高頻第6章角度調(diào)制與解調(diào)課件

第6章

角度調(diào)制與解調(diào)1本章知識(shí)點(diǎn)及結(jié)構(gòu)角度調(diào)制與解調(diào)調(diào)角波的性質(zhì)（數(shù)學(xué)表達(dá)式、頻譜特征、功率）

6.2調(diào)頻波的解調(diào)（電路，評(píng)價(jià)指標(biāo)）

6.5調(diào)頻波的產(chǎn)生（原理，電路，評(píng)價(jià)指標(biāo)）6.3，6.42第6章角度調(diào)制與解調(diào)6.1概述6.2調(diào)角波的性質(zhì)

（重點(diǎn)）6.3調(diào)頻信號(hào)的產(chǎn)生6.4調(diào)頻電路（重點(diǎn)）6.5調(diào)頻波的解調(diào)

（重點(diǎn)）6.6限幅器6.7調(diào)制方式的比較31.“調(diào)制”與“解調(diào)”的過(guò)程:人飛機(jī)的參數(shù)（如重量、速度等）控制飛機(jī)（載體）載有人的飛機(jī)調(diào)制人解調(diào)低頻信號(hào)高頻信號(hào)（載波）載波的參數(shù)（如幅度、頻率、相位）已調(diào)波還原低頻信號(hào)裝載卸載52.調(diào)制的方式:控制調(diào)制低頻信號(hào)高頻信號(hào)（載波）載波的參數(shù)已調(diào)波幅度調(diào)制（簡(jiǎn)稱“調(diào)幅”，AM）頻率調(diào)制（簡(jiǎn)稱“調(diào)頻”，F(xiàn)M）相位調(diào)制（簡(jiǎn)稱“調(diào)相”，PM）幅度頻率相位角度調(diào)制相角62.解調(diào)的方式：控制調(diào)制低頻信號(hào)高頻信號(hào)（載波）載波的參數(shù)調(diào)幅波幅度頻率相位調(diào)頻波調(diào)相波檢波低頻信號(hào)解調(diào)鑒頻鑒相調(diào)幅波調(diào)頻波調(diào)相波74、調(diào)制器在發(fā)射機(jī)中位置94、解調(diào)器在接收機(jī)中的位置105.調(diào)頻與鑒頻的典型電路：11一、調(diào)頻（相）波數(shù)學(xué)表達(dá)式及波形特征如何？二、調(diào)頻（相）波的頻譜有什么特征？如何根據(jù)頻譜計(jì)算頻帶寬度？三、如何計(jì)算調(diào)頻（相）波的功率？問(wèn)題：13一、調(diào)頻波數(shù)學(xué)表達(dá)式調(diào)制信號(hào)載波信號(hào)的頻率控制載波信號(hào)調(diào)頻波的頻率已調(diào)信號(hào)即：調(diào)頻波調(diào)頻波的相位1、調(diào)頻的過(guò)程142.調(diào)頻過(guò)程的數(shù)學(xué)表達(dá):15根據(jù)調(diào)相過(guò)程，寫出調(diào)相波數(shù)學(xué)表達(dá)式調(diào)制信號(hào)載波信號(hào)的相位控制載波信號(hào)調(diào)相波的相位已調(diào)信號(hào)即：調(diào)相波在理解調(diào)頻過(guò)程與調(diào)相波數(shù)學(xué)表達(dá)式之間的關(guān)后，二、調(diào)相波數(shù)學(xué)表達(dá)式——類比法17又稱作調(diào)相指數(shù)它與調(diào)制信號(hào)的幅度成正比，而與調(diào)制頻率無(wú)關(guān)。最大相移關(guān)鍵參量：18討論：調(diào)頻信號(hào)與調(diào)相信號(hào)的比較如果設(shè)載波：

調(diào)制信號(hào)：

FM波

PM波(1)瞬時(shí)頻率：

(2)瞬時(shí)相位：

(3)最大頻偏：

(4)最大相位：

(5)表達(dá)式:

193.FM與PM的共同點(diǎn)頻偏（即最大頻率偏移）與調(diào)制指數(shù)m之間都滿足：=m21已知載波頻率為100MHz，載波電壓幅度為5V，調(diào)制信號(hào)試寫出調(diào)頻波的數(shù)學(xué)表示式（設(shè)兩個(gè)調(diào)制信號(hào)的最大頻偏均為20kHz）應(yīng)用例1：22頻譜分析的方法：2.以每一余弦（或正弦）項(xiàng)的頻率或?yàn)闄M坐標(biāo)上的點(diǎn)，其幅度為縱坐標(biāo)上的點(diǎn)，畫出頻譜分布圖。將調(diào)角波（電壓）信號(hào)的數(shù)學(xué)表達(dá)式展開(kāi)成余弦（或正弦）項(xiàng)之和的形式，即四、調(diào)角波的頻譜23結(jié)論：一個(gè)FM波，除有載頻分量外，還有無(wú)窮多個(gè)邊頻分量，邊頻之間的間隔仍為。調(diào)頻波的頻譜2.邊頻幅度的大小為，由Bessell函數(shù)決定。25可見(jiàn)，mf值越大，貝塞爾函數(shù)的階數(shù)將增多。這意味著，mf值越大，調(diào)頻波頻譜中的邊頻數(shù)目增多，從而使頻帶加寬。26mf相同時(shí)，隨著貝塞爾函數(shù)階數(shù)升高，其值變化不一定越小。這意味著，調(diào)頻波的頻譜幅度不是線性遞減的。27（2）對(duì)于窄帶調(diào)頻

mf<1時(shí)則：邊頻分量很少，只有1到3項(xiàng)29例：已知調(diào)制信號(hào)求FM和PM波的帶寬（2）若不變，F(xiàn)增大一倍，兩種已調(diào)信號(hào)的帶寬如何（1）若F不變，增大一倍，兩種已調(diào)信號(hào)的帶寬如何（3）若F與都增大一倍，兩種已調(diào)信號(hào)的帶寬如何說(shuō)明：PM波的頻帶利用率不如FM波好。因而，調(diào)相PM一般只作為產(chǎn)生調(diào)頻波的一種間接手段來(lái)應(yīng)用，沒(méi)有調(diào)頻FM應(yīng)用得廣。（3）調(diào)角信號(hào)頻譜與調(diào)制信號(hào)的關(guān)系30（3）調(diào)角信號(hào)頻譜與調(diào)制信號(hào)的關(guān)系續(xù)說(shuō)明：在調(diào)制頻率F的高端和低端，PM波的頻帶寬度變化極大，所以其頻帶的利用是不經(jīng)濟(jì)的。

即：PM波的頻帶利用率不如FM波好。這正是模擬通信系統(tǒng)中調(diào)頻FM制比調(diào)相PM制應(yīng)用得廣泛的主要原因。一般PM只作為產(chǎn)生調(diào)頻FM波的一種間接手段來(lái)應(yīng)用。31六、調(diào)角波的功率計(jì)算方法：(設(shè)調(diào)角波電壓加于負(fù)載電阻R上）將調(diào)幅（電壓）信號(hào)的數(shù)學(xué)表達(dá)式展開(kāi)成余弦（或正弦）項(xiàng)之和的形式，即2.32結(jié)論：調(diào)角波在調(diào)制前后總的功率不變，只是將原來(lái)載波功率中的一部分轉(zhuǎn)入邊頻中去。六、調(diào)角波的功率因此，調(diào)制過(guò)程不需要外界供給邊頻功率。33一、調(diào)頻方法二、調(diào)頻電路的性能指標(biāo)6.3調(diào)頻信號(hào)的產(chǎn)生34一、調(diào)頻方法直接調(diào)頻：調(diào)制信號(hào)直接控制載波振蕩器的頻率間接調(diào)頻:利用調(diào)相來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)頻35二、調(diào)頻電路的性能指標(biāo)調(diào)制特性調(diào)制靈敏度3.最大頻偏4.載波頻率穩(wěn)定度在正常調(diào)制電壓作用下，所能達(dá)到的最大頻率偏移值。調(diào)制電壓變化單位數(shù)值，所產(chǎn)生的頻率偏移。相對(duì)頻率偏移與調(diào)制電壓之間的關(guān)系366.4調(diào)頻電路一、變?nèi)荻O管調(diào)頻電路（重點(diǎn)）二、電抗管調(diào)頻電路三、晶體振蕩器調(diào)頻電路37一、變?nèi)荻O管調(diào)頻電路1.變?nèi)荻O管的特性2.變?nèi)荻O管實(shí)際調(diào)頻電路分析3.變?nèi)荻O管調(diào)頻原理——調(diào)頻過(guò)程分析4.調(diào)頻電路的性能分析——性能指標(biāo)381.變?nèi)荻O管特性——受電壓控制的可變電抗元件（1）符號(hào)、等效電路（2）結(jié)電容與反向電壓關(guān)系等效電路符號(hào)A：常數(shù)，取決于二極管本身的屬性U：外加反向偏壓U’：PN結(jié)的勢(shì)壘電壓(Si:0.7VGe:0.3V)n：結(jié)電容變化系數(shù)392.變?nèi)荻O管實(shí)際調(diào)頻電路分析分析思路：

變?nèi)荻O管上要加直流偏壓和調(diào)制信號(hào)變?nèi)荻O管要作為高頻振蕩電路的一部分403.變?nèi)荻O管調(diào)頻原理a.定性分析b.定量分析當(dāng)時(shí),414、調(diào)頻電路的性能指標(biāo)調(diào)制特性調(diào)制靈敏度3.最大頻偏4.載波頻率穩(wěn)定度在正常調(diào)制電壓作用下，所能達(dá)到的最大頻率偏移值。調(diào)制電壓變化單位數(shù)值，所產(chǎn)生的頻率偏移。相對(duì)頻率偏移與調(diào)制電壓之間的關(guān)系42二、電抗管調(diào)頻電路1.電抗管調(diào)頻原理2.等效電抗的推導(dǎo)3.電抗管調(diào)頻電路的特點(diǎn)電抗管：由一只晶體管或場(chǎng)效應(yīng)管加上由電抗和電阻元件構(gòu)成的移相網(wǎng)絡(luò)組成。它等效為一個(gè)電抗元件（電感或電容）且其參數(shù)可以隨調(diào)制信號(hào)而變化。432.等效電抗的推導(dǎo)a.等效電抗是一個(gè)電容b.等效電抗是一個(gè)電感443.電抗管調(diào)頻電路的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：能獲得較大的頻偏；便于做成集成電路。缺點(diǎn)：載頻不能很高，頻率穩(wěn)定度較低。45三、晶體振蕩器調(diào)頻電路1.石英晶體振蕩器變?nèi)莨苷{(diào)頻電路較之前兩種直接調(diào)頻電路，提高了載波頻率的穩(wěn)定度，但頻偏不太大2.用型網(wǎng)絡(luò)變換獲得較大頻偏46四、間接調(diào)頻電路1、積分電路——RC電路2、調(diào)相電路——失諧法47已知FM波：即FM波相角偏移的最大值需滿足：則，間接調(diào)頻的實(shí)現(xiàn)過(guò)程：3、間接調(diào)頻電路原理48（1）積分電路——RC電路其中（2）調(diào)相電路——失諧法實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)：494.間接調(diào)頻電路特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：中心頻率穩(wěn)定度高缺點(diǎn)：為了實(shí)現(xiàn)線性調(diào)相，，因而最大頻偏小。改善：可以通過(guò)倍頻法，提高頻偏和載頻。506.5調(diào)頻波的解調(diào)從FM波中得到原來(lái)的調(diào)制信號(hào)

——

頻率檢波或鑒頻。

完成鑒頻功能的電路——鑒頻器一、鑒頻器的性能指標(biāo)二、鑒頻電路51一、鑒頻電路斜率鑒頻器相位鑒頻器（重點(diǎn)）比例鑒頻器脈沖計(jì)數(shù)式鑒頻器52斜率鑒頻器(slopediscriminator)

振幅鑒頻器電路與工作原理斜率鑒頻器由失諧單諧振回路和二極管包絡(luò)檢波器組成f

c

fp優(yōu)點(diǎn)：電路簡(jiǎn)單缺點(diǎn)：靈敏度與線性范圍矛盾Q大，靈敏度高，但線性范圍窄；Q小，靈敏度低，但線性范圍寬。（一般用于質(zhì)量要求不高的簡(jiǎn)易接收機(jī)中）532、相位鑒頻器

利用回路的頻率—-相位特性來(lái)實(shí)現(xiàn)將調(diào)頻波變換為調(diào)幅調(diào)頻波。常用的相位鑒頻器：電容耦合相位鑒頻器電感耦合相位鑒頻器（重點(diǎn)）54a.電路與工作原理

線性變換電路部分（頻相轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)）幅度檢波部分

L3高頻扼流圈：

把原邊電壓引入副邊回路提供直流及低頻電路通路(1)電感耦合相位鑒頻器55原理：（1）變，對(duì)的相位隨變，的大小隨變，正是利用這種相位變化的特點(diǎn)，將頻率的變化轉(zhuǎn)換為幅度的變化。（2）幅度檢波：每一個(gè)檢波器的輸出電壓也隨變，所以總輸出也隨變。5657鑒頻器的性能指標(biāo)：鑒頻跨導(dǎo)（利用S曲線定義）2.鑒頻頻帶寬度B（大于等于2倍的FM波頻偏）3.非線性失真4.抑制寄生調(diào)幅58優(yōu)點(diǎn)：S曲線線性度好，檢波失真小

S曲線斜率大，鑒頻靈敏度高

S曲線線性范圍大缺點(diǎn)：線路復(fù)雜；調(diào)整較困難。電感耦合相位鑒頻器59（2）電容耦合相位鑒頻器a.與電感耦合相位鑒頻器的不同點(diǎn)b.優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)整方便603、比例鑒頻器比例鑒頻器是一種類似于相位鑒頻器，而又具有自限幅能力的鑒頻器。(1)兩個(gè)二極管順接；(2)在電阻(R1+R2)兩端并接一個(gè)大電容C，容量約在10μF數(shù)量級(jí)。(3)接地點(diǎn)和輸出點(diǎn)改變。是相位鑒頻器的一半61相位鑒頻鑒頻特性比較

626.6限幅器限幅器的作用限幅特性曲線限幅電路1、二極管限幅器2、三極管限幅器63抗干擾性能2.頻帶寬度3.發(fā)射功率和耗電量4.強(qiáng)信號(hào)堵塞現(xiàn)象問(wèn)題：為什么目前廣播電視采用寬帶調(diào)頻，而一般移動(dòng)通信設(shè)備采用窄帶調(diào)頻？問(wèn)題：若廣播要提高聲音