角度调制电路课件

第七章角度调制电路

第一节概述第二节调角波的基本性质第三节调频方法的概述第四节变容二极管调频电路第五节石英晶体振荡器直接调频第六节调相电路主要内容：第一节概述高频振荡的振幅不变，而角度随调制信号按一定关系变化。二、角度调制的优点与用途1.优点:抗干扰能力强，载波功率利用系数高。2.作用:调频主要用于调频广播、广播电视、通信与遥控遥测等。调相主要用于数字通信。高频振荡的振幅不变，而其瞬时频率随调制信号线性关系变化，这样的已调波称为调频波，常用FM表示。高频振荡的振幅不变，而其瞬时相位随调制信号线性关系变化。这样的已调波称为调相波，常用PM表示。角度调制分为相位调制和频率调制两类，统称为调角。一、角度调制电路的功能与分类1.角度调制2.角度调制的分类3.相位调制4.频率调制第二节调角波的基本性质一、调角波的数学表示式1.调相波数学表示式振幅不变

瞬时相位

瞬时角频率式中，为比例常数，单位是rad/v。①设载波振荡信号电压为其中为载波振幅，为载波角频率。调制信号③调相波的一般表示式②根据调相波的定义二、调角波的基本性质③调频波的调频指数①调制指数的定义调角波的最大相移定义为调制指数。②调相波的调相指数2.调角波的最大频移①调相波的最大频移②调频波的最大频移1.调角波的调制指数3.调相波与调频波的比较下表调相波调频波数学表示式瞬时相位瞬时角频率最大相移最大频移若已知调制信号,载波信号为。

4、单音频调角信号的性质

①调相波数表示式：

②调相波数表示式:

③结论:调相波

与调制信号频率Ω无关，最大频移与调制信号频率成正比；调频波的

与调制信号频率Ω成反比，最大频移与调制信号频率无关。调相波和调频波的最大频移均等于调制指数m与调制频率Ω的乘积。即第一类贝塞尔函数曲线②实际应用中，由于边频分量的振幅与有关，而在一定时，随n的增加，的数值虽有起伏，但总趋势是减小。当时，数值很小。如图所示。所以忽略振幅小的边频分量，频谱宽度就为有限值。②各边频分量的振幅取决于，而与有关。注意：对于调相波，其频谱结构与调频波相似。3、调频波频谱的特点①以载频为中心，由无数对边频分量组成。它不是调制信号频谱的简单搬移。①理论上看，调角波的频谱包含无限多对边频分量，频谱宽为无限大。4、调角波的频谱宽度振幅比边频次数Jn(0.5)Jn(1)Jn(2)Jn(3)Jn(4)Jn(5)Jn(6)Jn(7)00.9390.7650.224-0.260-0.397-0.1780.1510.30010.2420.4400.5770.339-0.066-0.328-0.277-0.00520.0300.1150.3530.4860.3640.047-0.243-0.30130.0030.0200.1290.3090.4300.3640.115-0.16840.0030.0340.1320.2810.3910.3580.15850.0070.0430.1320.2610.3620.34860.0010.0110.0490.1310.2460.33970.0030.0150.0530.1300.23480.0040.0180.0570.12090.0060.0210.056100.0020.0070.024110.008③对于高质量的通信系统，以忽略振幅小于0.01Ucm的边频分量决定频谱宽度。若满足则频谱宽为B=2nF式中，F为调制信号频率。n可查表。④中等质量通信系统，以忽略振幅小于0.1Ucm的边频分量来决定频谱宽度当时恒小于0.1。因此有效频谱宽度为

调频电路功能的频谱表示2、调频电路的功能①将输入调制信号和载波信号通过电路变换成高频调频波。③输入输出频谱表示法。②若输入调制信号，且载波信号为时，其输出调频波。第三节调频方法概述二、调频方法分类调频方法可分为直接调频和间接调频两大类。三、直接调频原理1、利用调制信号直接控制振荡器的振荡频率，使其不失真地反映调制信号变化规律。2、实际应用中，是用调制信号去控制决定振荡器振荡频率的振荡回路的可变电抗值。从而使振荡器的瞬时频率按调制信号变化规律线性改变。1、具有线性的调制特性。即。4、未调制的载波频率（即已调波的中心频率）应具有一定的频率稳定度。5、无寄生调幅或寄生调幅尽可能小。3、最大频率偏移与调制信号频率无关。2、具有较高的调制灵敏度。即要大，单位调制电压产生的振荡频率偏移要大。一、对调频电路的要求间接调频原理方框图1、由调频波的一般表示式2、将调制信号先通过积分电路得到，然后进行相位调制，输出电压对是调频波,称其为间接调频。3、间接调频电路的载波振荡器可采用频率稳定度很高的晶体振荡器，其载波频率稳定变高。四、间接调频原理二、变容二极管直接调频电路的基本原理2、变容二极管是振荡回路的一个组成部分。加在变容二极管的反向电压为式中，是加在变容二极管的直流偏置电压；为调制信号电压LC正弦波振荡器变容二极管和它的偏置电路结电容随调制电压变化关系3、调制信号反向电压为变容二极管结电容将在的控制下随时间变化。则振荡器的振荡频率要随变化。只要电路参数选取合适,是能够实现线性调频。三、电路分析1、在反向电压作用下，变容二极管的电容值

①变容二极管的结电容表示式②载波状态时变容二极管的结电容载波状态时，，则③调制状态时变容二极管的结电容式中，为电容调制度。②实现线性调频的条件结论:当时，能实现线性调频。

③当时，会产生什么影响？通常，可以忽略三次方以上各项，则由于可以在处展开成泰勒级数，得结论:当变容二极管作为回路总电容时，调频波会产生中心频率偏离和非线性失真.会产生如下影响：★调频波的中心频率会产生偏移。其偏移量为④当调频电路要求的相对频偏较小时，m值很小，电路对的要求不严格。

例如，调频广播，要求最大频偏。很小。对应中心频率偏移量和非线性失真量很小，故对的要求不严格。显然，当调频电路的相对频偏较大时，对的要求就应严格些。★调频波的最大频偏★调频波会产生非线性失真。其二次谐波失真最大频偏变容二极管全部接入时(,作为回路总电容)调频电路的特点:优点:①调频灵敏度高,

②频偏很大缺点:中心频率稳定度不好变容二极管作为回路总电容实现调频时，由于变容二极管的结电容随温度、偏置电压的不稳会引起结电容变化。因此其中心频率稳定度差。四、应用举例1、8MHz变容二极管调频振荡电路8MHz变容二极管调频振荡电路①上图是一个8MHz变容二极管调频振荡电路和高频等效电路。变容二极管的直流偏压由和电位器W组成分压电路供给。②偏置电压为-4V时，。而偏置电压由（0~-8）V变化时，为（230~60）PF。③调制信号通过和高频扼流图ZL加到变容二极管上。加在变容二极管上电压为直流偏置电压与调制信号电压之和。④电路为电容三点式振荡电路，振荡频率为⑤电路中心频率为8MHz，最大线性频偏为±200kHz。其中2、某通信机中的变容二极管调频电路变容二极管调频振荡电路第五节石英晶体振荡器直接调频

一、稳定调频振荡器中心频率的办法

1、对石英晶体振荡器进行直接调频；2、采用自动频率微调电路；3、利用锁相环路稳频。

二、晶体振荡器直接调频的主要形式晶体振荡器采用变容二极管实现调频的形式有两种1、变容二极管与并联型晶体振荡器的晶体相串联2、变容二极管与并联型晶体振荡器的晶体相并联三、实际电路举例★无论变容二极管的接入方式是与晶体串联或并联，晶体在电路中必须等效为电感。因此，振荡频率的变化范围要小于。其最大频偏最大相对频偏由于，故最大相对频偏很小。第六节调相电路一、调相方法的分类1、可变移相法调相；2、可变时延法调相；3、矢量合成法调相。2、基本原理①将载波振荡信号通过一个受调制信号电压控制的相移网络，即可实现调相。②可控相移网络有多种实现电路，其中应用最广的是由变容二极管组成的相移网络，例如由电感L和变容二极管组成的单调谐回路。1、组成方框图二、可变移相法调相电路晶体振荡器可控移相网络调相波③下图所示是变容二极管单调谐回路调相电路。其中可控相移网络是由变容二极管和电感L组成的单调谐回路，谐振频率的控制是由调制信号来实现。④频率为的载波信号通过谐振频率受调制信号电压控制的单调谐回路，只有在调谐回路的谐振频率等于时，不产生附加相移。通过不等于的谐振频率的回路都会产生附加相移。因此输出信号的相移受调制信号控制。①当调制电压时，变容二极管反向电压。变容二极管的结电容与L组成谐振频率为的谐振回路。其相频特性如图曲线②所示，对载频输入信号，其输出电压附加相移为零。②当时，变容二极管反向电压加大，结电容减小，L与组成谐振回路的谐振频率增大。其相频特性如图曲线①所示。对输入为的载频信号，输出电压有一个正的附加相移。③当时，变容二极管反向电压减小，结电容加大，L与组成谐振回路的谐振频率减小，其相频特性如图曲线③所示，对输入为的载频信号，输出电压有一个负的附加相移。④附加相移在的控制下变化，这样输出电压的相位也随变化，从而实现调相。3、