頻率調制相位調制瞬時角頻率瞬時角頻偏瞬時相位附加相位最大頻偏最大附加相移（調制指數(shù)）表達式判斷是調頻、調相？單音調制波形討論：mp

ΔωmΔωmΩmfΩ（1）FM波：（2）PM波：

例6.3、為了產生一個調頻信號，假設載波信號為，調制信號為，單位電壓產生的頻偏。求：

(1)

寫出該調頻信號的數(shù)學表達式；

(2)最大角頻偏和最大頻偏；

(3)調頻指數(shù)和最大相位偏移。最大角頻偏

調頻指數(shù)：

作業(yè)：6-5單音調角信號參數(shù)比較頻率調制相位調制瞬時角頻率瞬時角頻偏瞬時相位附加相位最大頻偏最大附加相移（調制指數(shù)）表達式判斷是調頻、調相？6.1.4調角波的頻譜及頻帶寬度

單音調制的調頻波與調相波具有類似的頻譜結構，復雜的調制信號可用多個單音調制信號疊加而成。如如果用m代替mf或

mp，且令則單頻率調制的調角信號的表示式可統(tǒng)一表達成為：

式中：

稱為第一類貝塞爾函數(shù)，當m，n一定時，為定系數(shù)，

其值可以由曲線和函數(shù)表查出。所以：

利用三角函數(shù)積化和差公式：所以上式最終可表示為：

討論：在單一頻率信號調制下，調角信號頻譜具有的特點：

FM/PM信號的頻譜由載頻

和無限對上，下邊頻分量

組成.

:上,下邊頻分量

,與m和n的大小有關。Ωωoω調制信號uΩ載波uo所以有

:由第一類貝塞爾函數(shù)的性質：

ωFM/PM的頻譜ωo-2Ωωo-3Ωωo-4Ωωo-Ωωo+Ωωo+2Ωωo+3Ωωo+4Ωωomf=3調頻信號的頻譜調角波的頻譜與帶寬頻譜分布特點：BW≈2mF=2△fm（寬帶調角信號）

帶寬估算方法（卡爾遜公式）：當m遠小于1時：當m遠大于1時：BW=2F（窄帶調角信號）例6.2、在給定

時，若調制信號頻率分別為，試求這幾種情況下的調頻波的有效頻譜寬度。帶寬估算方法（卡爾遜公式）：調角信號的功率分布根據(jù)貝塞爾函數(shù)性質可知

調角信號的平均功率

調角波的平均功率等于各個頻率成分的平均功率之和。

平均功率與調角信號的振幅有關，等于未調制的載波功率，而與調制指數(shù)m無關。當調角振幅一定時，其平均功率也就一定，改變m的值可以改變載波分量和各邊頻分量之間的功率重新分配，但總功率不會改變。例題：為了產生一個調頻波，假設載波信號為，調制信號為，且單位電壓產生的頻偏為。求：（1）寫出瞬時相位、瞬時角頻率；（2）寫出該調頻波的表達式；（3）單位電阻上消耗的平均功率。6.2調頻電路直接調頻電路變容二極管調相電路矢量合成法間接調頻可變時延法調相間接調頻電路變容二極管調頻電路晶體振蕩器調頻電路6.2.1概述1產生調頻波的方法（1）直接調頻調頻波的瞬時頻率與調制信號成正比。用調制信號直接控制載波振蕩器的振蕩頻率，使振蕩頻率隨調制信號變化。調制信號振蕩器調頻信號fosc主要決定于回路的元件參數(shù)L和C，所以只要調制信號去控制振蕩回路的L和C，就可達到產生調頻信號的目的。例如變容二極管的調頻。（2）間接調頻調頻波的瞬時相位與調制信號積分成正比。積分電路調相器調頻波晶體振蕩器用調制信號的積分值去控制調相電路，使調相電路的輸出相位與調制信號成正比。對調頻波產生電路的要求：要求載波穩(wěn)定度高，調制特性線性度好，頻偏大小合適。（1）直接調頻電路：原理簡單、頻偏較大，但頻率的穩(wěn)定度不高。（2）間接調頻電路：頻率穩(wěn)定度高(晶振），但頻偏比較小，需要擴展頻偏。2調頻的主要性能指標（1）調制特性的線性調制特性：調頻電路輸出電壓的頻率偏移與調制電壓的關系。

壓控特性線性越好，調頻的非線性失真越??；壓控特性曲線的線性范圍越寬，實現(xiàn)線性調頻的范圍也越寬，調頻信號的最大頻偏也越大。（2）調制靈敏度Kf單位調制電壓變化所產生的頻率偏移。靈敏度越高越容易產生大頻偏的調頻信號。（3）載波頻率的穩(wěn)定度指載波的中心頻率的穩(wěn)定度。

若載波中心頻率不穩(wěn)，必然會帶來失真。此外，載波中心頻率不穩(wěn)還會使調頻信號的頻帶展寬，造成對鄰近頻道的干擾。（5）寄生調幅要小理想的調頻波是等幅信號，但是在實際系統(tǒng)中不可能做到，實際系統(tǒng)中存在寄生調幅，但要求其值盡可能小。（4）最大頻偏指正常調制電壓作用下得到的最大頻偏值。相對頻偏：小頻偏：大頻偏：常用于調頻廣播、電視伴音、移動電臺等。常用于大容量微波中繼通信及衛(wèi)星通信中。直接調頻電路利用變容二極管反偏時呈現(xiàn)的可變電容特性實現(xiàn)調頻。1、變容二極管的工作原理結電容與外加電壓的關系：

VB是變容二極管的勢壘電壓，通常取0.7V左右。Cj0是VD=0時變容二極管的結電容。VD是加在二極管兩端的反向電壓。n是變容指數(shù)。變容二極管符號和結電容變化曲線

(a)變容管符號；(b)變容特性直接調頻電路2、變容二極管直接調頻電路將變容二極管接入LC正弦波振蕩器的諧振回路中構成直接調頻電路。全部接入調頻電路：變容管是諧振回路LC中的總電容部分接入調頻電路：在LC中，變容管僅是全部電容的一部分根據(jù)接入電容全部接入的直接調頻VQ直流偏置電壓；C1隔直流電容；C2高頻旁路電容，對高頻短路等效的高頻振蕩電路直流控制電路間接調頻電路——調相電路可變移相法調相1、可變移相法實質：將載波信號通過中心頻率受調制信號控制的諧振回路?？勺円葡喾ㄕ{相電路1、可變移相法間接調頻電路——調相電路可變時延法調相2、可變時延法用延時網(wǎng)絡完成調相可控時延網(wǎng)絡晶體振蕩器間接調頻電路——調相電路矢量合成法3、矢量合成法一個載波信號和一個雙邊帶信號的矢量合成。900相移晶體振蕩器+作業(yè)6-26-3實驗四高頻小信號調諧放大器實驗性質：驗證性實驗實驗內容：1、調節(jié)諧振回路使諧振放大器諧振在10.7MHz。2、測量諧振放大器的電壓增益。3、測量諧振放大器的通頻帶。4、判斷諧振放大器選擇性的優(yōu)劣。實驗目的與要求：1、進一步掌握高頻小信號調諧放大器的工作原理2、學會小信號調諧放大器的設計方法注意要點：遵守實驗室的各項規(guī)章制度6.3鑒頻器鑒頻實現(xiàn)原理鑒頻特性鑒頻實現(xiàn)方法斜率鑒頻器正交鑒頻器鑒頻：調頻波的解調稱為頻率檢波。鑒相：調相波的解調稱為相位檢波。6.3鑒頻器斜率鑒頻原理鑒頻實現(xiàn)原理——鑒頻實現(xiàn)方法正交鑒頻原理脈沖計數(shù)式鑒頻原理鑒頻性能指標（1）中心頻率（2）鑒頻靈敏度SD單位頻偏所產生的輸出電壓的大?。?）線性范圍（帶寬）鑒頻特性中近似直線的范圍鑒頻器的兩個性能指標：鑒頻靈敏度SD單位頻偏所產生的輸出電壓的大小線性范圍（帶寬）鑒頻特性中近似直線的范圍斜率鑒頻器——單失諧回路輸入的調頻波經(jīng)LC失諧回路變換為調幅-調頻波，然后經(jīng)V、C1、RL所組成的包絡檢波器解調出原調制信號。電路組成工作原理頻-幅轉換原理：調頻波變換為隨瞬時頻率變化的調幅─調頻波。

本章小結調角信號的基本概念，包括定義、表達式、頻譜結構、有效帶寬及功率等參數(shù)。在調角信號中頻偏和相偏分別反映了調制信號的變化規(guī)律。調頻的方法有直接調頻法和間接調頻法兩種。斜率鑒頻和正交鑒頻是兩種主要鑒頻方式。斜率鑒頻器是先頻幅轉換，后包絡檢波；正交鑒頻器是先頻相轉換，后鑒相。第六章習題填空題1、斜率鑒頻器是先將調頻信號變換成_________信號，然后用_________進行解調得到調制信號。2．調頻有兩種方法，分別稱為

和

。3．直接調頻的優(yōu)點是

，間接調頻的優(yōu)點是

。調頻調幅包絡檢波器直接調頻間接調頻頻偏大中心頻率穩(wěn)定度高選擇題1、采用頻率—振幅變換網(wǎng)絡的鑒頻器稱為()鑒頻器。

A.正交B.斜率C.脈沖計數(shù)式D.鎖相2．變容二極管調頻器實現(xiàn)線性調頻的條件是變容二極管的結電容變化指數(shù)n為（）。A．1/3B．1/2C．2D．43．某調頻波，其調制信號頻率F＝1kHz，載波頻率為10.7MHz，最大頻偏Δfm＝10kHz，若調制信號的振幅不變，頻率加倍，則此時調頻波的頻帶寬度為（

）。A．12kHzB．24kHzC．22kHzD．40kHz4．鑒頻的描述是（）。

A．調幅信號的解調B．調頻信號的解調

C．調相信號的解調5．直接調頻與間接調頻相比，以下說法正確的是（）。A．直接調頻頻偏較大，中心頻率穩(wěn)定

B．間接調頻頻偏較大，中心頻率不穩(wěn)定C．直接調頻頻偏較大，中心頻率不穩(wěn)定D．間接調頻頻偏較大，中心頻率穩(wěn)定6．單頻調制時，調頻波的最大頻偏Δfm正比于（）。