第10章角度調(diào)制與解調(diào)學習教案

1、會計學1第第10章角度章角度(jiod)調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與解調(diào)第一頁，共84頁。10.7 可變延時調(diào)頻可變延時調(diào)頻(dio pn)10.8 相位相位(xingwi)鑒頻器鑒頻器10.9 比例比例(bl)鑒頻器鑒頻器10.10 其他形式的鑒頻器其他形式的鑒頻器第1頁/共84頁第二頁，共84頁。tV000cosvtVcosvtV000cosvtVcosv 0D D m 0+D D mAMFM第2頁/共84頁第三頁，共84頁。調(diào)頻調(diào)頻(dio pn)波的指標波的指標寄生調(diào)幅寄生調(diào)幅頻譜寬度頻譜寬度(kund)抗干擾能力抗干擾能力第3頁/共84頁第四頁，共84頁。幅度幅度(fd)調(diào)制調(diào)制角度角度(jio

2、d)調(diào)制調(diào)制調(diào)頻(dio pn)FM調(diào)相PM載波信號載波信號的受控參量的受控參量振幅振幅頻率頻率相位相位解調(diào)方式解調(diào)方式相干解調(diào)或相干解調(diào)或非相干解調(diào)非相干解調(diào)鑒頻或鑒頻或頻率檢波頻率檢波鑒相或鑒相或相位檢波相位檢波解調(diào)方式解調(diào)方式的差別的差別頻譜線性搬頻譜線性搬移頻譜結(jié)構(gòu)移頻譜結(jié)構(gòu)無變化無變化頻譜非線性頻譜非線性頻譜結(jié)構(gòu)發(fā)頻譜結(jié)構(gòu)發(fā)生變化屬于生變化屬于非線性頻率非線性頻率變換變換特點特點頻帶窄頻帶窄頻帶利頻帶利用率高用率高頻帶寬頻帶寬頻帶利頻帶利用不經(jīng)用不經(jīng)濟、抗?jié)?、抗干擾性干擾性強強用途用途廣播廣播電視電視通信通信遙測遙測數(shù)字數(shù)字通信通信調(diào)幅AM第4頁/共84頁第五頁，共84頁。第5頁/共

3、84頁第六頁，共84頁。第6頁/共84頁第七頁，共84頁。鑒頻器的指標鑒頻器的指標(zhbio)鑒頻鑒頻(jin pn)靈敏度靈敏度鑒頻鑒頻(jin pn)跨導(dǎo)跨導(dǎo)鑒頻頻帶寬度鑒頻頻帶寬度寄生調(diào)幅抑制能力寄生調(diào)幅抑制能力失真和穩(wěn)定性失真和穩(wěn)定性第7頁/共84頁第八頁，共84頁。瞬時瞬時(shn sh)頻率與瞬時頻率與瞬時(shn sh)相位相位調(diào)頻波和調(diào)相波的調(diào)頻波和調(diào)相波的數(shù)學數(shù)學(shxu)表示式表示式調(diào)頻波和調(diào)相波的調(diào)頻波和調(diào)相波的頻譜和頻帶寬度頻譜和頻帶寬度第8頁/共84頁第九頁，共84頁。 調(diào)頻是使高頻載波的瞬時頻率按調(diào)制信號規(guī)律調(diào)頻是使高頻載波的瞬時頻率按調(diào)制信號規(guī)律(gul)變化

4、的一變化的一種調(diào)制方式；調(diào)相是使高頻載波的瞬時相位按調(diào)制信號規(guī)律種調(diào)制方式；調(diào)相是使高頻載波的瞬時相位按調(diào)制信號規(guī)律(gul)變化的一種調(diào)制方式。因為這兩種調(diào)制都表現(xiàn)為高頻振蕩變化的一種調(diào)制方式。因為這兩種調(diào)制都表現(xiàn)為高頻振蕩波的總瞬時相角受到調(diào)變，故將它們統(tǒng)稱為角度調(diào)制波的總瞬時相角受到調(diào)變，故將它們統(tǒng)稱為角度調(diào)制(簡稱調(diào)角簡稱調(diào)角) 。瞬時瞬時(shn sh)頻率頻率)(t瞬時相位瞬時相位)(t00t0實軸實軸)(ttt )(t00)(tttd)(ttdd第9頁/共84頁第十頁，共84頁。第10頁/共84頁第十一頁，共84頁。調(diào)頻調(diào)頻(dio pn)()(0tktvf設(shè)調(diào)制設(shè)調(diào)制(tioz

5、h)信號為信號為v (t)，載波信號載波信號 0 0是未調(diào)制時的載波中心頻率；是未調(diào)制時的載波中心頻率；kfv (t)是瞬時頻率相對于是瞬時頻率相對于0 0的的偏移，叫瞬時頻率偏移，簡稱頻率偏移或頻移。偏移，叫瞬時頻率偏移，簡稱頻率偏移或頻移?？杀硎緸榭杀硎緸?()(tktDvf最大頻移，即頻偏，表示為最大頻移，即頻偏，表示為max)(tkDvf)cos()(000tVtv瞬時頻率瞬時頻率000)()(ttkttdfv000)(dttkttvf瞬時相位瞬時相位相移相移；ttkttdffD0)()(vmax0)(ttktdffDvfm調(diào)制指數(shù)調(diào)制指數(shù)第11頁/共84頁第十二頁，共84頁。調(diào)相調(diào)相

6、00)()(tkttvp)()(00tktttvpdd 0t+0是未調(diào)制時的載波相位；是未調(diào)制時的載波相位；kpv (t)是瞬時是瞬時(shn sh)相位相對于相位相對于0t+0的偏移，叫瞬時的偏移，叫瞬時(shn sh)相位偏移，簡稱相相位偏移，簡稱相位偏移或相移?？杀硎緸槲黄苹蛳嘁??？杀硎緸?()(tktDvp最大相移，即相偏，表示最大相移，即相偏，表示(biosh)為為max)(tkDvp)(0ttkvddp瞬時瞬時(shn sh)相位相位瞬時頻率瞬時頻率頻偏頻偏max)()(ttktDvddpppm調(diào)制指數(shù)調(diào)制指數(shù)設(shè)調(diào)制信號為設(shè)調(diào)制信號為v (t)，載波信號載波信號)cos()(00

7、0tVtv第12頁/共84頁第十三頁，共84頁。數(shù)學數(shù)學(shxu)表達式表達式ttKtVtdf)(cos000v瞬時瞬時(shn sh)頻率頻率瞬時瞬時(shn sh)相位相位最大頻偏最大頻偏調(diào)制指數(shù)調(diào)制指數(shù)FM波波PM波波ttkddp)(0vtttKt00)( dfvmax)(ttKddpmDvmax0)(ttKmtdppvmax)(tKmvpp附：上述比較中的調(diào)制信號附：上述比較中的調(diào)制信號 v (t)，載波，載波V0mcos 0(t)(cos00tKtVvpttKttdf)(00v)(0tKtvpmax)(tKDvpm第13頁/共84頁第十四頁，共84頁。以單音調(diào)制以單音調(diào)制(tioz

8、h)波為例波為例調(diào)制調(diào)制(tiozh)信號信號tVtcos)(v調(diào)頻調(diào)頻(dio pn)tVktcos)(0f00sin)(tVkttf瞬時頻率瞬時頻率瞬時相位瞬時相位已調(diào)頻信號已調(diào)頻信號)sincos()(000tVktVtaf)sincos(000tmtVfVkmffDf第14頁/共84頁第十五頁，共84頁。調(diào)相調(diào)相00cos)(tVkttptVktsin)(0p瞬時瞬時(shn sh)頻率頻率瞬時瞬時(shn sh)相位相位已調(diào)相信號已調(diào)相信號(xnho)coscos()(000tVktVtap)coscos(000tmtVpppVkm DpDm以單音調(diào)制波為例以單音調(diào)制波為例調(diào)制信調(diào)制

9、信號號tVtcos)(v第15頁/共84頁第十六頁，共84頁。以單音調(diào)制以單音調(diào)制(tiozh)波為例波為例調(diào)制信號調(diào)制信號tVtcos)(v調(diào)頻調(diào)頻(dio pn)調(diào)相調(diào)相tVktcos)(0f瞬時頻率瞬時頻率00sin)(tVkttf瞬時相位瞬時相位VkmffDftVktsin)(0p瞬時頻率瞬時頻率00cos)(tVkttp瞬時相位瞬時相位VkmppDpDm第16頁/共84頁第十七頁，共84頁。m pmmm f調(diào)頻調(diào)頻(dio pn)調(diào)相調(diào)相 可以看出調(diào)相制的信號帶寬隨調(diào)制信號頻率的升高而增加可以看出調(diào)相制的信號帶寬隨調(diào)制信號頻率的升高而增加，而調(diào)頻，而調(diào)頻(dio pn)波則不變，有時

10、把調(diào)頻波則不變，有時把調(diào)頻(dio pn)制叫做恒定制叫做恒定帶寬調(diào)制。帶寬調(diào)制。VkmffDfVkmppDp第17頁/共84頁第十八頁，共84頁。 由于調(diào)頻波和調(diào)相波的方程式相似，因此由于調(diào)頻波和調(diào)相波的方程式相似，因此(ync)只要分析其中一只要分析其中一種的頻譜，則對另一種也完全適用。種的頻譜，則對另一種也完全適用。已調(diào)頻信號已調(diào)頻信號)sincos()(00tmtVtaf已調(diào)相信號已調(diào)相信號)coscos()(00tmtVtap已調(diào)頻已調(diào)頻(dio pn)信信號號)sincos()(00tmtVtaf)sinsin(sin)sincos(cos000tmttmtVff其中其中tnmJm

11、Jtmn2cos)(2)()sincos(120fnfftnmJtmn) 12sin()(2)sinsin(012fnf)(fnmJ是以是以mf為參數(shù)的為參數(shù)的n階第一類貝賽爾函數(shù)。階第一類貝賽爾函數(shù)。一、頻譜一、頻譜調(diào)制信號調(diào)制信號tVtcos)(v第18頁/共84頁第十九頁，共84頁。一、頻譜一、頻譜) 12sin()(2sin2cos)(2)()(01201200tnmJttnmJmJVtannfnfnfsin) 12sin()(2cos2cos)(2cos)(002012000ttnmJttnmJtmJVnnf1nfnf)12(cos)12(cos)()2cos()2cos()(cos

12、)(0001200012000tntnmJVtntnmJtmJVnnfnfnf第19頁/共84頁第二十頁，共84頁。第20頁/共84頁第二十一頁，共84頁。一、頻譜一、頻譜 1) 單音調(diào)制時，調(diào)頻波的頻譜不是調(diào)制信號頻譜的簡單搬移，單音調(diào)制時，調(diào)頻波的頻譜不是調(diào)制信號頻譜的簡單搬移，而是由載波和無數(shù)對邊帶分量所組成，而是由載波和無數(shù)對邊帶分量所組成， 它們的振幅由對應(yīng)的各它們的振幅由對應(yīng)的各階貝塞爾函數(shù)值所確定階貝塞爾函數(shù)值所確定(qudng)。其中，奇次的上、下邊帶分。其中，奇次的上、下邊帶分量振幅相等、極性相反；偶次的振幅相等、極性相同。量振幅相等、極性相反；偶次的振幅相等、極性相同。 2

13、) 調(diào)制指數(shù)調(diào)制指數(shù)mf越大，具有較大振幅的邊頻分量就越多。這與調(diào)幅波不越大，具有較大振幅的邊頻分量就越多。這與調(diào)幅波不同，在單頻信號同，在單頻信號(xnho)調(diào)幅的情況下，邊頻數(shù)目與調(diào)制指數(shù)無關(guān)。調(diào)幅的情況下，邊頻數(shù)目與調(diào)制指數(shù)無關(guān)。 3)載波分量和各邊帶分量的振幅均隨載波分量和各邊帶分量的振幅均隨mf變化而變化。對于某變化而變化。對于某些些mf值，載頻值，載頻(zi pn)或某邊頻振幅為零。籍此可以測定調(diào)制或某邊頻振幅為零。籍此可以測定調(diào)制指數(shù)指數(shù)mf。第21頁/共84頁第二十二頁，共84頁。 上式表明，當上式表明，當V0一定時，不論一定時，不論mf為何值，調(diào)頻波的平均功為何值，調(diào)頻波的平

14、均功率恒為定值，并且等于未調(diào)制時的載波功率。換句話說，改變率恒為定值，并且等于未調(diào)制時的載波功率。換句話說，改變mf僅僅會引起會引起(ynq)載波分量和各邊帶分量之間功率的重新分配，但不會引載波分量和各邊帶分量之間功率的重新分配，但不會引起起(ynq)總功率的改變?？偣β实母淖?。 4) 根據(jù)帕塞瓦爾根據(jù)帕塞瓦爾(Parseval)定理調(diào)頻波的平均功率等于定理調(diào)頻波的平均功率等于(dngy)各頻譜分量平均功率之和。因此，在電阻各頻譜分量平均功率之和。因此，在電阻R上，調(diào)上，調(diào)頻波的平均功率應(yīng)為頻波的平均功率應(yīng)為 )(2)(2)(202121222020nnmJmJmJRVPfnfnff fnf

15、)(2)(2122020nmJmJRVRV220第22頁/共84頁第二十三頁，共84頁。 雖然調(diào)頻波的邊頻分量有無數(shù)多個，但是，對于任一給定雖然調(diào)頻波的邊頻分量有無數(shù)多個，但是，對于任一給定的的mf值，高到一定次數(shù)的邊頻分量其振幅已經(jīng)小到可以忽略值，高到一定次數(shù)的邊頻分量其振幅已經(jīng)小到可以忽略，以致濾除這些，以致濾除這些(zhxi)邊頻分量對調(diào)頻波形不會產(chǎn)生顯著的邊頻分量對調(diào)頻波形不會產(chǎn)生顯著的影響。影響。二、帶寬二、帶寬(di kun) 通常規(guī)定：凡是振幅通常規(guī)定：凡是振幅(zhnf)小于未調(diào)制載波振幅小于未調(diào)制載波振幅(zhnf)的的1(或或10，根據(jù)不同要求而定，根據(jù)不同要求而定)的邊頻

16、分量均可忽略不計，保留下來的頻譜分量就確的邊頻分量均可忽略不計，保留下來的頻譜分量就確定了調(diào)頻波的頻帶寬度。定了調(diào)頻波的頻帶寬度。 如果將小于調(diào)制載波振幅如果將小于調(diào)制載波振幅l0的邊頻分量略去不計，則頻譜寬的邊頻分量略去不計，則頻譜寬度度BW可由下列近似公式求出：可由下列近似公式求出：FmBW) 1(2f第23頁/共84頁第二十四頁，共84頁。在實際應(yīng)用在實際應(yīng)用(yngyng)中也常區(qū)分為：中也常區(qū)分為：)(22,10)1(2, 1)(2, 1為為最最大大頻頻偏偏稱稱為為寬寬帶帶調(diào)調(diào)頻頻, ,波波頻頻帶帶相相同同與與稱稱為為窄窄帶帶調(diào)調(diào)頻頻, ,mmfFMffFMfFMfAMffFmBmF

17、mBmFBmDD 從上面的討論知道，調(diào)頻波和調(diào)相波的頻譜結(jié)構(gòu)以及從上面的討論知道，調(diào)頻波和調(diào)相波的頻譜結(jié)構(gòu)以及(yj)頻頻帶寬度與調(diào)制指數(shù)有密切的關(guān)系?？偟囊?guī)律是：調(diào)制指數(shù)越大，帶寬度與調(diào)制指數(shù)有密切的關(guān)系?？偟囊?guī)律是：調(diào)制指數(shù)越大，應(yīng)當考慮的邊頻分量的數(shù)目就越多，無論對于調(diào)頻還是調(diào)相均是應(yīng)當考慮的邊頻分量的數(shù)目就越多，無論對于調(diào)頻還是調(diào)相均是如此。這是它們共同的性質(zhì)。如此。這是它們共同的性質(zhì)。 但是，由于調(diào)頻但是，由于調(diào)頻(dio pn)與調(diào)相制與調(diào)制頻率與調(diào)相制與調(diào)制頻率F的關(guān)系不的關(guān)系不同，僅當同，僅當F變化時，它們的頻譜結(jié)構(gòu)和頻帶寬度的關(guān)系就互不變化時，它們的頻譜結(jié)構(gòu)和頻帶寬度的關(guān)系就

18、互不相同。相同。第24頁/共84頁第二十五頁，共84頁。調(diào)頻調(diào)頻(dio pn)調(diào)相調(diào)相VkmffDfVkmppDp 對于調(diào)頻制，僅當對于調(diào)頻制，僅當F變化時，在常用變化時，在常用(chn yn)的寬帶的寬帶調(diào)頻制中，頻率分量隨調(diào)頻制中，頻率分量隨mf變化而變化，但同時帶寬基本恒定變化而變化，但同時帶寬基本恒定。因此又把調(diào)頻叫做恒定帶寬調(diào)制。因此又把調(diào)頻叫做恒定帶寬調(diào)制。 對于調(diào)相制，僅當對于調(diào)相制，僅當F變化時，頻率分量不變，但帶寬變化。特變化時，頻率分量不變，但帶寬變化。特別是別是F增加增加(zngji)時，帶寬增加時，帶寬增加(zngji)。對于。對于Fmin Fmax而言而言， Fma

19、x決定總的帶寬，低端頻率分量的頻譜利用率不高決定總的帶寬，低端頻率分量的頻譜利用率不高 。因此，。因此，模擬通信系統(tǒng)中調(diào)頻制要比調(diào)相制應(yīng)用得廣泛。模擬通信系統(tǒng)中調(diào)頻制要比調(diào)相制應(yīng)用得廣泛。第25頁/共84頁第二十六頁，共84頁。 下面分析一下含多個頻率成分信號下面分析一下含多個頻率成分信號(xnho)調(diào)制的調(diào)頻信號調(diào)制的調(diào)頻信號(xnho)的頻的頻譜，譜，)sinsin(sin)sincos(cos)(10100NnnNnntmttmtVtanfnf)sinsinsin(sin)sinsincos(cos)(22110221100tmtmttmtmtVtaffff以雙頻信號以雙頻信號(xnho

20、)為為例例tnmJmJtmn2cos)(2)()sincos(120fnfftnmJtmn) 12sin()(2)sinsin(012fnf 此時增加了許多組合頻率此時增加了許多組合頻率(pnl)，使頻譜組成大為復(fù)雜，使頻譜組成大為復(fù)雜。因此，調(diào)頻與調(diào)相制屬于非線性調(diào)制。因此，調(diào)頻與調(diào)相制屬于非線性調(diào)制。第26頁/共84頁第二十七頁，共84頁。直接直接(zhji)調(diào)頻原理調(diào)頻原理間接間接(jin ji)調(diào)頻原理調(diào)頻原理第27頁/共84頁第二十八頁，共84頁。 產(chǎn)生調(diào)頻信號的電路叫做調(diào)頻器。對它有四個主要要求產(chǎn)生調(diào)頻信號的電路叫做調(diào)頻器。對它有四個主要要求(yoqi)：（：（1）已調(diào)波的瞬時頻率

21、與調(diào)制信號成比例地變化）已調(diào)波的瞬時頻率與調(diào)制信號成比例地變化。這是基本要求。這是基本要求(yoqi)。（。（2）未調(diào)制時的載波頻率，即已）未調(diào)制時的載波頻率，即已調(diào)波的中心頻率具有一定的穩(wěn)定度（視應(yīng)用場合不同而有不調(diào)波的中心頻率具有一定的穩(wěn)定度（視應(yīng)用場合不同而有不同的要求同的要求(yoqi)）。（）。（3）最大頻移與調(diào)制頻率無關(guān)。（）最大頻移與調(diào)制頻率無關(guān)。（4）無寄生調(diào)幅或寄生調(diào)幅盡可能小。無寄生調(diào)幅或寄生調(diào)幅盡可能小。 產(chǎn)生調(diào)頻產(chǎn)生調(diào)頻(dio pn)信號的方法很多，歸納起來主要有兩信號的方法很多，歸納起來主要有兩類：第一類是用調(diào)制信號直接控制載波的瞬時頻率類：第一類是用調(diào)制信號直接控

22、制載波的瞬時頻率直接直接調(diào)頻調(diào)頻(dio pn)。第二類是由調(diào)相變調(diào)頻。第二類是由調(diào)相變調(diào)頻(dio pn)間接調(diào)間接調(diào)頻頻(dio pn)。第28頁/共84頁第二十九頁，共84頁。 直接調(diào)頻的基本原理是用調(diào)制信號直接線性地改變載直接調(diào)頻的基本原理是用調(diào)制信號直接線性地改變載波振蕩的瞬時頻率。因此，凡是波振蕩的瞬時頻率。因此，凡是(fnsh)能直接影響載波振能直接影響載波振蕩瞬時頻率的元件或參數(shù)，只要能夠用調(diào)制信號去控制它蕩瞬時頻率的元件或參數(shù)，只要能夠用調(diào)制信號去控制它們，并從而使載波振蕩瞬時頻率按調(diào)制信號變化規(guī)律線性們，并從而使載波振蕩瞬時頻率按調(diào)制信號變化規(guī)律線性地改變，都可以完成直接調(diào)

23、頻的任務(wù)。地改變，都可以完成直接調(diào)頻的任務(wù)。 如果載波由如果載波由LC自激振蕩器產(chǎn)生，則振蕩頻率主要自激振蕩器產(chǎn)生，則振蕩頻率主要(zhyo)由諧振回路的電感元件和電容元件所決定。因此，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)制信號去控制回路的電感或電容，就能達到控制只要能用調(diào)制信號去控制回路的電感或電容，就能達到控制振蕩頻率的目的。振蕩頻率的目的。第29頁/共84頁第三十頁，共84頁。瞬時頻率瞬時頻率)(t瞬時相位瞬時相位)(t00)(tttd)(ttddtttkt0)()(dfDv)(cos)(000ttktAtatdpv第30頁/共84頁第三十一頁，共84頁?；驹砘驹?/p>

24、理電路電路(dinl)分析分析第31頁/共84頁第三十二頁，共84頁。主要優(yōu)點：能夠獲得主要優(yōu)點：能夠獲得(hud)較大的頻移（相對于間接較大的頻移（相對于間接調(diào)頻而言），線路簡單，并且?guī)缀醪恍枰{(diào)制功率。調(diào)頻而言），線路簡單，并且?guī)缀醪恍枰{(diào)制功率。主要缺點主要缺點(qudin)：中心頻率穩(wěn)定度低。：中心頻率穩(wěn)定度低。應(yīng)用范圍：應(yīng)用范圍：在移動通信以及自動頻率微調(diào)系統(tǒng)中。在移動通信以及自動頻率微調(diào)系統(tǒng)中。第32頁/共84頁第三十三頁，共84頁。 變?nèi)荻O管是利用變?nèi)荻O管是利用(lyng)(lyng)半導(dǎo)體半導(dǎo)體PNPN結(jié)的結(jié)電容隨結(jié)的結(jié)電容隨反向電壓變化這一特性而制成的一種半導(dǎo)體二極管。結(jié)

25、電容反向電壓變化這一特性而制成的一種半導(dǎo)體二極管。結(jié)電容CjCj與反向電壓與反向電壓vRvR存在如下關(guān)系：存在如下關(guān)系：反向反向(fn xin)電壓電壓tVVtcos)(0RvjjD)1 (0VCCRv式中式中Cj0： 0Rv時的電容時的電容(dinrng)值（零偏置電容值（零偏置電容(dinrng)）:Rv反向偏置電壓，反向偏置電壓，VD：PN結(jié)勢壘電位差。結(jié)勢壘電位差。 ：結(jié)電容變化指數(shù)，通常：結(jié)電容變化指數(shù)，通常=1/21/3，經(jīng)特殊工藝制成的超突變結(jié)，經(jīng)特殊工藝制成的超突變結(jié)電容電容=15第33頁/共84頁第三十四頁，共84頁。 tmCtmVVCtVVVVVVCVtVVCVtVVCCj

26、Qcos1cos11cos1cos1)cos(100000000D0DDDDDjC j QC jvRV0)(tv其中：其中： DjQVVCC001為靜態(tài)工作點的結(jié)電容。為靜態(tài)工作點的結(jié)電容。 第34頁/共84頁第三十五頁，共84頁。第35頁/共84頁第三十六頁，共84頁。 LC1 jCC cos)12(2!21cos21 )(220 tmtmttttmtmmtDDD2coscos)(2cos) 12(8cos2) 12(81 )(20020020mmjQjtmCCcos1理想理想(lxing)線性調(diào)制條件線性調(diào)制條件2小頻偏條件小頻偏條件(tiojin)下，近似線性。下，近似線性。2第36頁/

27、共84頁第三十七頁，共84頁。 Cc是變?nèi)莨芘c是變?nèi)莨芘cLlC1回路之間的耦合電容，同時起到隔直回路之間的耦合電容，同時起到隔直流的作用流的作用(zuyng)；C為對直流電壓的旁路電容；為對直流電壓的旁路電容； L2是高頻是高頻扼流圈，但讓調(diào)制信號通過。它的作用扼流圈，但讓調(diào)制信號通過。它的作用(zuyng)都是將振蕩都是將振蕩回路和變?nèi)莨艿目刂齐娐犯綦x防止它們之間的相互影響。回路和變?nèi)莨艿目刂齐娐犯綦x防止它們之間的相互影響。 因此，等效的振蕩回路因此，等效的振蕩回路(hul)(hul)可畫可畫成右圖，主體是成右圖，主體是LCLC互感耦合正弦振蕩電路互感耦合正弦振蕩電路。第37頁/共84頁第三

28、十八頁，共84頁。舉例舉例(j l)：第38頁/共84頁第三十九頁，共84頁。 直接調(diào)頻的主要優(yōu)點是可以獲得較大的頻偏，但是中直接調(diào)頻的主要優(yōu)點是可以獲得較大的頻偏，但是中心頻率的穩(wěn)定性（主要是長期穩(wěn)定性）較差。穩(wěn)定中心頻心頻率的穩(wěn)定性（主要是長期穩(wěn)定性）較差。穩(wěn)定中心頻率可以采用率可以采用(ciyng)對石英晶體振蕩器進行直接調(diào)頻。變對石英晶體振蕩器進行直接調(diào)頻。變?nèi)荻O管接入振蕩回路有兩種方式。容二極管接入振蕩回路有兩種方式。 變?nèi)荻O管接入振蕩回路有兩種方式。一種是變?nèi)荻O管接入振蕩回路有兩種方式。一種是與石英晶體相串聯(lián)，另一種是與石英晶體相并聯(lián)與石英晶體相串聯(lián)，另一種是與石英晶體相并聯(lián)

29、(bnglin)。變?nèi)荻O管與晶體并聯(lián)。變?nèi)荻O管與晶體并聯(lián)(bnglin)連接連接方式有一個較大的缺點，就是變?nèi)莨軈?shù)的不穩(wěn)定方式有一個較大的缺點，就是變?nèi)莨軈?shù)的不穩(wěn)定性直接嚴重地影響調(diào)頻信號中心頻率的穩(wěn)定度。因性直接嚴重地影響調(diào)頻信號中心頻率的穩(wěn)定度。因而用得比較廣泛的還是變?nèi)莨芘c石英晶體相串聯(lián)的而用得比較廣泛的還是變?nèi)莨芘c石英晶體相串聯(lián)的方式。方式。第39頁/共84頁第四十頁，共84頁。 第40頁/共84頁第四十一頁，共84頁。Pierce Oscillators (cb)型振蕩器型振蕩器第41頁/共84頁第四十二頁，共84頁。應(yīng)用應(yīng)用(yngyng)舉例：舉例：調(diào)調(diào)制制(tiozh)

30、信信號號 Pierce 型振蕩器型振蕩器調(diào)制信號放大調(diào)制信號放大第42頁/共84頁第四十三頁，共84頁。調(diào)相的方法調(diào)相的方法(fngf)間接調(diào)頻間接調(diào)頻(dio pn)的實現(xiàn)的實現(xiàn)第43頁/共84頁第四十四頁，共84頁。高穩(wěn)定度高穩(wěn)定度載波振蕩器載波振蕩器 相位相位調(diào)制器調(diào)制器積分積分 電路電路多級倍頻多級倍頻和混頻器和混頻器寬帶寬帶 )(tFMv)(tvtt d)(v窄帶窄帶)(tFMv 采用采用(ciyng)高穩(wěn)定度的晶體振蕩器作為主振級，然后再高穩(wěn)定度的晶體振蕩器作為主振級，然后再對這個穩(wěn)定的載頻信號進行調(diào)相，這樣一來就可得到中心頻率對這個穩(wěn)定的載頻信號進行調(diào)相，這樣一來就可得到中心頻率

31、穩(wěn)定度高的調(diào)頻信號。穩(wěn)定度高的調(diào)頻信號。第44頁/共84頁第四十五頁，共84頁。 調(diào)相的方法通常有三類：一類是用調(diào)制信號控制諧振回路調(diào)相的方法通常有三類：一類是用調(diào)制信號控制諧振回路(hul)(hul)或移相網(wǎng)絡(luò)的電抗或電阻元件以實現(xiàn)調(diào)相。第二類是矢量或移相網(wǎng)絡(luò)的電抗或電阻元件以實現(xiàn)調(diào)相。第二類是矢量合成法調(diào)相。第三類是脈沖調(diào)相。合成法調(diào)相。第三類是脈沖調(diào)相。1）諧振回路或移相網(wǎng)絡(luò)）諧振回路或移相網(wǎng)絡(luò)(wnglu)的調(diào)相方法的調(diào)相方法（1）利用諧振回路調(diào)相）利用諧振回路調(diào)相)2arctan(0ffQDD第45頁/共84頁第四十六頁，共84頁。（1）利用）利用(lyng)諧振回路調(diào)相諧振回路調(diào)相

32、)2arctan(0ffQDD6 D Dff002ffQDD6|D一般當一般當 時，則有：時，則有：jjjCCCCCC如果設(shè)如果設(shè)CCj，則，則2)cos1 (11jQjtmLCLC所以回路所以回路(hul)的諧振頻率：的諧振頻率：tmftffDDsin2cos0m而回路頻率而回路頻率(pnl)的頻偏移為的頻偏移為:tmQDsin所以：所以：第46頁/共84頁第四十七頁，共84頁。（2）利用）利用(lyng)移相網(wǎng)絡(luò)調(diào)相移相網(wǎng)絡(luò)調(diào)相iViViV2第47頁/共84頁第四十八頁，共84頁。 第48頁/共84頁第四十九頁，共84頁。第49頁/共84頁第五十頁，共84頁。2）合成）合成(hchng)調(diào)

33、相法阿姆斯特朗法調(diào)相法阿姆斯特朗法)(sinsin)(coscos)(0000tAtAtAtAtappvv6|)(|ptkvttAAtAta0000sin)(cos)(pvtA00costtAA00sin)(pv第50頁/共84頁第五十一頁，共84頁。第51頁/共84頁第五十二頁，共84頁。第52頁/共84頁第五十三頁，共84頁。3）脈沖）脈沖(michng)調(diào)相調(diào)相第53頁/共84頁第五十四頁，共84頁。第54頁/共84頁第五十五頁，共84頁。第55頁/共84頁第五十六頁，共84頁。積分積分(jfn) 電路電路線性可控線性可控延時電路延時電路(dinl)(tvttkdt)(v 設(shè)延時器件的延

34、時是可控的，如將調(diào)制設(shè)延時器件的延時是可控的，如將調(diào)制(tiozh)信號積分之后，去線性地控制延時時間，若延時器件信號積分之后，去線性地控制延時時間，若延時器件此時的輸入信號為載波振蕩，則經(jīng)延時以后，得到延此時的輸入信號為載波振蕩，則經(jīng)延時以后，得到延時器件的輸出信號。時器件的輸出信號。tA00cos)(cos000ttAttktdt)(0v第56頁/共84頁第五十七頁，共84頁。相位相位(xingwi)鑒頻器的工作原理鑒頻器的工作原理相位鑒頻器回路相位鑒頻器回路(hul)參數(shù)的選擇參數(shù)的選擇第57頁/共84頁第五十八頁，共84頁。 先將輸入調(diào)頻信號和經(jīng)過相移網(wǎng)絡(luò)后的信號相加先將輸入調(diào)頻信號和

35、經(jīng)過相移網(wǎng)絡(luò)后的信號相加(或或相減相減)，產(chǎn)生振幅反映附加，產(chǎn)生振幅反映附加(fji)相位相位變化的調(diào)幅波，變化的調(diào)幅波，而后通過包絡(luò)檢波器檢出振幅的變化，就可完成鑒相功能而后通過包絡(luò)檢波器檢出振幅的變化，就可完成鑒相功能。)(tov相加器相加器包絡(luò)檢波器包絡(luò)檢波器)(trv)(stv1. 數(shù)學模型數(shù)學模型第58頁/共84頁第五十九頁，共84頁。0)(ta)(tD)(tb)(tD)(tb)()(tbta)(0t)(t調(diào)頻調(diào)頻(dio pn)信號信號)sincos()(00tmtVtaf)()()(cos)(00ttVtDbmb)(cos00tV)(2)(cos0ttVDbm)()(cos)()

36、()(0tttVtbta220)(cos)(sin)(tVtVVtVDDbmbm)(sin20220tVVVVDbmbm)(sin212200220tVVVVVVDbmbmbm第59頁/共84頁第六十頁，共84頁。O)(ta)(tD)(tb)(tD)(tb)()(tbta)(0t)(t)()(cos)()()(0tttVtbta)(sin21)(2200220tVVVVVVtVDbmbmbm 令令MVVVV22002bmbm)(sin211 220tMVVDbm 當當1M)(tD 當當較小時較小時(xiosh)，12)(tD例如例如)(211 220tMVVDbm)(sin)(cosarcta

37、n)(0tVVtVtDDbmbm 上述上述(shngsh)分析表明，包絡(luò)分析表明，包絡(luò)V(t)的變化反映的變化反映的的變化，變化，第60頁/共84頁第六十一頁，共84頁。)(tov相加器相加器相加器相加器 包絡(luò)包絡(luò)檢波器檢波器 包絡(luò)包絡(luò)檢波器檢波器相加器相加器)(tb)(td1v)(td2v 但它們之間的關(guān)系但它們之間的關(guān)系(gun x)是非線性的，因而包絡(luò)檢波器的輸出是非線性的，因而包絡(luò)檢波器的輸出解調(diào)電壓是失真的。在實際電路中，為了減小失真，廣泛采用平衡鑒解調(diào)電壓是失真的。在實際電路中，為了減小失真，廣泛采用平衡鑒相電路。相電路。)(tb)(ta)(sin21)(2200220tVVVVV

38、VtVDbmbmbm第61頁/共84頁第六十二頁，共84頁。O)(tD)(tb)()(tbta)(1t)(tb)(tD)(tb)(tb)(ta)(0t)()(tbta)(2t2202, 1)(cos)(sin)(tVtVVtVDDbmbm)(sin212200220tVVVVVVDbmbmbm2202, 1)(cos)(sin)(tVtVVtVDDbmbm)(sin212200220tVVVVVVDbmbmbm) )(sin21)(sin21()()(2200220022021tVVVVtVVVVVVtVtVDDbmbmbmbmbm第62頁/共84頁第六十三頁，共84頁。.)(sin161)(

39、sin81)(sin211)(sin1)(sin2133222200tMtMtMtMtVVVVDDDDDbmbm.)(sin81)(sin)()(3322021tMtMVVtVtVDDbm 比較可見，用平衡鑒相電路可在輸出解調(diào)電壓比較可見，用平衡鑒相電路可在輸出解調(diào)電壓(diny)中中抵消直流項和抵消直流項和sin的二次方項及其以上的各偶次方項，并使的二次方項及其以上的各偶次方項，并使sin 項幅值增強為二倍。項幅值增強為二倍。) )(sin21)(sin21()()(2200220022021tVVVVtVVVVVVtVtVDDbmbmbmbmbm第63頁/共84頁第六十四頁，共84頁。2.

40、 實現(xiàn)實現(xiàn)(shxin)電路電路移相網(wǎng)絡(luò)移相網(wǎng)絡(luò)(wnglu) )(ta)(tb)(tb-包絡(luò)檢波包絡(luò)檢波第64頁/共84頁第六十五頁，共84頁。O)(tD)(tb)()(tbta)(1t)(tb)(tD)(tb)(tb)(ta)(0t)()(tbta)(2tab21Vab1221VVab1221VVab21 V12V L1C1和和L2C2構(gòu)成互感耦合的雙調(diào)諧回路，作為相位鑒頻器的構(gòu)成互感耦合的雙調(diào)諧回路，作為相位鑒頻器的相移網(wǎng)絡(luò)；兩個二極管包絡(luò)檢波器構(gòu)成相位鑒頻器的平衡鑒相電路相移網(wǎng)絡(luò)；兩個二極管包絡(luò)檢波器構(gòu)成相位鑒頻器的平衡鑒相電路，L3為高頻扼流圈，為高頻扼流圈， C0為耦合電容，對輸入

41、信號為耦合電容，對輸入信號(xnho)頻率呈頻率呈短路；對輸入信號短路；對輸入信號(xnho)頻率呈開路，用來為包絡(luò)檢波器的平均頻率呈開路，用來為包絡(luò)檢波器的平均電流提供通路。電流提供通路。 第65頁/共84頁第六十六頁，共84頁。第66頁/共84頁第六十七頁，共84頁。 由該曲線可以看出，耦合很弱（即由該曲線可以看出，耦合很弱（即很小）時，線性范很?。r，線性范圍小，鑒頻跨導(dǎo)高。一般，當圍小，鑒頻跨導(dǎo)高。一般，當1.5以后，非線性就已經(jīng)以后，非線性就已經(jīng)相當嚴重。反之，耦合比較緊，線性范圍就大，而鑒頻跨相當嚴重。反之，耦合比較緊，線性范圍就大，而鑒頻跨導(dǎo)就小。但當導(dǎo)就小。但當以上以上(ysh

42、ng)時，非線性又嚴重起來。時，非線性又嚴重起來。因此，通常選取因此，通常選取。 由于由于，當回路品質(zhì)因數(shù)，當回路品質(zhì)因數(shù)L不變時，不變時，逐漸加強逐漸加強(jiqing)耦合，鑒頻跨導(dǎo)隨之下降，但線耦合，鑒頻跨導(dǎo)隨之下降，但線性范圍則隨之加寬。性范圍則隨之加寬。第67頁/共84頁第六十八頁，共84頁。 以上分析時假定理想調(diào)頻波，即輸入以上分析時假定理想調(diào)頻波，即輸入(shr)信號信號V12振幅振幅恒定。恒定。 能否對相位能否對相位(xingwi)鑒頻器的電路作某些改動來獲得一定的鑒頻器的電路作某些改動來獲得一定的限幅作用，以省掉限幅器呢限幅作用，以省掉限幅器呢? 實際中，當噪聲、各種干擾以及

43、電路頻率特性的不均勻?qū)嶋H中，當噪聲、各種干擾以及電路頻率特性的不均勻性所引起的輸入信號的寄生調(diào)幅，都可能直接在相位鑒頻器性所引起的輸入信號的寄生調(diào)幅，都可能直接在相位鑒頻器的輸出信號中反映出來。的輸出信號中反映出來。 為了去掉這種虛假信號，就必須在鑒頻之前預(yù)先進行限幅。為了去掉這種虛假信號，就必須在鑒頻之前預(yù)先進行限幅。 為了回答這個問題，需要從一個新的觀點對相位鑒頻器進行深入一為了回答這個問題，需要從一個新的觀點對相位鑒頻器進行深入一步的分析。步的分析。第68頁/共84頁第六十九頁，共84頁。 輸入信號輸入信號V12振幅的變化會使振幅的變化會使VD1和和VD2的振幅成比例的振幅成比例(bl)地變化地變化，因而在相位鑒頻器的輸出信號中，因而在相位鑒頻器的輸出信號中反映出來由反映出來由V12振幅變化產(chǎn)生的虛假振幅變化產(chǎn)生的虛假信號。信號。abd1VVV2112abdVVV21122)(21dddoVVkv)2(2121DjabeVVO)(tD)(tb)()(tbta)(1t)(tb)(tD)(tb)(tb)