高頻電子課件第5章

第五章

角度調(diào)制與解調(diào)-頻率的非線性變換高頻電子課件第5章共92頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁(yè)!5.1概述

通信、廣播電視、導(dǎo)航、雷達(dá)、遙測(cè)遙控等都是利用電磁波來(lái)傳送信息的。與振幅調(diào)制一樣，角度調(diào)制也是無(wú)線電傳送信息的重要方式。高頻電子課件第5章共92頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁(yè)!一、角度調(diào)制電路的分類(lèi)與功能

角度調(diào)制是高頻振蕩的振幅，保持不變，而角度卻以一定的關(guān)系隨調(diào)制信號(hào)變化。如果振蕩的瞬時(shí)角頻率隨調(diào)制信號(hào)作線性變化，則已調(diào)波稱(chēng)為調(diào)頻波。這種調(diào)制稱(chēng)頻率調(diào)制，常用FM表示；如果振蕩的瞬時(shí)相位隨調(diào)制信號(hào)作線性變化，則已調(diào)波稱(chēng)為調(diào)相波。這種調(diào)制稱(chēng)相位調(diào)制，常用PM表示。

這兩種調(diào)制都表現(xiàn)為高頻振蕩波的總瞬時(shí)相角受到調(diào)制，故將FM和PM統(tǒng)稱(chēng)為角度調(diào)制。高頻電子課件第5章共92頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁(yè)!三、調(diào)角信號(hào)的解調(diào)電路的功能調(diào)角信號(hào)的解調(diào)電路的功能是從調(diào)角波中取出原調(diào)制信號(hào)。對(duì)于調(diào)相波的解調(diào)電路來(lái)說(shuō)，是從調(diào)相波中取出原調(diào)制信號(hào)，又稱(chēng)為鑒相器。對(duì)于調(diào)頻波的解調(diào)電路來(lái)說(shuō)，是從調(diào)頻波中取出原調(diào)制信號(hào)，又稱(chēng)為鑒頻器。高頻電子課件第5章共92頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁(yè)!四、調(diào)角信號(hào)的解調(diào)電路的主要技術(shù)指標(biāo)鑒相器的主要指標(biāo)是：

(1)鑒相特性曲線，即鑒相器輸出電壓與輸入信號(hào)的瞬時(shí)相位偏移的關(guān)系。通常要求是線性關(guān)系。(2)鑒相跨導(dǎo)，鑒相器輸出電壓與輸入信號(hào)的瞬時(shí)相位偏移的關(guān)系的比例系數(shù)。(3)鑒相線性范圍，通常應(yīng)大于調(diào)相波最大相移的二倍，并留有一定余量。(4)對(duì)寄生調(diào)幅有一定抑制能力。(5)非線性失真，應(yīng)盡可能小。高頻電子課件第5章共92頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁(yè)!5.2調(diào)角波的基本特性5.2.1調(diào)角波的基本概念無(wú)論是調(diào)相波還是調(diào)頻波，它們的總瞬時(shí)相角和瞬時(shí)角頻率都同時(shí)受調(diào)制信號(hào)調(diào)變。調(diào)相波與調(diào)頻波的差別是調(diào)相波的瞬時(shí)相位的變化與調(diào)制信號(hào)成線性關(guān)系，調(diào)頻波的瞬時(shí)角頻率與調(diào)制信號(hào)成線性關(guān)系。高頻電子課件第5章共92頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁(yè)!這里必須注意的是，單頻調(diào)制時(shí)，調(diào)頻波和調(diào)相波均包含有截然不同的三個(gè)頻率參數(shù)?！褫d波角頻率：它表示調(diào)制信號(hào)為零時(shí)的載波角頻率，即調(diào)角波的中心角頻率；●最大角頻移：它表示調(diào)制信號(hào)變化時(shí)，瞬時(shí)角頻率偏離中心角頻率的最大值；●調(diào)制信號(hào)角頻率Ω：它表示調(diào)角波的瞬時(shí)角頻率從最大值到最小值之間往返變化的角頻率。高頻電子課件第5章共92頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁(yè)!12/10/20228第五章角度調(diào)制與解調(diào)5.2.3調(diào)角波的頻譜與帶寬為了決定調(diào)角信號(hào)傳輸系統(tǒng)的帶寬，必須對(duì)調(diào)角波的頻譜進(jìn)行分析。單頻調(diào)制時(shí)，調(diào)頻波和調(diào)相波的表達(dá)式是相似的，因此，它們具有相同的頻譜，下面僅討論調(diào)頻波的頻譜。設(shè)調(diào)制信號(hào)載波信號(hào)則調(diào)頻波的表示式為

高頻電子課件第5章共92頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁(yè)!圖5.2-1貝塞爾函數(shù)曲線高頻電子課件第5章共92頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁(yè)!在高質(zhì)量通信系統(tǒng)中，常以忽略小于1％末調(diào)制載波振幅的邊頻分量來(lái)決定頻譜寬度。在中等質(zhì)量通信系統(tǒng)中，以忽略小于10％未調(diào)制載波振幅的邊頻分量來(lái)決定頻譜寬度。調(diào)頻波的頻譜寬度變化不大的原因是，在最大頻移一定的條件下，調(diào)頻波的調(diào)制指數(shù)與調(diào)制頻率F成反比，調(diào)制頻率越高,越小，而振幅小于10％的邊頻對(duì)數(shù)減少，故頻譜寬度變化不大。這是調(diào)頻波的一個(gè)重要特點(diǎn)。高頻電子課件第5章共92頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁(yè)!圖5.2-3調(diào)相波的頻譜高頻電子課件第5章共92頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁(yè)!5.3角度調(diào)制電路對(duì)于調(diào)頻電路的性能指標(biāo)，一般有以下幾方而的要求：具有線性的調(diào)制特性。即已調(diào)波的瞬時(shí)頻率與調(diào)制信號(hào)成線性關(guān)系變化。具有較高的調(diào)制靈敏度。即單位調(diào)制電壓所產(chǎn)生的振蕩頻率偏移要大。最大頻率偏移，與調(diào)制信號(hào)頻率無(wú)關(guān)。調(diào)制的載波頻率(即已調(diào)波的中心頻率)應(yīng)具有一定的頻率穩(wěn)定度。無(wú)寄生調(diào)幅或寄生調(diào)幅盡可能小。高頻電子課件第5章共92頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁(yè)!(2)控制振蕩器的工作狀態(tài)實(shí)現(xiàn)調(diào)頻1．變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路（1）變?nèi)荻O管的特性變?nèi)荻O管是根據(jù)PN結(jié)的結(jié)電容隨反向電壓改變而變化的原理設(shè)計(jì)的一種二極管。它的極間結(jié)構(gòu)、伏安特性與一般檢波二極管沒(méi)有多大差別。不同的是在加反向偏壓時(shí)，變?nèi)荻艹尸F(xiàn)一個(gè)較大的結(jié)電容。這個(gè)結(jié)電容的大小能靈敏地隨反向偏壓而變化。正是利用了變?nèi)荻O管這一特性，將變?nèi)荻O管接到振蕩器的振蕩回路中，作為可控電容元件，則回路的電容量會(huì)明顯地隨調(diào)制電壓而變化，從而改變振蕩頻率，達(dá)到調(diào)頻的目的。高頻電子課件第5章共92頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁(yè)!（2）基本原理變?nèi)荻O管是振蕩回路的一個(gè)組成部分，加在變?nèi)荻O管上的反向電壓結(jié)電容是振蕩器的振蕩回路的一部分，結(jié)電容隨調(diào)制信號(hào)變化，回路總電容也隨調(diào)制信號(hào)變化，故振蕩頻率也將隨調(diào)制信號(hào)而變化。只要適當(dāng)選取變?nèi)荻O管的特性及工作狀態(tài)，可以使振蕩頻率的變化與調(diào)制信號(hào)近似成線性關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)頻。高頻電子課件第5章共92頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁(yè)!（3）電路分析（a）變?nèi)荻O管作為振蕩回路的總電容根據(jù)調(diào)頻的要求，當(dāng)變?nèi)荻O管的結(jié)電容作為回路總電容時(shí)，實(shí)現(xiàn)線性調(diào)頻的條件是變?nèi)荻O管的電容變化系數(shù)=2。在相對(duì)頻偏較小的情況下，對(duì)變?nèi)荻O管值的要求并不嚴(yán)格。然而在微波調(diào)頻制多路通信系統(tǒng)中，通常需要產(chǎn)生相對(duì)頻偏比較大的調(diào)頻信號(hào)。這時(shí)由于m值較大，當(dāng)時(shí)．就會(huì)產(chǎn)生較大的非線性失真和中心頻率偏移。這種情況下，則應(yīng)采用近于2的變?nèi)荻O管。高頻電子課件第5章共92頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁(yè)!調(diào)頻特性取決于回路的總電容，而可以看成一個(gè)等效的變?nèi)荻O管，隨調(diào)制電壓的變化規(guī)律不僅決定于變?nèi)荻O管的結(jié)電容隨調(diào)制電壓的變化規(guī)律，而且還與和的大小有關(guān)。因?yàn)樽內(nèi)荻O管部分接入振蕩回路，其中心頻率穩(wěn)定度比全部接入振蕩回路要高，但其最大頻偏要減小。高頻電子課件第5章共92頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁(yè)!2．石英晶體振蕩器直接調(diào)頻穩(wěn)定中心頻率的辦法有：①對(duì)石英晶體振蕩器進(jìn)行直接調(diào)頻；②采用自動(dòng)頻率微調(diào)電路；③鎖相環(huán)路穩(wěn)頻。晶體振蕩器直接調(diào)頻電路通常是將變?nèi)荻O管接入并聯(lián)型晶體振蕩器的回路中實(shí)現(xiàn)調(diào)頻。高頻電子課件第5章共92頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁(yè)!圖5.3-7晶體振蕩器直接調(diào)頻電路高頻電子課件第5章共92頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁(yè)!5.3.2間接調(diào)頻-由調(diào)相實(shí)現(xiàn)調(diào)頻實(shí)現(xiàn)調(diào)相的方法通常有三類(lèi)：

一類(lèi)是可變移相法調(diào)相；第二類(lèi)是可變時(shí)延法調(diào)相；第三類(lèi)是矢量合成法調(diào)相。因?yàn)檎{(diào)相電路輸入的載波振蕩信號(hào)可采用頻率穩(wěn)定度很高的晶體振蕩器，所以采用調(diào)相電路實(shí)現(xiàn)間接調(diào)頻，可以提高調(diào)頻電路中心頻率的穩(wěn)定度。在實(shí)際應(yīng)用中，間接調(diào)頻是一種應(yīng)用較為廣泛的方式。高頻電子課件第5章共92頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁(yè)!圖5.3-8單回路變?nèi)荻O管調(diào)相電路圖5.3-8單回路變?nèi)荻O管調(diào)相電路高頻電子課件第5章共92頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁(yè)!等幅的頻率恒定的載波信號(hào)通過(guò)諧振頻率受調(diào)制信號(hào)調(diào)變的諧振回路，其輸出電壓將是一個(gè)幅度受調(diào)制信號(hào)控制的調(diào)相波。在實(shí)際應(yīng)用中．通常需要較大的調(diào)相指數(shù)，為了增大它，可以采用多級(jí)單回路構(gòu)成的變?nèi)荻O管調(diào)相電路。高頻電子課件第5章共92頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁(yè)!圖5.3-10是一個(gè)三級(jí)單回路變?nèi)荻O管調(diào)相電路。每一個(gè)回路均有一個(gè)變?nèi)荻O管以實(shí)現(xiàn)調(diào)相。三個(gè)變?nèi)荻O管的電容量變化均受同一調(diào)制信號(hào)控制。為了保證三個(gè)回路產(chǎn)生相等的相移，每個(gè)回路的Q值都可用可變電阻(22k)調(diào)節(jié)。級(jí)間采用小電容(1PF)作為耦合電容，因其耦合弱，可認(rèn)為級(jí)與級(jí)之間的相互影響較小，總相移是三級(jí)相移之和。這種電路能在范圍內(nèi)得到線性調(diào)制。這類(lèi)電路由于電路簡(jiǎn)單、調(diào)整方便、故得到了廣泛的應(yīng)用。高頻電子課件第5章共92頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁(yè)!圖5.3-11可變時(shí)延法調(diào)相高頻電子課件第5章共92頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁(yè)!在調(diào)制信號(hào)電壓等于零時(shí)，對(duì)應(yīng)各點(diǎn)的波形如圖5.3-13所示。圖5.3-13時(shí)對(duì)應(yīng)各點(diǎn)的波形高頻電子課件第5章共92頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁(yè)!3．量合成法調(diào)相設(shè)調(diào)制信號(hào)為，則相應(yīng)的調(diào)相波的數(shù)學(xué)表示式為

可見(jiàn)，調(diào)相波可以由兩個(gè)信號(hào)進(jìn)行矢量合成而成。前一項(xiàng)是載波振蕩信號(hào)；第二項(xiàng)是載波被抑制的雙邊帶調(diào)幅波，它與載波信號(hào)的高頻相位相差。圖5.3-15所示的方框圖就是根據(jù)上面的實(shí)現(xiàn)的調(diào)相。高頻電子課件第5章共92頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第25頁(yè)!5.4調(diào)角信號(hào)的解調(diào)5.4.1鑒相器鑒相電路通?？煞譃槟M電路型和數(shù)字電路型兩大類(lèi)。而在集成電路系統(tǒng)中，常用的電路有乘積型鑒相和門(mén)電路鑒相。鑒相器除了用于解調(diào)調(diào)相波外，還可構(gòu)成移相鑒頻電路。特別是在鎖相環(huán)路中作為主要組成部分得到了廣泛的應(yīng)用。高頻電子課件第5章共92頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第26頁(yè)!圖5.4-1乘積型鑒相電路高頻電子課件第5章共92頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第27頁(yè)!式中第二項(xiàng)高頻成分經(jīng)低通濾波器濾除，在負(fù)載RL上可得輸出電壓為圖5.4-2所示，為鑒相器的鑒相特性曲線，這是一個(gè)周期性的正弦曲線。高頻電子課件第5章共92頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第28頁(yè)!從鑒相特性曲線可以看出鑒相器的兩個(gè)主要指標(biāo)：〈1〉鑒相跨導(dǎo)，其定義為〈2〉線性鑒相范圍，它表示不失真解調(diào)所允許輸入信號(hào)的最大相位變化范圍，用表示。對(duì)于正弦形鑒相特性來(lái)說(shuō)，可認(rèn)為時(shí)，鑒相特性近于直線，即高頻電子課件第5章共92頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第29頁(yè)!經(jīng)分析推導(dǎo),得經(jīng)低通濾波器取出輸出電流的低頻分量，在負(fù)載RL上得到輸出電壓為乘積型鑒相器的一個(gè)輸入為大信號(hào)時(shí)，鑒相特性曲線仍是正弦形，只是相跨導(dǎo)為高頻電子課件第5章共92頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第30頁(yè)!兩個(gè)輸入信號(hào)均為大信號(hào)時(shí)，其鑒相特性為區(qū)間，鑒相特性是線性的。線性鑒相范圍為比正弦形鑒相特性的線性鑒相范圍大。而鑒相跨導(dǎo)為以上分析表明，乘積型鑒相器應(yīng)盡量采用大信號(hào)工作狀態(tài)，這樣可獲得較寬的線性鑒相范圍。高頻電子課件第5章共92頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第31頁(yè)!圖5.4-4異或門(mén)鑒相器及波形高頻電子課件第5章共92頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第32頁(yè)!5.4.2鑒頻器實(shí)現(xiàn)調(diào)頻信號(hào)解調(diào)的鑒頻電路可分為三類(lèi)：

類(lèi)是調(diào)頻-調(diào)幅調(diào)頻變換型。第二類(lèi)是相移乘法鑒頻型。第三類(lèi)是脈沖均值型。高頻電子課件第5章共92頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第33頁(yè)!圖5.4-5是雙失諧回路鑒頻器高頻電子課件第5章共92頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第34頁(yè)!圖5.4-6雙失諧回路鑒頻器的特性高頻電子課件第5章共92頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第35頁(yè)!圖5.4-7雙失諧回路鑒頻器的實(shí)際電路高頻電子課件第5章共92頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第36頁(yè)!(1)相位鑒頻器的工作原理圖5.4-8所示電路是互感耦合相位鑒頻器的基本電路。它是由調(diào)頻—調(diào)幅調(diào)頻變換電路和振幅檢波器兩部分組成。調(diào)頻-調(diào)幅調(diào)頻變換電路是由雙耦合回路組成，其初級(jí)和次級(jí)都調(diào)諧于輸入調(diào)頻波的中心頻率。為了實(shí)現(xiàn)調(diào)頻-調(diào)幅調(diào)頻變換，初級(jí)與次級(jí)之間采用了兩種耦合方式，一是互感M的耦合，另一是通過(guò)電容將耦合到高頻扼流圈ZL上。高頻電子課件第5章共92頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第37頁(yè)!(2)相位鑒頻器的鑒頻特性的定性分析為了分析的簡(jiǎn)化，先假設(shè)相位鑒頻器的初級(jí)回路的品質(zhì)因數(shù)較高，初、次級(jí)回路的互感耦合比較弱。這樣在估算初級(jí)回路電流時(shí)，就不必考慮初級(jí)本身的損耗電阻和從次級(jí)引入到初級(jí)的損耗電阻。于是可以近似地得到圖5.4-9所示的等效電路。高頻電子課件第5章共92頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第38頁(yè)!當(dāng)輸入信號(hào)頻率時(shí)，

此式表明，次級(jí)回路電壓比初級(jí)回路電壓

滯后則電壓矢量圖如圖5.4-10（a）所示。高頻電子課件第5章共92頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第39頁(yè)!當(dāng)輸入信號(hào)頻率時(shí)，>0此式表明，次級(jí)回路電壓比初級(jí)回路電壓

滯后對(duì)應(yīng)的矢量圖如圖5.4-10（b）所示。高頻電子課件第5章共92頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第40頁(yè)!由上分析可得鑒頻器輸出電壓與頻率f的關(guān)系曲線如圖5.4-11所示。圖5.4-11鑒頻特性曲線高頻電子課件第5章共92頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第41頁(yè)!鑒頻器的輸出電壓顯然，鑒頻特性在、I、一定時(shí)，取決于鑒頻特性可用一組通用的曲線族表示，圖5.4-13是

曲線的一半，即＞0的一半。

高頻電子課件第5章共92頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第42頁(yè)!3．比例鑒頻器相位鑒頻器的輸出電壓除了與輸入電壓的瞬時(shí)頻率有關(guān)外，還與輸入電壓的振幅有關(guān)。而在實(shí)際工作中，調(diào)頻信號(hào)通過(guò)傳輸很難保證是理想的等幅波，特別是寄生調(diào)幅的干擾分量必須盡可能去掉或減小。因而在相位鑒頻器前通常是需加一級(jí)限幅放大，以消除寄生調(diào)幅。對(duì)于要求不太高的設(shè)備，例如調(diào)頻廣播和電視接收中，常采用一種兼有抑制寄生調(diào)幅能力的鑒頻器，這就是比例鑒頻器。高頻電子課件第5章共92頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第43頁(yè)!兩個(gè)二極管中一個(gè)與相位鑒頻器接法方向相反。這樣除了保證兩個(gè)二極管的直流通路外，還使得兩個(gè)檢波器的輸出電壓變成極性相同。因此，a’b’兩端就是兩個(gè)檢波電壓之和，即把兩個(gè)檢波電容C3和C4的連接點(diǎn)d與兩個(gè)電阻連接點(diǎn)e分開(kāi)，鑒頻器的輸出電壓uO從d,e兩點(diǎn)取出。鑒頻器的輸出電壓uO為高頻電子課件第5章共92頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第44頁(yè)!因?yàn)閁dc不變，所以u(píng)O的大不取決于與比值，而不取決于它本身的大小。與相位鑒頻器分析一樣，在調(diào)頻信號(hào)的瞬時(shí)頻率變化時(shí)，與一個(gè)增大，一個(gè)減小，其比值隨頻率變化而變化，這就實(shí)現(xiàn)了鑒頻作用。但是，當(dāng)輸入調(diào)頻信號(hào)的幅度發(fā)生變化時(shí)，與同時(shí)增大或同時(shí)減小，但其比值可保持不變，這樣比例鑒頻器輸出電壓就不隨輸入調(diào)頻信號(hào)的振幅變化而變化，起到抑制寄生調(diào)幅作用。高頻電子課件第5章共92頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第45頁(yè)!圖5.4-16移相網(wǎng)絡(luò)及其特性高頻電子課件第5章共92頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第46頁(yè)!設(shè)調(diào)頻信號(hào)通過(guò)變換電路得到一個(gè)矩形脈沖序列，并讓這一脈沖序列通過(guò)傳輸系數(shù)為的低通濾波器進(jìn)行濾波，則濾波后的輸出電壓可寫(xiě)成式中是脈沖寬度；是脈沖振幅；是低通濾波器的傳輸系數(shù)；是重復(fù)頻率，也就是調(diào)頻信號(hào)的瞬時(shí)頻率T是重復(fù)周期。高頻電子課件第5章共92頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第47頁(yè)!二、角度調(diào)制的優(yōu)點(diǎn)與用途優(yōu)點(diǎn)：抗干擾能力強(qiáng)、較高的載波功率利用系數(shù)缺點(diǎn)：占有更寬的傳送頻帶。調(diào)頻主要應(yīng)用于調(diào)頻廣播、廣播電視、通信及遙測(cè)遙控等；調(diào)相主要用于數(shù)字通信系統(tǒng)中的移相鍵控。調(diào)頻波的指標(biāo)主要有以下幾個(gè)：1)頻譜寬度2)寄生調(diào)幅3)抗干擾能力高頻電子課件第5章共92頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第48頁(yè)!鑒頻的方法很多，但主要可歸納為如下幾類(lèi)：類(lèi)首先進(jìn)行波形變換，將等幅調(diào)頻波變換成幅度隨瞬時(shí)頻率變化的調(diào)幅波(即調(diào)幅—調(diào)頻波)，然后用振幅檢波器將振幅的變化檢測(cè)出來(lái)。第二類(lèi)對(duì)調(diào)頻波通過(guò)零點(diǎn)的數(shù)目進(jìn)行計(jì)數(shù)，因?yàn)槠鋯挝粫r(shí)間內(nèi)的數(shù)目正比于調(diào)頻波的瞬時(shí)頻率。這種鑒頻器叫做脈沖計(jì)數(shù)式鑒頻器。第三類(lèi)利用移相器與符合門(mén)電路相配合來(lái)實(shí)現(xiàn)的。高頻電子課件第5章共92頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第49頁(yè)!圖5.1-1鑒頻特性曲線高頻電子課件第5章共92頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第50頁(yè)!調(diào)角波調(diào)制指數(shù)的定義是調(diào)角波的最大相移稱(chēng)為調(diào)制指數(shù)。1．調(diào)相波的調(diào)制指數(shù)與調(diào)制信號(hào)頻率Ω無(wú)關(guān)，最大頻移與調(diào)制信號(hào)頻率成正比；2．調(diào)頻波的調(diào)制指數(shù)與調(diào)制信號(hào)頻率Ω成反比，最大頻移與調(diào)制信號(hào)頻率無(wú)關(guān)。3．調(diào)相波和調(diào)頻波的最大頻移均等于調(diào)制指數(shù)m與調(diào)制頻率Ω的乘積。高頻電子課件第5章共92頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第51頁(yè)!12/10/202252第五章角度調(diào)制與解調(diào)5.2.2調(diào)角波的數(shù)學(xué)表達(dá)式高頻振蕩信號(hào)的一般表示式可用下式表示=cosθ(t)調(diào)頻波的一般表示式為高頻電子課件第5章共92頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第52頁(yè)!53第五章角度調(diào)制與解調(diào)將上式進(jìn)行三角變換式中，得和均可直接展開(kāi)成傅里葉級(jí)數(shù)。

得載頻對(duì)邊頻第二對(duì)邊頻第三對(duì)邊頻第四對(duì)邊頻+……高頻電子課件第5章共92頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第53頁(yè)!由單音頻調(diào)制的調(diào)頻波，其按頻譜具有以下特點(diǎn)：1、調(diào)頻波的頻譜不是調(diào)制信號(hào)的頻譜的簡(jiǎn)單搬移，而是由載波分量和無(wú)數(shù)對(duì)邊頻分量所組成；2、奇數(shù)項(xiàng)的上、下邊頻分量振幅相等，極性相反；偶數(shù)項(xiàng)的上、下邊頻分量振幅相等，極性相同；3、載波分量和各邊頻分量的振幅均與有關(guān)。越大，有效邊頻分量越多，這與調(diào)幅波是不同的，單頻調(diào)制下，調(diào)幅波的邊頻數(shù)目與調(diào)制指數(shù)無(wú)關(guān)。4、對(duì)于某些值，載波或某邊頻振幅為零。高頻電子課件第5章共92頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第54頁(yè)!圖5.2-2調(diào)頻波的頻譜高頻電子課件第5章共92頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第55頁(yè)!調(diào)相波的頻帶寬度沒(méi)有得到充分利用。這是調(diào)相制的弱點(diǎn)，也是調(diào)相制在模擬通信系統(tǒng)中不能直接應(yīng)用的原因。但在數(shù)字通信系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。而在模擬通信系統(tǒng)中調(diào)頻制得到了廣泛的應(yīng)用。高頻電子課件第5章共92頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第56頁(yè)!5.3.1直接調(diào)頻電路直接調(diào)頻的基本原理是利用調(diào)制信號(hào)直接控制振蕩器的振蕩頻率，使其不失真地反映調(diào)制信號(hào)變化規(guī)律。(1)改變振蕩回路的元件參數(shù)實(shí)現(xiàn)調(diào)頻調(diào)頻電路中常用的可控電容元件有變?nèi)荻O管和電抗管電路。常用的可控電感元件是具有鐵氧體磁芯的電感線圈或電抗管電路，而可控電阻元件有PIN二極管和場(chǎng)效應(yīng)管。若將這樣的可控參數(shù)元件或電路直接代替振蕩器振蕩回路的某一元件(例如L或C)或者直接并接在振蕩回路兩端，這樣振蕩頻率就會(huì)與可控參數(shù)元件的數(shù)值有關(guān)，用調(diào)制信號(hào)去控制這樣元件的參數(shù)值，就能夠?qū)崿F(xiàn)直接調(diào)頻。高頻電子課件第5章共92頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第57頁(yè)!圖5.3-1變?nèi)荻O管的反向電壓與其結(jié)電容呈非線性關(guān)系高頻電子課件第5章共92頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第58頁(yè)!圖5.3-2變?nèi)荻O管調(diào)頻器高頻電子課件第5章共92頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第59頁(yè)!（b）變?nèi)荻O管部分接入振蕩回路圖5.3-3圖5.3-1的等效電路高頻電子課件第5章共92頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第60頁(yè)!變?nèi)荻O管調(diào)頻電路的優(yōu)點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單，工作頻率高，易于獲得較大的頻偏，而且在頻偏較小的情況下，非線性失真可以很小。因?yàn)樽內(nèi)荻O管是電壓控制器件，所需調(diào)制信號(hào)的功率很小。這種電路的缺點(diǎn)是偏置電壓漂移，溫度變化等會(huì)改變變?nèi)荻O管的結(jié)電容，即調(diào)頻振蕩器的中心頻率穩(wěn)定度不高，而在頻偏較大時(shí)，非線性失真較大。高頻電子課件第5章共92頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第61頁(yè)!圖5.3-6變?nèi)荻O管與石英晶體兩種連接方式的電抗特性高頻電子課件第5章共92頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第62頁(yè)!從高頻等效電路來(lái)看，它是一個(gè)典型的電容三點(diǎn)式振蕩電路。晶體振蕩器的振蕩頻率只能在與之間變化。因?yàn)榫w的并聯(lián)諧振頻率與串聯(lián)諧振頻率相差很小，其調(diào)頻的頻偏不可能大。對(duì)晶體振蕩器進(jìn)行直接調(diào)頻時(shí)，因?yàn)檎袷幓芈分幸肓俗內(nèi)荻O管，所以調(diào)頻振蕩器的頻率穩(wěn)定度相對(duì)于不調(diào)頻的晶體振蕩器是有所下降。高頻電子課件第5章共92頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第63頁(yè)!1．變移相法調(diào)相電路

將載波振蕩信號(hào)電壓通過(guò)一個(gè)受調(diào)制信號(hào)電壓控制的相移網(wǎng)絡(luò)，即可以實(shí)現(xiàn)調(diào)相?？煽叵嘁凭W(wǎng)絡(luò)有多種實(shí)現(xiàn)電路。其中，應(yīng)用最廣的是變?nèi)荻O管調(diào)相電路。圖5.3-8所示電路是單回路變?nèi)荻O管調(diào)相電路。

高頻電子課件第5章共92頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第64頁(yè)!諧振回路的相頻特性如圖5.3-9中的曲線②所示。圖5.3-9調(diào)相電路的相頻特性高頻電子課件第5章共92頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第65頁(yè)!圖5.3-10三級(jí)單回路變?nèi)荻O管調(diào)相電路高頻電子課件第5章共92頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第66頁(yè)!2．變時(shí)延法調(diào)相

將載波振蕩電壓通過(guò)一個(gè)受調(diào)制信號(hào)電壓控制的時(shí)延網(wǎng)絡(luò)，如圖5.3-11所示。式中式中高頻電子課件第5章共92頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第67頁(yè)!脈沖調(diào)相電路是一種對(duì)脈沖波進(jìn)行可控時(shí)延的調(diào)相電路。其組成方框原理圖如圖5.3-12所示。圖5.3-12脈沖調(diào)相電路組成方框原理圖高頻電子課件第5章共92頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第68頁(yè)!當(dāng)加入調(diào)制信號(hào)后，因門(mén)限電壓和不變，故脈沖產(chǎn)生器的輸出脈沖相對(duì)于時(shí)的輸出脈沖產(chǎn)生可變延時(shí)，如圖5.3-14所示。圖5.3-14時(shí)對(duì)應(yīng)各點(diǎn)的波形高頻電子課件第5章共92頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第69頁(yè)!圖5.3-15矢量合成法調(diào)相高頻電子課件第5章共92頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第70頁(yè)!1．積型鑒相電路這種鑒相電路采用模擬乘法器作為非線性器件進(jìn)行頻率變換，然后通過(guò)低通濾波器取出原調(diào)制信號(hào)。其方框原理圖如圖5.4-1所示。圖中u1是需解調(diào)的調(diào)相波，u2是由u1變化來(lái)的或是系統(tǒng)本身產(chǎn)生的與u1有確定關(guān)系的參考信號(hào)。設(shè)u1、u2為正交關(guān)系，即高頻電子課件第5章共92頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第71頁(yè)!(1)u1和u2均為小信號(hào)根據(jù)模擬乘法器特性，其輸出電流為=高頻電子課件第5章共92頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第72頁(yè)!圖5.4-2小信號(hào)乘積型鑒相鑒相特性曲線高頻電子課件第5章共92頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第73頁(yè)!(2)u1為小信號(hào)u2均為大信號(hào)當(dāng)u2的振幅大于100mV時(shí)，此時(shí)可認(rèn)為是大信號(hào)狀態(tài)。設(shè)＝在u1為小信號(hào)u2均為大信號(hào)條件下,乘法器的輸出電流可表示為：

高頻電子課件第5章共92頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第74頁(yè)!(3)u1和u2均為大信號(hào)當(dāng)u2的振幅大于100mV時(shí)，此時(shí)可認(rèn)為是大信號(hào)狀態(tài)。乘法器的輸出電流i可表示為經(jīng)低通濾波器取出低頻分量，在負(fù)載上建立電壓為=高頻電子課件第5章共92頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第75頁(yè)!2．門(mén)電路鑒相器門(mén)電路鑒相器的電路簡(jiǎn)單，線性鑒相范圍大、易于集成化，得到較為廣泛的應(yīng)用。常用的有或門(mén)鑒相器和異或門(mén)鑒相器。圖5.4-4(a)是一個(gè)異或門(mén)鑒相器的原理圖。它是由異或門(mén)電路和低通濾波器組成。高頻電子課件第5章共92頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第76頁(yè)!從圖中可以看出，異或門(mén)鑒相器的輸出與的關(guān)系為三角形曲線，并可表示為其鑒相跨導(dǎo)為高頻電子課件第5章共92頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第77頁(yè)!1．雙失諧回路鑒頻器圖5.4-5是雙失諧回路鑒頻器的原理圖。它是由三個(gè)調(diào)諧回路組成的調(diào)頻—調(diào)幅調(diào)頻變換電路和上下對(duì)稱(chēng)的兩個(gè)振幅檢波器組成。初級(jí)回路諧振于調(diào)頻信號(hào)的中心頻率，其通帶較寬。次級(jí)兩個(gè)回路的諧振頻率分別為、，并使二者成對(duì)稱(chēng)失諧。即。高頻電子課件第5章共92頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第78頁(yè)!圖5.4-6左邊是雙失諧回路鑒頻器的幅頻特性，其中實(shí)線表示個(gè)回路的幅頻特性，虛線表示第二個(gè)回路的幅頻特性，這兩個(gè)幅頻特性對(duì)于是對(duì)稱(chēng)的。當(dāng)輸入調(diào)頻信號(hào)的頻率為時(shí)，兩個(gè)次級(jí)回路輸出電壓幅度相等，經(jīng)檢波后輸出電壓，故＝0。高頻電子課件第5章共92頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第79頁(yè)!圖5.4-7是某微波通信機(jī)采用的雙失諧回路鑒頻器的實(shí)際電路，它的諧振頻率是35MHz比和40MHz。調(diào)頻信號(hào)經(jīng)兩個(gè)共基放大器分別加到上、下兩個(gè)回路上．而兩個(gè)回路的連接點(diǎn)與檢波電容一起接地。這與前面電路不同。由于接地點(diǎn)改變，輸出電壓改從檢波器電阻中間取出，它是由檢波電流I1和I2決定的。因?yàn)闄z波二極管D1和D2的方向是相反的，所以隊(duì)決定于兩個(gè)檢波電流之差。高頻電子課件第5章共92頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第80頁(yè)!2．相位鑒頻器相位鑒頻器是利用雙耦合回路的相位—頻率特性將調(diào)頻波變成調(diào)幅調(diào)頻波，通過(guò)振幅檢波器實(shí)現(xiàn)鑒頻的一種鑒頻器。它常用于頻偏在幾百kHz以下的調(diào)頻無(wú)線接收設(shè)備中。常用的相位鑒頻器根據(jù)其耦合方式可分為互感耦合和電容耦合兩種鑒頻器。高頻電子課件第5章共92頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第81頁(yè)!圖5.4-8互感耦合相位鑒頻器高頻電子課件第5章共92頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第82頁(yè)!圖5.4-9相位鑒頻器等效電路高頻電子課件第5章共92頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第8