高频电子线路林春方(第3版)第5章.角度调制与解调

第5章

角度调制与解调学习目标（1）掌握调角信号的数学表达式、波形、频谱与带宽。（2）了解调频信号与调相信号的异同。（3）了解直接调频电路和间接调频电路的基本组成与工作原理。（4）熟悉斜率鉴频器的基本组成与工作原理。（5）了解相位鉴频器的基本组成与工作原理。（6）一般了解数字信号频率键控、相位键控及其解调的基本工作原理。5.1调角信号的基本性质5.1.1调角信号的数学表达式和波形1．调频波的瞬时频率、瞬时相位及波形

5.1调角信号的基本性质2．调相波的瞬时频率、瞬时相位和波形5.1调角信号的基本性质3．调角信号的数学表达式（1）调频波的数学表达式。（2）调相波的数学表达式。uPM(t)=Ucmcos[wct+KpuW(t)]=Ucmcos(wct+mpcosW

t)5.1调角信号的基本性质例5.1已知调制信号uW（t）=5cos（2p×103t）（V），调角信号表达式为uo(t)=10cos[2p×106t+10cos（2p×103t）]（V），试指出该调角信号是调频信号还是调相信号？调制指数、载波频率、振幅及最大频偏各为多少？5.1调角信号的基本性质5.1调角信号的基本性质5.1.2调角信号的频谱与带宽1．调角信号的频谱5.1调角信号的基本性质5.1调角信号的基本性质2．调角信号的带宽BW=2(m+1)F

或BW=2(Dfm+F)当m<<1（工程上规定m＜0.25rad=时，调角信号的有效频谱带宽为BW=2F当m>>1时，调角信号的有效频谱带宽为：BW≈2mF=2Dfm5.1调角信号的基本性质5.1.3调频信号与调相信号的比较5.1调角信号的基本性质例5.2

设有一组频率为300～3000Hz的余弦调制信号，它们的振幅都相同，调频时最大频偏Dfm=75kHz，调相时最大相位偏移Djm=2rad。试求在调制信号频率范围内：（1）调频时mf的变化范围；（2）调相时Dfm的变化范围。5.1调角信号的基本性质解：（1）Dfm与调制信号频率无关，故可由式（5-7）得：mfmax=Dfm/Fmin=75×103/300=250radmfmin=Dfm/Fmax=75×103/3000=25rad以上计算结果说明，最低调制频率可得最大调频指数，而最高调制频率则得最小调频指数，调制信号频率不同时，mf将在很大范围内变化。（2）调相时，因为Djm=mp=KpUWm与调制信号频率无关，所以Dfm=mpF与调制信号频率成正比，因此可得：Dfmmax=mpFmax=2×3000=6000HzDfmmin=mpFmin=2×300=600Hz可见，调相时最大频偏随调制频率的变化而有较大的变化。5.2调频电路5.2.1直接调频电路1．变容管直接调频电路（1）变容二极管。5.2调频电路（2）变容二极管直接调频电路。5.2调频电路2．晶体振荡器调频电路（1）调频原理。5.2调频电路（2）晶体振荡器调频电路。5.2调频电路3．集成调频电路5.2调频电路5.2.2间接调频电路5.2调频电路1．变容二极管调相电路5.2调频电路2．矢量合成法间接调频5.2调频电路3．脉冲调相电路（可变时延法调相）5.2调频电路5.2.3扩展最大频偏的方法例5.3调频设备的组成框图如图5.14所示，已知间接调频电路输出的调频信号中心频率fc1

=

100kHz，最大频偏Dfm1

=

24.41Hz，混频器的本振信号频率fL

=

25.45MHz，取下边频输出，试求调频设备输出调频信号的中心频率fc和最大频偏Dfm。5.2调频电路解：间接调频电路输出的调频信号，经三级四倍频器和一级三倍频器后其载波频率和最大频偏分别变为：fc2

=

4×4×4×3×fc1

=

192×100kHz

=

19.2MHzDfm2

=

4×4×4×3×Dfm1

=

192×24.41Hz

=

4687Hz

=

4.687kHz经过混频后，载波频率和最大频偏分别变为：fc3

=

fL-fc2

=

(25.45-19.2)MHz

=

6.25MHzDfm3

=

Dfm2

=

4.687kHz再经二级四倍频器后，则得调频设备输出调频信号的中心频率和最大频偏分别为：fc

=

4×4×fc3

=

16×6.25MHz

=

100MHzDfm

=

4×4×Dfm3

=

16×4.687kHz

=

75kHz5.3鉴频器5.3.1鉴频方法综述1．鉴频特性（1）鉴频灵敏度SD（也称鉴频跨导）。（2）线性范围（带宽）。5.3鉴频器2．鉴频的实现方法（1）斜率鉴频器。（2）相位鉴频器。5.3鉴频器（3）脉冲计数式鉴频器。5.3鉴频器5.3.2斜率鉴频器1．单失谐回路斜率鉴频器5.3鉴频器2．双失谐回路斜率鉴频器5.3鉴频器3．集成电路中的斜率鉴频器5.3鉴频器5.3.3相位鉴频器1．乘积型相位鉴频器2．叠加型相位鉴频器5.3鉴频器互感耦合的叠加型相位鉴频器实用电路5.4调频制抗干扰技术1．调频制的干扰在调频信号传递的信道中，干扰和噪声总会和有用信号一起传送，这样必然影响信号质量，因此要求各种解调方式应具有优良的抗噪声功能，调频解调器的抗噪声能力一般用解调器输出信噪比来衡量，输出信噪比为输出信号功率和输出噪声平均功率的比。由于实际信号中存在着各种形式的干扰和噪声，且十分复杂，而调制信号的解调本身又是一个非线性过程，使得分析困难化。5.4调频制抗干扰技术2．调频制抗干扰技术（1）预加重、去加重技术。5.4调频制抗干扰技术（2）静噪电路。本章小结（1）调频信号的瞬时频率Df(t)与调制电压成线性关系，调相信号的瞬时相位Dj(t)与调制电压成线性关系，两者都是等幅信号。（2）调频制是一种性能良好的调制方式。与调幅制相比，调频制具有抗干扰能力强、信号传输的保真度高、发射机的功放管利用率高等优点。但调频波所占用的频带要比调幅波宽得多，因此必须工作在超短波以上的波段。（3）实现调频的方法有直接调频法和间接调频法两种。直接调频具有频偏大、调制灵敏度高等优点，但频率稳定度差，可采用晶振调频电路或AFC电路提高频率稳定度。间接调频的频率稳定度高，但频偏小，必须采用倍频、混频等措施来扩展线性频偏。（4）斜率鉴频和相位鉴频是两种主要鉴频方式。集成斜率鉴频和乘积型相位鉴频便于集成，调频容易，线性度好，应用广泛。

（5）斜率鉴频器是先将频率变化通过幅-频线性网络变换成幅度的变化，即将调频波变换成调幅-调频波，再进行包络检波；相位鉴频器是先将频率变化通过频-相线性网络转换成相位变