w第6章-1角度調(diào)制電路

第6章角度調(diào)制與解調(diào)電路6.1概述6.1.1角度調(diào)制的定義與分類

角度調(diào)制的定義：高頻振蕩的振幅Um保持不變，而總瞬時(shí)相角θ(t)卻以一定的關(guān)系隨調(diào)制信號(hào)uΩ(t)變化。高頻振蕩的表達(dá)式：振幅總瞬時(shí)相位初始相位分類:兩類瞬時(shí)角頻率ω隨uΩ(t)作線性變化，稱頻率調(diào)制（FM）

初始相位φ0隨uΩ(t)作線性變化，稱相位調(diào)制（PM）兩種都表現(xiàn)為高頻振蕩的總瞬時(shí)相角θ(t)受到調(diào)制，統(tǒng)稱角度調(diào)制6.1概述6.1.2角度調(diào)制的優(yōu)缺點(diǎn)與用途優(yōu)、缺點(diǎn)：1、抗干擾能力強(qiáng)（比調(diào)幅波）；2、較高的載波功率利用系數(shù)；3、占用的頻帶寬。用途：1、調(diào)頻主要應(yīng)用于調(diào)頻廣播、廣播電視、通信等；2、調(diào)相主要應(yīng)用于數(shù)字通信系統(tǒng)中的移相鍵控。

1、調(diào)角波的數(shù)學(xué)表達(dá)式、瞬時(shí)頻率和瞬時(shí)相位固定值,06.1.3調(diào)角波的基本性質(zhì)

2.調(diào)角波的基本性質(zhì)調(diào)相波和調(diào)頻波的瞬時(shí)相位、瞬時(shí)角頻率都同時(shí)受調(diào)制信號(hào)調(diào)變。差別是，調(diào)相波的瞬時(shí)相位的變化（相移）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。調(diào)相指數(shù)mp調(diào)頻指數(shù)mf（1）調(diào)相波與調(diào)頻波的比較2.調(diào)角波的基本性質(zhì)當(dāng)調(diào)制為單音頻時(shí)，求調(diào)相波、調(diào)頻波的相應(yīng)表達(dá)式①調(diào)相波與Ω無(wú)關(guān)與Ω成正比調(diào)制指數(shù)m定義：調(diào)角波的最大相移。調(diào)相指數(shù)mp，調(diào)頻指數(shù)mf（2）調(diào)制指數(shù)、（3）最大頻移2.調(diào)角波的基本性質(zhì)②調(diào)頻波與Ω無(wú)關(guān)與Ω成反比2.調(diào)角波的基本性質(zhì)總結(jié)：調(diào)相波和調(diào)頻波的最大頻移Δωm均等于調(diào)制指數(shù)m與調(diào)制頻率Ω的乘積。（4）最大頻移Δωm、最大相移m和調(diào)制信號(hào)頻率Ω之間的關(guān)系2.調(diào)角波的基本性質(zhì)（5）調(diào)角波的波形(P158)3.調(diào)角波的頻譜及頻譜寬度調(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。以調(diào)頻波為例（1）調(diào)頻波的頻譜分析Jn(mf)是以mf為參數(shù)的n階第一類貝塞爾函數(shù)Jn(mf)是以mf為參數(shù)的n階第一類貝塞爾函數(shù)發(fā)現(xiàn)：mf越大，有效n越多；當(dāng)n>mf

+1時(shí)，Jn(m)恒小于0.1同一mf，在n較大時(shí)，隨n變大，Jn(m)變小，且快速變小載波邊頻對(duì)1邊頻對(duì)2邊頻對(duì)3邊頻對(duì)4調(diào)頻波頻譜的特點(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mf有關(guān)。mf越大，有效邊頻分量越多。④對(duì)于某些mf值，載波或某邊頻振幅為零。（2）調(diào)角波的頻譜寬度頻譜寬度：調(diào)角波從理論上看它的頻譜寬度無(wú)限大。n表示邊頻對(duì)數(shù)，m(mf

，或mp)是調(diào)制指數(shù)。當(dāng)n>m時(shí)，Jn(m)的數(shù)值很小。因此，在忽略振幅很小的邊頻分量時(shí)，調(diào)角波實(shí)際占有的有效頻譜寬度是有限的。調(diào)角波的有效頻譜寬度估算①在中等質(zhì)量通信系統(tǒng)中，以忽略小于10%Ucm

的邊頻分量來(lái)決定頻譜寬度。發(fā)現(xiàn)：當(dāng)n

>m+1時(shí)，Jn(m)恒小于0.1，可以忽略。頻譜寬度為：②在高質(zhì)量通信系統(tǒng)中，以忽略小于1%Ucm的邊頻分量來(lái)決定頻譜寬度?？刹楸泶_定。當(dāng)|Jn(m)

|

≥0.01，|Jn+1(m)|

＜0.01時(shí),則頻譜寬度為：B=2nF調(diào)頻波的頻譜寬度特點(diǎn)當(dāng)調(diào)制信號(hào)頻率F變化時(shí)，調(diào)頻波的有效頻譜寬度BCR變化不大。原因是在最大頻移Δfm一定的條件下，調(diào)頻波的調(diào)幅指數(shù)mf與調(diào)制頻率F成反比，調(diào)制頻率F越高，mf越小，而振幅大于10%的變頻對(duì)數(shù)減小，故頻譜寬度變化不大。不隨F變例1調(diào)頻波舉例

調(diào)頻廣播系統(tǒng)，調(diào)頻波的最大頻偏Δfmax

=75kHz調(diào)相波的頻譜寬度特點(diǎn)假設(shè)調(diào)相波的調(diào)相指數(shù)mp=5為常數(shù)，以下證明：調(diào)相波的頻譜寬度隨調(diào)制頻率F增大而增加。6.2頻率調(diào)制電路

（1）直接調(diào)頻原理是利用調(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.調(diào)頻電路分類①改變振蕩回路的元件參數(shù)實(shí)現(xiàn)調(diào)頻(LC選頻振蕩，改變L或C的大?。诳刂普袷幤鞯墓ぷ鳡顟B(tài)實(shí)現(xiàn)調(diào)頻（微波發(fā)射機(jī)）6.2.1調(diào)頻電路的分類與要求（2）間接調(diào)頻6.2.1調(diào)頻電路的分類與要求①具有線性調(diào)制特性②調(diào)制靈敏度高③最大頻偏與與調(diào)制信號(hào)頻率無(wú)關(guān)④載波頻率穩(wěn)定度高⑤無(wú)寄生調(diào)幅或寄生調(diào)幅小2.調(diào)頻電路的要求6.2.2變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路變?nèi)荻O管在加反偏電壓時(shí)，其呈現(xiàn)一個(gè)較大的結(jié)電容，而且這個(gè)結(jié)電容的大小，能靈敏地隨反向偏壓的變化而變化。1.變?nèi)荻O管的特性2.基本原理3.電路分析（一）變?nèi)荻O管作為振蕩回路的總電容討論：討論：若要調(diào)頻的頻偏大,就需增大m,這樣中心頻率偏移量、非線性失真量也會(huì)增大。m=1.6×10-3實(shí)際很小實(shí)際很小end（二）變?nèi)荻O管部分接入振蕩電路變?nèi)荻O管的結(jié)電容作為回路總電容的調(diào)頻電路的中心

頻率fc

(ωc)穩(wěn)定度較差，這是因?yàn)橹行念l率決定于變?nèi)荻O管結(jié)電容的穩(wěn)定性。為了減少中心頻率不穩(wěn)，提高中心頻率穩(wěn)定度，通常采用部分接入(圖7-5(a))的辦法來(lái)改善性能。中心頻率穩(wěn)定度比全部接入振蕩電路要高，但其最大頻偏要減少。隨溫度變VQ不穩(wěn)定振蕩頻率計(jì)算4.實(shí)際電路舉例(西勒振蕩電路）（1）變?nèi)荻O管的直流偏壓由R1，R2，W定，正極接-4V，負(fù)極接地，CjQ

100PF

-4V（2）調(diào)制電壓加到變?nèi)荻O管的正極。當(dāng)偏壓由(0~-8)V，二極管的結(jié)電容(230~60)PF

（3）共集電極的電容三點(diǎn)式振蕩器

（4）振蕩頻率f，最大線性頻偏±200kHz（5）AFC電路27033020750510230~60（1）載波頻率可調(diào)（2）雙變?nèi)荻O管，可減輕高頻壓降對(duì)變?nèi)荻O管電容的影響，又可增強(qiáng)調(diào)制靈敏度6.2.3石英晶體振蕩器直接調(diào)頻在對(duì)中心頻率穩(wěn)定度要求很高的場(chǎng)合，如調(diào)頻廣播的絕對(duì)（相對(duì)）頻率穩(wěn)定度要求不劣于±2kHz（10-5數(shù)量級(jí)），可采用直接對(duì)石英晶體振蕩器進(jìn)行調(diào)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。變?nèi)荻O管接入振蕩回路有兩種接入形式：與石英晶體相串聯(lián)、與石英晶體相并聯(lián)。動(dòng)態(tài)電容Cq=10-3pF量級(jí)，靜態(tài)電容C0=

2~5pF，Cq

/C0的值一般為10-3~10-4數(shù)量級(jí)。1）電路共基極電容三點(diǎn)式振蕩器2）頻差晶體振蕩器的振蕩頻率只能在fq與fp之間變化。晶體在電路中等效為電感，因此晶體振蕩器的振蕩頻率只能在fq與fp

之間變化。動(dòng)態(tài)電容Cq=10-3pF量級(jí)；靜態(tài)電容C0=2~5pF；Cq

/C0的值一般為10-3~10-4數(shù)量級(jí)，因此最大相對(duì)頻偏很難超過(guò)10-3。最大頻偏的計(jì)算6.3相位調(diào)制電路調(diào)相電路的分類：（1）可變移相法調(diào)相

（2）可變時(shí)延法調(diào)相

（3）矢量合成法調(diào)相6.3.1調(diào)相電路的分類與要求對(duì)調(diào)相電路的要求：（1）具有線性調(diào)相特性

（2）載波頻率的穩(wěn)定度高

（3）具有較高的調(diào)制靈敏度（4）寄生調(diào)幅小6.3.2可變移相法調(diào)相電路1、調(diào)相原理晶體振蕩器可控移相網(wǎng)絡(luò)2、變?nèi)荻O管調(diào)相電路（3）調(diào)相原理：利用由電感L和變?nèi)荻O管組成的諧振回路的諧振頻率隨變?nèi)荻O管結(jié)電容變化而變化來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)相的（1）元件的作用:C1、C2、C3隔直通交；R1、R2、R3、R4隔離電阻（2）直流負(fù)偏壓、調(diào)制信號(hào)1單回路變?nèi)荻O管調(diào)相電路分析諧振回路相頻特性曲線3.調(diào)相定性分析14.電路定量分析1條件1130?，條件