射頻電路第四章

1、第第4章章 調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與解調(diào)4.1 概述概述 調(diào)制調(diào)制，就是讓，就是讓高頻振蕩信號的某個參數(shù)高頻振蕩信號的某個參數(shù)，例如振，例如振幅、頻率、相位，幅、頻率、相位，隨調(diào)制信號的大小而線性變化隨調(diào)制信號的大小而線性變化的過程的過程； 調(diào)制信號可以調(diào)制信號可以是數(shù)字的是數(shù)字的，也可以是，也可以是模擬的模擬的,通常用通常用 f（t）或）或v表示表示； 未受調(diào)制的未受調(diào)制的高頻振蕩信號高頻振蕩信號稱為稱為載波載波； 已調(diào)制后的高頻振蕩波稱為已調(diào)制后的高頻振蕩波稱為已調(diào)信號已調(diào)信號，它帶有調(diào)，它帶有調(diào)制信號的特征信息制信號的特征信息； 解調(diào)解調(diào)是調(diào)制的逆過程，其作用是從已調(diào)信號中取是調(diào)制的逆過程，其作

2、用是從已調(diào)信號中取出調(diào)制信號。出調(diào)制信號。 調(diào)制調(diào)制的必要性的必要性：（1）對于無線頻譜的使用，國際上有嚴(yán)格的管理）對于無線頻譜的使用，國際上有嚴(yán)格的管理和分配，在頻譜擁擠的條件下，無線電高頻可和分配，在頻譜擁擠的條件下，無線電高頻可提提供較大的通信容量供較大的通信容量。（2）在有線系統(tǒng)中，同軸線對于高頻信號可以提）在有線系統(tǒng)中，同軸線對于高頻信號可以提供有效的供有效的屏蔽屏蔽，使信號不致泄漏。，使信號不致泄漏。趨膚效應(yīng)、網(wǎng)趨膚效應(yīng)、網(wǎng)狀屏蔽狀屏蔽。（3）在無線系統(tǒng)中，只有當(dāng)）在無線系統(tǒng)中，只有當(dāng)天線尺寸天線尺寸與波長可比與波長可比擬時才能有效地輻射射頻功率。擬時才能有效地輻射射頻功率。未調(diào)信

3、號頻率太未調(diào)信號頻率太低低，天線尺寸太大。，天線尺寸太大。（4）利用調(diào)制解調(diào)技術(shù)可以提供有效的方法來）利用調(diào)制解調(diào)技術(shù)可以提供有效的方法來克克服信道缺陷。服信道缺陷。 從頻域看，從頻域看，已調(diào)信號的頻譜（能量）集中在高頻已調(diào)信號的頻譜（能量）集中在高頻正弦波（載波）的附近正弦波（載波）的附近，但它們所占有的頻帶寬，但它們所占有的頻帶寬度是不同的。度是不同的。調(diào)制波都占據(jù)一定的頻帶寬度調(diào)制波都占據(jù)一定的頻帶寬度； 模擬調(diào)制模擬調(diào)制中常見的中常見的連續(xù)信號調(diào)制連續(xù)信號調(diào)制有：有：振幅調(diào)制（振幅調(diào)制（AM）、頻率調(diào)制（）、頻率調(diào)制（FM）及相位調(diào)制（）及相位調(diào)制（PM）； 脈沖調(diào)制脈沖調(diào)制有：脈沖有

4、：脈沖幅度幅度調(diào)制（調(diào)制（PAM）、脈沖）、脈沖寬度寬度調(diào)制（調(diào)制（PWM）、脈沖）、脈沖位置位置調(diào)制（調(diào)制（PPM）等）等； 數(shù)字調(diào)制數(shù)字調(diào)制有：幅度鍵控（有：幅度鍵控（ASK）、頻移鍵控（）、頻移鍵控（FSK）、移相鍵控（）、移相鍵控（PSK）等）等； 振幅調(diào)制屬于頻譜的線性變換振幅調(diào)制屬于頻譜的線性變換，而，而頻率調(diào)制及相頻率調(diào)制及相位調(diào)制則屬于頻譜的非線性變換位調(diào)制則屬于頻譜的非線性變換（已調(diào)波的某參（已調(diào)波的某參數(shù)隨調(diào)制信號的大小是線性變化，否則會失真）數(shù)隨調(diào)制信號的大小是線性變化，否則會失真）。4.2 頻譜線性變換的一般概念頻譜線性變換的一般概念 調(diào)制、解調(diào)、調(diào)制、解調(diào)、混頻混頻等

5、，需使用等，需使用非線性電路非線性電路，在頻域，在頻域上，這些功能都屬于上，這些功能都屬于頻譜搬移頻譜搬移； 頻譜變換電路頻譜變換電路分為分為頻譜線性變換頻譜線性變換和和頻譜非線性變換頻譜非線性變換電路兩大類電路兩大類； 頻譜頻譜線性變換線性變換實質(zhì)上是實質(zhì)上是將輸入信號頻譜將輸入信號頻譜沿頻率軸沿頻率軸進進行不失真的搬移行不失真的搬移，如，如振幅調(diào)制與解調(diào)、混頻振幅調(diào)制與解調(diào)、混頻等等； 頻譜非線性變換頻譜非線性變換的作用是對輸入信號頻譜進行特定的作用是對輸入信號頻譜進行特定的的非線性變換非線性變換，如，如頻率調(diào)制、相位調(diào)制頻率調(diào)制、相位調(diào)制等。等。 頻譜搬移要靠頻譜搬移要靠非線性器件非線性

6、器件來實現(xiàn)來實現(xiàn)，即使是線性變換即使是線性變換 對常用的對常用的有源器件有源器件提供適當(dāng)?shù)奶峁┻m當(dāng)?shù)拇笮盘柎笮盘?，就可?gòu)成非，就可構(gòu)成非線性特性線性特性；討論實際存在的有源器件的非線性討論實際存在的有源器件的非線性時時，假設(shè)器件不存在非線性電抗假設(shè)器件不存在非線性電抗，即不考慮器件（晶體，即不考慮器件（晶體管）的電荷儲存效應(yīng)。管）的電荷儲存效應(yīng)。 根據(jù)根據(jù)輸入輸入-輸出關(guān)系輸出關(guān)系的的非線性類型可以劃分為兩大非線性類型可以劃分為兩大類類：一一是是折線形式或開關(guān)段形式折線形式或開關(guān)段形式；二二是是漸變形式漸變形式斜率無突變斜率無突變。 某些器件的非線性特性不能用簡單解析式表達，某些器件的非線性特

7、性不能用簡單解析式表達，但在理論上總可以用但在理論上總可以用多項式來表示多項式來表示。 非線性電路不能用疊加原理來求解非線性電路不能用疊加原理來求解，這意味著輸，這意味著輸出信號的出信號的直流直流（平均值）和（平均值）和交流交流（時間變量）分（時間變量）分量是量是互相關(guān)聯(lián)互相關(guān)聯(lián)的，這與線性電路不同。的，這與線性電路不同。圖圖4-1 電壓控制折線特性源電壓控制折線特性源c1o1o1o() 0 cg vvvVivVcmaxccmax22coscos223amxiiiittc maxc maxc maxc max2222coscos3cos5235iiiiittt方波入：1cP2cos2V g R

8、vt正弦波激勵時的選頻輸出為：含義：當(dāng)含義：當(dāng)v1用用一個低頻和載波同時加入時，由諧振功放原理知：一個低頻和載波同時加入時，由諧振功放原理知：在欠壓區(qū)內(nèi)，輸出電流幅度在欠壓區(qū)內(nèi)，輸出電流幅度imax正比于輸入低頻信號正比于輸入低頻信號V1的幅度。的幅度。即輸出幅度正比于兩輸入信號的乘積。即輸出幅度正比于兩輸入信號的乘積。這就是這就是調(diào)幅的原理調(diào)幅的原理。4.2.1 單間斷點折線特性源單間斷點折線特性源正弦波：正弦波：11cosvVt1maxccig VP110中，中，2c方波輸入時，選頻輸出比正弦波大方波輸入時，選頻輸出比正弦波大4/4.2.2 平方律特性源平方律特性源 平方律的輸入電壓與輸出

9、電壓特性可以用平方律的輸入電壓與輸出電壓特性可以用二極管、二極管、電阻和電源電阻和電源三者三者串聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)來近似串聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)來近似； 工作在工作在恒流區(qū)域恒流區(qū)域的的結(jié)型和結(jié)型和MOS型型場效應(yīng)管（場效應(yīng)管（FET）的特性是一種典型的平方律特性的特性是一種典型的平方律特性，可用下列關(guān)系式可用下列關(guān)系式表示：表示： 設(shè)設(shè) 上式中，上式中，Vx=VP Vb，進一步簡化可得，進一步簡化可得21DSS1DP11 0 PPvIvViVvV1b1cosvVVt222b1DSS2DSS1122cos12coscosXXPPVVtIiIVV VtVtVV 1202coscos2itIItIt 式中式中 定義大信號

10、平均跨導(dǎo)定義大信號平均跨導(dǎo) 為：為： 與激勵電壓與激勵電壓V1無關(guān)無關(guān)（一般來說，（一般來說，gm與與V1是有關(guān)是有關(guān)的）。的）。 平方律特性有一個重要性質(zhì)平方律特性有一個重要性質(zhì)：即任何特定工作點即任何特定工作點Q上的小信號跨導(dǎo)上的小信號跨導(dǎo)gm等于同一工作點上的大信號等于同一工作點上的大信號平均跨導(dǎo)平均跨導(dǎo)。22DSS1022XPIVIVVDSS1122XPIIV VV 2DSS1222PIVIVDSS1212mxPIIgVVV bbDSSDSS2P22PP22v vmxmv vIIigVvVgvVV 22DSS211120222coscos=coscos2XXPIiVV VtVtIItI

11、tV2cos= 1cos2/2ttVx=VP Vbmgmg22DSSDSS221pPpvIiIVvVV圖圖4-2 電壓控制平方律特性源電壓控制平方律特性源大信號平均跨導(dǎo)大信號平均跨導(dǎo) 為為21DSS1DP11 0 PPvIvViVvV1b1cosvVVt222b1DSS2DSS1122cos12coscosXXPPVVtIiIVV VtVtVV 1202coscos2itIItIt22DSS1022XPIVIVVDSS1122XPIIV VV 2DSS1222PIVIVDSS1212mxPIIgVVV mg 設(shè)設(shè) ，丙類激勵平方律器件丙類激勵平方律器件 如圖如圖4-4所示，這是一種平方律正弦波

12、端頂周期所示，這是一種平方律正弦波端頂周期脈沖串，其最大值為：脈沖串，其最大值為： 導(dǎo)通角導(dǎo)通角 i2可展開為無窮多項正弦信號之和可展開為無窮多項正弦信號之和1b1( )costVVt2DSS2max12XpIiVVV11arccosXcVV圖圖4-4 正弦波丙類激勵平方律器件正弦波丙類激勵平方律器件22b1DSSDSS2max121pbPPVVIiIVVVVVVx=VP Vb 在小信號工作時，即在小信號工作時，即 時時，令，令 顯然，小信號下可認(rèn)為顯然，小信號下可認(rèn)為i（t）與）與 （t）呈線性關(guān)系，可用）呈線性關(guān)系，可用小信號跨導(dǎo)表示為：小信號跨導(dǎo)表示為： gm是偏置電流的線性函數(shù)，這是是

13、偏置電流的線性函數(shù)，這是小信號線性增益控制的小信號線性增益控制的基礎(chǔ)基礎(chǔ)，當(dāng)當(dāng)Idc受控于音頻信號時，可實現(xiàn)頻譜搬移受控于音頻信號時，可實現(xiàn)頻譜搬移。 1qv tKT b( )u tVv t 2dceee1( )bbqv tqVqVKTKTKTssqv tiIIIi tKTbdcseqVKTIIdc( )( )qIti tKT dcmi tqIgv tKT4.2.3 指數(shù)特性源指數(shù)特性源結(jié)型二極管或晶體管中，結(jié)型二極管或晶體管中，PN結(jié)加上正向偏置，發(fā)射電流近似為結(jié)加上正向偏置，發(fā)射電流近似為( )2squ tKTiI e1xex V V1 1V V2 2+ +_ _+ +_ _= =f f(

14、 ) ( ) V V1 1I I2 2i i2 2= =Ise Ise i i2 2v v1 1q qKTKT i2 + 1V+ 2V 21()If V 2qu tKTsiI e圖圖4-5 指數(shù)型受控電流源指數(shù)型受控電流源u(t)是峰值為是峰值為V1的對稱方波的對稱方波時時，i2也是方波也是方波b1( )cosu tVVt 2dce1( )bqVKTsqv tiIIi tKTbdcseqVKTIIdc( )( )qIti tKT dcmi tqIgv tKT2P P2tanhIIxV V1 1V V2 2+ +_ _+ +_ _= =f f( ) ( ) V V1 1I I2 2i i2 2=

15、 =Ise Ise i i2 2v v1 1q qKTKT i2 + 1V+ 2V 21()If V 2qu tKTsiI e4.2.4 受控差分特性源受控差分特性源 雙晶體管連接成差分形式，總發(fā)射極電流雙晶體管連接成差分形式，總發(fā)射極電流IK由恒由恒流源提供（如圖流源提供（如圖4-6所示）。設(shè)所示）。設(shè) u1-u2=V1cos t，令令 ，則：，則：1qVxKT12KIii22KIiitanhcos22KIxit 結(jié)論：結(jié)論：只要能產(chǎn)生出兩個正弦函數(shù)的相乘項（從而產(chǎn)生只要能產(chǎn)生出兩個正弦函數(shù)的相乘項（從而產(chǎn)生頻譜）的器件就可以實現(xiàn)頻譜搬移頻譜）的器件就可以實現(xiàn)頻譜搬移模擬乘法器模擬乘法器就是

16、一種就是一種理想的頻譜線性搬移器件理想的頻譜線性搬移器件1cP2cos2V g Rvt4.3 振幅調(diào)制與解調(diào)振幅調(diào)制與解調(diào) 使使高頻正弦波的振幅按照低頻信號高頻正弦波的振幅按照低頻信號f（t）成比例地）成比例地變化變化，就，就可可產(chǎn)生已調(diào)幅信號產(chǎn)生已調(diào)幅信號； 振幅調(diào)制屬于頻譜的線性變換振幅調(diào)制屬于頻譜的線性變換； 模擬信號的調(diào)幅通常又分為四種方式：模擬信號的調(diào)幅通常又分為四種方式：普通振幅普通振幅調(diào)制（調(diào)制（AM）、抑制載波的雙邊帶調(diào)制（抑制載波的雙邊帶調(diào)制（DSB-SC）、）、抑制載波的單邊帶調(diào)制（抑制載波的單邊帶調(diào)制（SSB-SC）和）和殘留邊殘留邊帶調(diào)制（帶調(diào)制（VSB）。Ka為比例系

17、數(shù)為比例系數(shù)。令調(diào)制信號為單音余弦波令調(diào)制信號為單音余弦波 ， ，則：，則：調(diào)幅指數(shù)或調(diào)制度調(diào)幅指數(shù)或調(diào)制度 ，表示，表示載波幅度受調(diào)制信號控制載波幅度受調(diào)制信號控制的程度的程度。載波的振幅載波的振幅：最大值：最大值：最小值：最小值：可見：可見：音單調(diào)幅波由三個頻率分量組成音單調(diào)幅波由三個頻率分量組成 cos1cosacmaccmccmKv tVK f ttVf ttV 1coscos1coscosacmccmccmK Vv tVttVmttaVcmaaK VmV coscoscos11coscoscos22cmccacmcmcacmcacmcv tVtm VttVtm Vtm Vt cosf

18、 tVtccma(1cos)Vmt(1)cmaVm1cmaVm4.3.1 AM波的基本特性及其波的基本特性及其數(shù)學(xué)表達式數(shù)學(xué)表達式 調(diào)幅波的振幅應(yīng)正比于信息（調(diào)制信號）調(diào)幅波的振幅應(yīng)正比于信息（調(diào)制信號）f（t），設(shè)高頻載），設(shè)高頻載波波 ，則調(diào)幅波為：，則調(diào)幅波為：cosccmcVt圖圖4-7 普通調(diào)幅度的波形、頻譜及矢量合成普通調(diào)幅度的波形、頻譜及矢量合成 峰值調(diào)幅指數(shù)峰值調(diào)幅指數(shù) 谷值調(diào)幅指谷值調(diào)幅指數(shù)數(shù)maxcmacmVVmV上mincmacmVVmV下CB 以角速度以角速度逆時針逆時針旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)，CB”以角速度以角速度順時針順時針旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)，合成矢量方向不變合成矢量方向不變。圖圖4-

19、8 時的過調(diào)幅失真時的過調(diào)幅失真峰值調(diào)幅指數(shù)峰值調(diào)幅指數(shù) 谷值調(diào)幅指谷值調(diào)幅指數(shù)數(shù)1am maxcmacmVVmV上mincmacmVVmV下調(diào)幅波的功率調(diào)幅波的功率與帶寬：與帶寬：載波作用在單位電阻上的功率為載波作用在單位電阻上的功率為AM波作用在單位電阻上的功率波作用在單位電阻上的功率最大狀態(tài)功率最大狀態(tài)功率最小狀態(tài)功率最小狀態(tài)功率調(diào)制信號的一個周期內(nèi)調(diào)制信號的一個周期內(nèi)的平均功率為的平均功率為OT212cmPV22OT211cos1cos2cmaaPVmtPmt2OTmax1aPPm2OTin1maPPm2OTav11cosd2aPPmtt2avOTOTSB12aOTPPm PPPOT2

20、14SBSBaPPm P上下 1coscoscmcv tVmtta/2cmam V邊頻振幅邊頻振幅OT22OT111 2cos1cos2/2 d122aaaPmtmttPmOTSBavOTOTSBav111,322aPPmPPPPP圖圖4-9 調(diào)幅波的上下邊帶調(diào)幅波的上下邊帶maxmaxmaxmax2222ccBFB調(diào)幅波所占的頻帶寬度為調(diào)幅波所占的頻帶寬度為Fmax為調(diào)制信號的最高頻率為調(diào)制信號的最高頻率中短波廣播的帶寬為中短波廣播的帶寬為9kHz圖圖4-10 模模擬擬乘法器實現(xiàn)普通振幅波調(diào)制乘法器實現(xiàn)普通振幅波調(diào)制“1”代表直流代表直流【例【例4.1】某一調(diào)幅波，其載波功率】某一調(diào)幅波，其

21、載波功率PoT=150W 。（1）若調(diào)幅指數(shù)）若調(diào)幅指數(shù)ma=0.3，求邊頻功率。，求邊頻功率。（2）若調(diào)幅指數(shù)）若調(diào)幅指數(shù)ma=1，求邊頻功率及最大狀態(tài)功，求邊頻功率及最大狀態(tài)功率。率。解：（解：（1）ma=0.3時，有：時，有：（2）ma=1時，有：時，有： 最大狀態(tài)功率為：最大狀態(tài)功率為： 要保證要保證AM波不失真，必須波不失真，必須最大狀態(tài)功率最大狀態(tài)功率下也不失下也不失真?？梢?，真?？梢?，AM波的放大效率較低波的放大效率較低。OT22SBSSB10.321506.75(W)22aPPm P2SBSSB11215075(W)22OTaPPm PmaxOT211504600(W)aPPm

22、4.3.2 雙邊帶調(diào)制雙邊帶調(diào)制(DSB)和單邊帶調(diào)制和單邊帶調(diào)制(SSB) 調(diào)幅波的上下邊帶或調(diào)幅波的上下邊帶或上下邊頻反映了調(diào)制信號本上下邊頻反映了調(diào)制信號本身的頻譜結(jié)構(gòu)，身的頻譜結(jié)構(gòu)，載波僅起頻譜搬移的作用載波僅起頻譜搬移的作用，不反，不反映調(diào)制信號的變化規(guī)律映調(diào)制信號的變化規(guī)律； 從信息傳輸?shù)慕嵌瓤矗瑥男畔鬏數(shù)慕嵌瓤?，占絕大部分功率的載波分占絕大部分功率的載波分量是無用的量是無用的；如果頻譜搬移后在傳輸前將它抑制如果頻譜搬移后在傳輸前將它抑制掉，可以在不影響傳輸信息的條件下大大節(jié)省發(fā)掉，可以在不影響傳輸信息的條件下大大節(jié)省發(fā)射機的發(fā)射功率射機的發(fā)射功率； 這種模式稱為這種模式稱為抑制

23、載波的雙邊帶調(diào)制（抑制載波的雙邊帶調(diào)制（DSB），），它的它的數(shù)學(xué)表達式數(shù)學(xué)表達式為：為： DSBcoscmcvtV f t t 1cosacmccmKv tVf ttV圖圖4-11 DSB波形譜結(jié)構(gòu)與實現(xiàn)模型波形譜結(jié)構(gòu)與實現(xiàn)模型 DSBcoscmcvtV f t tmaxDSBmax222BF 即即帶寬帶寬與普通的與普通的AM波是一樣的波是一樣的，只是發(fā)射功率大幅只是發(fā)射功率大幅度下降。度下降。 觀察觀察DSB的頻譜結(jié)構(gòu)可以發(fā)現(xiàn)的頻譜結(jié)構(gòu)可以發(fā)現(xiàn)：上邊帶和下邊帶上邊帶和下邊帶都反都反映了調(diào)制信號的頻譜結(jié)構(gòu)，映了調(diào)制信號的頻譜結(jié)構(gòu)，區(qū)別僅在于下邊帶頻譜倒區(qū)別僅在于下邊帶頻譜倒置置；從傳輸信息的

24、角度看，這是無關(guān)緊要的。從傳輸信息的角度看，這是無關(guān)緊要的。 進一步將一個邊帶抑制掉，僅傳輸一個邊帶，這種調(diào)進一步將一個邊帶抑制掉，僅傳輸一個邊帶，這種調(diào)制方式稱為制方式稱為單邊帶調(diào)制（單邊帶調(diào)制（SSB）。SSB占據(jù)頻帶寬度占據(jù)頻帶寬度為：為：SSBmaxBF SSB可用乘法器加可用乘法器加單邊帶單邊帶濾波器來實現(xiàn)濾波器來實現(xiàn)，稱為，稱為濾波濾波法法，對濾波器的矩形系數(shù)，對濾波器的矩形系數(shù)要求過高，工程中常采用要求過高，工程中常采用逐級調(diào)制濾波的方法逐級調(diào)制濾波的方法。圖圖4-12 SSB的實現(xiàn)及頻譜結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)及頻譜結(jié)構(gòu)(濾波法濾波法)相對帶寬相對帶寬圖圖4-12 SSB的實現(xiàn)及頻譜結(jié)構(gòu)的實

25、現(xiàn)及頻譜結(jié)構(gòu)（移相法移相法）SSBmaxBF coscos2211coscos22ccmcmccmcv tVttVtVt DSBcoscmcvtV f t t圖圖4-13 修正移相法修正移相法 111coscos211coscos2222cmcmcmv tVttVtVt 濾邊帶濾邊帶4.3.3 振幅調(diào)制電路振幅調(diào)制電路 按輸出功率的高低按輸出功率的高低(即前級調(diào)制，還是末級調(diào)制即前級調(diào)制，還是末級調(diào)制)，可分為可分為高電平調(diào)幅高電平調(diào)幅和和低電平調(diào)幅低電平調(diào)幅兩大類兩大類； 高電平調(diào)幅為集電極調(diào)幅和基極調(diào)幅高電平調(diào)幅為集電極調(diào)幅和基極調(diào)幅（載（載波大波大） 。高電平調(diào)幅一般高電平調(diào)幅一般用在大

26、功率調(diào)幅發(fā)射機用在大功率調(diào)幅發(fā)射機中中； 在在雙邊帶和單邊帶調(diào)制發(fā)射機中，一般采用低電平雙邊帶和單邊帶調(diào)制發(fā)射機中，一般采用低電平調(diào)制電路調(diào)制電路。對它提出的要求主要是。對它提出的要求主要是調(diào)制線性好，載調(diào)制線性好，載波抑制能力強波抑制能力強（載載波泄波泄漏小漏?。?。1模擬乘法器振幅調(diào)制電路模擬乘法器振幅調(diào)制電路 幾種典型的幾種典型的單片集成雙平衡模擬乘法器單片集成雙平衡模擬乘法器的應(yīng)用電路的應(yīng)用電路 MCl496/1596雙平衡模擬乘法器是最具有代表性的雙平衡模擬乘法器是最具有代表性的產(chǎn)品之一產(chǎn)品之一圖圖4-14 MC1496/1596應(yīng)用圖及應(yīng)用圖及平衡調(diào)幅電路平衡調(diào)幅電路 圖圖4-15

27、MC1496/1596平衡調(diào)幅電路平衡調(diào)幅電路圖圖4-16 AD834應(yīng)用電路圖應(yīng)用電路圖 應(yīng)用中要注意各端口的應(yīng)用中要注意各端口的匹配和電源去耦，這對匹配和電源去耦，這對保證指標(biāo)非常重要。保證指標(biāo)非常重要。2平方律調(diào)幅器平方律調(diào)幅器 場效應(yīng)管具有典型的平方律特性場效應(yīng)管具有典型的平方律特性 令令 則有則有201122111dDSSDSSDSSDSS212ppp12vvviIIIIaava vVVV0DSSaIDSS1P2IaV DSS22PIaV1( )cos ( )cos ( )coscosccmccmcf tVttVttVtVt,012201122222coscoscoscos12cos

28、2coscos21cos2coscos2dcmccmccmccmccmcciaa VtVta VtVta VtaaVtaVta Vta V Vtt利用濾波器取出利用濾波器取出 c、 c 分量，則完成調(diào)幅分量，則完成調(diào)幅圖圖4-17 平方律調(diào)幅器平方律調(diào)幅器 201122111dDSSDSSDSSDSS212ppp12vvviIIIIaava vVVV0DSSaIDSS1P2IaV DSS22PIaV1( )cos ( )cos ( )coscosccmccmcf tVttVttVtVt,012201122222coscoscoscos12cos2coscos21cos2coscos2dcmcc

29、mccmccmccmcciaa VtVta VtVta VtaaVtaVta Vta V Vtt 由于由于實際的場效應(yīng)管特性不可能完全是平方律特實際的場效應(yīng)管特性不可能完全是平方律特性，因此，性，因此，id中除了中除了 、2 、 c、2 c、 c 分分量之外，還會產(chǎn)生很多難以濾除的雜散分量。量之外，還會產(chǎn)生很多難以濾除的雜散分量。 采用平衡調(diào)幅器可以抵消許多組合頻率分量采用平衡調(diào)幅器可以抵消許多組合頻率分量。平方律平衡調(diào)幅器平方律平衡調(diào)幅器載波分量被抵消載波分量被抵消，輸出為，輸出為DSB信號信號01221cdciaa vvavv01222dcciaavvavv121224cddiia va

30、v v圖圖4-19 斬波調(diào)幅斬波調(diào)幅 1cos00cos0cctS tt 1222coscos3cos5235cccS tttt 1222coscos3cos5235cccavf t S tf tttt輸出不含載波的耦次諧波項輸出不含載波的耦次諧波項3斬波調(diào)幅斬波調(diào)幅 斬波調(diào)幅就是用載波頻斬波調(diào)幅就是用載波頻率的變化來通斷率的變化來通斷f（t），），把把f（t）信號）信號“斬斬”成周成周期為期為 的間斷信號，的間斷信號，再通過中心頻率為再通過中心頻率為 c的的帶通濾波器取出調(diào)幅信帶通濾波器取出調(diào)幅信號號2c不是過調(diào)幅，無明顯失真不是過調(diào)幅，無明顯失真雙向斬波雙向斬波二極管斬波調(diào)幅電路二極管斬波

31、調(diào)幅電路 （b b）S S ( (t t) )*t t- -1 11 1V V0 0V Va a( (t t) )R Rs sV VcmcmcoscosW tW tc cf f( (t t) )（e e）R R1 1a ab bD DD DD DD DV V ( (t t) )a a3 34 42 21 1f f( (t t) )+ +- -( (f f) )V Vc c+ +- -f f( (t t) )( (g g) )D D3 3D D4 4D D1 1D D2 2a aV V ( (t t) )V V ( (t t) )c ca ab bf f( (t t) )( (t t) )u u

32、0( (a a) )( (d d) )0 00 0t tV Va a ( (t t) )( (c c) )0 0t tt t t Va(t) O t f(t) O （a） S*(t) 1 t 1 （b） RS f(t) Vcmcoswct （e） Va(t) V0 f(t) D1 （c） uo(t) O t （d） R1 D1 a D3 D2 D4 b Va(t) Vc + + （f） D4 D2 a f(t) D3 Vc(t) （g） b Va(t) 1cos0*1cos0cctStt 444*coscos3cos535cccStttt 444coscos3cos535acccVtf ttt

33、t為提高調(diào)幅信號的幅度為提高調(diào)幅信號的幅度，還可以采用雙向斬波還可以采用雙向斬波。輸出不含載波的耦次諧輸出不含載波的耦次諧波項，且幅度加倍。波項，且幅度加倍。4.3.4 振幅調(diào)制波的解調(diào)模型及電路振幅調(diào)制波的解調(diào)模型及電路1振幅波的解調(diào)模型振幅波的解調(diào)模型解調(diào)是調(diào)制的逆過程解調(diào)是調(diào)制的逆過程； 從頻譜搬移的角度看，解調(diào)是從頻譜搬移的角度看，解調(diào)是頻譜從高頻端搬到基帶頻譜從高頻端搬到基帶的過程的過程； 普通振幅波的普通振幅波的解調(diào)常常稱為檢波解調(diào)常常稱為檢波 檢波器必須由可完成頻譜搬移的檢波器必須由可完成頻譜搬移的非線性器件及低通濾波器組成非線性器件及低通濾波器組成 普通調(diào)幅波通過檢波普通調(diào)幅波

34、通過檢波輸出信號輸出信號 0，實際上是調(diào)幅波的包絡(luò)，這，實際上是調(diào)幅波的包絡(luò)，這種檢波器又稱為種檢波器又稱為包絡(luò)檢波器包絡(luò)檢波器。如果輸入信號是等幅波，檢波后。如果輸入信號是等幅波，檢波后的輸出是直流分量，當(dāng)然也是的輸出是直流分量，當(dāng)然也是“包絡(luò)包絡(luò)”。 既然檢波是一種頻譜搬移，乘法器可用以完成頻既然檢波是一種頻譜搬移，乘法器可用以完成頻譜搬移。譜搬移。將將抑制載波的雙邊帶信號與參考信號相抑制載波的雙邊帶信號與參考信號相乘，設(shè)乘，設(shè)參考信號與被抑制的載波信號同頻同相參考信號與被抑制的載波信號同頻同相，僅幅度為僅幅度為Vr，于是經(jīng)低通濾波后，有：于是經(jīng)低通濾波后，有： 輸出信號輸出信號 0是與是

35、與f（t）成正比的信號，即調(diào)制信）成正比的信號，即調(diào)制信號。這種檢波方式號。這種檢波方式需要一個與載波同頻同相的參需要一個與載波同頻同相的參考信號，考信號，因此稱為因此稱為同步檢波或相干檢波同步檢波或相干檢波。 如參考信號與載波信號如參考信號與載波信號不同頻同相不同頻同相，會產(chǎn)生失真，會產(chǎn)生失真，使檢波性能下降，即：，使檢波性能下降，即： 經(jīng)過低通后的輸出為：經(jīng)過低通后的輸出為： 即即輸出解調(diào)信號產(chǎn)生了失真輸出解調(diào)信號產(chǎn)生了失真。 011cos22mcmrmcmrvK VV f tK V V f tKf t 0coscosccmcmrvtf t K V Vtt ocosvtKf tt 11co

36、scos22acmcacmcv tm Vtm Vt 圖圖4-21 振幅調(diào)制波的解調(diào)振幅調(diào)制波的解調(diào) 01cos2cmcmrvK VV f tKf t 0coscosccmcmrvtf t K V Vtt ocosvtKf tt 圖圖4-22 乘積檢波乘積檢波 01cos2cmcmrvK VV f tKf t ocosvtKf tt 0coscosccmcmrvtf t K V Vtt 利用模乘法器也可實行利用模乘法器也可實行SSB解調(diào)、普通振幅波的解解調(diào)、普通振幅波的解調(diào)調(diào)。結(jié)論：相干檢波適用于結(jié)論：相干檢波適用于AM、DSB、SSB 本地載波的產(chǎn)生方法：本地載波的產(chǎn)生方法： （1）接收機內(nèi)振

37、蕩器（本振），難同步；）接收機內(nèi)振蕩器（本振），難同步； （2）發(fā)送導(dǎo)頻，使接收本振與之同步；）發(fā)送導(dǎo)頻，使接收本振與之同步； （3）用非線性器件從已調(diào)波中提取）用非線性器件從已調(diào)波中提取(載波提取載波提取)。 普通振幅波普通振幅波中包含載波分量，可以直接利用非線性中包含載波分量，可以直接利用非線性器件器件（限幅器）（限幅器）的作用進行的作用進行相干相干解調(diào)解調(diào)，不需額外加，不需額外加入提供載波的電路。入提供載波的電路。 普通振幅波普通振幅波中包含載波分量中包含載波分量，可以直接利用非線性可以直接利用非線性器件的作用進行器件的作用進行包絡(luò)檢波（非相干，包絡(luò)檢波（非相干，不需不需本振）本振）。如

38、可用如可用三極管三極管和和RLC低通濾波器組成三極管低通濾波器組成三極管檢波電檢波電路路（如圖（如圖4-23所示）。低通濾波器取出所示）。低通濾波器取出ic中的平均中的平均分量，這即是調(diào)制信號分量，這即是調(diào)制信號（其中包含有失真成分其中包含有失真成分）。）。圖圖4-23 三極管檢波電路三極管檢波電路 2二極管包絡(luò)檢波器的工作原理二極管包絡(luò)檢波器的工作原理 （1）對普通調(diào)幅波的解調(diào)）對普通調(diào)幅波的解調(diào) 目前目前用得最廣泛的是二極管包絡(luò)檢波器用得最廣泛的是二極管包絡(luò)檢波器（如圖（如圖4-24所示），它由二極管與所示），它由二極管與RLC并聯(lián)構(gòu)成的低通濾并聯(lián)構(gòu)成的低通濾波器構(gòu)成波器構(gòu)成； 當(dāng)輸入端輸

39、入一正弦電壓（當(dāng)輸入端輸入一正弦電壓（ i=Visin ct）時，正弦電壓的）時，正弦電壓的頻率為頻率為 c。設(shè)二極管正向?qū)娮铻?。設(shè)二極管正向?qū)娮铻镽d，而且滿足，而且滿足 ，輸入的正弦電壓幾乎全部加到二極管，輸入的正弦電壓幾乎全部加到二極管D上。當(dāng)信號為正上。當(dāng)信號為正半周時，二極管半周時，二極管D導(dǎo)通，導(dǎo)通電流為導(dǎo)通，導(dǎo)通電流為id，該電流對電容，該電流對電容C充充電。注意，電容電。注意，電容C上的電壓上的電壓 c對二極管是反向偏置的，該對二極管是反向偏置的，該電壓與輸入電壓疊加后加到二極管。因此，高頻電壓到達電壓與輸入電壓疊加后加到二極管。因此，高頻電壓到達A點后再減小，二極管截

40、止（忽略二極管導(dǎo)通電壓）。此點后再減小，二極管截止（忽略二極管導(dǎo)通電壓）。此時，電容上的電壓通過時，電容上的電壓通過RL放電，由于放電，由于 ，放電緩慢，放電緩慢，放電電壓與高頻電壓交于放電電壓與高頻電壓交于B點點。dc1 0LRRC,dLRR 動態(tài)平衡后，二極管導(dǎo)通時間很短，即導(dǎo)通角很動態(tài)平衡后，二極管導(dǎo)通時間很短，即導(dǎo)通角很小，電容小，電容C上有一個脈動的電壓，脈動的頻率就上有一個脈動的電壓，脈動的頻率就是載波頻率是載波頻率 c； 當(dāng)當(dāng)RL足夠大時，電容足夠大時，電容C上充的電壓近似與上充的電壓近似與Vi接近接近，所以這種檢波方式有時又稱為，所以這種檢波方式有時又稱為峰值包絡(luò)檢波器峰值包絡(luò)

41、檢波器。電壓傳輸系數(shù)（或稱為檢波效率）。電壓傳輸系數(shù)（或稱為檢波效率）定義為：定義為： 峰值包絡(luò)檢波器的峰值包絡(luò)檢波器的 （實際總是小于（實際總是小于1）。 尖頂余弦脈動電流：尖頂余弦脈動電流： 定義定義檢波器的輸入電阻檢波器的輸入電阻 ： ，由式（，由式（4-39）可見）可見I1 2Iav，峰值檢波，峰值檢波Vi c，所，所以有以有結(jié)論結(jié)論：cdivKVidi1/RVIav12cos4cos2dcciIttcidiav122iLVvRRII圖圖4-24 二極管包絡(luò)檢波及波形二極管包絡(luò)檢波及波形 （2）二極管包絡(luò)檢波器的近似數(shù)學(xué)分析）二極管包絡(luò)檢波器的近似數(shù)學(xué)分析 近似條件：近似條件： 假設(shè)假

42、設(shè)RLC具有理想的濾波能力，電容具有理想的濾波能力，電容C上的電壓只存在其上的電壓只存在其平均電壓平均電壓 c； 輸入是等幅波，則電容輸入是等幅波，則電容C上的電壓上的電壓 c為直流電壓為直流電壓； 二極管工作在大信號二極管工作在大信號； 其特性用通過原點的折線代表（忽略導(dǎo)通電壓），見圖其特性用通過原點的折線代表（忽略導(dǎo)通電壓），見圖4-25。折線的斜率為。折線的斜率為 。這樣假設(shè)后，可用折線近似分。這樣假設(shè)后，可用折線近似分析法來分析二極管包絡(luò)檢波器。析法來分析二極管包絡(luò)檢波器。 設(shè)設(shè) 根據(jù)幾何關(guān)系根據(jù)幾何關(guān)系1/ddgR000dddddg vviv,icoscosiicdccVVtvvVt

43、 icosccvV圖圖4-25 大信號二極管包絡(luò)檢波波器大信號二極管包絡(luò)檢波波器近似的數(shù)學(xué)關(guān)系近似的數(shù)學(xué)關(guān)系 類似于諧振功率放大器的分析方法類似于諧振功率放大器的分析方法 說明說明 c為很小的值，于是，有為很小的值，于是，有maxiiicos1cosddcdcigVVg Vcmaxicoscoscos1cosdddiccccviig VttV0max01max1maxddcddcdndncIiIiIi 0max0iisincos1cos 1cossincosddccccdcdcccIig Vcg V1c0sincossincosdidcccLdidLcccg VIR g VvIRcisinco

44、sLdcccvR gVcicossincosLdccccvR gVcossincostancLdcccccR g 結(jié)論：結(jié)論：大信號包絡(luò)檢波器的導(dǎo)通角與輸入信號的大信號包絡(luò)檢波器的導(dǎo)通角與輸入信號的大小無關(guān)大小無關(guān)（在大信號檢波的前提下），（在大信號檢波的前提下）， c只取決于只取決于Rd、RL。一旦。一旦Rd、RL確定，確定， c為定值，此時有：為定值，此時有： 等幅波輸入時大信號包絡(luò)檢波器的效率等幅波輸入時大信號包絡(luò)檢波器的效率（也是一也是一個定值個定值）：）： 從而有：從而有： 即即 c與與Vi呈線性關(guān)系，所以呈線性關(guān)系，所以大信號二極管峰值包絡(luò)大信號二極管峰值包絡(luò)檢波器有時稱為線性檢波

45、檢波器有時稱為線性檢波。輸入信號為等幅波時。輸入信號為等幅波時，有：，有：31tan3ccc133dcLRRicosccdvKVcdivK V13ci3cosddcLvRKVR 對對調(diào)幅波調(diào)幅波 而言，由于而言，由于 ，包絡(luò)檢波的過程同樣是通過電容，包絡(luò)檢波的過程同樣是通過電容C上充放電完成上充放電完成的（如圖的（如圖4-26所示）所示）； 由等幅波建立的物理概念在這里仍舊適用，因為可由等幅波建立的物理概念在這里仍舊適用，因為可認(rèn)為認(rèn)為在幾個高頻周期內(nèi)，振幅在幾個高頻周期內(nèi)，振幅 基本不變基本不變 此時有：此時有： 直流分量直流分量：Vicos c； 交流交流流分量流分量： 解出來的是調(diào)制信號

46、分量振幅值：解出來的是調(diào)制信號分量振幅值： 對調(diào)幅波而言，大信號包絡(luò)檢波器的檢波效率定義對調(diào)幅波而言，大信號包絡(luò)檢波器的檢波效率定義為：為： 結(jié)論：結(jié)論：無論是調(diào)幅波還是等幅波，檢波效率都是無論是調(diào)幅波還是等幅波，檢波效率都是相相同的。同的。c(1cos)cosiiacVmtt(1cos)iaVmt1coscoscoscoscosciacicaicvVmtVm Vticoscoscosacvm VtVtcosaicvm Viicoscosacdcaiam VVKm Vm V圖圖4-26 調(diào)幅波包絡(luò)檢波調(diào)幅波包絡(luò)檢波 （3）大信號二極管包絡(luò)檢波器的失真）大信號二極管包絡(luò)檢波器的失真 頻率失真頻率

47、失真 二極管包絡(luò)檢波器的二極管包絡(luò)檢波器的輸輸出出端端通過隔直電容加到低通過隔直電容加到低頻放大器的輸入端（如圖頻放大器的輸入端（如圖4-27所示）所示），Cc引起低引起低頻失真頻失真； 引起失真的原因與放大器的低頻失真是一樣的引起失真的原因與放大器的低頻失真是一樣的； 由于檢波二極管的結(jié)電容由于檢波二極管的結(jié)電容Cd引起對高頻的旁路作引起對高頻的旁路作用而造成用而造成高頻失真。高頻失真。 非線性失真非線性失真 實際二極管實際二極管特性曲線是彎曲的特性曲線是彎曲的，檢波輸出電壓與，檢波輸出電壓與輸入高頻電壓的振幅并非完全線性產(chǎn)生輸入高頻電壓的振幅并非完全線性產(chǎn)生的的失真，失真，就是就是非線性失

48、真非線性失真。電容。電容C上的電壓是一種負反饋上的電壓是一種負反饋，RLC越大，電容越大，電容C上的電壓越高，上的電壓越高，負反饋越深，負反饋越深，非線性失真得到改善非線性失真得到改善。圖圖4-27 實際的大信號二極管包絡(luò)檢波器實際的大信號二極管包絡(luò)檢波器大信號二極管包絡(luò)檢波器的失真大信號二極管包絡(luò)檢波器的失真頻率失真頻率失真非線性失真非線性失真惰性失真惰性失真負峰切割失真負峰切割失真 惰性失真惰性失真 從充放電的角度看，從充放電的角度看，RLC的乘積越大，輸出的的乘積越大，輸出的 c越越接近峰值。接近峰值。 當(dāng)輸入當(dāng)輸入調(diào)幅波調(diào)幅波時，過分大的時，過分大的RLC使在二極管截止期使在二極管截止

49、期間間C通過通過RL放電的速度過慢放電的速度過慢，跟不上輸入調(diào)幅波包，跟不上輸入調(diào)幅波包絡(luò)變化的速度（如圖絡(luò)變化的速度（如圖4-28所示），輸出的平均電所示），輸出的平均電壓就會不沿著包絡(luò)走，而產(chǎn)生壓就會不沿著包絡(luò)走，而產(chǎn)生惰性失真惰性失真。 避免產(chǎn)生惰性失真避免產(chǎn)生惰性失真：必須在任何一個高頻周期內(nèi)必須在任何一個高頻周期內(nèi)，C通過通過RL的放電速度大于包絡(luò)的下降速度，即：的放電速度大于包絡(luò)的下降速度，即：11cimt tt tvVttimia(1cos)VVmt1i1sinimt taVm Vtt 1ceLt tR CcovV1111co1cos1eLt tiaR Cct tt tLLVmt

50、vVtR CR C 1(1cos)coiaVVmt圖圖4-28 RLC過大時產(chǎn)生惰性失真過大時產(chǎn)生惰性失真 不產(chǎn)生隋性失真的條件是不產(chǎn)生隋性失真的條件是：11cimt tt tvVtt1i1sinimt taVm Vtt 1ceLt tR CcovV1111co1cos1eLt tiaR Cct tt tLLVmtvVtR CR C 1111sin1cosimt taLcat tVtmtAR Cvmtt2max1aLamR Cm 負峰切割失真負峰切割失真 檢波器到下一級放大器中間加隔直電容檢波器到下一級放大器中間加隔直電容Cc（如圖（如圖4-29（a）所示）所示）； 二極管的交流負載為二極管的

51、交流負載為RL與與rie并聯(lián)，直流負載就是并聯(lián)，直流負載就是RL； 為能有效地傳輸?shù)皖l信號，一般要求為能有效地傳輸?shù)皖l信號，一般要求 ，因而通常因而通常Cc的取值較大（一般為的取值較大（一般為510 F）； 隔直電容隔直電容Cc上降有直流電壓，如上降有直流電壓，如Kd 1，則，則Cc上的上的直流電壓近似等于載波的振幅值直流電壓近似等于載波的振幅值Vi，該電壓在，該電壓在rie及及RL上分壓，上分壓，RL上分得的電壓為：上分得的電壓為： VRL電壓的極性方向?qū)ΧO管而言是反向的，而且電壓的極性方向?qū)ΧO管而言是反向的，而且在整個檢波過程中基本不變。因此，如輸入信號在整個檢波過程中基本不變。因此，

52、如輸入信號調(diào)幅波的包絡(luò)低于調(diào)幅波的包絡(luò)低于VRL，則二極管始終是截止的，則二極管始終是截止的，這就產(chǎn)生了這就產(chǎn)生了負峰切割失真負峰切割失真。min1iecrCieiRLLLVVRRr圖圖4-29 負峰切割失真負峰切割失真不產(chǎn)生負峰切割失真的條件不產(chǎn)生負峰切割失真的條件，包絡(luò)最低時仍大于包絡(luò)最低時仍大于VRLmin1iecrCieiRLLLVVRRriiiiieieie1aRLaLLaLVm VVVVmRRrrmRrieie(j)LLLr RZRr(0)LLZR j0LaLZmZiiie1aLLVVmRRr大信號二極管包絡(luò)檢波器的設(shè)計思路大信號二極管包絡(luò)檢波器的設(shè)計思路設(shè)計關(guān)鍵在于設(shè)計關(guān)鍵在于正

53、確選檢波二極管正確選檢波二極管，合理取合理取RL、C的數(shù)值。的數(shù)值。檢波二極管選擇原則是檢波二極管選擇原則是導(dǎo)通電壓越小越好導(dǎo)通電壓越小越好（檢波效率高）（檢波效率高） 頻率低用點接觸式鍺二極管（頻率低用點接觸式鍺二極管（2AP系列），頻率高用肖特基系列），頻率高用肖特基二極管（金屬半導(dǎo)體二極管，二極管（金屬半導(dǎo)體二極管，Cd小）?。㏑L和和C的選擇原則如下：考慮到電壓傳輸系數(shù)的選擇原則如下：考慮到電壓傳輸系數(shù)Kd和高頻濾和高頻濾波能力，波能力，RLC應(yīng)盡可能大應(yīng)盡可能大，工程上要求其最小值滿足下列條，工程上要求其最小值滿足下列條件：件： ； 為為避免惰性失真避免惰性失真，RLC的的 最大值應(yīng)

54、滿足下列條件：最大值應(yīng)滿足下列條件： 確定確定RLC的乘積值后，根據(jù)下列幾個的乘積值后，根據(jù)下列幾個 條件來分別確定條件來分別確定RL和和C的值：的值：輸入阻抗輸入阻抗： ，避免產(chǎn)生負峰切割失真避免產(chǎn)生負峰切割失真： 確定確定RL后，由后，由RLC乘積值求得乘積值求得C，最，最后檢驗后檢驗C值是否滿足：值是否滿足：510LcR C2max1aLamR Cm2max1510aLcamR Cmid2LRRie1aLamRrmidie12aLamRRrm10DCC 【例【例4.2】大信號二極管包絡(luò)檢波器電路如圖】大信號二極管包絡(luò)檢波器電路如圖4-24（a）所示。已知二極管正向電阻）所示。已知二極管正

55、向電阻Rd= 100 ，RL=10k ，高頻輸入信號，高頻輸入信號 （V）。）。 （1）求電容）求電容C的數(shù)值。的數(shù)值。 （2）求檢波電流及負載上的低頻信號電壓振幅值。）求檢波電流及負載上的低頻信號電壓振幅值。4.4 角度調(diào)制與解調(diào)角度調(diào)制與解調(diào)頻譜的非線性頻譜的非線性變換變換 角度調(diào)制是讓載波的角度調(diào)制是讓載波的瞬時頻率瞬時頻率或或瞬時相位瞬時相位與與調(diào)制調(diào)制信號信號成成線性關(guān)系線性關(guān)系，而，而載波的振幅不變載波的振幅不變； 由于由于角頻率角頻率與與相位相位的變化都會引起載波的相位角的變化都會引起載波的相位角變化，所以把這兩種變化，所以把這兩種調(diào)制稱為角度調(diào)制調(diào)制稱為角度調(diào)制。 角度調(diào)制角度

56、調(diào)制的優(yōu)點：的優(yōu)點：具有比振幅調(diào)制具有比振幅調(diào)制更強的抗干擾更強的抗干擾能力。能力。例如，例如，調(diào)頻指數(shù)為調(diào)頻指數(shù)為5，保證相同接收信噪，保證相同接收信噪比的情況下，調(diào)頻波所需發(fā)射功率僅為調(diào)幅波所比的情況下，調(diào)頻波所需發(fā)射功率僅為調(diào)幅波所需功率的需功率的1/112.5。 應(yīng)用：應(yīng)用：調(diào)頻調(diào)頻廣泛地應(yīng)用于衛(wèi)星電視廣播、調(diào)頻廣廣泛地應(yīng)用于衛(wèi)星電視廣播、調(diào)頻廣播、通信及遙控等，播、通信及遙控等，調(diào)相調(diào)相主要應(yīng)用于數(shù)字通信系主要應(yīng)用于數(shù)字通信系統(tǒng)中的統(tǒng)中的移相鍵控移相鍵控和和間接調(diào)頻間接調(diào)頻。 調(diào)頻波的主要指標(biāo)：調(diào)頻波的主要指標(biāo)： （1）頻譜寬度頻譜寬度：調(diào)頻波所占的頻帶寬度與調(diào)頻指：調(diào)頻波所占的頻帶

57、寬度與調(diào)頻指數(shù)有關(guān)。數(shù)有關(guān)。系統(tǒng)對信道占的頻帶寬度是有限制的系統(tǒng)對信道占的頻帶寬度是有限制的，例如衛(wèi)星模擬電視廣播每信道占的帶寬為例如衛(wèi)星模擬電視廣播每信道占的帶寬為35MHz。根據(jù)信息論的觀點，調(diào)頻之所以具有好的信噪。根據(jù)信息論的觀點，調(diào)頻之所以具有好的信噪比，就是由于它所占的頻帶寬（與調(diào)幅波相比較比，就是由于它所占的頻帶寬（與調(diào)幅波相比較）。）。 （2）寄生調(diào)幅寄生調(diào)幅：調(diào)角波應(yīng)是等幅波，在：調(diào)角波應(yīng)是等幅波，在調(diào)制調(diào)制和傳和傳輸輸過程過程中，往往會附加中，往往會附加寄生調(diào)幅寄生調(diào)幅。寄生調(diào)幅應(yīng)盡。寄生調(diào)幅應(yīng)盡可能小?？赡苄?。 （3）抗干擾能力抗干擾能力：調(diào)頻具有良好的抗干擾能力，：調(diào)頻具

58、有良好的抗干擾能力，特別是在寬帶調(diào)頻時。特別是在寬帶調(diào)頻時。 4.5 角度調(diào)制波的基本特性角度調(diào)制波的基本特性 4.5.1 瞬時頻率與瞬時相位瞬時頻率與瞬時相位 余余弦弦信號可以看成信號可以看成旋轉(zhuǎn)矢量旋轉(zhuǎn)矢量某一瞬時某一瞬時t在實軸上的在實軸上的投影；投影；正弦正弦波可看成是在虛軸上的投影，分別寫波可看成是在虛軸上的投影，分別寫成成Vcos （t）及）及Vsin （t） 假如該旋轉(zhuǎn)矢量在時間假如該旋轉(zhuǎn)矢量在時間t1時的相位角為時的相位角為 ，在，在時間時間t2時的相位角為時的相位角為 ， ，則，則旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)平均角頻率平均角頻率 。如果。如果 t0，可求得該旋，可求得該旋轉(zhuǎn)矢量的轉(zhuǎn)矢量的瞬時角頻

59、率瞬時角頻率為：為： 時間時間t對應(yīng)的相位對應(yīng)的相位 （t）稱為）稱為瞬時相位瞬時相位：1( ) t221( ) tttt ,21 ( )( )ttt 0dd ( )limdttttdt 00dtttt 余弦波也可寫成：余弦波也可寫成： 圖圖4-30 簡諧振蕩的矢量表示簡諧振蕩的矢量表示 00coscosdtv tVtVtt4.5.2 調(diào)頻波與調(diào)相波的數(shù)學(xué)表達式、調(diào)頻波與調(diào)相波的數(shù)學(xué)表達式、頻移與相移、最大頻移與最大相移頻移與相移、最大頻移與最大相移設(shè)設(shè)調(diào)制信號為調(diào)制信號為 （t），）， kf為調(diào)頻靈敏度為調(diào)頻靈敏度，則，則調(diào)頻波調(diào)頻波（FM）的的瞬時角頻率瞬時角頻率與與調(diào)制信號成線性關(guān)系調(diào)制

60、信號成線性關(guān)系未調(diào)制時的未調(diào)制時的“中心中心”頻率頻率為為： 0 ，為常數(shù)為常數(shù)瞬時頻移瞬時頻移(頻偏頻偏) ；（相對于；（相對于“中心中心”頻率頻率 0）最大瞬時頻移，也稱為最大瞬時頻移，也稱為最大頻偏最大頻偏：瞬時相位瞬時相位：瞬時相移瞬時相移： ；相對；相對 “中心中心”頻率頻率上的參考相上的參考相位位最大瞬時相移最大瞬時相移（調(diào)頻指數(shù)調(diào)頻指數(shù)）：FM波的一般表達式波的一般表達式：若若調(diào)制信號調(diào)制信號 則則調(diào)頻指數(shù)調(diào)頻指數(shù)最大頻偏最大頻偏調(diào)頻波的表達式調(diào)頻波的表達式 0ftk vt( )( )ftkt maxmfk vt00000000( )( )d( )d( )dtttfftttk v