第六章 調(diào)角信號

1、 高頻電子線路高頻電子線路角度調(diào)制是頻譜的角度調(diào)制是頻譜的非線性變換非線性變換電路。電路。頻率調(diào)制：用待傳輸?shù)牡皖l信號去頻率調(diào)制：用待傳輸?shù)牡皖l信號去控制高頻載波信號的瞬時控制高頻載波信號的瞬時頻率頻率，使之按調(diào)制信號的規(guī)律線性變化的一種調(diào)制方式，振，使之按調(diào)制信號的規(guī)律線性變化的一種調(diào)制方式，振幅保持不變。幅保持不變。相位調(diào)制：用待傳輸?shù)牡皖l信號去相位調(diào)制：用待傳輸?shù)牡皖l信號去控制高頻載波信號的瞬控制高頻載波信號的瞬時相位時相位,使瞬時相位隨調(diào)制信號的規(guī)律線性變化，而振幅保使瞬時相位隨調(diào)制信號的規(guī)律線性變化，而振幅保持不變。持不變。 頻率調(diào)制和相位調(diào)制統(tǒng)稱為角度調(diào)制。頻率調(diào)制和相位調(diào)制統(tǒng)稱為

2、角度調(diào)制。 高頻電子線路高頻電子線路概述概述調(diào)角波的性質(zhì)調(diào)角波的性質(zhì)調(diào)角方法及直接調(diào)頻電路調(diào)角方法及直接調(diào)頻電路間接調(diào)頻電路間接調(diào)頻電路鑒頻器鑒頻器 高頻電子線路高頻電子線路6.1 概述概述1、什么是調(diào)角波、什么是調(diào)角波 高頻電子線路高頻電子線路角度解調(diào)：從調(diào)角波中取出原調(diào)制信號的過程稱。角度解調(diào)：從調(diào)角波中取出原調(diào)制信號的過程稱。鑒頻鑒頻:對于調(diào)頻波，其解調(diào)稱為鑒頻或者頻率檢波、頻率解調(diào)。對于調(diào)頻波，其解調(diào)稱為鑒頻或者頻率檢波、頻率解調(diào)。鑒相：對于調(diào)相波，其解調(diào)稱為鑒相或相位檢波、相位解調(diào)。鑒相：對于調(diào)相波，其解調(diào)稱為鑒相或相位檢波、相位解調(diào)。調(diào)頻波和調(diào)相波均表現(xiàn)為相角的變化，所不同僅為調(diào)頻

3、波和調(diào)相波均表現(xiàn)為相角的變化，所不同僅為變化規(guī)律不同，因此，他們在時域、頻譜寬度、調(diào)制變化規(guī)律不同，因此，他們在時域、頻譜寬度、調(diào)制與解調(diào)等方面均有與解調(diào)等方面均有密切聯(lián)系密切聯(lián)系。因此，調(diào)相必調(diào)頻；調(diào)。因此，調(diào)相必調(diào)頻；調(diào)頻必調(diào)相。同時頻必調(diào)相。同時鑒頻與鑒相也可以相互利用鑒頻與鑒相也可以相互利用。2、 角度解調(diào)角度解調(diào) 高頻電子線路高頻電子線路3、為什么使用調(diào)角系統(tǒng)、為什么使用調(diào)角系統(tǒng) 高頻電子線路高頻電子線路4、 角度調(diào)制的特點(diǎn)角度調(diào)制的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：抗干擾能力強(qiáng)；載波功率利用率高（發(fā)射設(shè)備利用率高）；抗干擾能力強(qiáng)；載波功率利用率高（發(fā)射設(shè)備利用率高）；調(diào)角信號傳輸?shù)谋Ｕ娑雀撸◤V播音質(zhì)

4、好）。調(diào)角信號傳輸?shù)谋Ｕ娑雀撸◤V播音質(zhì)好）。調(diào)頻應(yīng)用于調(diào)頻應(yīng)用于 廣播、電視、通信等。廣播、電視、通信等。在模擬通信中調(diào)頻比調(diào)相應(yīng)用廣泛，在數(shù)字通信中調(diào)相比在模擬通信中調(diào)頻比調(diào)相應(yīng)用廣泛，在數(shù)字通信中調(diào)相比調(diào)頻應(yīng)用廣泛。調(diào)頻應(yīng)用廣泛。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：頻帶比調(diào)幅寬，頻帶利用率低；調(diào)角系統(tǒng)比相應(yīng)的調(diào)幅系頻帶比調(diào)幅寬，頻帶利用率低；調(diào)角系統(tǒng)比相應(yīng)的調(diào)幅系統(tǒng)復(fù)雜，電路實(shí)現(xiàn)困難。統(tǒng)復(fù)雜，電路實(shí)現(xiàn)困難。 高頻電子線路高頻電子線路5、 衡量調(diào)頻波的主要技術(shù)指標(biāo)衡量調(diào)頻波的主要技術(shù)指標(biāo)1、頻譜寬度。理論上頻率為無限寬，但實(shí)際上可認(rèn)為貸、頻譜寬度。理論上頻率為無限寬，但實(shí)際上可認(rèn)為貸款是有限的，根據(jù)貸款的不同調(diào)頻可

5、分為寬帶調(diào)頻和窄款是有限的，根據(jù)貸款的不同調(diào)頻可分為寬帶調(diào)頻和窄帶調(diào)頻。帶調(diào)頻。2、寄生調(diào)幅。調(diào)頻波應(yīng)為等幅波，但由于某種原因造成、寄生調(diào)幅。調(diào)頻波應(yīng)為等幅波，但由于某種原因造成幅度不等，這種情況稱為寄生調(diào)幅。幅度不等，這種情況稱為寄生調(diào)幅。3、抗干擾能力。、抗干擾能力。 高頻電子線路高頻電子線路主要要求：主要要求： 掌握瞬時角頻率與瞬時相位的關(guān)系掌握瞬時角頻率與瞬時相位的關(guān)系掌握調(diào)頻、調(diào)相信號的概念、異同和關(guān)系掌握調(diào)頻、調(diào)相信號的概念、異同和關(guān)系掌握調(diào)頻、調(diào)相信號的典型表達(dá)式、主要參數(shù)掌握調(diào)頻、調(diào)相信號的典型表達(dá)式、主要參數(shù)和波形特點(diǎn)。和波形特點(diǎn)。6.2 調(diào)角信號的基本特性調(diào)角信號的基本特性

6、了解調(diào)角信號的頻譜，理解其帶寬。了解調(diào)角信號的頻譜，理解其帶寬。 高頻電子線路高頻電子線路6.2.1 6.2.1 瞬時角頻率與瞬時相位瞬時角頻率與瞬時相位設(shè)有一個固定頻率的等幅載波，其表達(dá)式寫為：設(shè)有一個固定頻率的等幅載波，其表達(dá)式寫為：)cos()(cos)(0mmtUtUtuc式中，式中， (t)為載波的瞬時相位，在沒有調(diào)角時，為載波的瞬時相位，在沒有調(diào)角時，u（t）的的中心角頻中心角頻率和率和初始相位初始相位均為均為常數(shù)常數(shù)；在調(diào)頻時，載波；在調(diào)頻時，載波的角頻率發(fā)生變化，稱為的角頻率發(fā)生變化，稱為瞬時角頻率瞬時角頻率，同時，同時瞬時相位瞬時相位也隨之變化。也隨之變化。二者關(guān)系可以用旋轉(zhuǎn)

7、矢量圖來說明。二者關(guān)系可以用旋轉(zhuǎn)矢量圖來說明。 高頻電子線路高頻電子線路實(shí)軸實(shí)軸 (t) 0t = 0Um00d)()( tttt瞬時相位瞬時相位瞬時角頻率瞬時角頻率tttd)(d)( O 矢量初始相位為矢量初始相位為 0，以以 (t)的角速度繞的角速度繞O逆時針旋轉(zhuǎn)。逆時針旋轉(zhuǎn)。t = t當(dāng)當(dāng) (t)= c 時：時：0c)(ttUm為旋轉(zhuǎn)矢量長度、為旋轉(zhuǎn)矢量長度、 0為與實(shí)軸初始相位。為與實(shí)軸初始相位。瞬時角頻率與瞬時角頻率與瞬時相位的關(guān)瞬時相位的關(guān)系就是微積分系就是微積分的關(guān)系。的關(guān)系。當(dāng)該矢量從初始狀態(tài)當(dāng)該矢量從初始狀態(tài)旋轉(zhuǎn)到旋轉(zhuǎn)到t時刻后，它與實(shí)時刻后，它與實(shí)軸的夾角就為軸的夾角就為

8、(t)，即為，即為瞬時相位。瞬時相位。 高頻電子線路高頻電子線路6.2.2 調(diào)角波的性質(zhì)調(diào)角波的性質(zhì) 高頻電子線路高頻電子線路一、一、 調(diào)角的表示式調(diào)角的表示式 高頻電子線路高頻電子線路 高頻電子線路高頻電子線路調(diào)頻波形圖調(diào)頻波形圖 高頻電子線路高頻電子線路6.2.2 6.2.2 調(diào)頻信號與調(diào)相信號調(diào)頻信號與調(diào)相信號一、調(diào)頻信號一、調(diào)頻信號載波信號：載波信號：)cos()(0cmc tUtu調(diào)制信號：調(diào)制信號：)(tu 調(diào)頻波調(diào)頻波的角頻率：的角頻率： (t) = c+ kf u (t)瞬時相位：瞬時相位：附加相位附加相位 為分析方便，通常令為分析方便，通常令 0 = 0, 則則角頻偏角頻偏

9、)(cosU(t)u0mFMtfcdttukt00d)()(tttt00fcd)(tttukt 高頻電子線路高頻電子線路設(shè)設(shè) u (t) = U m cos t (t) = c+ kf U m cos t= c+ m cos tsincos)(fcmFMtmtUtu 調(diào)頻指數(shù)調(diào)頻指數(shù)最大角頻偏最大角頻偏單頻調(diào)制時，單頻調(diào)制時，則則mfmUk Ffmmmf tttm sin)(ctmt sinfc 高頻電子線路高頻電子線路（b）（c）（d）uFM(t)t(t) (t) u(t) tttc u (t) = U m cos t (t) = c+ m cos tsincos)(fcmFMtmtUtu

10、)(ttm sinf 高頻電子線路高頻電子線路2、調(diào)相波的表示式、調(diào)相波的表示式 高頻電子線路高頻電子線路 高頻電子線路高頻電子線路調(diào)相波形圖調(diào)相波形圖 高頻電子線路高頻電子線路調(diào)相信號調(diào)相信號載波信號：載波信號：tUtucmccos)(調(diào)制信號：調(diào)制信號：)(tu故調(diào)相信號為故調(diào)相信號為(t) = ct + kp u(t)瞬時相位：瞬時相位：附加相位附加相位 (t) )(cosU)(cosU(t)ummPMtukttpc 高頻電子線路高頻電子線路設(shè)設(shè) u (t) = U m cos t ，單頻調(diào)制時，單頻調(diào)制時，則則)cos()cos()(tmttUkttPcmPc)sin()sin()(t

11、tmtmcPc)cos(cosU(t)umPMtmtPc調(diào)相指數(shù)，最大附加相移調(diào)相指數(shù)，最大附加相移mPPUkmPmm)sin()sin()(ttmtmcPc 高頻電子線路高頻電子線路（a）（b）（c）（d）tttt0000c(t) (t) u(t) uPM(t)mmP u(t) = U m cos t，)cos()(tmtP)sin()(ttmc)cos(cosU(t)umPMtmtPc 高頻電子線路高頻電子線路3、調(diào)頻和調(diào)相的比較、調(diào)頻和調(diào)相的比較 高頻電子線路高頻電子線路 高頻電子線路高頻電子線路三、調(diào)頻信號與調(diào)相信號的比較三、調(diào)頻信號與調(diào)相信號的比較調(diào)制信號調(diào)制信號u (t) = U

12、m cos t載波信號載波信號 uc(t) = Um cos c t調(diào)調(diào) 頻頻調(diào)相調(diào)相瞬時角頻率瞬時角頻率 (t) c+ kf u(t)瞬時相位瞬時相位 (t)= ct + kpU m cos t 最大角頻偏最大角頻偏 m kf U m m kpU m 最大附加相位最大附加相位 mp = kpU m mmffkUmd )(cos)(0fcmottuktUtut )(cos)(pcm0tuktUtu ct + kp u(t)= c+ kfUm cos tc kpUm sin t mmffkUmttukttd )(0fc tUktmf sincsincosfcmtmtUcoscospcmtmtU

13、高頻電子線路高頻電子線路三、調(diào)頻信號與調(diào)相信號的比較三、調(diào)頻信號與調(diào)相信號的比較調(diào)調(diào) 頻頻調(diào)相調(diào)相瞬時角頻率瞬時角頻率 (t) c+ kf u (t) = c+ m cos tttukd)(dpc = c m sin t 瞬時相位瞬時相位 (t) tttukt0fcd)( tmt sinfc = ct + kp u (t)= ct + mpcos t 最大角頻偏最大角頻偏 m= kf U m= mf =kpU m = mp 最大附加相位最大附加相位 mp = kpU m mfmfUkm d )(cos)(0fcmottuktUtut )(cos)(pcm0tuktUtu 可見：可見：調(diào)制前后載

14、波振幅保持不變。調(diào)制前后載波振幅保持不變。 將調(diào)制信號先微分，再調(diào)頻，則得調(diào)相信號。將調(diào)制信號先微分，再調(diào)頻，則得調(diào)相信號。 將調(diào)制信號先積分，再調(diào)相，則得調(diào)頻信號。將調(diào)制信號先積分，再調(diào)相，則得調(diào)頻信號。 即調(diào)頻與調(diào)相可互相轉(zhuǎn)換。即調(diào)頻與調(diào)相可互相轉(zhuǎn)換。sincosfcmtmtUcoscospcmtmtU 高頻電子線路高頻電子線路例例一組頻率為一組頻率為300 3400Hz的余弦調(diào)制信號，振幅相同，的余弦調(diào)制信號，振幅相同，調(diào)頻時調(diào)頻時最大頻偏最大頻偏為為 75 kHz，調(diào)相時，調(diào)相時最大相移最大相移為為 1.5 rad，試求調(diào)制信號頻率范圍內(nèi)：試求調(diào)制信號頻率范圍內(nèi)：(1) 調(diào)頻時調(diào)頻時m

15、f 的變化范圍的變化范圍;(2) 調(diào)相時調(diào)相時 fm的范圍。的范圍。 解解(1) 調(diào)頻時，調(diào)頻時， fm為為75 kHz Ffmmf 而minmfmaxFfm)rad(25030010753maxmminfFfm)rad(22340010753故故 高頻電子線路高頻電子線路例例 一組頻率為一組頻率為300 3000Hz的余弦調(diào)制信號，振幅相同，的余弦調(diào)制信號，振幅相同，調(diào)頻時調(diào)頻時最大頻偏最大頻偏為為 75 kHz，調(diào)相時，調(diào)相時最大相移最大相移為為 2 rad，試求調(diào)制信號頻率范圍內(nèi)：試求調(diào)制信號頻率范圍內(nèi)：(1) 調(diào)頻時調(diào)頻時mf 的變化范圍的變化范圍;(2) 調(diào)相時調(diào)相時 fm的范圍的范

16、圍; 解解minpmminFmfHz4503005 . 1maxpmmaxFmfHz 510034005 . 1(2) 調(diào)相時，調(diào)相時， mP 為為1.5 rad Ffmmp 而故故 高頻電子線路高頻電子線路例例已知已知 u (t) = 5 cos (2 103 t)V ， 調(diào)角信號表達(dá)式為調(diào)角信號表達(dá)式為uo(t) =10 cos (2 106 t ) +10cos (2 103 t)V試判斷該調(diào)角信號是調(diào)頻信號還是調(diào)相信號，并求調(diào)制試判斷該調(diào)角信號是調(diào)頻信號還是調(diào)相信號，并求調(diào)制指數(shù)、最大頻偏、載波頻率和載波振幅。指數(shù)、最大頻偏、載波頻率和載波振幅。解解)()(cttt =2 106 t

17、+ 10cos (2 103 t)附加相位正比于調(diào)制信號，故為附加相位正比于調(diào)制信號，故為調(diào)相信號。調(diào)相信號。調(diào)相指數(shù)調(diào)相指數(shù) mp = 10 rad載波頻率載波頻率 fc = 106 (Hz) fm = mpF最大頻偏最大頻偏載波振幅載波振幅 Um = 10V= 10 103 = 10 kHz 高頻電子線路高頻電子線路6.2.3 6.2.3 調(diào)角信號的頻譜與帶寬調(diào)角信號的頻譜與帶寬一、調(diào)角信號的頻譜一、調(diào)角信號的頻譜 FM信號和信號和PM信號時間表達(dá)式無本質(zhì)差別信號時間表達(dá)式無本質(zhì)差別 ，所以兩種信，所以兩種信號的號的頻譜結(jié)構(gòu)類似頻譜結(jié)構(gòu)類似。 分析時可將調(diào)制指數(shù)分析時可將調(diào)制指數(shù)mf 或或

18、mp用用m代替，寫成統(tǒng)一的調(diào)角代替，寫成統(tǒng)一的調(diào)角信號表示式信號表示式 。sincos)(cmotmtUtu sinsin(sin) sincos(cosccmtmttmtU 高頻電子線路高頻電子線路根據(jù)根據(jù)貝塞爾函數(shù)理論有：貝塞爾函數(shù)理論有： Jn(m) 稱為以稱為以m為宗數(shù)的為宗數(shù)的n階第一類階第一類貝塞爾函數(shù)貝塞爾函數(shù) sinsin(sin) sincos(cosccmtmttmtU )(otu) 2cos()(2)() sincos(120tnmJmJtmnn tnmJtmnn )12sin()(2) sinsin(112 高頻電子線路高頻電子線路)cos()cos(cos)(cc1m

19、c0mttmJUtmJU )2cos()2)cos(cc2mttmJU )3cos()3)cos(cc3mttmJU )4cos()4)cos(cc4mttmJU .)5cos()5)cos(cc5mttmJU 得得可見：可見：調(diào)角信號頻譜由調(diào)角信號頻譜由載頻分量和角頻率為（載頻分量和角頻率為（cn）的）的無限對上、下邊頻分量無限對上、下邊頻分量構(gòu)成。構(gòu)成。 n為奇數(shù)時，上、下邊頻分量振幅相同極性相反；為奇數(shù)時，上、下邊頻分量振幅相同極性相反； 當(dāng)當(dāng)n為偶數(shù)時，上、下兩邊頻分量的振幅和極性都相同。為偶數(shù)時，上、下兩邊頻分量的振幅和極性都相同。 載頻分量和各邊頻分量的載頻分量和各邊頻分量的振幅振

20、幅均隨均隨Jn (m) 而變化而變化 。) (otu 高頻電子線路高頻電子線路1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13mJn(m)Jn(m) 隨隨m、n 變化的規(guī)律變化的規(guī)律 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 00.2 0.4n=0n=1n=2n=3 n增大時，總趨勢為邊頻分量振幅減小。增大時，總趨勢為邊頻分量振幅減小。 m越大，具有較大振幅的邊頻分量就越多；且有些邊頻越大，具有較大振幅的邊頻分量就越多；且有些邊頻分量振幅超過載頻分量振幅。當(dāng)分量振幅超過載頻分量振幅。當(dāng)m為某些值時，載頻分量可為某些值時，載頻分量可能為零，能為零，m為其它某些值時，某些邊頻分量振幅為其它

21、某些值時，某些邊頻分量振幅可能可能為零。為零。 高頻電子線路高頻電子線路 高頻電子線路高頻電子線路調(diào)角波頻譜圖調(diào)角波頻譜圖m0.50.94c23m2.4cm50.18c 高頻電子線路高頻電子線路二、調(diào)角信號的帶寬二、調(diào)角信號的帶寬 n增大時，邊頻分量振幅總趨勢減小。增大時，邊頻分量振幅總趨勢減小。因此離載頻較遠(yuǎn)的邊頻振幅很因此離載頻較遠(yuǎn)的邊頻振幅很小，在傳送和放大過程中，舍去這些邊頻分量，不會使調(diào)角信號產(chǎn)生明顯小，在傳送和放大過程中，舍去這些邊頻分量，不會使調(diào)角信號產(chǎn)生明顯失真，因此，調(diào)角信號實(shí)際的失真，因此，調(diào)角信號實(shí)際的有效頻帶寬度有效頻帶寬度是有限的。是有限的。 高頻電子線路高頻電子線路

22、 高頻電子線路高頻電子線路 高頻電子線路高頻電子線路 通常取通常取BW = 2 (m + 1) F若若 m 1,則則 BW 2 m F = 2 fm 稱為寬帶調(diào)角信號稱為寬帶調(diào)角信號 復(fù)雜信號調(diào)制時復(fù)雜信號調(diào)制時maxmaxmaxm 1)( 2FFfBW調(diào)角信號的帶寬：調(diào)角信號的帶寬： 高頻電子線路高頻電子線路三、調(diào)角信號的功率三、調(diào)角信號的功率LmAVRUP22調(diào)角波的平均功率等于未調(diào)制的載波功率。調(diào)角波的平均功率等于未調(diào)制的載波功率。即改變即改變m，僅使載波分量和各邊頻分量之間的功率重新分配，僅使載波分量和各邊頻分量之間的功率重新分配，而總功率不變。而總功率不變。 高頻電子線路高頻電子線路

23、四、調(diào)角信號的應(yīng)用四、調(diào)角信號的應(yīng)用調(diào)角信號比之調(diào)幅信號的優(yōu)缺點(diǎn)：調(diào)角信號比之調(diào)幅信號的優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：抗干擾能力強(qiáng)和設(shè)備利用率高。優(yōu)點(diǎn)：抗干擾能力強(qiáng)和設(shè)備利用率高。 調(diào)角信號為等幅信號，其調(diào)角信號為等幅信號，其幅度不攜帶信息幅度不攜帶信息，故可采用，故可采用限幅電路消除干擾所引起的寄生調(diào)幅。限幅電路消除干擾所引起的寄生調(diào)幅。 調(diào)角信號功率等于載波功率調(diào)角信號功率等于載波功率，與調(diào)制指數(shù)，與調(diào)制指數(shù)m無關(guān)，因無關(guān)，因此不論此不論m為多大，發(fā)射機(jī)末級均可工作在最大功率狀態(tài)。為多大，發(fā)射機(jī)末級均可工作在最大功率狀態(tài)。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：有效帶寬比調(diào)幅信號大有效帶寬比調(diào)幅信號大得多，且有效帶寬與得多，且有效帶

24、寬與m相關(guān)。相關(guān)。故故角度調(diào)制不宜在信道擁擠、頻率范圍不寬的短波波段角度調(diào)制不宜在信道擁擠、頻率范圍不寬的短波波段使用，而適合在頻率范圍很寬的微波波段使用。使用，而適合在頻率范圍很寬的微波波段使用。 高頻電子線路高頻電子線路注意區(qū)別下列概念注意區(qū)別下列概念c 載波的角頻率載波的角頻率 調(diào)制信號的角頻率調(diào)制信號的角頻率最大角頻偏最大角頻偏m 和最大頻偏和最大頻偏fm有效帶寬有效帶寬BW：指一定精度范圍內(nèi)上、下邊頻所占有的頻率范圍。：指一定精度范圍內(nèi)上、下邊頻所占有的頻率范圍。調(diào)相指數(shù)調(diào)相指數(shù)mp：調(diào)相信號的最大附加：調(diào)相信號的最大附加相位相位。調(diào)頻指數(shù)調(diào)頻指數(shù)mf：調(diào)頻信號的最大附加：調(diào)頻信號的

25、最大附加相位相位。小結(jié)小結(jié) 高頻電子線路高頻電子線路調(diào)調(diào) 頻頻調(diào)調(diào) 相相 mm調(diào)角信號的有效頻帶寬度：調(diào)角信號的有效頻帶寬度：BW = 2 (m + 1) F調(diào)角波的平均功率等于未調(diào)制的載波功率。調(diào)角波的平均功率等于未調(diào)制的載波功率。 高頻電子線路高頻電子線路主要要求：主要要求： 掌握調(diào)頻的實(shí)現(xiàn)方法，掌握調(diào)頻的實(shí)現(xiàn)方法，了解調(diào)頻電路的主要指標(biāo)了解調(diào)頻電路的主要指標(biāo)理解變?nèi)莨苤苯诱{(diào)頻電路的組成和工作原理理解變?nèi)莨苤苯诱{(diào)頻電路的組成和工作原理6.2 調(diào)頻電路調(diào)頻電路了解變?nèi)莨荛g接調(diào)頻電路的組成和工作原理了解變?nèi)莨荛g接調(diào)頻電路的組成和工作原理理解實(shí)現(xiàn)調(diào)相的基本方法理解實(shí)現(xiàn)調(diào)相的基本方法掌握擴(kuò)展最大頻

26、偏的方法掌握擴(kuò)展最大頻偏的方法 高頻電子線路高頻電子線路6.2.1 6.2.1 調(diào)頻電路的實(shí)現(xiàn)方法與性能指標(biāo)調(diào)頻電路的實(shí)現(xiàn)方法與性能指標(biāo)一、調(diào)頻方法一、調(diào)頻方法1. 直接調(diào)頻直接調(diào)頻2. 間接調(diào)頻間接調(diào)頻 高頻電子線路高頻電子線路6.2.1 調(diào)頻電路的實(shí)現(xiàn)方法與性能指標(biāo)調(diào)頻電路的實(shí)現(xiàn)方法與性能指標(biāo)1. 直接調(diào)頻直接調(diào)頻一、調(diào)頻方法一、調(diào)頻方法用調(diào)制信號直接控制振蕩器頻率，使其與調(diào)制信號成正比。用調(diào)制信號直接控制振蕩器頻率，使其與調(diào)制信號成正比。 直接調(diào)頻原理示意圖直接調(diào)頻原理示意圖 有源電路有源電路L調(diào)制輸出調(diào)制輸出可控電抗元件可控電抗元件C調(diào)制電壓調(diào)制電壓控制諧振頻率，從而控控制諧振頻率，從

27、而控制振蕩頻率。制振蕩頻率。適當(dāng)選擇電路參數(shù)，可適當(dāng)選擇電路參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)線性調(diào)頻。實(shí)現(xiàn)線性調(diào)頻。優(yōu)點(diǎn)：頻偏較大優(yōu)點(diǎn)：頻偏較大缺點(diǎn)：中心頻率易不穩(wěn)定缺點(diǎn)：中心頻率易不穩(wěn)定 高頻電子線路高頻電子線路2. 間接調(diào)頻間接調(diào)頻晶體振蕩器晶體振蕩器載波電壓載波電壓Umcos ctu (t)積分器積分器 tttuk0d)( 調(diào)相器調(diào)相器)(otu間接調(diào)頻電路組成框圖間接調(diào)頻電路組成框圖d )(cos)(0fcmofttuktUtut )(cos)(pcm0tuktUtup 高頻電子線路高頻電子線路2. 間接調(diào)頻間接調(diào)頻晶體振蕩器晶體振蕩器載波電壓載波電壓Umcos ctu (t)積分器積分器 tttuk0d

28、)( 調(diào)相器調(diào)相器)(otu間接調(diào)頻電路組成框圖間接調(diào)頻電路組成框圖優(yōu)點(diǎn)：中心頻率較穩(wěn)定優(yōu)點(diǎn)：中心頻率較穩(wěn)定缺點(diǎn)：不易獲得大頻偏缺點(diǎn)：不易獲得大頻偏 高頻電子線路高頻電子線路二、調(diào)頻電路的主要性能指標(biāo)二、調(diào)頻電路的主要性能指標(biāo)中心頻率及其穩(wěn)定度中心頻率及其穩(wěn)定度最大頻偏最大頻偏 fm非線性失真非線性失真調(diào)頻靈敏度調(diào)頻靈敏度即未調(diào)制時的載波頻率即未調(diào)制時的載波頻率fc 。保持中心頻率的高穩(wěn)定度，才保持中心頻率的高穩(wěn)定度，才能保證接收機(jī)正常接收信號。能保證接收機(jī)正常接收信號。 mmUfFS0F)(Sudufd調(diào)制特性的線性調(diào)制特性的線性單位調(diào)制電壓變化所產(chǎn)生的頻率偏移單位調(diào)制電壓變化所產(chǎn)生的頻率偏

29、移稱為調(diào)制靈敏度稱為調(diào)制靈敏度頻偏與調(diào)制信號諧波成比例頻偏與調(diào)制信號諧波成比例 高頻電子線路高頻電子線路二、調(diào)頻電路的主要性能指標(biāo)二、調(diào)頻電路的主要性能指標(biāo) f = f - fc O 調(diào)頻特性調(diào)頻特性u fmUm調(diào)制特性的線性：調(diào)制特性的線性：調(diào)頻電路輸出電壓的頻率偏移調(diào)頻電路輸出電壓的頻率偏移與調(diào)制電壓的關(guān)系與調(diào)制電壓的關(guān)系 與與uc f = f - fc 載波頻率穩(wěn)定度：就是調(diào)頻波的中心頻率的穩(wěn)定度，載頻穩(wěn)載波頻率穩(wěn)定度：就是調(diào)頻波的中心頻率的穩(wěn)定度，載頻穩(wěn)定是保證正常通信的必要條件。定是保證正常通信的必要條件。最大頻偏：在正常調(diào)制電壓作用下所得到的最大頻偏值。在最大頻偏：在正常調(diào)制電壓作

30、用下所得到的最大頻偏值。在波段式的調(diào)頻器里，通常要求該值盡可能恒定。波段式的調(diào)頻器里，通常要求該值盡可能恒定。 高頻電子線路高頻電子線路6.2.2 變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路一、變?nèi)荻O管的壓控電容特性一、變?nèi)荻O管的壓控電容特性uCjo)1 (Bj0jUuCCu = 0 時的結(jié)電容時的結(jié)電容PN 結(jié)內(nèi)建電位差結(jié)內(nèi)建電位差變?nèi)葜笖?shù)，取決于變?nèi)葜笖?shù)，取決于PN結(jié)工藝結(jié)工藝反向偏置反向偏置 高頻電子線路高頻電子線路二、諧振電路組成與工作原理二、諧振電路組成與工作原理LCjC1L1 C2+ u (t) +UQ u (t) 調(diào)制信號調(diào)制信號UQ 使二極管反偏使二極管反偏C1 隔直，防

31、止隔直，防止UQ通過通過L短路短路L1 高扼圈，對高頻開路高扼圈，對高頻開路C2 高頻旁路高頻旁路LCj振蕩回路的振蕩回路的高頻通路高頻通路+- -+- -UQ u (t)直流和直流和調(diào)制信號通路調(diào)制信號通路LCj振蕩回路的振蕩回路的高頻通路高頻通路+- -+- -UQ u (t)直流和直流和調(diào)制信號通路調(diào)制信號通路 高頻電子線路高頻電子線路QDmVVVMLCjC1L1 C2+ u (t) +UQ )(tuU-uQ)1 (Bj0jUuCC得得)cos1 (tMCCjQj變?nèi)莨莒o態(tài)電容變?nèi)莨莒o態(tài)電容結(jié)電容調(diào)制度結(jié)電容調(diào)制度 高頻電子線路高頻電子線路2)cos1 ()cos1 (11)(tMtMC

32、LLCtcjQj可得可得2)cos1 (tMffc，jQcLCf21 是未調(diào)制時的振蕩頻率（載波頻率）是未調(diào)制時的振蕩頻率（載波頻率） 當(dāng)當(dāng)=2 時，時， )cos1 (ctMff2時，時，調(diào)制特性是非線性的。調(diào)制特性是非線性的。但調(diào)制信號足夠小時，也可實(shí)現(xiàn)近似的線性調(diào)制。（證明略）但調(diào)制信號足夠小時，也可實(shí)現(xiàn)近似的線性調(diào)制。（證明略） 實(shí)現(xiàn)了理想的線性調(diào)制 高頻電子線路高頻電子線路小結(jié)小結(jié) 將變?nèi)荻O管接入振蕩回路構(gòu)成將變?nèi)荻O管接入振蕩回路構(gòu)成直接調(diào)頻直接調(diào)頻電路電路時，為減小非線性失真和中心頻率的偏離，應(yīng)設(shè)法使時，為減小非線性失真和中心頻率的偏離，應(yīng)設(shè)法使變?nèi)荻O管工作在變?nèi)荻O管工作在

33、=2，若，若2，則應(yīng)限制調(diào)制信號的，則應(yīng)限制調(diào)制信號的大小。大小。 高頻電子線路高頻電子線路 為減小非線性及中心頻率的不穩(wěn)定，在為減小非線性及中心頻率的不穩(wěn)定，在實(shí)際實(shí)際應(yīng)用中，常采用變?nèi)荻O管部分接入振蕩回路方式。應(yīng)用中，常采用變?nèi)荻O管部分接入振蕩回路方式。變?nèi)荻O管部分接入振蕩回路變?nèi)荻O管部分接入振蕩回路 適當(dāng)調(diào)節(jié)適當(dāng)調(diào)節(jié)C1、C2，可使調(diào)制特性接近于線性?？墒拐{(diào)制特性接近于線性。 高頻電子線路高頻電子線路在某些實(shí)際情況下，為了滿足中心頻率穩(wěn)定度較高的要在某些實(shí)際情況下，為了滿足中心頻率穩(wěn)定度較高的要求，有時采用石英晶體振蕩器直接調(diào)頻電路。求，有時采用石英晶體振蕩器直接調(diào)頻電路。 晶體

34、振蕩器有兩種：一種是工作在石英晶體的串聯(lián)振蕩頻晶體振蕩器有兩種：一種是工作在石英晶體的串聯(lián)振蕩頻率上，晶體等效為一個短路元件，起著選頻的作用；另一種率上，晶體等效為一個短路元件，起著選頻的作用；另一種是工作于晶體串聯(lián)和并聯(lián)諧振頻率之間，晶體等效為一個高是工作于晶體串聯(lián)和并聯(lián)諧振頻率之間，晶體等效為一個高品質(zhì)因數(shù)的電感元件，作為振蕩元件之一。品質(zhì)因數(shù)的電感元件，作為振蕩元件之一。通常是利用變?nèi)荻O管控制后一種晶體振蕩器的振蕩頻率通常是利用變?nèi)荻O管控制后一種晶體振蕩器的振蕩頻率來實(shí)現(xiàn)調(diào)頻來實(shí)現(xiàn)調(diào)頻。6.2.3 6.2.3 晶體振蕩器直接調(diào)頻電路晶體振蕩器直接調(diào)頻電路 高頻電子線路高頻電子線路 高

35、頻電子線路高頻電子線路 高頻電子線路高頻電子線路 高頻電子線路高頻電子線路6.2.4 6.2.4 電抗管直接調(diào)頻電路電抗管直接調(diào)頻電路 高頻電子線路高頻電子線路 高頻電子線路高頻電子線路 高頻電子線路高頻電子線路 高頻電子線路高頻電子線路6.2.5 6.2.5 間接調(diào)頻電路間接調(diào)頻電路一、實(shí)現(xiàn)方法一、實(shí)現(xiàn)方法晶體振蕩器晶體振蕩器載波電壓載波電壓Umcos ctu (t)積分器積分器 tttuk0d)( 調(diào)相器調(diào)相器)(otu電路組成框圖電路組成框圖d )(cos)(0fcmofttuktUtut )(cos)(pcm0tuktUtup 高頻電子線路高頻電子線路二、變?nèi)荻O管調(diào)相電路二、變?nèi)荻O

36、管調(diào)相電路+uo(t)RPis(t)CjL200Tp)/)()(/(1ttQRZ)/)(tan2TtQarc)(2arctan)(c0cTctQ is(t)=Ismcos c t 時)(cos| )(|)(cccsmotZItu當(dāng)當(dāng)| ( c) | 30時時c0cTc)(2)(tQ（屬可變相移法）當(dāng)is(t)為載波輸入電流源Cj受u(t)控制 高頻電子線路高頻電子線路令未加令未加u (t)時，時，cLCjQ1) cos21 ()(cc0tmt前已推導(dǎo)出前已推導(dǎo)出:代入代入 得得coscos)()(csmo tm QtZItucTcmpm QcTmc0cTc)(Q2)(ttmT cosQ)(cc

37、 高頻電子線路高頻電子線路為實(shí)現(xiàn)線性調(diào)相，為實(shí)現(xiàn)線性調(diào)相， mp須小于須小于30,（即（即/6rad ）,故調(diào)相波的最大頻偏不能很大。故調(diào)相波的最大頻偏不能很大。調(diào)相的同時產(chǎn)生了調(diào)幅，稱為寄生調(diào)幅，需消除。調(diào)相的同時產(chǎn)生了調(diào)幅，稱為寄生調(diào)幅，需消除。 小結(jié)小結(jié) 高頻電子線路高頻電子線路小結(jié)小結(jié)調(diào)頻調(diào)頻直接調(diào)頻：直接調(diào)頻： 間接調(diào)頻：間接調(diào)頻：調(diào)制信號直接控制振蕩器頻率（振蕩、調(diào)制一體）調(diào)制信號直接控制振蕩器頻率（振蕩、調(diào)制一體）優(yōu)點(diǎn)：頻偏較大優(yōu)點(diǎn)：頻偏較大缺點(diǎn)：中心頻率易不穩(wěn)定缺點(diǎn)：中心頻率易不穩(wěn)定優(yōu)點(diǎn)：中心頻率較穩(wěn)定優(yōu)點(diǎn)：中心頻率較穩(wěn)定缺點(diǎn)：不易獲得大頻偏缺點(diǎn)：不易獲得大頻偏調(diào)制信號先積分再調(diào)相（振蕩、調(diào)制分開）調(diào)制信號先積分再調(diào)相（振蕩、調(diào)制分開） 高頻電子線路高頻電子線路概念概念頻率檢波頻率檢波( (鑒頻鑒頻) )：調(diào)頻波的解調(diào)：調(diào)頻波的解調(diào)相位檢波相位檢波( (鑒相鑒相) )：調(diào)相波的