通信电子线路角度调制与解调课件.ppt

1、本章重点：本章重点：1、调频与调相的原理、调频与调相的原理2、直接调频的变容二极管调频、直接调频的变容二极管调频3、晶体振荡器直接调频、晶体振荡器直接调频4、间接调频的几种方法、间接调频的几种方法5、相位鉴频器原理、相位鉴频器原理6、比例鉴频器原理、比例鉴频器原理它是在它是在c的基础上的基础上,增加了与增加了与u(t)成正比的频率偏移。成正比的频率偏移。式中式中kf为比例常数。调频信号的瞬时相位为比例常数。调频信号的瞬时相位(t)是瞬时角是瞬时角频率频率(t)对时间的积分对时间的积分,即即式中式中,为信号的起始角频率。为了分析方便为信号的起始角频率。为了分析方便,不妨设不妨设 则上式则上式 变

2、为变为式中，式中，为调频指数。为调频指数。FM波的表示式为波的表示式为例例62、设调制信号、设调制信号u(t)=2sin104t(V)，调频灵，调频灵敏度敏度Kf为为220103rad/sV，若载波频率为，若载波频率为10MHZ，载波振幅为，载波振幅为6V。试求：。试求：(1)调频波的表达式；调频波的表达式；(2)调制信号的角频率调制信号的角频率，调频波的中心角频率，调频波的中心角频率c；(3)最大频率偏最大频率偏fm；(4)调频指数调频指数mf；(5)最大相位偏移为多少？最大相位偏移为多少？(6)最大角频偏和最大相偏与调制信号的频率变最大角频偏和最大相偏与调制信号的频率变化有何关系？与振幅变

3、化呢？化有何关系？与振幅变化呢？调频波的瞬时频率调频波的瞬时频率和瞬时相位波形图和瞬时相位波形图 调相调相高频振荡瞬时相位的变化量与调制信高频振荡瞬时相位的变化量与调制信号成正比。根据定义瞬时相位随调制信号线性地变号成正比。根据定义瞬时相位随调制信号线性地变化，即化，即为比例系数；为比例系数；mp=kp Um，称为最大相移，或称调，称为最大相移，或称调制指数。制指数。瞬时角频率为：瞬时角频率为：第一类贝塞尔函数曲线第一类贝塞尔函数曲线结论结论（1）载频分量上下有无数）载频分量上下有无数个分量；个分量；（2）调制系数）调制系数mf越大，具越大，具有较大振幅的边频分量就有较大振幅的边频分量就越多；

4、越多；（3）对某些调制系数）对某些调制系数mf，载频或某些边频振幅为零；载频或某些边频振幅为零；（4）调频前后平均功率没）调频前后平均功率没有发生变化。有发生变化。单频调制时调频波的频谱单频调制时调频波的频谱调角波的平均功率与未调载波平均功率相等。当调角波的平均功率与未调载波平均功率相等。当m由零由零增加时，已调制的载频功率下降，而分散给其他边频分增加时，已调制的载频功率下降，而分散给其他边频分量。也就是说，调制的过程只是进行功率的重新分配，量。也就是说，调制的过程只是进行功率的重新分配，而总功率不变，其分配的原则与调角指数而总功率不变，其分配的原则与调角指数m有关。有关。调制信号u(t)=U

5、mcost；载波信号uc(t)=Ucmcosct项目调频信号调相信号瞬时角频率瞬时相位最大频偏m=kfUm=mfm=kpUm=mp调制指数（最大相偏）mf=m/=kfUm/mp=m/=kpUm已调波数学表示式信号带宽B=2(mf+1)Fmax（恒定带宽）B=2(mp+1)Fmax（非恒定带宽）抗干扰性、频带宽度和设备利用率三者是电子技术的三项抗干扰性、频带宽度和设备利用率三者是电子技术的三项主要性能指标。抗干扰性的强弱决定着信息传输的质量，主要性能指标。抗干扰性的强弱决定着信息传输的质量，频带宽度决定着给定频段的容量，而设备利用率影响着设频带宽度决定着给定频段的容量，而设备利用率影响着设备的造

6、价、体积和重量。备的造价、体积和重量。调频波产生的方法主要有两种：调频波产生的方法主要有两种：一种是直接调频法；另一种是间接调频法。一种是直接调频法；另一种是间接调频法。对于下图的调频特性的要求如下对于下图的调频特性的要求如下:(1)调制特性线性要好。调制特性线性要好。(2)调制灵敏度要高。调制灵敏度要高。(3)中心频率中心频率(载波载波)稳定度要高。稳定度要高。(4)最大频偏最大频偏fm要恒定。要恒定。调频特性曲线 直接调频就是用调制信号去控制高频振荡器的振荡频直接调频就是用调制信号去控制高频振荡器的振荡频率，使它不失真地反映调制信号的变化规律。因此，凡率，使它不失真地反映调制信号的变化规律

7、。因此，凡是能直接影响振荡频率的元件或参数，只要用调制信号是能直接影响振荡频率的元件或参数，只要用调制信号去控制，使振荡频率的变化量能随调制信号而线形变化，去控制，使振荡频率的变化量能随调制信号而线形变化，都可以完成直接调频的任务。都可以完成直接调频的任务。在正弦波振荡器中，由于其振荡频率主要取决在正弦波振荡器中，由于其振荡频率主要取决于振荡回路的电感量和电容量，所以在振荡回路中接入于振荡回路的电感量和电容量，所以在振荡回路中接入可控电抗器，就可以实现直接调频。可控电抗器，就可以实现直接调频。1、直接调频法、直接调频法在加反向偏压时，变容二极管呈现一个较大的结电容。这在加反向偏压时，变容二极管

8、呈现一个较大的结电容。这个结电容的大小能灵敏地随反向偏压而变化。利用了变容个结电容的大小能灵敏地随反向偏压而变化。利用了变容二极管这一特性，将变容二极管作为可控电容元件接到振二极管这一特性，将变容二极管作为可控电容元件接到振荡器的振荡回路中，则回路的电容量会随调制电压而变化，荡器的振荡回路中，则回路的电容量会随调制电压而变化，从而改变振荡频率，达到调频的目的。从而改变振荡频率，达到调频的目的。设在变容二极管上加的调制信号电压为设在变容二极管上加的调制信号电压为 u(t)=Ucost,则则变容二极管的结电容变化曲线变容二极管的结电容变化曲线CjQ 为静态工作点的结电容，m为反映结电容调深度的调制

9、指数。变容二极管直接调频电路一般情况下一般情况下,2,这时这时,式（式（725）可以展开成幂级数）可以展开成幂级数二次谐波失真系数可用下式求出二次谐波失真系数可用下式求出:调频灵敏度可以通过调制特性求出。根据调频灵敏调频灵敏度可以通过调制特性求出。根据调频灵敏度的定义度的定义,有有变容二极管调频器的实际电路变容二极管调频器的实际电路变容二极管部分接入的振荡回路变容二极管部分接入的振荡回路式中式中从上式可以看出从上式可以看出,当当Cj部分接入时部分接入时,其最大频偏为其最大频偏为晶体振荡器直接调频电路晶体振荡器直接调频电路单回路变容二极管调相电路 当当/6时时,tan,上式简化为上式简化为三级单

10、回路级联的变容二极管调相电路三级单回路级联的变容二极管调相电路 3、扩大间接调频电路的频偏方法、扩大间接调频电路的频偏方法这是一个三级回路级联的移相器。三级相移叠加起来，从这是一个三级回路级联的移相器。三级相移叠加起来，从而增大频偏。而增大频偏。调角波的解调就是从调角波中恢复出原调制信号的过程。调角波的解调就是从调角波中恢复出原调制信号的过程。调频波的解调电路称为频率检波器或鉴频器（调频波的解调电路称为频率检波器或鉴频器（FD）,调相波的解调电路称为相位检波器或鉴相器（调相波的解调电路称为相位检波器或鉴相器（PD）。）。调频接收机的组成大多是采用超外差式的，鉴频通常在中调频接收机的组成大多是采

11、用超外差式的，鉴频通常在中频频率上进行的。频频率上进行的。1、鉴频器的主要性能指标、鉴频器的主要性能指标鉴频特性曲线脉冲计数式鉴频器原理脉冲计数式鉴频器原理振幅鉴频电路原理振幅鉴频电路原理对此式直接微分可得 微分鉴频电路微分鉴频电路相位鉴频法原理框图相位鉴频法原理框图 同时加于鉴相器，鉴相器的输出电压同时加于鉴相器，鉴相器的输出电压uo是瞬时相位差是瞬时相位差的函数，即的函数，即乘积型鉴相器框图互感式叠加型相位鉴频器互感式叠加型相位鉴频器频率相位变换网络初级电流在次级回路产生的感应电动势为初级电流在次级回路产生的感应电动势为感应电动势感应电动势 在次级回路形成的电流在次级回路形成的电流 为为=2Qf/f0称为广义失谐称为广义失谐,则上式变为则上式变为频率相位变换电路的相频特性互感耦合相位鉴频器的矢量合成图限幅器及其特性曲线限幅器及其特性曲线比例鉴频器比例鉴频器单失谐回路斜率鉴频电路单失谐回路斜率鉴频电路双失谐回路斜率鉴频电路双失谐回路斜率鉴频电路差分峰值斜率鉴频器差分峰值斜率鉴频器晶体鉴频器原理电路晶体鉴频器原理电路电容电容晶体分压器晶体分压器变容二极管直接调频的实际电路变容二极管直接调频的实际电路变容二极管直接调频电路仿真波形变容二极管直接调频电路仿真波形叠加型鉴相器的原理电路叠加型鉴相器的原理电路叠叠加加型型鉴鉴相相器器电电路路仿仿真真波波形形