教学第八章角度调制与解调课件

8角度调制与解调8.2调角波的性质8.3调频方法概述8.4变容二极管调频8.5晶体振荡器直接调频8.1

概述

8角度调制与解调8.2调角波的性质8.3调频18角度调制与解调8.7可变延时调频8.8相位鉴频器8.9比例鉴频器8.10其他形式的鉴频器8.6间接调频:由调相实现调频8角度调制与解调8.7可变延时调频8.8相位28.1概述w0–Dwmw0+DwmAMFM8.1概述w0–Dwmw0+DwmAMFM38.1概述调频波的指标寄生调幅频谱宽度抗干扰能力鉴频的方法脉冲计数鉴频法波形变换鉴频法符合门鉴频法8.1概述调频波的指标寄生调幅频谱宽度抗干扰能力鉴频的方48.1概述鉴频器的指标鉴频灵敏度鉴频跨导鉴频频带宽度寄生调幅抑制能力失真和稳定性8.1概述鉴频器的指标鉴频灵敏度鉴频跨导鉴频频带宽度寄生58.2调角波的性质8.2.1瞬时频率与瞬时相位8.2.2调频波和调相波的 数学表示式8.2.3调频波和调相波的 频谱和频带宽度8.2调角波的性质8.2.1瞬时频率与瞬时相位8.68.2.1瞬时频率与瞬时相位调频是使高频载波的瞬时频率按调制信号规律变化的一种调制方式；调相是使高频载波的瞬时相位按调制信号规律变化的一种调制方式。因为这两种调制都表现为高频振荡波的总瞬时相角受到调变，故将它们统称为角度调制(简称调角)。瞬时频率瞬时相位0实轴8.2.1瞬时频率与瞬时相位调频是使高频载波78.2.1瞬时频率与瞬时相位图8.2.1频率连续变化的简谐振荡8.2.1瞬时频率与瞬时相位图8.2.1频率88.2.2调频波和调相波的数学表示式调频(FM):载波的瞬时频率与调制信号的强度成线性变化，幅度不变。设调制信号为vΩ(t)，载波信号

ω0是未调制时的载波中心频率；kfvΩ(t)是瞬时频率相对于ω0的偏移，叫瞬时频率偏移，简称频率偏移或频移。可表示为最大频移，即频偏，表示为瞬时频率瞬时相位相移调制指数8.2.2调频波和调相波的数学表示式调频(FM):载波的98.2.2调频波和调相波的数学表示式调相(PM):载波的瞬时相位与调制信号的强度成线性变化，幅度不变。

ω0t+θ0是未调制时的载波相位；kpvΩ(t)是瞬时相位相对于ω0t+θ0的偏移，叫瞬时相位偏移，简称相位偏移或相移。可表示为最大相移，即相偏，表示为瞬时相位瞬时频率频偏调制指数设调制信号为vΩ(t)，载波信号8.2.2调频波和调相波的数学表示式调相(PM):载波108.2.2调频波和调相波的数学表示式数学表达式瞬时频率瞬时相位最大频偏调制指数FM波PM波附：上述比较中的调制信号v(t)，载波V0cos0(t)8.2.2调频波和调相波的数学表示式数学表达式瞬时频率瞬118.2.2调频波和调相波的数学表示式以单音调制波为例调频瞬时频率瞬时相位已调频信号（公式8.2.4）（公式8.2.6）公式（8.2.7）8.2.2调频波和调相波的数学表示式以单音调制波为例调频128.2.2调频波和调相波的数学表示式调相瞬时频率瞬时相位已调相信号以单音调制波为例调制信号8.2.2调频波和调相波的数学表示式调相瞬时频率瞬时相位138.2.2调频波和调相波的数学表示式以单音调制波为例调制信号调频调相瞬时频率瞬时相位瞬时频率瞬时相位8.2.2调频波和调相波的数学表示式以单音调制波为例调制148.2.2调频波和调相波的数学表示式m

pΔωmΔωmΩm

fΩ调频调相可以看出调相制的信号带宽随调制信号频率的升高而增加，而调频波则不变，有时把调频制叫做恒定带宽调制。8.2.2调频波和调相波的数学表示式mpΔωmΔωmΩ158.2.3调频波和调相波的频谱和频带宽度由于调频波和调相波的方程式相似，因此只要分析其中一种的频谱，则对另一种也完全适用。已调频信号已调相信号已调频信号其中是以mf为参数的n阶第一类贝赛尔函数。一、频谱调制信号8.2.3调频波和调相波的频谱和频带宽度168.2.3调频波和调相波的频谱和频带宽度一、频谱8.2.3调频波和调相波的频谱和频带宽度一、频谱178.2.3调频波和调相波的频谱和频带宽度8.2.3调频波和调相波的频谱和频带宽度188.2.3调频波和调相波的频谱和频带宽度一、频谱1)单音调制时，调频波的频谱不是调制信号频谱的简单搬移，而是由载波和无数对边带分量所组成，它们的振幅由对应的各阶贝塞尔函数值所确定。其中，奇次的上、下边带分量振幅相等、极性相反；偶次的振幅相等、极性相同。

2)调制指数mf越大，具有较大振幅的边频分量就越多。这与调幅波不同，在单频信号调幅的情况下，边频数目与调制指数无关。

3)载波分量和各边带分量的振幅均随mf变化而变化。对于某些mf值，载频或某边频振幅为零。籍此可以测定调制指数mf。8.2.3调频波和调相波的频谱和频带宽度一、频谱1)198.2.3调频波和调相波的频谱和频带宽度

上式表明，当V0一定时，不论mf为何值，调频波的平均功率恒为定值，并且等于未调制时的载波功率。换句话说，改变mf仅会引起载波分量和各边带分量之间功率的重新分配，但不会引起总功率的改变。4)根据帕塞瓦尔(Parseval)定理调频波的平均功率等于各频谱分量平均功率之和。因此，在电阻R上，调频波的平均功率应为8.2.3调频波和调相波的频谱和频带宽度 上式表明，当208.2.3调频波和调相波的频谱和频带宽度虽然调频波的边频分量有无数多个，但是，对于任一给定的mf值，高到一定次数的边频分量其振幅已经小到可以忽略，以致滤除这些边频分量对调频波形不会产生显著的影响。二、带宽通常规定：凡是振幅小于未调制载波振幅的1％(或10％，根据不同要求而定)的边频分量均可忽略不计，保留下来的频谱分量就确定了调频波的频带宽度。如果将小于调制载波振幅l0％的边频分量略去不计，则频谱宽度BW可由下列近似公式求出：8.2.3调频波和调相波的频谱和频带宽度218.2.3调频波和调相波的频谱和频带宽度在实际应用中也常区分为：从上面的讨论知道，调频波和调相波的频谱结构以及频带宽度与调制指数有密切的关系。总的规律是：调制指数越大，应当考虑的边频分量的数目就越多，无论对于调频还是调相均是如此。这是它们共同的性质。但是，由于调频制与调相制和调制频率F的关系不同，仅当F变化时，它们的频谱结构和频带宽度的关系就互不相同。8.2.3调频波和调相波的频谱和频带宽度在实际应用中也常228.2.3调频波和调相波的频谱和频带宽度调频调相对于调频制，仅当F变化时，在常用的宽带调频制中，频率分量随mf变化而变化，但同时带宽基本恒定。因此又把调频叫做恒定带宽调制。对于调相制，仅当F变化时，频率分量不变，但带宽变化。特别是F增加时，带宽增加。对于Fmin～Fmax而言，Fmax决定总的带宽，低端频率分量的频谱利用率不高。因此，模拟通信系统中调频制要比调相制应用得广泛。8.2.3调频波和调相波的频谱和频带宽度调频调相238.2.3调频波和调相波的频谱和频带宽度下面分析一下含多个频率成分信号调制的调频信号的频谱，以双频信号为例此时增加了许多组合频率，使频谱组成大为复杂。因此，调频与调相制属于非线性调制。8.2.3调频波和调相波的频谱和频带宽度下面248.3调频方法概述8.3.1直接调频原理8.3.2间接调频原理8.3调频方法概述8.3.1直接调频原理8.3.258.3调频方法概述产生调频信号的电路叫调频器。调频器的四个要求：已调波的瞬时频率与调制信号成比例地变化；—基本要求未调制时的载波频率，即已调波的中心频率具有一定的稳定度（视应用场合不同而有不同的要求）；最大频移与调制频率无关；无寄生调幅或寄生调幅尽可能小。产生调频信号的方法很多，归纳起来主要有两类：第一类是用调制信号直接控制载波的瞬时频率——直接调频。第二类是由调相变调频——间接调频。8.3调频方法概述产生调频信号的电路叫调频器。调频器的四268.3.1直接调频原理直接调频的基本原理是用调制信号直接线性地改变载波振荡的瞬时频率。因此，凡是能直接影响载波振荡瞬时频率的元件或参数，只要能够用调制信号去控制它们，并从而使载波振荡瞬时频率按调制信号变化规律线性地改变，都可以完成直接调频的任务。如果载波由LC自激振荡器产生，则振荡频率主要由谐振回路的电感元件和电容元件所决定。因此，只要能用调制信号去控制回路的电感或电容，就能达到控制振荡频率的目的。8.3.1直接调频原理直接调频的基本原理278.3.1直接调频原理变容二极管或反向偏置的半导体PN结，可以作为电压控制可变电容元件。具有铁氧体磁芯的电感线圈，可以作为电流控制可变电感元件。方法是在磁芯上绕一个附加的线圈，当这个线圈中的电流改变时，它所产生的磁场随之改变，引起磁芯的磁导率改变（当工作在磁饱和状态时），因而使主线圈的电感量改变，于是振荡频率随之产生变化。8.3.1直接调频原理变容二极管或反向偏置的半导体PN结288.3.2间接调频原理瞬时频率瞬时相位图10.3.1借助于调相器得到调频波8.3.2间接调频原理瞬时频率瞬时相位图10.3.1298.4变容二极管调频8.4.1基本原理8.4.2电路分析8.4变容二极管调频8.4.1基本原理8.4.2308.4变容二极管调频主要优点：能够获得较大的频移（相对于间接调频而言），线路简单，并且几乎不需要调制功率。主要缺点：中心频率稳定度低。应用范围：在移动通信以及自动频率微调系统中。8.4变容二极管调频主要优点：能够获得较大的频移（相对于318.4.1基本原理 变容二极管是利用半导体PN结的结电容随反向电压变化这一特性而制成的一种半导体二极管。结电容Cj与反向电压vR存在如下关系：反向电压式中Cj0：

时的电容值（零偏置电容）反向偏置电压，VD：PN结势垒电位。

γ：结电容变化指数，通常γ=1/2～1/3，经特殊工艺制成的超突变结电容γ=1～58.4.1基本原理 变容二极管是利用半导体PN结的结电328.4.1基本原理CjQC

jvRV0其中：

为静态工作点的结电容。

8.4.1基本原理CjQCjvRV0其中：为静态338.4.1基本原理图10.4.1用调制信号控制变容二极管结电容8.4.1基本原理图10.4.1用调制信号控制348.4.2电路分析Cc是变容管与LlC1回路之间的耦合电容，同时起到隔直流的作用；Cφ为对直流电压的旁路电容；

L2是高频扼流圈，但让调制信号通过。它的作用都是将振荡回路和变容管的控制电路隔离防止它们之间的相互影响。因此，等效的振荡回路可画成右图，主体是LC互感耦合正弦振荡电路。图10.4.2变容二极管调频电路图10.4.3振荡回路的等效电路8.4.2电路分析Cc是变容管与LlC1358.4.2电路分析图10.4.3振荡回路的等效电路由上可得，部分接入可提高中心频率的稳定度!8.4.2电路分析图10.4.3振荡回路的由上36表示振荡回路电容的变化量与调制信号的近似关系。当频偏很小时，瞬时频率的变化：1)与调制信号成线性关系的成分，其最大频偏为：2)与调制信号的二次、三次谐波成线性关系的成分，其最大频偏为：3)中心频率相对于未调制时的载波频率产生的偏移为：表示振荡回路电容的变化量与调制信号的近似关系。当频偏很小时，378.4.2电路分析图10.4.490MHz直接调频电路及其高频通路举例：8.4.2电路分析图10.4.490MHz直接388.5晶体振荡器直接调频直接调频的主要优点是可以获得较大的频偏，但是中心频率的稳定性（主要是长期稳定性）较差。稳定中心频率可以采用对石英晶体振荡器进行直接调频。变容二极管接入振荡回路有两种方式。变容二极管接入振荡回路有两种方式。一种是与石英晶体相串联，另一种是与石英晶体相并联。变容二极管与晶体并联连接方式有一个较大的缺点，就是变容管参数的不稳定性直接严重地影响调频信号中心频率的稳定度。因而用得比较广泛的还是变容管与石英晶体相串联的方式。8.5晶体振荡器直接调频直接调频的主要398.5晶体振荡器直接调频图10.5.1变容管与晶体的两种连接方式及其电抗曲线8.5晶体振荡器直接调频图10.5.1变容管408.5晶体振荡器直接调频图10.5.2晶体振荡器直接调频电路8.5晶体振荡器直接调频图10.5.2晶体振418.5晶体振荡器直接调频图10.5.3晶体振荡器的变容管直接调频电路应用举例：调制信号

Pierce型振荡器

调制信号放大

8.5晶体振荡器直接调频图10.5.3晶体振428.6间接调频：由调相实现调频8.6.1调相的方法8.6.2间接调频的实现8.6间接调频：由调相实现调频8.6.1调相的438.6间接调频：由调相实现调频高稳定度载波振荡器相位调制器积分电路多级倍频和混频器宽带窄带采用高稳定度的晶体振荡器作为主振级，然后再对这个稳定的载频信号进行调相，这样一来就可得到中心频率稳定度高的调频信号。8.6间接调频：由调相实现调频高稳定度相位积分多级448.6.1调相的方法

调相的方法通常有三类：一类是用调制信号控制谐振回路或移相网络的电抗或电阻元件以实现调相。第二类是矢量合成法调相。第三类是脉冲调相。1）谐振回路或移相网络的调相方法（1）利用谐振回路调相8.6.1调相的方法调相的方法通常有三类：一类是458.6.1调相的方法（1）利用谐振回路调相ff0一般当时，则有：因为当有代入上式：上式表明，在满足与两个条件时，附加相移与调制信号成线性关系。8.6.1调相的方法（1）利用谐振回路调相ff0一般当468.6.1调相的方法（2）利用移相网络调相图10.6.1RC移相网络8.6.1调相的方法（2）利用移相网络调相图10.6.478.6.1调相的方法当即，与C或R均成反比例关系若调制信号电压与C或R也成反比例关系，则与调制信号成线性关系，能够实现线性调相。8.6.1调相的方法当即，与C或R均成反比例关488.6.1调相的方法图10.6.3利用变容二极管改变移相网络的电抗8.6.1调相的方法图10.6.3利用变容二极4910.6.1调相的方法2）合成调相法［阿姆斯特朗法］为一调相调幅波10.6.1调相的方法2）合成调相法［阿姆斯特朗法］为一508.6.1调相的方法图8.6.5实现矢量合成法的方框图8.6.1调相的方法图8.6.5实现矢量合成法518.6.1调相的方法图8.6.6用载波振荡与双边带调幅波叠加以实现调相8.6.1调相的方法图8.6.6用载波振荡与双528.6.1调相的方法3）脉冲调相图10.6.7实现脉冲调相的方框图8.6.1调相的方法3）脉冲调相图10.6.7538.6.2间接调频的实现图10.6.9间接调频的典型方框图8.6.2间接调频的实现图10.6.9间接调频548.8相位鉴频器8.8.1相位鉴频器的工作原理8.8.2相位鉴频器回路参数的选择8.8相位鉴频器8.8.1相位鉴频器的工作原理8558.8.1相位鉴频器的工作原理次级回路的等效电路因得当回路谐振时比超前π/28.8.1相位鉴频器的工作原理次级回路的等效电路因得当回56下面分析次级回路电压与初级回路电压之间的相位关系输出电压反映了输入信号瞬时频率的频偏。而与调制信号成正比。即实现了调频波的解调。下面分析次级回路电压与初级回路电压之578.9比例鉴频器以上分析时假定理想调频波，即输入信号V12振幅恒定。能否对相位鉴频器的电路作某些改动来获得一定的限幅作用，以省掉限幅器呢?实际中，当噪声、各种干扰以及电路频率特性的不均匀性所引起的输入信号的寄生调幅，都可能直接在相位鉴频器的输出信号中反映出来。为了去掉这种虚假信号，就必须在鉴频之前预先进行限幅。为了回答这个问题，需要从一个新的观点对相位鉴频器进行深入一步的分析。8.9比例鉴频器以上分析时假定理想588.9比例鉴频器为实现为实现1.工作原理比例鉴频器的输出恰好等于相位鉴频器输出的一半。8.9比例鉴频器为实现为实现1.工作原理比例鉴59

V

12限幅原理：iD

，

VC6不变RidAv

V

12 V12限幅原理：iD，VC6不变Ri60电压经D1检波后在C3上形成电压UC3

电压经Ｄ2检波后在C4上形成电压UC4

由于两个二极管顺向串接,

UC3和UC4的极性相同,故在电解电容C0两端的电压U0=UC3+UC4

,由于R1=R2,所以R1和R2上的电压都是U0/2,输出电压为：(6-3-2)电压经D1检波后在C3上形成电压UC3电压经Ｄ2检波后在C61时,｜｜=｜｜,检波器的输出电压UC3=UC4,=(UC4-UC3)/2=0。

鉴频器输出电压

时,在二次侧L2C2串联回路中XL2>XC2,回路呈感性

｜Ua｜>｜Ub｜,检波器输出UC3>UC4。鉴频器输出电压=(UC4-UC3)/2<0,即输出电压为负值

时,二次侧L2C2串联回路中XL2<XC2,回路呈容性,

｜Ua｜<｜Ub｜检波器输出UC3<UC4,鉴频器输出=(UC4-UC3)/2>0即输出为正值。

时,｜｜=｜｜,检波器的输出电压UC3=UC4,=(U62调频─调幅的变化过程的矢量图调频─调幅的变化过程的矢量图63第八章角度调制与解调课件648角度调制与解调8.2调角波的性质8.3调频方法概述8.4变容二极管调频8.5晶体振荡器直接调频8.1

概述

8角度调制与解调8.2调角波的性质8.3调频658角度调制与解调8.7可变延时调频8.8相位鉴频器8.9比例鉴频器8.10其他形式的鉴频器8.6间接调频:由调相实现调频8角度调制与解调8.7可变延时调频8.8相位668.1概述w0–Dwmw0+DwmAMFM8.1概述w0–Dwmw0+DwmAMFM678.1概述调频波的指标寄生调幅频谱宽度抗干扰能力鉴频的方法脉冲计数鉴频法波形变换鉴频法符合门鉴频法8.1概述调频波的指标寄生调幅频谱宽度抗干扰能力鉴频的方688.1概述鉴频器的指标鉴频灵敏度鉴频跨导鉴频频带宽度寄生调幅抑制能力失真和稳定性8.1概述鉴频器的指标鉴频灵敏度鉴频跨导鉴频频带宽度寄生698.2调角波的性质8.2.1瞬时频率与瞬时相位8.2.2调频波和调相波的 数学表示式8.2.3调频波和调相波的 频谱和频带宽度8.2调角波的性质8.2.1瞬时频率与瞬时相位8.708.2.1瞬时频率与瞬时相位调频是使高频载波的瞬时频率按调制信号规律变化的一种调制方式；调相是使高频载波的瞬时相位按调制信号规律变化的一种调制方式。因为这两种调制都表现为高频振荡波的总瞬时相角受到调变，故将它们统称为角度调制(简称调角)。瞬时频率瞬时相位0实轴8.2.1瞬时频率与瞬时相位调频是使高频载波718.2.1瞬时频率与瞬时相位图8.2.1频率连续变化的简谐振荡8.2.1瞬时频率与瞬时相位图8.2.1频率728.2.2调频波和调相波的数学表示式调频(FM):载波的瞬时频率与调制信号的强度成线性变化，幅度不变。设调制信号为vΩ(t)，载波信号

ω0是未调制时的载波中心频率；kfvΩ(t)是瞬时频率相对于ω0的偏移，叫瞬时频率偏移，简称频率偏移或频移。可表示为最大频移，即频偏，表示为瞬时频率瞬时相位相移调制指数8.2.2调频波和调相波的数学表示式调频(FM):载波的738.2.2调频波和调相波的数学表示式调相(PM):载波的瞬时相位与调制信号的强度成线性变化，幅度不变。

ω0t+θ0是未调制时的载波相位；kpvΩ(t)是瞬时相位相对于ω0t+θ0的偏移，叫瞬时相位偏移，简称相位偏移或相移。可表示为最大相移，即相偏，表示为瞬时相位瞬时频率频偏调制指数设调制信号为vΩ(t)，载波信号8.2.2调频波和调相波的数学表示式调相(PM):载波748.2.2调频波和调相波的数学表示式数学表达式瞬时频率瞬时相位最大频偏调制指数FM波PM波附：上述比较中的调制信号v(t)，载波V0cos0(t)8.2.2调频波和调相波的数学表示式数学表达式瞬时频率瞬758.2.2调频波和调相波的数学表示式以单音调制波为例调频瞬时频率瞬时相位已调频信号（公式8.2.4）（公式8.2.6）公式（8.2.7）8.2.2调频波和调相波的数学表示式以单音调制波为例调频768.2.2调频波和调相波的数学表示式调相瞬时频率瞬时相位已调相信号以单音调制波为例调制信号8.2.2调频波和调相波的数学表示式调相瞬时频率瞬时相位778.2.2调频波和调相波的数学表示式以单音调制波为例调制信号调频调相瞬时频率瞬时相位瞬时频率瞬时相位8.2.2调频波和调相波的数学表示式以单音调制波为例调制788.2.2调频波和调相波的数学表示式m

pΔωmΔωmΩm

fΩ调频调相可以看出调相制的信号带宽随调制信号频率的升高而增加，而调频波则不变，有时把调频制叫做恒定带宽调制。8.2.2调频波和调相波的数学表示式mpΔωmΔωmΩ798.2.3调频波和调相波的频谱和频带宽度由于调频波和调相波的方程式相似，因此只要分析其中一种的频谱，则对另一种也完全适用。已调频信号已调相信号已调频信号其中是以mf为参数的n阶第一类贝赛尔函数。一、频谱调制信号8.2.3调频波和调相波的频谱和频带宽度808.2.3调频波和调相波的频谱和频带宽度一、频谱8.2.3调频波和调相波的频谱和频带宽度一、频谱818.2.3调频波和调相波的频谱和频带宽度8.2.3调频波和调相波的频谱和频带宽度828.2.3调频波和调相波的频谱和频带宽度一、频谱1)单音调制时，调频波的频谱不是调制信号频谱的简单搬移，而是由载波和无数对边带分量所组成，它们的振幅由对应的各阶贝塞尔函数值所确定。其中，奇次的上、下边带分量振幅相等、极性相反；偶次的振幅相等、极性相同。

2)调制指数mf越大，具有较大振幅的边频分量就越多。这与调幅波不同，在单频信号调幅的情况下，边频数目与调制指数无关。

3)载波分量和各边带分量的振幅均随mf变化而变化。对于某些mf值，载频或某边频振幅为零。籍此可以测定调制指数mf。8.2.3调频波和调相波的频谱和频带宽度一、频谱1)838.2.3调频波和调相波的频谱和频带宽度

上式表明，当V0一定时，不论mf为何值，调频波的平均功率恒为定值，并且等于未调制时的载波功率。换句话说，改变mf仅会引起载波分量和各边带分量之间功率的重新分配，但不会引起总功率的改变。4)根据帕塞瓦尔(Parseval)定理调频波的平均功率等于各频谱分量平均功率之和。因此，在电阻R上，调频波的平均功率应为8.2.3调频波和调相波的频谱和频带宽度 上式表明，当848.2.3调频波和调相波的频谱和频带宽度虽然调频波的边频分量有无数多个，但是，对于任一给定的mf值，高到一定次数的边频分量其振幅已经小到可以忽略，以致滤除这些边频分量对调频波形不会产生显著的影响。二、带宽通常规定：凡是振幅小于未调制载波振幅的1％(或10％，根据不同要求而定)的边频分量均可忽略不计，保留下来的频谱分量就确定了调频波的频带宽度。如果将小于调制载波振幅l0％的边频分量略去不计，则频谱宽度BW可由下列近似公式求出：8.2.3调频波和调相波的频谱和频带宽度858.2.3调频波和调相波的频谱和频带宽度在实际应用中也常区分为：从上面的讨论知道，调频波和调相波的频谱结构以及频带宽度与调制指数有密切的关系。总的规律是：调制指数越大，应当考虑的边频分量的数目就越多，无论对于调频还是调相均是如此。这是它们共同的性质。但是，由于调频制与调相制和调制频率F的关系不同，仅当F变化时，它们的频谱结构和频带宽度的关系就互不相同。8.2.3调频波和调相波的频谱和频带宽度在实际应用中也常868.2.3调频波和调相波的频谱和频带宽度调频调相对于调频制，仅当F变化时，在常用的宽带调频制中，频率分量随mf变化而变化，但同时带宽基本恒定。因此又把调频叫做恒定带宽调制。对于调相制，仅当F变化时，频率分量不变，但带宽变化。特别是F增加时，带宽增加。对于Fmin～Fmax而言，Fmax决定总的带宽，低端频率分量的频谱利用率不高。因此，模拟通信系统中调频制要比调相制应用得广泛。8.2.3调频波和调相波的频谱和频带宽度调频调相878.2.3调频波和调相波的频谱和频带宽度下面分析一下含多个频率成分信号调制的调频信号的频谱，以双频信号为例此时增加了许多组合频率，使频谱组成大为复杂。因此，调频与调相制属于非线性调制。8.2.3调频波和调相波的频谱和频带宽度下面888.3调频方法概述8.3.1直接调频原理8.3.2间接调频原理8.3调频方法概述8.3.1直接调频原理8.3.898.3调频方法概述产生调频信号的电路叫调频器。调频器的四个要求：已调波的瞬时频率与调制信号成比例地变化；—基本要求未调制时的载波频率，即已调波的中心频率具有一定的稳定度（视应用场合不同而有不同的要求）；最大频移与调制频率无关；无寄生调幅或寄生调幅尽可能小。产生调频信号的方法很多，归纳起来主要有两类：第一类是用调制信号直接控制载波的瞬时频率——直接调频。第二类是由调相变调频——间接调频。8.3调频方法概述产生调频信号的电路叫调频器。调频器的四908.3.1直接调频原理直接调频的基本原理是用调制信号直接线性地改变载波振荡的瞬时频率。因此，凡是能直接影响载波振荡瞬时频率的元件或参数，只要能够用调制信号去控制它们，并从而使载波振荡瞬时频率按调制信号变化规律线性地改变，都可以完成直接调频的任务。如果载波由LC自激振荡器产生，则振荡频率主要由谐振回路的电感元件和电容元件所决定。因此，只要能用调制信号去控制回路的电感或电容，就能达到控制振荡频率的目的。8.3.1直接调频原理直接调频的基本原理918.3.1直接调频原理变容二极管或反向偏置的半导体PN结，可以作为电压控制可变电容元件。具有铁氧体磁芯的电感线圈，可以作为电流控制可变电感元件。方法是在磁芯上绕一个附加的线圈，当这个线圈中的电流改变时，它所产生的磁场随之改变，引起磁芯的磁导率改变（当工作在磁饱和状态时），因而使主线圈的电感量改变，于是振荡频率随之产生变化。8.3.1直接调频原理变容二极管或反向偏置的半导体PN结928.3.2间接调频原理瞬时频率瞬时相位图10.3.1借助于调相器得到调频波8.3.2间接调频原理瞬时频率瞬时相位图10.3.1938.4变容二极管调频8.4.1基本原理8.4.2电路分析8.4变容二极管调频8.4.1基本原理8.4.2948.4变容二极管调频主要优点：能够获得较大的频移（相对于间接调频而言），线路简单，并且几乎不需要调制功率。主要缺点：中心频率稳定度低。应用范围：在移动通信以及自动频率微调系统中。8.4变容二极管调频主要优点：能够获得较大的频移（相对于958.4.1基本原理 变容二极管是利用半导体PN结的结电容随反向电压变化这一特性而制成的一种半导体二极管。结电容Cj与反向电压vR存在如下关系：反向电压式中Cj0：

时的电容值（零偏置电容）反向偏置电压，VD：PN结势垒电位。

γ：结电容变化指数，通常γ=1/2～1/3，经特殊工艺制成的超突变结电容γ=1～58.4.1基本原理 变容二极管是利用半导体PN结的结电968.4.1基本原理CjQC

jvRV0其中：

为静态工作点的结电容。

8.4.1基本原理CjQCjvRV0其中：为静态978.4.1基本原理图10.4.1用调制信号控制变容二极管结电容8.4.1基本原理图10.4.1用调制信号控制988.4.2电路分析Cc是变容管与LlC1回路之间的耦合电容，同时起到隔直流的作用；Cφ为对直流电压的旁路电容；

L2是高频扼流圈，但让调制信号通过。它的作用都是将振荡回路和变容管的控制电路隔离防止它们之间的相互影响。因此，等效的振荡回路可画成右图，主体是LC互感耦合正弦振荡电路。图10.4.2变容二极管调频电路图10.4.3振荡回路的等效电路8.4.2电路分析Cc是变容管与LlC1998.4.2电路分析图10.4.3振荡回路的等效电路由上可得，部分接入可提高中心频率的稳定度!8.4.2电路分析图10.4.3振荡回路的由上100表示振荡回路电容的变化量与调制信号的近似关系。当频偏很小时，瞬时频率的变化：1)与调制信号成线性关系的成分，其最大频偏为：2)与调制信号的二次、三次谐波成线性关系的成分，其最大频偏为：3)中心频率相对于未调制时的载波频率产生的偏移为：表示振荡回路电容的变化量与调制信号的近似关系。当频偏很小时，1018.4.2电路分析图10.4.490MHz直接调频电路及其高频通路举例：8.4.2电路分析图10.4.490MHz直接1028.5晶体振荡器直接调频直接调频的主要优点是可以获得较大的频偏，但是中心频率的稳定性（主要是长期稳定性）较差。稳定中心频率可以采用对石英晶体振荡器进行直接调频。变容二极管接入振荡回路有两种方式。变容二极管接入振荡回路有两种方式。一种是与石英晶体相串联，另一种是与石英晶体相并联。变容二极管与晶体并联连接方式有一个较大的缺点，就是变容管参数的不稳定性直接严重地影响调频信号中心频率的稳定度。因而用得比较广泛的还是变容管与石英晶体相串联的方式。8.5晶体振荡器直接调频直接调频的主要1038.5晶体振荡器直接调频图10.5.1变容管与晶体的两种连接方式及其电抗曲线8.5晶体振荡器直接调频图10.5.1变容管1048.5晶体振荡器直接调频图10.5.2晶体振荡器直接调频电路8.5晶体振荡器直接调频图10.5.2晶体振1058.5晶体振荡器直接调频图10.5.3晶体振荡器的变容管直接调频电路应用举例：调制信号

Pierce型振荡器

调制信号放大

8.5晶体振荡器直接调频图10.5.3晶体振1068.6间接调频：由调相实现调频8.6.1调相的方法8.6.2间接调频的实现8.6间接调频：由调相实现调频8.6.1调相的1078.6间接调频：由调相实现调频高稳定度载波振荡器相位调制器积分电路多级倍频和混频器宽带窄带采用高稳定度的晶体振荡器作为主振级，然后再对这个稳定的载频信号进行调相，这样一来就可得到中心频率稳定度高的调频信号。8.6间接调频：由调相实现调频高稳定度相位积分多级1088.6.1调相的方法

调相的方法通常有三类：一类是用调制信号控制谐振回路或移相网络的电抗或电阻元件以实现调相。第二类是矢量合成法调相。第三类是脉冲调相。1）谐振回路或移相网络的调相方法（1）利用谐振回路调相8.6.1调相的方法调相的方法通常有三类：一类是1098.6.1调相的方法（1）利用谐振回路调相ff0一般当时，则有：因为当有代入上式：上式表明，在满足与两个条件时，附加相移与调制信号成线性关系。8.6.1调相的方法（1）利用谐振回路调相ff0一般当1108.6.1调相的方法（2）利用移相网络调相图10.6.1RC移相网络8.6.1调相的方法（2）利用移相网络调相图10.6.1118.6.1调相的方法当即，与C或R均成反比例关系若调制信号电压与C或R也成反比例关系，则与调制信号成线性关系，能够实现线性调相。8.6.1调相的方法当即，与C或R均成反比例关1128.6.1调相的方法图10.6.3利用变容二极管改变移相网络的电抗8.6.1调相的方法图10.6.3利用变容二极11310.6.1调相的方法2）合成调相法［