教學(xué)第6章角度調(diào)制與解調(diào)2課件

6.1調(diào)角波的性質(zhì)6.2調(diào)頻方法及直接調(diào)頻電路6.3間接調(diào)頻電路6.4限幅器6.5鑒頻器第6章角度調(diào)制與解調(diào)

6.1調(diào)角波的性質(zhì)第6章角度調(diào)制與解調(diào)

調(diào)制方式除了調(diào)幅外，還有調(diào)頻和調(diào)相。調(diào)頻：高頻振蕩的頻率隨調(diào)制信號(hào)的大小線性地改變。調(diào)相：高頻振蕩的相位隨調(diào)制信號(hào)的大小線性地改變。無(wú)論是調(diào)頻波還是調(diào)相波統(tǒng)稱為調(diào)角波。調(diào)制方式除了調(diào)幅外，還有調(diào)頻和調(diào)相。從頻譜角度來(lái)看，角度調(diào)制對(duì)信號(hào)不是簡(jiǎn)單的頻譜搬移，而是復(fù)雜的非線性搬移，屬于非線性調(diào)制。第6章角度調(diào)制與解調(diào)2課件6.1

調(diào)角波的性質(zhì)

6.1.1調(diào)頻信號(hào)數(shù)學(xué)表達(dá)式設(shè)載波信號(hào)電壓為vc(t)＝Vcmcos(ωct+φ0)式中，ωct+φ0為載波的瞬時(shí)相位；ωc為載波信號(hào)的角頻率；φ0為載波初相角（一般地，可以令φ0=0）。6.1調(diào)角波的性質(zhì)

6.1.1調(diào)頻信號(hào)數(shù)學(xué)表達(dá)式設(shè)調(diào)制信號(hào)電壓（單音頻信號(hào)）為：則有ω(t)=ωc+Δω(t)=ωc+kfVΩM（6-1）設(shè)調(diào)制信號(hào)電壓（單音頻信號(hào)）為：

式中，kf為與調(diào)頻電路有關(guān)的比例常數(shù)，單位為rad/(s·V)；Δω(t)=kfVΩ(t)，稱為角頻率偏移，簡(jiǎn)稱角頻移。Δω(t)的最大值叫角頻偏，Δωm=kfVΩ(t)|max，它表示瞬時(shí)角頻率偏離中心頻率ωc的最大值。式中，kf為與調(diào)頻電路有關(guān)的比例常數(shù)，對(duì)式(6―1)積分可得調(diào)頻波的瞬時(shí)相位φf(shuō)(t)

（6-2）對(duì)式(6―1)積分可得調(diào)頻波的瞬時(shí)相位φf(shuō)(t)（6-2）

表示調(diào)頻波的相移，它反映調(diào)頻信號(hào)的瞬時(shí)相位按調(diào)制信號(hào)的時(shí)間積分的規(guī)律變化。調(diào)頻信號(hào)的數(shù)學(xué)表達(dá)式(6―3)

表示調(diào)頻波的相移，它反映調(diào)頻信號(hào)的瞬(6―

將單音頻信號(hào)vΩ(t)＝vΩmcosΩt分別代入式(6―1)、(6―2)、(6―3)，得(6―4)

(6―5)

(6―6)

將單音頻信號(hào)vΩ(t)＝vΩmcosΩt分(

圖6.1給出了調(diào)頻波的uΩ(t)、Δφf(shuō)、Δω(t)和u(t)的波形。圖6.1給出了調(diào)頻波的uΩ(t)、第6章角度調(diào)制與解調(diào)2課件

6.1.2調(diào)相信號(hào)數(shù)學(xué)表達(dá)式根據(jù)調(diào)相的定義，載波信號(hào)的瞬時(shí)相位φp(t)隨調(diào)制信號(hào)VΩ(t)線性變化，即(6―7)φ6.1.2調(diào)相信號(hào)數(shù)學(xué)表達(dá)式(6―7)φ對(duì)式(6―7)求導(dǎo)，可得調(diào)相波的瞬時(shí)角頻率ω(t)為(6―8)對(duì)式(6―7)求導(dǎo)，可得調(diào)相波的瞬時(shí)角頻率ω(t)為(6―8調(diào)相信號(hào)的數(shù)學(xué)表達(dá)式為(6―9)

將單音頻信號(hào)uΩ(t)＝UΩmcosΩt分別代入式(6―7)、(6―8)、(6―9)，得(6―10)(6―11)(6―12)調(diào)相信號(hào)的數(shù)學(xué)表達(dá)式為(6―9)將單音頻信第6章角度調(diào)制與解調(diào)2課件第6章角度調(diào)制與解調(diào)2課件第6章角度調(diào)制與解調(diào)2課件

6.1.3調(diào)角信號(hào)的頻譜和頻譜寬度1.調(diào)角信號(hào)的頻譜用式(6―6)來(lái)說(shuō)明調(diào)角波的頻譜結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

利用三角函數(shù)變換式cos(A+B)=cosAcosB-sinAsinB,將式(6-6)變換成6.1.3調(diào)角信號(hào)的頻譜和頻譜寬度利用

在貝塞爾函數(shù)理論中，可得下述關(guān)系：將式(6―14)和式(6―15)代入式(6―13)，得在貝塞爾函數(shù)理論中，可得下述關(guān)系：將式(6―14第6章角度調(diào)制與解調(diào)2課件2.頻譜寬度(6―17)

下面寫出調(diào)頻波和調(diào)相波的頻帶寬度調(diào)頻：調(diào)相：(6―18)

(6―19)

2.頻譜寬度(6―17)下面寫出調(diào)頻波和調(diào)相波的頻帶寬

根據(jù)調(diào)制后載波瞬時(shí)相位偏移大小，可以將角度調(diào)制分為窄帶和寬帶兩種。

當(dāng)m<<1時(shí)通常將這種調(diào)角信號(hào)稱為窄帶調(diào)角信號(hào)

當(dāng)m>>1時(shí)根據(jù)調(diào)制后載波瞬時(shí)相位偏移大小，通常將這種第6章角度調(diào)制與解調(diào)2課件

3.調(diào)頻波的平均功率根據(jù)帕塞瓦爾定理，調(diào)頻波的平均功率等于各個(gè)頻率分量平均功率之和。因此，單位電阻上的平均功率為根據(jù)第一類貝塞爾函數(shù)特性：得調(diào)頻波的平均功率：

3.調(diào)頻波的平均功率根據(jù)第一類貝塞得調(diào)頻波的6.2調(diào)頻方法及直接調(diào)頻電路

調(diào)頻電路的主要要求如下：1調(diào)制特性為線性2調(diào)制靈敏度要高3中心頻率的穩(wěn)定度要高4最大頻偏6.2調(diào)頻方法及直接調(diào)頻電路調(diào)頻電路的主要要求

調(diào)頻電路分類：1直接調(diào)頻電路調(diào)制信號(hào)直接改變載波的瞬時(shí)頻率2間接調(diào)頻電路對(duì)調(diào)制信號(hào)先積分，然后進(jìn)行調(diào)相，從而間接獲得調(diào)頻波調(diào)頻電路分類：

6.2.2.變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路1、大頻偏直接調(diào)頻電路(6―24)

變?nèi)荻O管的反向電壓隨調(diào)制信號(hào)變化，即(6―25)6.2.2.變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路(6―24)變?nèi)荻D6.7變?nèi)荻O管接入振蕩回路圖6.7變?nèi)荻O管接入振蕩回路

振蕩頻率可由回路電感L和變?nèi)荻O管結(jié)電容Cj所決定，即(6―26)

變?nèi)荻O管結(jié)電容隨調(diào)制信號(hào)電壓變化規(guī)律，即

振蕩頻率可由回路電感L和變?nèi)荻O管結(jié)電容Cj所決定，即(6式中，mc為變?nèi)莨茈娙菡{(diào)制度；CjQ為UQ處電容。將式(6―27)代入式(6―26)，則得(6―28)

下面分析γ≠0時(shí)的工作情況，令x=mccosΩt，可將式(6―28)改寫成(6―29)

式中，mc為變?nèi)莨茈娙菡{(diào)制度；CjQ為UQ處電容。(6―28

設(shè)x足夠小，將式(6―29)展開(kāi)成傅里葉級(jí)數(shù)，并忽略式中的三次方及其以上各次方項(xiàng)，則(6―30)

由上式求得調(diào)頻波的最大角頻偏為(6―31)

設(shè)x足夠小，將式(6―29)展開(kāi)成傅里葉級(jí)數(shù)，中心角頻率偏離ωc的數(shù)值為：相應(yīng)地，調(diào)頻波的二次諧波失真系數(shù)為：(6―32)(6―33)

(6―34)

中心角頻率的相對(duì)偏離值為：(6―35)二次諧波失真分量的最大角頻偏為中心角頻率偏離ωc的數(shù)值為：相應(yīng)地，調(diào)頻波的二次諧波失真系數(shù)第6章角度調(diào)制與解調(diào)2課件第6章角度調(diào)制與解調(diào)2課件2、小頻偏直接調(diào)頻電路（部分接入）2、小頻偏直接調(diào)頻電路（部分接入）第6章角度調(diào)制與解調(diào)2課件例題6-2例題6-26.2.3晶體振蕩器直接調(diào)頻電路6.2.3晶體振蕩器直接調(diào)頻電路第6章角度調(diào)制與解調(diào)2課件6.2.4電抗管直接調(diào)頻電路6.2.4電抗管直接調(diào)頻電路圖6.13間接調(diào)頻電路框圖6.3間接調(diào)頻電路圖6.13間接調(diào)頻電路框圖6.3間接調(diào)頻電路

6.3.1間接調(diào)頻電路間接調(diào)頻的方法是：先將調(diào)制信號(hào)uΩ積分，再加到調(diào)相器對(duì)載波信號(hào)調(diào)相，從而完成調(diào)頻。間接調(diào)頻電路方框圖如圖6.13所示。設(shè)調(diào)制信號(hào)uΩ=UΩmcosΩt經(jīng)積分后得：6.3.1間接調(diào)頻電路第6章角度調(diào)制與解調(diào)2課件(6―36)

式中，k為積分增益。用積分后的調(diào)制信號(hào)對(duì)載波uc(t)=Ucmcosωct進(jìn)行調(diào)相，則得式中

(6―37)(6―36)式中，k為積分增益。用積分后的調(diào)制

圖6.14變?nèi)荻O管調(diào)相電路6.3.2調(diào)相電路圖6.14變?nèi)荻O管調(diào)相電路6.3.2調(diào)變?nèi)荻O管多級(jí)調(diào)相電路變?nèi)荻O管多級(jí)調(diào)相電路設(shè)輸入載波電流為則回路的輸出電壓為：(6―38)

由于并聯(lián)諧振回路諧振頻率ω0是隨調(diào)制信號(hào)而變化的，因而相移φ(ωc)也是隨調(diào)制信號(hào)而變化的。根據(jù)并聯(lián)諧振回路的特性，可得：設(shè)輸入載波電流為則回路的輸出(6―38)由于

式中，Q為并聯(lián)回路的有載品質(zhì)因數(shù)。當(dāng)|φ(ωc)|<30°，失諧量不大時(shí)(式中分母ω0≈ωc)，上式簡(jiǎn)化為積分后的調(diào)制信號(hào)為根據(jù)式(6―27)可得

式中，變?nèi)莨茈娙菡{(diào)制度為(6―39)式中，Q為并聯(lián)回路的有載品質(zhì)因數(shù)。當(dāng)|φ(ωc)|<30°當(dāng)γ=2或mc較小,略去二次方以上各項(xiàng),則可得將式(6―40)代入式(6―39)，可得將式(6―41)代入式(6―38)，可得(6―40)

(6―41)(6―42)

當(dāng)γ=2或mc較小,略去二次方以上各項(xiàng),則可得將式(6―406.3.3擴(kuò)展線性頻偏的方法6.3.3擴(kuò)展線性頻偏的方法第6章角度調(diào)制與解調(diào)2課件

6.5鑒頻器鑒頻的方法很多，根據(jù)波形變換的不同特點(diǎn)可以分為四種：①斜率鑒頻器;②相位鑒頻器;③脈沖計(jì)數(shù)鑒頻器;④鎖相鑒頻器。下面重點(diǎn)討論斜率鑒頻器，相位鑒頻器。

6.5鑒頻器

主要技術(shù)指標(biāo)：1.鑒頻靈敏度SD2.峰峰帶寬Bpp3.非線性失真主要技術(shù)指標(biāo)：6.5.2斜率鑒頻器圖6.23斜率鑒頻器實(shí)現(xiàn)模型6.5.2斜率鑒頻器圖6.23斜率鑒頻器實(shí)現(xiàn)模型

1單失諧回路斜率鑒頻器圖6.27單失諧回路鑒頻原理電路1單失諧回路斜率鑒頻器圖6.27單失諧回路鑒頻原當(dāng)輸入調(diào)頻信號(hào)為us1=Us1mcos(ωct+mfsinΩt)時(shí)，通過(guò)起著頻幅變換作用的時(shí)域微分器(并聯(lián)失諧回路)后，其輸出為當(dāng)輸入調(diào)頻信號(hào)為us1=Us1mcos(圖6.25單失諧回路斜率鑒頻器圖6.25單失諧回路斜率鑒頻器

2平衡斜率鑒頻器

回路對(duì)調(diào)頻波中心頻率fc的失諧量為Δf，并且有Δf=f01-fc=fc-f02，如圖6.27(a)所示。顯然有(6―50)

2平衡斜率鑒頻器(6―50)圖6.26平衡斜率鑒頻器圖6.26平衡斜率鑒頻器圖6.27平衡斜率鑒頻器鑒頻特性曲線圖6.27第6章角度調(diào)制與解調(diào)2課件3.晶體鑒頻器3.晶體鑒頻器4.集成斜率鑒頻器4.集成斜率鑒頻器6.5.3相位鑒頻器圖6.28相位鑒頻器實(shí)現(xiàn)模型6.5.3相位鑒頻器圖6.28相位鑒頻器實(shí)現(xiàn)模型相位鑒頻器原理電路相位鑒頻器原理電路相位鑒頻器檢波回路的等效電路相位鑒頻器檢波回路的等效電路

1)頻率—相位變換網(wǎng)絡(luò)由圖可寫出輸出電壓表達(dá)式

整理上式，并令

1)頻率—相位變換網(wǎng)絡(luò)整理上式(6―51)

由上式可畫出網(wǎng)絡(luò)的幅頻特性曲線和相頻特性曲線，如圖6.29(b)所示。只有在arctanξ<±π/2時(shí)，φA(ω)可近似為直線，此時(shí)有

假定輸入調(diào)頻波的中心頻率ωc=ω0，將輸入調(diào)頻波的瞬時(shí)角頻率ω=ωc-ΔωmcosΩt=ωc+Δω代入上式，得(6―52)

(6―51)由上式可畫出網(wǎng)絡(luò)的幅頻特性曲線和相

圖6.29頻率一相位變換網(wǎng)絡(luò)圖6.29頻率一相位變換(6―53)(6―53)第6章角度調(diào)制與解調(diào)2課件鑒頻特性的分析：鑒頻特性的分析：電容耦合相位鑒頻器電容耦合相位鑒頻器2)乘積型相位鑒頻器3)實(shí)際應(yīng)用電路圖6.30乘積型相位鑒頻器實(shí)現(xiàn)模型2)乘積型相位鑒頻器圖6.30乘積型相位鑒頻器實(shí)現(xiàn)模型圖6.31用MC1596構(gòu)成乘積型相位鑒頻器圖6.31用MC1596構(gòu)成乘積型相位鑒頻器

6.5.4比例鑒頻器為了盡可能的去掉或減小寄生調(diào)幅的干擾分量。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。

6.5.4比例鑒頻器為了盡可1.比例鑒頻器的基本電路及工作原理

比例鑒頻器的基本電路L1.比例鑒頻器的基本電路及工作原理比例鑒頻器的基本電路比例鑒頻器等效電路比例鑒頻器等效電路第6章角度調(diào)制與解調(diào)2課件3.比例鑒頻器參數(shù)的選擇3.比例鑒頻器參數(shù)的選擇4.實(shí)際電路舉例4.實(shí)際電路舉例比例鑒頻器的基本電路如圖所示。它與相位鑒頻器在調(diào)頻-調(diào)幅調(diào)頻波變換部分相同,但檢波器部分有較大變化,主要差別是

1.在兩端并接一個(gè)大電容量,其電容量約為10μF,由于和(R+R)組成電路的時(shí)間常數(shù)很大,約為(0.1～0.2)秒,這樣在檢波過(guò)程中,對(duì)于15Hz以上的寄生調(diào)幅變化，電容上的基本保持不變。

比例鑒頻器的基本電路如圖所示。它與相位

2.兩個(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,兩端就是兩個(gè)檢波電壓之和，即

3.把兩個(gè)檢波電容和的連接點(diǎn)d與兩個(gè)電阻連接點(diǎn)e分開(kāi),鑒頻器的輸入電壓從d、e兩點(diǎn)取出。因?yàn)椴ㄐ巫儞Q電路與相位鑒頻器相同,所以電壓表達(dá)式為:3.把兩個(gè)檢波電容和的連接點(diǎn)d與兩個(gè)電阻連接點(diǎn)e分開(kāi),鑒兩個(gè)檢波器的輸入電壓UD1,UD2檢波器輸出為兩個(gè)檢波器的輸入電壓UD1,UD2檢波器輸出為

值得注意的是,檢波器只對(duì)UD1,UD2的振幅進(jìn)行檢波,檢波后的電壓方向完全由二極管的方向來(lái)決定

從圖中可以看出,由于Udc不變,則

鑒頻器的輸出電壓如下所示:

值得注意的是,檢波器只對(duì)UD1,UD2的振幅進(jìn)行檢6.5.5正交鑒頻器6.5.5正交鑒頻器第6章角度調(diào)制與解調(diào)2課件五、脈沖均值型鑒頻器(脈沖計(jì)數(shù)式鑒頻器)

調(diào)頻信號(hào)變換成單向矩形脈沖序列五、脈沖均值型鑒頻器(脈沖計(jì)數(shù)式鑒頻器)調(diào)頻信號(hào)變換成單向

調(diào)頻信號(hào)瞬時(shí)頻率的變化,直接表現(xiàn)為單位時(shí)間內(nèi)調(diào)頻信號(hào)過(guò)零值點(diǎn)(簡(jiǎn)稱過(guò)零點(diǎn))的疏密變化,如圖8-17所示。調(diào)頻信號(hào)每周期,有兩個(gè)過(guò)零點(diǎn),由負(fù)變?yōu)檎倪^(guò)零點(diǎn)稱為"正過(guò)零點(diǎn)",如01、03、05等,由正變?yōu)樨?fù)的過(guò)零點(diǎn)稱為"負(fù)過(guò)零點(diǎn)",02、04、06等。如果在調(diào)頻信號(hào)的每一個(gè)正過(guò)零點(diǎn)處由電路產(chǎn)生一個(gè)振幅為,寬度為τ的單極性矩形脈沖,這樣就把調(diào)頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成了重復(fù)頻率與調(diào)頻信號(hào)的

瞬時(shí)頻率相同的單向矩形脈沖序列。這時(shí)單位時(shí)間內(nèi)矩形脈沖的數(shù)目就反映了調(diào)頻波的瞬時(shí)頻率,該脈沖序列振幅的平均值能直接反映單位時(shí)間內(nèi)矩形脈沖的數(shù)目。脈沖個(gè)數(shù)越多,平均分量越大,脈沖個(gè)數(shù)越少,平均分量越小。因此實(shí)際應(yīng)用時(shí),不需要對(duì)脈沖直接計(jì)數(shù),而只需用一個(gè)低通濾波器取出這一反映單位時(shí)間內(nèi)脈沖個(gè)數(shù)的平均分量,就能實(shí)現(xiàn)鑒頻。瞬時(shí)頻率相同的單向矩形脈沖序列。這時(shí)單位時(shí)間內(nèi)矩形脈設(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為設(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,并讓這一脈沖序列式中Uav表示一個(gè)周期內(nèi)脈沖振幅的平均值；t是脈沖寬度；Um是脈沖振幅；是低通濾波器的傳輸系數(shù)；f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?？芍?濾波后輸出電壓與調(diào)制信號(hào)的瞬時(shí)頻率f成正比。脈沖計(jì)數(shù)式鑒頻器的優(yōu)點(diǎn)是線性好,頻帶寬,易于集成化。一般能工作在10MHz左右,是一種應(yīng)用較廣泛的鑒頻器。式中Uav表示一個(gè)周期內(nèi)脈沖振幅的平均值；第6章角度調(diào)制與解調(diào)2課件6.1調(diào)角波的性質(zhì)6.2調(diào)頻方法及直接調(diào)頻電路6.3間接調(diào)頻電路6.4限幅器6.5鑒頻器第6章角度調(diào)制與解調(diào)

6.1調(diào)角波的性質(zhì)第6章角度調(diào)制與解調(diào)

調(diào)制方式除了調(diào)幅外，還有調(diào)頻和調(diào)相。調(diào)頻：高頻振蕩的頻率隨調(diào)制信號(hào)的大小線性地改變。調(diào)相：高頻振蕩的相位隨調(diào)制信號(hào)的大小線性地改變。無(wú)論是調(diào)頻波還是調(diào)相波統(tǒng)稱為調(diào)角波。調(diào)制方式除了調(diào)幅外，還有調(diào)頻和調(diào)相。從頻譜角度來(lái)看，角度調(diào)制對(duì)信號(hào)不是簡(jiǎn)單的頻譜搬移，而是復(fù)雜的非線性搬移，屬于非線性調(diào)制。第6章角度調(diào)制與解調(diào)2課件6.1

調(diào)角波的性質(zhì)

6.1.1調(diào)頻信號(hào)數(shù)學(xué)表達(dá)式設(shè)載波信號(hào)電壓為vc(t)＝Vcmcos(ωct+φ0)式中，ωct+φ0為載波的瞬時(shí)相位；ωc為載波信號(hào)的角頻率；φ0為載波初相角（一般地，可以令φ0=0）。6.1調(diào)角波的性質(zhì)

6.1.1調(diào)頻信號(hào)數(shù)學(xué)表達(dá)式設(shè)調(diào)制信號(hào)電壓（單音頻信號(hào)）為：則有ω(t)=ωc+Δω(t)=ωc+kfVΩM（6-1）設(shè)調(diào)制信號(hào)電壓（單音頻信號(hào)）為：

式中，kf為與調(diào)頻電路有關(guān)的比例常數(shù)，單位為rad/(s·V)；Δω(t)=kfVΩ(t)，稱為角頻率偏移，簡(jiǎn)稱角頻移。Δω(t)的最大值叫角頻偏，Δωm=kfVΩ(t)|max，它表示瞬時(shí)角頻率偏離中心頻率ωc的最大值。式中，kf為與調(diào)頻電路有關(guān)的比例常數(shù)，對(duì)式(6―1)積分可得調(diào)頻波的瞬時(shí)相位φf(shuō)(t)

（6-2）對(duì)式(6―1)積分可得調(diào)頻波的瞬時(shí)相位φf(shuō)(t)（6-2）

表示調(diào)頻波的相移，它反映調(diào)頻信號(hào)的瞬時(shí)相位按調(diào)制信號(hào)的時(shí)間積分的規(guī)律變化。調(diào)頻信號(hào)的數(shù)學(xué)表達(dá)式(6―3)

表示調(diào)頻波的相移，它反映調(diào)頻信號(hào)的瞬(6―

將單音頻信號(hào)vΩ(t)＝vΩmcosΩt分別代入式(6―1)、(6―2)、(6―3)，得(6―4)

(6―5)

(6―6)

將單音頻信號(hào)vΩ(t)＝vΩmcosΩt分(

圖6.1給出了調(diào)頻波的uΩ(t)、Δφf(shuō)、Δω(t)和u(t)的波形。圖6.1給出了調(diào)頻波的uΩ(t)、第6章角度調(diào)制與解調(diào)2課件

6.1.2調(diào)相信號(hào)數(shù)學(xué)表達(dá)式根據(jù)調(diào)相的定義，載波信號(hào)的瞬時(shí)相位φp(t)隨調(diào)制信號(hào)VΩ(t)線性變化，即(6―7)φ6.1.2調(diào)相信號(hào)數(shù)學(xué)表達(dá)式(6―7)φ對(duì)式(6―7)求導(dǎo)，可得調(diào)相波的瞬時(shí)角頻率ω(t)為(6―8)對(duì)式(6―7)求導(dǎo)，可得調(diào)相波的瞬時(shí)角頻率ω(t)為(6―8調(diào)相信號(hào)的數(shù)學(xué)表達(dá)式為(6―9)

將單音頻信號(hào)uΩ(t)＝UΩmcosΩt分別代入式(6―7)、(6―8)、(6―9)，得(6―10)(6―11)(6―12)調(diào)相信號(hào)的數(shù)學(xué)表達(dá)式為(6―9)將單音頻信第6章角度調(diào)制與解調(diào)2課件第6章角度調(diào)制與解調(diào)2課件第6章角度調(diào)制與解調(diào)2課件

6.1.3調(diào)角信號(hào)的頻譜和頻譜寬度1.調(diào)角信號(hào)的頻譜用式(6―6)來(lái)說(shuō)明調(diào)角波的頻譜結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

利用三角函數(shù)變換式cos(A+B)=cosAcosB-sinAsinB,將式(6-6)變換成6.1.3調(diào)角信號(hào)的頻譜和頻譜寬度利用

在貝塞爾函數(shù)理論中，可得下述關(guān)系：將式(6―14)和式(6―15)代入式(6―13)，得在貝塞爾函數(shù)理論中，可得下述關(guān)系：將式(6―14第6章角度調(diào)制與解調(diào)2課件2.頻譜寬度(6―17)

下面寫出調(diào)頻波和調(diào)相波的頻帶寬度調(diào)頻：調(diào)相：(6―18)

(6―19)

2.頻譜寬度(6―17)下面寫出調(diào)頻波和調(diào)相波的頻帶寬

根據(jù)調(diào)制后載波瞬時(shí)相位偏移大小，可以將角度調(diào)制分為窄帶和寬帶兩種。

當(dāng)m<<1時(shí)通常將這種調(diào)角信號(hào)稱為窄帶調(diào)角信號(hào)

當(dāng)m>>1時(shí)根據(jù)調(diào)制后載波瞬時(shí)相位偏移大小，通常將這種第6章角度調(diào)制與解調(diào)2課件

3.調(diào)頻波的平均功率根據(jù)帕塞瓦爾定理，調(diào)頻波的平均功率等于各個(gè)頻率分量平均功率之和。因此，單位電阻上的平均功率為根據(jù)第一類貝塞爾函數(shù)特性：得調(diào)頻波的平均功率：

3.調(diào)頻波的平均功率根據(jù)第一類貝塞得調(diào)頻波的6.2調(diào)頻方法及直接調(diào)頻電路

調(diào)頻電路的主要要求如下：1調(diào)制特性為線性2調(diào)制靈敏度要高3中心頻率的穩(wěn)定度要高4最大頻偏6.2調(diào)頻方法及直接調(diào)頻電路調(diào)頻電路的主要要求

調(diào)頻電路分類：1直接調(diào)頻電路調(diào)制信號(hào)直接改變載波的瞬時(shí)頻率2間接調(diào)頻電路對(duì)調(diào)制信號(hào)先積分，然后進(jìn)行調(diào)相，從而間接獲得調(diào)頻波調(diào)頻電路分類：

6.2.2.變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路1、大頻偏直接調(diào)頻電路(6―24)

變?nèi)荻O管的反向電壓隨調(diào)制信號(hào)變化，即(6―25)6.2.2.變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路(6―24)變?nèi)荻D6.7變?nèi)荻O管接入振蕩回路圖6.7變?nèi)荻O管接入振蕩回路

振蕩頻率可由回路電感L和變?nèi)荻O管結(jié)電容Cj所決定，即(6―26)

變?nèi)荻O管結(jié)電容隨調(diào)制信號(hào)電壓變化規(guī)律，即

振蕩頻率可由回路電感L和變?nèi)荻O管結(jié)電容Cj所決定，即(6式中，mc為變?nèi)莨茈娙菡{(diào)制度；CjQ為UQ處電容。將式(6―27)代入式(6―26)，則得(6―28)

下面分析γ≠0時(shí)的工作情況，令x=mccosΩt，可將式(6―28)改寫成(6―29)

式中，mc為變?nèi)莨茈娙菡{(diào)制度；CjQ為UQ處電容。(6―28

設(shè)x足夠小，將式(6―29)展開(kāi)成傅里葉級(jí)數(shù)，并忽略式中的三次方及其以上各次方項(xiàng)，則(6―30)

由上式求得調(diào)頻波的最大角頻偏為(6―31)

設(shè)x足夠小，將式(6―29)展開(kāi)成傅里葉級(jí)數(shù)，中心角頻率偏離ωc的數(shù)值為：相應(yīng)地，調(diào)頻波的二次諧波失真系數(shù)為：(6―32)(6―33)

(6―34)

中心角頻率的相對(duì)偏離值為：(6―35)二次諧波失真分量的最大角頻偏為中心角頻率偏離ωc的數(shù)值為：相應(yīng)地，調(diào)頻波的二次諧波失真系數(shù)第6章角度調(diào)制與解調(diào)2課件第6章角度調(diào)制與解調(diào)2課件2、小頻偏直接調(diào)頻電路（部分接入）2、小頻偏直接調(diào)頻電路（部分接入）第6章角度調(diào)制與解調(diào)2課件例題6-2例題6-26.2.3晶體振蕩器直接調(diào)頻電路6.2.3晶體振蕩器直接調(diào)頻電路第6章角度調(diào)制與解調(diào)2課件6.2.4電抗管直接調(diào)頻電路6.2.4電抗管直接調(diào)頻電路圖6.13間接調(diào)頻電路框圖6.3間接調(diào)頻電路圖6.13間接調(diào)頻電路框圖6.3間接調(diào)頻電路

6.3.1間接調(diào)頻電路間接調(diào)頻的方法是：先將調(diào)制信號(hào)uΩ積分，再加到調(diào)相器對(duì)載波信號(hào)調(diào)相，從而完成調(diào)頻。間接調(diào)頻電路方框圖如圖6.13所示。設(shè)調(diào)制信號(hào)uΩ=UΩmcosΩt經(jīng)積分后得：6.3.1間接調(diào)頻電路第6章角度調(diào)制與解調(diào)2課件(6―36)

式中，k為積分增益。用積分后的調(diào)制信號(hào)對(duì)載波uc(t)=Ucmcosωct進(jìn)行調(diào)相，則得式中

(6―37)(6―36)式中，k為積分增益。用積分后的調(diào)制

圖6.14變?nèi)荻O管調(diào)相電路6.3.2調(diào)相電路圖6.14變?nèi)荻O管調(diào)相電路6.3.2調(diào)變?nèi)荻O管多級(jí)調(diào)相電路變?nèi)荻O管多級(jí)調(diào)相電路設(shè)輸入載波電流為則回路的輸出電壓為：(6―38)

由于并聯(lián)諧振回路諧振頻率ω0是隨調(diào)制信號(hào)而變化的，因而相移φ(ωc)也是隨調(diào)制信號(hào)而變化的。根據(jù)并聯(lián)諧振回路的特性，可得：設(shè)輸入載波電流為則回路的輸出(6―38)由于

式中，Q為并聯(lián)回路的有載品質(zhì)因數(shù)。當(dāng)|φ(ωc)|<30°，失諧量不大時(shí)(式中分母ω0≈ωc)，上式簡(jiǎn)化為積分后的調(diào)制信號(hào)為根據(jù)式(6―27)可得

式中，變?nèi)莨茈娙菡{(diào)制度為(6―39)式中，Q為并聯(lián)回路的有載品質(zhì)因數(shù)。當(dāng)|φ(ωc)|<30°當(dāng)γ=2或mc較小,略去二次方以上各項(xiàng),則可得將式(6―40)代入式(6―39)，可得將式(6―41)代入式(6―38)，可得(6―40)

(6―41)(6―42)

當(dāng)γ=2或mc較小,略去二次方以上各項(xiàng),則可得將式(6―406.3.3擴(kuò)展線性頻偏的方法6.3.3擴(kuò)展線性頻偏的方法第6章角度調(diào)制與解調(diào)2課件

6.5鑒頻器鑒頻的方法很多，根據(jù)波形變換的不同特點(diǎn)可以分為四種：①斜率鑒頻器;②相位鑒頻器;③脈沖計(jì)數(shù)鑒頻器;④鎖相鑒頻器。下面重點(diǎn)討論斜率鑒頻器，相位鑒頻器。

6.5鑒頻器

主要技術(shù)指標(biāo)：1.鑒頻靈敏度SD2.峰峰帶寬Bpp3.非線性失真主要技術(shù)指標(biāo)：6.5.2斜率鑒頻器圖6.23斜率鑒頻器實(shí)現(xiàn)模型6.5.2斜率鑒頻器圖6.23斜率鑒頻器實(shí)現(xiàn)模型

1單失諧回路斜率鑒頻器圖6.27單失諧回路鑒頻原理電路1單失諧回路斜率鑒頻器圖6.27單失諧回路鑒頻原當(dāng)輸入調(diào)頻信號(hào)為us1=Us1mcos(ωct+mfsinΩt)時(shí)，通過(guò)起著頻幅變換作用的時(shí)域微分器(并聯(lián)失諧回路)后，其輸出為當(dāng)輸入調(diào)頻信號(hào)為us1=Us1mcos(圖6.25單失諧回路斜率鑒頻器圖6.25單失諧回路斜率鑒頻器

2平衡斜率鑒頻器

回路對(duì)調(diào)頻波中心頻率fc的失諧量為Δf，并且有Δf=f01-fc=fc-f02，如圖6.27(a)所示。顯然有(6―50)

2平衡斜率鑒頻器(6―50)圖6.26平衡斜率鑒頻器圖6.26平衡斜率鑒頻器圖6.27平衡斜率鑒頻器鑒頻特性曲線圖6.27第6章角度調(diào)制與解調(diào)2課件3.晶體鑒頻器3.晶體鑒頻器4.集成斜率鑒頻器4.集成斜率鑒頻器6.5.3相位鑒頻器圖6.28相位鑒頻器實(shí)現(xiàn)模型6.5.3相位鑒頻器圖6.28相位鑒頻器實(shí)現(xiàn)模型相位鑒頻器原理電路相位鑒頻器原理電路相位鑒頻器檢波回路的等效電路相位鑒頻器檢波回路的等效電路

1)頻率—相位變換網(wǎng)絡(luò)由圖可寫出輸出電壓表達(dá)式

整理上式，并令

1)頻率—相位變換網(wǎng)絡(luò)整理上式(6―51)

由上式可畫出網(wǎng)絡(luò)的幅頻特性曲線和相頻特性曲線，如圖6.29(b)所示。只有在arctanξ<±π/2時(shí)，φA(ω)可近似為直線，此時(shí)有

假定輸入調(diào)頻波的中心頻率ωc=ω0，將輸入調(diào)頻波的瞬時(shí)角頻率ω=ωc-ΔωmcosΩt=ωc+Δω代入上式，得(6―52)

(6―51)由上式可畫出網(wǎng)絡(luò)的幅頻特性曲線和相

圖6.29頻率一相位變換網(wǎng)絡(luò)圖6.29頻率一相位變換(6―53)(6―53)第6章角度調(diào)制與解調(diào)2課件鑒頻特性的分析：鑒頻特性的分析：電容耦合相位鑒頻器電容耦合相位鑒頻器2)乘積型相位鑒頻器3)實(shí)際應(yīng)用電路圖6.30乘積型相位鑒頻器實(shí)現(xiàn)模型2)乘積型相位鑒頻器圖6.30乘積型相位鑒頻器實(shí)現(xiàn)模型圖6.31用MC1596構(gòu)成乘積型相位鑒頻器圖6.31用MC1596構(gòu)成乘積型相位鑒頻器

6.5.4比例鑒頻器為了盡可能的去掉或減小寄生調(diào)幅的干擾分量。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。

6.5.4比例鑒頻器為了盡可1.比例鑒頻器的基本電路及工作原理

比例鑒頻器的基本電路L1.比例鑒頻器的基本電路及工作原理比例鑒頻器的基本電路比例鑒頻器等效電路比例鑒頻器等效電路第6章角度調(diào)制與解調(diào)2課件3.比例鑒頻器參數(shù)的選擇3.比例鑒頻器參數(shù)的選擇4.實(shí)際電路舉例4.實(shí)際