通信電路原理-第10章課件

第十章角度調(diào)制與解調(diào)

§10-1

概述[1]

§10-2

變?nèi)莨苤苯诱{(diào)頻[1]

§10-3

其他類型直接調(diào)頻[3]

§10-4

調(diào)相法(間接調(diào)頻)[2]

§10-5

調(diào)角信號(hào)解調(diào)概述[1]

§10-6

鑒相器（相位檢波器）[2]

§10-7

失諧回路鑒頻器[1]

§10-8

集成差動(dòng)峰值鑒頻器[1]

§10-9

集成相移乘法鑒頻器[3]

§10-10

限幅器[2]

§10-11

數(shù)字信號(hào)調(diào)相與解調(diào)[0]

第十章角度調(diào)制與解調(diào)§10-1

概述[1]

§11重點(diǎn)：

掌握調(diào)頻方法和調(diào)相方法;調(diào)頻電路，特別是變?nèi)莨苷{(diào)頻電路的分析;鑒頻電路，特別是失諧回路鑒頻、差動(dòng)峰值鑒頻電路及移相乘法鑒頻電路的分析。難點(diǎn)：實(shí)際調(diào)頻電路、調(diào)相電路、鑒頻電路、鑒相電路的分析。重點(diǎn)：2§10-1概述[1]

時(shí)域表達(dá)：

設(shè)：vΩ=VΩmcosΩt

vc=Vcmcos(ωot+φo)

則：vAM=Vcm(1+mAcosΩt)cos(ωot+φo)

vPM=Vcmcos(ωot+mPcosΩt+φo)

vFM=Vcmcos(ωot+mFsinΩt+φo)

頻譜比較：調(diào)角：產(chǎn)生新的頻率分量，為非線性頻譜搬移過程。調(diào)幅：vΩ的頻譜線性搬移?！?0-1概述[1]時(shí)域表達(dá)：頻譜比較：3FM、PM波形圖(圖10-1p309)FM、PM波形圖(圖10-1p309)4FM、PM比較(表10-1p310)FM、PM比較(表10-1p310)5FM主要特性(指標(biāo))

(1)△fM=kFVΩ，且△fM與與F無關(guān);

(2)f0穩(wěn)定;

(3)寄生調(diào)幅??；

(4)B=2(△fM+Fmax)≈2△fMFM方法

1.直接調(diào)頻法

2.間接調(diào)頻法

3.鎖相調(diào)頻法FM主要特性(指標(biāo))6§10-2變?nèi)莨苤苯诱{(diào)頻[1]

一、變?nèi)莨芴匦?圖10-2p311)注意：

(1)vΩ作用時(shí)的Cj變化曲線不對(duì)稱，vΩ較大時(shí)，產(chǎn)生非線性失真。(2)變?nèi)莨苌贤瑫r(shí)還作用高頻振蕩電壓，影響vΩ的調(diào)制作用、振蕩器的幅度和穩(wěn)定度。(圖8-30p270)§10-2變?nèi)莨苤苯诱{(diào)頻[1]一、變?nèi)莨芴匦宰⒁猓?(圖8-30p270)(圖8-30p270)8二、變?nèi)莨茏髡{(diào)頻器件的分析(圖10-3p312)(a)Cj為總電容

(b)Cj為部分電容

二、變?nèi)莨茏髡{(diào)頻器件的分析(圖10-3p312)(a)C9三、電路舉例

1.

90MHz變?nèi)莨苤苯覨M(圖10-4p313)三、電路舉例

1.

90MHz變?nèi)莨苤苯覨M(圖1102.雙變?nèi)莨苤苯覨M(圖10-5p314)

VD1,VD2：

(1)對(duì)vΩ為并聯(lián)(L1對(duì)Ω視為短路)，可正常直接FM。

(2)對(duì)ωo為串聯(lián)(L1對(duì)ωo視為開路)，ωo的影響減半。2.雙變?nèi)莨苤苯覨M(圖10-5p314)VD1,VD211變?nèi)莨苤苯诱{(diào)頻討論：

優(yōu)點(diǎn)：

△f較大、簡(jiǎn)單、調(diào)制功率小。

缺點(diǎn)：

fo穩(wěn)定度差，△f大時(shí)非線性失真大。

應(yīng)用：

儀器、通信、AFC等。變?nèi)莨苤苯诱{(diào)頻討論：

優(yōu)點(diǎn)：

△f較12§10-3其他類型直接調(diào)頻[3]一、晶體直接調(diào)頻

原理圖(圖10-6p315)

∵|fs-fP|=幾十~幾百Hz

∴頻偏△f<|fs-fP|/2很小解決：

(1)加L,擴(kuò)展感性區(qū)|fs-fP|，提高△f;

(2)通過倍頻提高△f?！?0-3其他類型直接調(diào)頻[3]一、晶體直接調(diào)頻13晶體直接調(diào)頻實(shí)例(圖10-7p315)晶體直接調(diào)頻實(shí)例(圖10-7p315)14二、非正弦直接調(diào)頻(圖10-8p316)vΩ控制對(duì)電容的充放電速度(頻率)工作頻率:幾百Hz~幾十MHz

,頻率穩(wěn)定度:10-3~10-4

二、非正弦直接調(diào)頻(圖10-8p316)vΩ控制對(duì)電容15§10-4

調(diào)相法(間接調(diào)頻)[2]

一、兩種調(diào)相法(一)移相法調(diào)相(圖10-10p317)相移網(wǎng)絡(luò)為：RC或LC網(wǎng)絡(luò)

φ=

kpvΩ

=kp

V

ΩmcosΩt=mPcosΩt則：

v=Vcos(ωot-φ)=Vcos(ωot-mPcosΩt)§10-4

調(diào)相法(間接調(diào)頻)[2]一、兩種調(diào)相法16LC相移電路(圖10-11p318)缺點(diǎn):相移小改進(jìn)LC相移電路缺點(diǎn):17LC相移電路(圖10-11p318)LC相移18(二)可變時(shí)延法調(diào)相（脈沖調(diào)相）(圖10-12p318)v=Vcos[ωo(t-τ)]=Vcos(ωot–ωoτ)

=Vcos(ωot-mPcosΩt)

優(yōu)點(diǎn)：調(diào)制線性好，相移大144o實(shí)例框圖(圖10-13p318)(二)可變時(shí)延法調(diào)相（脈沖調(diào)相）(圖10-12p318)v19二、模擬調(diào)相的應(yīng)用-間接調(diào)頻(圖10-9p317)二、模擬調(diào)相的應(yīng)用-間接調(diào)頻(圖10-9p317)20§10-5調(diào)角信號(hào)解調(diào)概述[1]一、角度解調(diào)器的指標(biāo)要求(表10-2p319)

§10-5調(diào)角信號(hào)解調(diào)概述[1]一、角度解調(diào)器的指標(biāo)要求21二、鑒頻、鑒相的主要方法

(一)鑒頻方法

1.PLL(性能最好)2.微分法鑒頻

(圖10-14p320)二、鑒頻、鑒相的主要方法

(一)鑒頻方法

1.PLL223.相移法鑒頻(圖10-15p320)

4.脈沖均值鑒頻器(過零檢測(cè))

(圖10-16p321)

3.相移法鑒頻(圖10-15p320)4.脈沖均值鑒頻器23通信電路原理_第10章課件24（二）鑒相方法

1.小信號(hào)-正交乘積型鑒相2.大信號(hào)-門電路鑒相（二）鑒相方法1.小信號(hào)-正交乘積型鑒相25§10-6鑒相器（相位檢波器）[2]一、正交乘積型鑒相(圖10-17p322)§10-6鑒相器（相位檢波器）[2]一、正交乘積型鑒相(26通信電路原理_第10章課件27模擬乘積鑒相(圖10-18p322)缺點(diǎn)：鑒相的動(dòng)態(tài)范圍較小。模擬乘積鑒相(圖10-18p322)缺點(diǎn)：鑒相的動(dòng)態(tài)范圍28二、大信號(hào)門電路鑒相原理(圖10-19p323)二、大信號(hào)門電路鑒相原理(圖10-19p323)29§10-7失諧回路鑒頻器

[1]斜率鑒頻，屬微分鑒頻大類。

優(yōu)點(diǎn)：線性好、失真小、鑒頻帶寬大；

缺點(diǎn)：制作、調(diào)整困難。

vs經(jīng)LC失諧回路(線性變換網(wǎng)絡(luò))，將FM波變換為FM-AM波，通過包絡(luò)檢波，得到vo(∝vΩ)?！?0-7失諧回路鑒頻器[1]斜率鑒頻，屬微分鑒頻大類301.單回路鑒頻原理(圖10-20p324)1.單回路鑒頻原理(圖10-20p324)312.雙回路鑒頻原理(圖10-21p324)

要求：

f01>f0>f02

,

f01-f0=f0-f02(對(duì)稱）優(yōu)點(diǎn)：線性范圍大，可達(dá)幾MHz;

鑒頻跨導(dǎo)(斜率)大。2.雙回路鑒頻原理(圖10-21p324)要求：

f032§10-8

集成差動(dòng)峰值鑒頻器[1]一、原理框圖(圖10-22p325)

§10-8

集成差動(dòng)峰值鑒頻器[1]一、原理框圖(圖33二、線性變換網(wǎng)絡(luò)(圖10-23p326)

f1>f0:

LC1并聯(lián)諧振，f1處vA最大,vB最小,f0處為正斜率S曲線；f2<f0:

f2處LC1為L'(感性失諧)

L'C2串聯(lián)諧振，f2處vA最小,vB最大,f0處為負(fù)斜率S曲線。二、線性變換網(wǎng)絡(luò)(圖10-23p326)f1>f034三、TA7176AP中的差動(dòng)峰值鑒頻器(圖10-24p327)演示三、TA7176AP中的差動(dòng)峰值鑒頻器(圖10-24p3235§10-9集成相移乘法鑒頻器[3]一、LC移相乘法鑒頻器電路(圖10-25p328)相移網(wǎng)絡(luò)（LC網(wǎng)絡(luò)）

:FM波→FM-PM波,φ隨f線性變化乘法器（相位檢波器）:FM波與FM-PM波,進(jìn)行相位比較§10-9集成相移乘法鑒頻器[3]一、LC移相乘法鑒頻器電36通信電路原理_第10章課件37電路舉例(圖10-26p329)

電路舉例(圖10-26p329)38二、陶瓷諧振器移相乘法鑒頻器電路陶瓷諧振器特性(圖10-27p330)二、陶瓷諧振器移相乘法鑒頻器電路陶瓷諧振器特性39電路(圖10-28p330)電路(圖10-28p330)40§10-10限輻器[2]

作用：

克服輸入FM、PM信號(hào)的寄生調(diào)幅、幅度干擾信號(hào)。

限輻器原理(圖10-29p331)§10-10限輻器[2]作用：41一、二極管限輻器(大信號(hào)限輻)

vs足夠大時(shí)：vo≈±VD

(圖10-30p331)

一、二極管限輻器(大信號(hào)限輻)

vs足夠大時(shí)：vo≈42二、差動(dòng)對(duì)管限輻器(小信號(hào)限輻)

(圖10-31p332)

二、差動(dòng)對(duì)管限輻器(小信號(hào)限輻)

(圖10-31p3343§10-11數(shù)字信號(hào)調(diào)相與解調(diào)[0]

一、數(shù)字信號(hào)的相位調(diào)制(圖10-32p333)§10-11數(shù)字信號(hào)調(diào)相與解調(diào)[0]一、數(shù)字信號(hào)44四相相位

調(diào)制

4PSK)

(圖10-33

p334)四相相位

調(diào)制

4PSK)

(圖10-33

p334)451.兩相絕對(duì)PSK解調(diào)1.兩相絕對(duì)PSK解調(diào)462.兩相相對(duì)

PSK解調(diào)

(差動(dòng)相干

解調(diào))

(圖10-34

p336)不需本地vr；

τo嚴(yán)格為每位碼的持續(xù)時(shí)間；

2.兩相相對(duì)

PSK解調(diào)

(差動(dòng)相干

解調(diào))

(圖10-347第十章小結(jié)(1)

§10-1

概述[1]

FM、PM原理,表達(dá)式

§10-2

變?nèi)莨苤苯诱{(diào)頻[1]

變?nèi)莨苤苯诱{(diào)頻電路原理和分析

§10-3

其他類型直接調(diào)頻[3]

§10-4

調(diào)相法(間接調(diào)頻)[2]

移相法調(diào)相、可變時(shí)延法調(diào)相和間接調(diào)頻原理

§10-5

調(diào)角信號(hào)解調(diào)概述[1]

調(diào)角信號(hào)解調(diào)原理和指標(biāo)要求

第十章小結(jié)(1)§10-1

概述[1]

48第十章小結(jié)(2)§10-6

鑒相器（相位檢波器）[2]正交乘積型鑒相和大信號(hào)門電路鑒相原理

§10-7

失諧回路鑒頻器[1]

斜率鑒頻，屬微分鑒頻大類，掌握單回路失諧回路鑒頻原理

§10-8

集成差動(dòng)峰值鑒頻器[1]

線性變換網(wǎng)絡(luò)原理和差動(dòng)峰值鑒頻器電路分析

§10-9

集成相移乘法鑒頻器[3]

§10-10

限幅器[2]

二極管限輻器(大信號(hào)限輻)和差動(dòng)對(duì)管限輻器(小信號(hào)限輻)

§10-11

數(shù)字信號(hào)調(diào)相與解調(diào)[0]

第十章小結(jié)(2)§10-6

鑒相器（相位檢波器）[49ENDEND50第十章角度調(diào)制與解調(diào)

§10-1

概述[1]

§10-2

變?nèi)莨苤苯诱{(diào)頻[1]

§10-3

其他類型直接調(diào)頻[3]

§10-4

調(diào)相法(間接調(diào)頻)[2]

§10-5

調(diào)角信號(hào)解調(diào)概述[1]

§10-6

鑒相器（相位檢波器）[2]

§10-7

失諧回路鑒頻器[1]

§10-8

集成差動(dòng)峰值鑒頻器[1]

§10-9

集成相移乘法鑒頻器[3]

§10-10

限幅器[2]

§10-11

數(shù)字信號(hào)調(diào)相與解調(diào)[0]

第十章角度調(diào)制與解調(diào)§10-1

概述[1]

§151重點(diǎn)：

掌握調(diào)頻方法和調(diào)相方法;調(diào)頻電路，特別是變?nèi)莨苷{(diào)頻電路的分析;鑒頻電路，特別是失諧回路鑒頻、差動(dòng)峰值鑒頻電路及移相乘法鑒頻電路的分析。難點(diǎn)：實(shí)際調(diào)頻電路、調(diào)相電路、鑒頻電路、鑒相電路的分析。重點(diǎn)：52§10-1概述[1]

時(shí)域表達(dá)：

設(shè)：vΩ=VΩmcosΩt

vc=Vcmcos(ωot+φo)

則：vAM=Vcm(1+mAcosΩt)cos(ωot+φo)

vPM=Vcmcos(ωot+mPcosΩt+φo)

vFM=Vcmcos(ωot+mFsinΩt+φo)

頻譜比較：調(diào)角：產(chǎn)生新的頻率分量，為非線性頻譜搬移過程。調(diào)幅：vΩ的頻譜線性搬移?！?0-1概述[1]時(shí)域表達(dá)：頻譜比較：53FM、PM波形圖(圖10-1p309)FM、PM波形圖(圖10-1p309)54FM、PM比較(表10-1p310)FM、PM比較(表10-1p310)55FM主要特性(指標(biāo))

(1)△fM=kFVΩ，且△fM與與F無關(guān);

(2)f0穩(wěn)定;

(3)寄生調(diào)幅??；

(4)B=2(△fM+Fmax)≈2△fMFM方法

1.直接調(diào)頻法

2.間接調(diào)頻法

3.鎖相調(diào)頻法FM主要特性(指標(biāo))56§10-2變?nèi)莨苤苯诱{(diào)頻[1]

一、變?nèi)莨芴匦?圖10-2p311)注意：

(1)vΩ作用時(shí)的Cj變化曲線不對(duì)稱，vΩ較大時(shí)，產(chǎn)生非線性失真。(2)變?nèi)莨苌贤瑫r(shí)還作用高頻振蕩電壓，影響vΩ的調(diào)制作用、振蕩器的幅度和穩(wěn)定度。(圖8-30p270)§10-2變?nèi)莨苤苯诱{(diào)頻[1]一、變?nèi)莨芴匦宰⒁猓?7(圖8-30p270)(圖8-30p270)58二、變?nèi)莨茏髡{(diào)頻器件的分析(圖10-3p312)(a)Cj為總電容

(b)Cj為部分電容

二、變?nèi)莨茏髡{(diào)頻器件的分析(圖10-3p312)(a)C59三、電路舉例

1.

90MHz變?nèi)莨苤苯覨M(圖10-4p313)三、電路舉例

1.

90MHz變?nèi)莨苤苯覨M(圖1602.雙變?nèi)莨苤苯覨M(圖10-5p314)

VD1,VD2：

(1)對(duì)vΩ為并聯(lián)(L1對(duì)Ω視為短路)，可正常直接FM。

(2)對(duì)ωo為串聯(lián)(L1對(duì)ωo視為開路)，ωo的影響減半。2.雙變?nèi)莨苤苯覨M(圖10-5p314)VD1,VD261變?nèi)莨苤苯诱{(diào)頻討論：

優(yōu)點(diǎn)：

△f較大、簡(jiǎn)單、調(diào)制功率小。

缺點(diǎn)：

fo穩(wěn)定度差，△f大時(shí)非線性失真大。

應(yīng)用：

儀器、通信、AFC等。變?nèi)莨苤苯诱{(diào)頻討論：

優(yōu)點(diǎn)：

△f較62§10-3其他類型直接調(diào)頻[3]一、晶體直接調(diào)頻

原理圖(圖10-6p315)

∵|fs-fP|=幾十~幾百Hz

∴頻偏△f<|fs-fP|/2很小解決：

(1)加L,擴(kuò)展感性區(qū)|fs-fP|，提高△f;

(2)通過倍頻提高△f?！?0-3其他類型直接調(diào)頻[3]一、晶體直接調(diào)頻63晶體直接調(diào)頻實(shí)例(圖10-7p315)晶體直接調(diào)頻實(shí)例(圖10-7p315)64二、非正弦直接調(diào)頻(圖10-8p316)vΩ控制對(duì)電容的充放電速度(頻率)工作頻率:幾百Hz~幾十MHz

,頻率穩(wěn)定度:10-3~10-4

二、非正弦直接調(diào)頻(圖10-8p316)vΩ控制對(duì)電容65§10-4

調(diào)相法(間接調(diào)頻)[2]

一、兩種調(diào)相法(一)移相法調(diào)相(圖10-10p317)相移網(wǎng)絡(luò)為：RC或LC網(wǎng)絡(luò)

φ=

kpvΩ

=kp

V

ΩmcosΩt=mPcosΩt則：

v=Vcos(ωot-φ)=Vcos(ωot-mPcosΩt)§10-4

調(diào)相法(間接調(diào)頻)[2]一、兩種調(diào)相法66LC相移電路(圖10-11p318)缺點(diǎn):相移小改進(jìn)LC相移電路缺點(diǎn):67LC相移電路(圖10-11p318)LC相移68(二)可變時(shí)延法調(diào)相（脈沖調(diào)相）(圖10-12p318)v=Vcos[ωo(t-τ)]=Vcos(ωot–ωoτ)

=Vcos(ωot-mPcosΩt)

優(yōu)點(diǎn)：調(diào)制線性好，相移大144o實(shí)例框圖(圖10-13p318)(二)可變時(shí)延法調(diào)相（脈沖調(diào)相）(圖10-12p318)v69二、模擬調(diào)相的應(yīng)用-間接調(diào)頻(圖10-9p317)二、模擬調(diào)相的應(yīng)用-間接調(diào)頻(圖10-9p317)70§10-5調(diào)角信號(hào)解調(diào)概述[1]一、角度解調(diào)器的指標(biāo)要求(表10-2p319)

§10-5調(diào)角信號(hào)解調(diào)概述[1]一、角度解調(diào)器的指標(biāo)要求71二、鑒頻、鑒相的主要方法

(一)鑒頻方法

1.PLL(性能最好)2.微分法鑒頻

(圖10-14p320)二、鑒頻、鑒相的主要方法

(一)鑒頻方法

1.PLL723.相移法鑒頻(圖10-15p320)

4.脈沖均值鑒頻器(過零檢測(cè))

(圖10-16p321)

3.相移法鑒頻(圖10-15p320)4.脈沖均值鑒頻器73通信電路原理_第10章課件74（二）鑒相方法

1.小信號(hào)-正交乘積型鑒相2.大信號(hào)-門電路鑒相（二）鑒相方法1.小信號(hào)-正交乘積型鑒相75§10-6鑒相器（相位檢波器）[2]一、正交乘積型鑒相(圖10-17p322)§10-6鑒相器（相位檢波器）[2]一、正交乘積型鑒相(76通信電路原理_第10章課件77模擬乘積鑒相(圖10-18p322)缺點(diǎn)：鑒相的動(dòng)態(tài)范圍較小。模擬乘積鑒相(圖10-18p322)缺點(diǎn)：鑒相的動(dòng)態(tài)范圍78二、大信號(hào)門電路鑒相原理(圖10-19p323)二、大信號(hào)門電路鑒相原理(圖10-19p323)79§10-7失諧回路鑒頻器

[1]斜率鑒頻，屬微分鑒頻大類。

優(yōu)點(diǎn)：線性好、失真小、鑒頻帶寬大；

缺點(diǎn)：制作、調(diào)整困難。

vs經(jīng)LC失諧回路(線性變換網(wǎng)絡(luò))，將FM波變換為FM-AM波，通過包絡(luò)檢波，得到vo(∝vΩ)?！?0-7失諧回路鑒頻器[1]斜率鑒頻，屬微分鑒頻大類801.單回路鑒頻原理(圖10-20p324)1.單回路鑒頻原理(圖10-20p324)812.雙回路鑒頻原理(圖10-21p324)

要求：

f01>f0>f02

,

f01-f0=f0-f02(對(duì)稱）優(yōu)點(diǎn)：線性范圍大，可達(dá)幾MHz;

鑒頻跨導(dǎo)(斜率)大。2.雙回路鑒頻原理(圖10-21p324)要求：

f082§10-8

集成差動(dòng)峰值鑒頻器[1]一、原理框圖(圖10-22p325)

§10-8

集成差動(dòng)峰值鑒頻器[1]一、原理框圖(圖83二、線性變換網(wǎng)絡(luò)(圖10-23p326)

f1>f0:

LC1并聯(lián)諧振，f1處vA最大,vB最小,f0處為正斜率S曲線；f2<f0:

f2處LC1為L'(感性失諧)

L'C2串聯(lián)諧振，f2處vA最小,vB最大,f0處為負(fù)斜率S曲線。二、線性變換網(wǎng)絡(luò)(圖10-23p326)f1>f084三、TA7176AP中的差動(dòng)峰值鑒頻器(圖10-24p327)演示三、TA7176AP中的差動(dòng)峰值鑒頻器(圖10-24p3285§10-9集成相移乘法鑒頻器[3]一、LC移相乘法鑒頻器電路(圖10-25p328)相移網(wǎng)絡(luò)（LC網(wǎng)絡(luò)）

:FM波→FM-PM波,φ隨f線性變化乘法器（相位檢波器）:FM波與FM-PM波,進(jìn)行相位比較§10-9集成相移乘法鑒頻器[3]一、LC移相乘法鑒頻器電86通信電路原理_第10章課件87電路舉例(圖10-26p329)

電路舉例(圖10-26p329)88二、陶瓷諧振器移相乘法鑒頻器電路陶瓷諧振器特性(圖10-27p330)二、陶瓷諧振器移相乘法鑒頻器電路陶瓷諧振器特性89電路(圖10-28p330)電路(圖10-28p330)90§10-10限輻器[2]

作用：