调频调相及其解调

1、调频调相及其解调第1页，共50页，2022年，5月20日，8点49分，星期三5-1 概述一、角度调制的基本特性二、调频波的实现方法三、变容二级管的特性和变容二级管直接调频的要求第2页，共50页，2022年，5月20日，8点49分，星期三5-1 概述1. 调制的涵义 任意一高频信号 称为调幅(AM)称为调频(FM)称为调相(PM)其中调频和调相统称为调角。一、角度调制的基本特性第3页，共50页，2022年，5月20日，8点49分，星期三2. 角度调制的基本特性 1) 在时域中的变化规律 i.一般表达式 FM:PM:第4页，共50页，2022年，5月20日，8点49分，星期三ii)单音调制时调角波

2、表达式FM：(最大角频偏) (调频波的调制指数 )第5页，共50页，2022年，5月20日，8点49分，星期三PM： 第6页，共50页，2022年，5月20日，8点49分，星期三iii） 结论(FM与PM波形对比) FM与PM的共同点a）均是等幅波b）表示式均用Mf，MP和 描述 FM与PM的不同点:角频率平均值:瞬时角频率变化的速度:瞬时角频率偏离中心频率 的最大值第7页，共50页，2022年，5月20日，8点49分，星期三a) FM：b)PM: 紧密联系2）在频域中的变化规律调频的实质是实现频谱的非线性搬移第8页，共50页，2022年，5月20日，8点49分，星期三i) 实现频谱非线性搬移

3、所以调频是表现频谱的非线性搬移。ii）频带宽度(Hz) Mf1时为宽带调频, 实际频带宽度中n为阶数，Mf为宗数若n=0， 为载波分量若n0，为无穷多对边带分量有效频带宽度第9页，共50页，2022年，5月20日，8点49分，星期三3）能量关系说明： 调频波平均功率恒等于载波功率。若 变化，仅仅是各个分量的能量发生变化，而保持总的平均功率不变。（载波功率）第10页，共50页，2022年，5月20日，8点49分，星期三二、调频波的实现方法直接调频正弦波直接调频电抗管直接调频变容二极管直接调频非正弦波直接调频：最后必须转换成正弦波调频间接调频矢量法移相法时延法单级变容器二极管间接调频多级变容器二极

4、管间接调频第11页，共50页，2022年，5月20日，8点49分，星期三三、变容二级管的特性和变容二级管直接调频的要求1. 变容二级管的特性其中 为外加电压VB:PN结内建电位差Cj(0): 时的结电容n：变容二级管的变容指数第12页，共50页，2022年，5月20日，8点49分，星期三2 . 直接调频性能要求中心频率稳定线性调制好调制灵敏度要求高 要有大的最大角频偏第13页，共50页，2022年，5月20日，8点49分，星期三5-2 变容二级管的直接调频 用调制信号控制高频信号频率，使频率随调制信号作线性变化的过程。一、变容管全部接入振荡回路(理想直接调频)二、变容二极管部分接入直接调频三、

5、变容二级管直接调频电路举例第14页，共50页，2022年，5月20日，8点49分，星期三5-2 变容二级管的直接调频一、变容管全部接入振荡回路(理想直接调频)1 . 理想振荡回路振荡回路由L、Cj构成，C1为高频耦合电容， 为高频扼流圈， 为高频旁路电容等效回路第15页，共50页，2022年，5月20日，8点49分，星期三2 . 实现理想直接调频的条件实现理想直接调频的条件：n=2最大角频偏致命的缺点：中心频率不稳定第16页，共50页，2022年，5月20日，8点49分，星期三二、变容二极管部分接入直接调频1 . 电容串并概念Cj不串也不并Cj串C2Cj并C1Cj串C2并C1第17页，共50页

6、，2022年，5月20日，8点49分，星期三2 . 求部分接入直接调频的分析结论： 串并后调制的线性改善，但牺牲了调制灵敏度，即kf 实际n2，应取n2 ，通过电容串并后使n2 ，即可 实现近似理想的调频。第18页，共50页，2022年，5月20日，8点49分，星期三结论： 减低P倍，中心频率稳定度提高P倍非线性失真系数即取小的m，取小的A，经过电容串、并后可使A20，可实现近似理想直接调频。 提高频率稳定度和减小非线性失真均应使第19页，共50页，2022年，5月20日，8点49分，星期三三、变容二级管直接调频电路举例电路1. 电路一第20页，共50页，2022年，5月20日，8点49分，星

7、期三电路分析直流供电振荡回路第21页，共50页，2022年，5月20日，8点49分，星期三2 . 电路二电路第22页，共50页，2022年，5月20日，8点49分，星期三电路分析 直流供电 振荡回路第23页，共50页，2022年，5月20日，8点49分，星期三3 . 电路三：晶体直接调频电路4.直接调频电路特点：电路本身是振荡器，属变容管部分接入 为振荡回路的元件控制 是 信号第24页，共50页，2022年，5月20日，8点49分，星期三5-3 变容二级管的间接调频电路一、概述二、变容二级管调相电路三、变容二级管的间接调频第25页，共50页，2022年，5月20日，8点49分，星期三5-3 变

8、容二级管的间接调频电路一、概述1.定义：若用 信号实现调相，实际上就是对 而言是实现调频，则称为间接调频。2.实现方法矢量法：时延法移相法：第26页，共50页，2022年，5月20日，8点49分，星期三 二、变容二级管调相电路1.单级变容二级管调相 工作原理电路与等效电路第27页，共50页，2022年，5月20日，8点49分，星期三线性移相条件： 结论实现线性调相的条件：电路确定：若提高 ，必须采用多级移相网络级联,第28页，共50页，2022年，5月20日，8点49分，星期三2 . 多级变容二级管调相电路（以三级为例）第29页，共50页，2022年，5月20日，8点49分，星期三3 . 调相

9、电路特点载波信号由外电路晶振提供，中心频率稳定Cj是移相网络元件Cj受 信号控制的三、变容二级管的间接调频RC积分网络条件：第30页，共50页，2022年，5月20日，8点49分，星期三1、单级变容二级管间接调频 （电路举例） 工作原理 电路组成积分网络第31页，共50页，2022年，5月20日，8点49分，星期三2 . 三级变容二极管间接调频若R3C3构成积分网络由三级单级变容管间接调频级连起来第32页，共50页，2022年，5月20日，8点49分，星期三3 . 间接调频电路的特点 由外电路晶振提供，中心频率稳定Cj是移相网络元件因积分网络的存在，Cj受 的积分信号 的控制第33页，共50页

10、，2022年，5月20日，8点49分，星期三5-4 扩大频偏的方法一、扩大频偏的基本概念1.倍频可以扩大绝对频偏，保持相对频偏不变2.混频保持绝对频偏不变，提高相对频偏二、扩大频偏的方法1.采用倍频的方法2.既倍频又混频的方法3.电路采用平衡推挽的方法第34页，共50页，2022年，5月20日，8点49分，星期三5-5 调频波的解调（鉴频）一、概念二、实现鉴频的方法三、鉴频器举例第35页，共50页，2022年，5月20日，8点49分，星期三5-5 调频波的解调（鉴频）一、概念1. 定义：从调频波中还原出瞬时频率随调制信号 作线性变化的过程2. 实现鉴频方法的思考第36页，共50页，2022年，

11、5月20日，8点49分，星期三3. 波形的变化方法幅频变换网络线性移相网络非线性变换网络第37页，共50页，2022年，5月20日，8点49分，星期三二、实现鉴频的方法1. 用线性幅频网络实现鉴频(为斜率鉴频)2. 用移相网络实现鉴频(为相位鉴频)相位检波（鉴相）叠加型鉴相乘积型鉴相相位鉴频是由移相网络和相位检波构成的第38页，共50页，2022年，5月20日，8点49分，星期三相位鉴频i）线性的移相网络+叠加型检相器=叠加型相位鉴频器ii）线性的移相网络+乘积型鉴相器=乘积型相位鉴频器第39页，共50页，2022年，5月20日，8点49分，星期三iii) 非线性网络+低通滤波器=脉冲数字式鉴

12、频器第40页，共50页，2022年，5月20日，8点49分，星期三单失谐回路斜率鉴频器 电路三、鉴频器举例1. 斜率鉴频器第41页，共50页，2022年，5月20日，8点49分，星期三 工作原理 特点： 是失谐在LC回路幅频特性 上升 沿或下降沿线性段的中点。第42页，共50页，2022年，5月20日，8点49分，星期三双失谐回路斜率鉴频器 电路 点击演示第43页，共50页，2022年，5月20日，8点49分，星期三 工作原理a）L1C1， L1C1的Q值是相同的b） ，而 对称地失谐在 的两侧 （即 ）c）包络检波器上下对称 特点第44页，共50页，2022年，5月20日，8点49分，星期三

13、集成电路中双失谐斜率鉴频器电路第45页，共50页，2022年，5月20日，8点49分，星期三 工作原理 L1C1与C2构成幅频变换线性网络，将 输入变换为两个 幅度按瞬时频率变换的AM-FM波当 ，得到 为最大值V1max， 为最小值V2min；当 从 减小时，使L1C1并联回路网络呈感抗，与C2串联谐振时，谐振频率为 ，可得 为最大值V2max，但回路总阻抗接近为零，所以 为最小值V1minL1C1与C2的电抗曲线和 幅频特性第46页，共50页，2022年，5月20日，8点49分，星期三 分别加到T1、T2的基极（ T1 、T2 射随器作为缓冲级，在T1、T2的射极输出后分别加到两个晶体管峰值包络检波器T3、T4的基极， T3、C3 ， T4 、C4 分别与T5、T6的输入电阻构成检波器），则在T5、T6基极分别得到调解电压： ， 经T5，T6差分放大后单端输出 实现了鉴频鉴频特性曲线第47页，共50页，2