7角度調(diào)制與解調(diào) 高頻電子線路 曾興雯 課件

1、第7章 角度調(diào)制與解調(diào) 第第7章章 角度調(diào)制與解調(diào)角度調(diào)制與解調(diào) 7.1 角度調(diào)制信號分析 7.2 調(diào)頻器與調(diào)頻方法 7.3 調(diào)頻電路 7.4 鑒頻器與鑒頻方法 7.5 鑒頻電路 7.6 調(diào)頻收發(fā)信機及附屬電路 7.7 調(diào)頻多重廣播 第7章 角度調(diào)制與解調(diào) 概 述 在無線通信中，頻率調(diào)制和相位調(diào)制頻率調(diào)制和相位調(diào)制是又一類重要的 調(diào)制方式。 1、頻率調(diào)制又稱調(diào)頻頻率調(diào)制又稱調(diào)頻(FM)模擬信號調(diào)制模擬信號調(diào)制，它是使 高頻振蕩信號的頻率按調(diào)制信號的規(guī)律變化(瞬時頻率變化 的大小與調(diào)制信號成線性關(guān)系)，而振幅保持恒定的一種調(diào) 制方式。調(diào)頻信號的解調(diào)稱為鑒頻或頻率檢波鑒頻或頻率檢波。 而數(shù)字信號頻

2、率調(diào)制稱為頻移鍵控（數(shù)字信號頻率調(diào)制稱為頻移鍵控（FSK) 2、相位調(diào)制又稱調(diào)相相位調(diào)制又稱調(diào)相(PM) 模擬信號調(diào)制模擬信號調(diào)制，它的相 位按調(diào)制信號的規(guī)律變化，振幅保持不變。調(diào)相信號的解 調(diào)稱為鑒相或相位檢波。 類似的，類似的，數(shù)字信號相位調(diào)制稱為相位鍵控（數(shù)字信號相位調(diào)制稱為相位鍵控（PSK) 第7章 角度調(diào)制與解調(diào) 3、角度調(diào)制的特點、角度調(diào)制的特點：調(diào)頻和調(diào)相統(tǒng)稱為角角(度度)調(diào)調(diào)(制制)， 角度調(diào)制屬于頻譜的非線性變換屬于頻譜的非線性變換，即已調(diào)信號的頻譜結(jié)構(gòu) 不再保持原調(diào)制信號頻譜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，且調(diào)制后的信號帶 寬通常比原調(diào)制信號帶寬大得多，因此角度調(diào)制信號的頻角度調(diào)制信號的頻 帶

3、利用率不高，但其抗干擾和噪聲的能力較強帶利用率不高，但其抗干擾和噪聲的能力較強。 另外，角度調(diào)制的分析方法和模型等都與頻譜線性搬移 電路不同。 第7章 角度調(diào)制與解調(diào) 4、調(diào)頻與調(diào)相的關(guān)系 調(diào)頻波和調(diào)相波都表現(xiàn)為高頻載波瞬時相位隨調(diào)制信號調(diào)頻波和調(diào)相波都表現(xiàn)為高頻載波瞬時相位隨調(diào)制信號 的變化而變化，只是變化的規(guī)律不同而已的變化而變化，只是變化的規(guī)律不同而已。由于頻率與相。由于頻率與相 位間存在微分與積分的關(guān)系，調(diào)頻與調(diào)相之間也存在著密位間存在微分與積分的關(guān)系，調(diào)頻與調(diào)相之間也存在著密 切的關(guān)系，即切的關(guān)系，即調(diào)頻必調(diào)相，調(diào)相必調(diào)頻調(diào)頻必調(diào)相，調(diào)相必調(diào)頻。同樣，鑒頻和鑒。同樣，鑒頻和鑒 相也可

4、相互利用，即可以用鑒頻的方法實現(xiàn)鑒相，也可以相也可相互利用，即可以用鑒頻的方法實現(xiàn)鑒相，也可以 用鑒相的方法實現(xiàn)鑒頻。用鑒相的方法實現(xiàn)鑒頻。 一般來說，在一般來說，在模擬通信中，調(diào)頻比調(diào)相應(yīng)用廣泛模擬通信中，調(diào)頻比調(diào)相應(yīng)用廣泛，而在，而在 數(shù)字通信中，調(diào)相比調(diào)頻應(yīng)用普遍數(shù)字通信中，調(diào)相比調(diào)頻應(yīng)用普遍。本章只者重討論模擬。本章只者重討論模擬 調(diào)頻。調(diào)頻。 第7章 角度調(diào)制與解調(diào) 7.1 角度調(diào)制信號分析角度調(diào)制信號分析 一、調(diào)頻信號的時域分析一、調(diào)頻信號的時域分析 1、調(diào)頻信號的表達式與波形、調(diào)頻信號的表達式與波形 設(shè)設(shè)調(diào)制信號為單一頻率信號調(diào)制信號為單一頻率信號u(t)=Ucost，未調(diào)，未調(diào)

5、載載 波電壓為波電壓為uC=UCcosct，則根據(jù)頻率調(diào)制的定義，調(diào)頻信，則根據(jù)頻率調(diào)制的定義，調(diào)頻信 號的號的瞬時角頻率瞬時角頻率為：為： ( )( )( )cos ccfcm ttk utt 它是在它是在c的基礎(chǔ)上，增加了與的基礎(chǔ)上，增加了與u(t)成正比的頻率偏移。成正比的頻率偏移。 式中式中kf為比例常數(shù)。為比例常數(shù)。 rad / sV最大角頻偏最大角頻偏 瞬時角頻率偏移瞬時角頻率偏移 第7章 角度調(diào)制與解調(diào) 調(diào)頻信號的瞬時相位調(diào)頻信號的瞬時相位(t)是瞬時角頻率是瞬時角頻率(t)對時間的對時間的 積分，積分，即：即： 式中，式中，0為信號的起始相位。為信號的起始相位。為了分析方便，不

6、妨設(shè)為了分析方便，不妨設(shè) 0=0，則：，則： 0 0 ( )( ) t td 瞬時相偏瞬時相偏 調(diào)頻指數(shù)調(diào)頻指數(shù) FM波的表示式為波的表示式為 sincos)( fcCFM tmtUtu dt t 0 )()(d t mc 0 )cos( tt m c sin tmt fc sin )(t c 第7章 角度調(diào)制與解調(diào) 調(diào)頻信號的瞬時頻率與調(diào)制信號成線性關(guān)系，而瞬時相位與調(diào)頻信號的瞬時頻率與調(diào)制信號成線性關(guān)系，而瞬時相位與 調(diào)制信號的積分成線性關(guān)系。調(diào)制信號的積分成線性關(guān)系。 ( )( )( )cos ccfcm ttk utt dt t 0 )()(d t mc 0 )cos( tt m c

7、sin tmt fc sin )(t c 第7章 角度調(diào)制與解調(diào) 圖圖71 調(diào)頻波波形調(diào)頻波波形 u C=UCcosct u(t)=Ucost )()(tt c t mc cos dt t 0 )()( tmt fc sin )sincos()(tmtUtu fccFM 第7章 角度調(diào)制與解調(diào) 2、調(diào)頻信號的基本參數(shù)、調(diào)頻信號的基本參數(shù) 在調(diào)頻信號中，有在調(diào)頻信號中，有三個頻率參數(shù)三個頻率參數(shù)： (1) 載波角頻率載波角頻率c：是沒有受調(diào)時的載波角頻率。：是沒有受調(diào)時的載波角頻率。 (2) 調(diào)制信號角頻率調(diào)制信號角頻率：它反映了受調(diào)制的信號的瞬時頻：它反映了受調(diào)制的信號的瞬時頻 率變化的快慢。

8、率變化的快慢。 (3) 最大角頻偏最大角頻偏m：是相對于載頻的最大角頻偏，與之：是相對于載頻的最大角頻偏，與之 對應(yīng)的頻偏對應(yīng)的頻偏ffm=m/2，也反映了瞬時頻率擺動的幅，也反映了瞬時頻率擺動的幅 度。度。 在頻率調(diào)制中，在頻率調(diào)制中，最大角頻偏最大角頻偏m是衡量信號頻率受調(diào)是衡量信號頻率受調(diào) 制的程度的重要參數(shù)制的程度的重要參數(shù)，也是衡量，也是衡量調(diào)頻信號質(zhì)量的重要參數(shù)調(diào)頻信號質(zhì)量的重要參數(shù)。 第7章 角度調(diào)制與解調(diào) 圖7-2 調(diào)頻波fm、mf與F的關(guān)系 F fm mf 0 fm mf (4) 調(diào)頻波的調(diào)制指數(shù)調(diào)頻波的調(diào)制指數(shù)mf： mf= m/ = ffm/ F。 調(diào)頻指數(shù)實際上是調(diào)頻指

9、數(shù)實際上是最大的相位偏移最大的相位偏移，它與調(diào)制信號的，它與調(diào)制信號的 振幅成正比，與調(diào)制頻率成反比，它等于最大頻偏除以振幅成正比，與調(diào)制頻率成反比，它等于最大頻偏除以 調(diào)制頻率。調(diào)制頻率。 調(diào)頻波的幾個參數(shù)之間的關(guān)系如圖調(diào)頻波的幾個參數(shù)之間的關(guān)系如圖7-2所示。所示。 第7章 角度調(diào)制與解調(diào) 式式 Jn(mf)是是宗數(shù)為宗數(shù)為mf 的的n階第一類貝塞爾函數(shù)階第一類貝塞爾函數(shù),它可以用無它可以用無 窮級數(shù)進行計算窮級數(shù)進行計算: )sincos()(tmtUtu fccFM Re sintjm tj c f c eeU 是周期為是周期為2/的周期性時間函數(shù)的周期性時間函數(shù),可以將它展開可以將它

10、展開 為傅氏級數(shù)為傅氏級數(shù),其基波角頻率為其基波角頻率為,即即 tjm f e sin tjn n fn tjm emJe f )( sin 0 2 )!( ! ) 2 () 1( )( m mnfn fn mnm m mJ 是是mf的函數(shù)的函數(shù) 二、調(diào)頻信號的頻域分析二、調(diào)頻信號的頻域分析 第7章 角度調(diào)制與解調(diào) () ( )Re() ()cos() c jt n t FMCnf n Cnfc n utUJme UJmnt Re sintjm tj cFM f c eeUu tjn n fn tjm emJe f )( sin 因而，因而，調(diào)頻波的級數(shù)展開式調(diào)頻波的級數(shù)展開式為為: 第7章

11、角度調(diào)制與解調(diào) 2調(diào)頻波的頻譜結(jié)構(gòu)和特點調(diào)頻波的頻譜結(jié)構(gòu)和特點 uFM(t)=UCJ0(mf)cosct+J1(mf)cos(c+)t -J1(mf)cos(c-)t+J2(mf)cos(c+2)t +J2(mf)cos(c-2)t+J3(mf)cos(c+3)t -J3(mf)cos(c-3)t+ 單一頻率調(diào)頻波是由許多頻率分量組成的，而不像振幅調(diào)單一頻率調(diào)頻波是由許多頻率分量組成的，而不像振幅調(diào) 制那樣，單一低頻調(diào)制時只產(chǎn)生兩個邊頻制那樣，單一低頻調(diào)制時只產(chǎn)生兩個邊頻(AM、DSB)，因，因 此調(diào)頻屬于非線性變換此調(diào)頻屬于非線性變換。 Jn(mf)= J-n(mf) , n為偶數(shù)為偶數(shù) J

12、n(mf)= J-n(mf) , n為奇數(shù)為奇數(shù) n cfncFM tntmJUtu)cos()()( 第7章 角度調(diào)制與解調(diào) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 mf Jn(mf) 0 n=0 n=1 n=2 n=3 mf一定，并不是一定，并不是n越大，越大，Jn(mf)越小，越小，mf1時才成立。對于時才成立。對于mf大于大于 1的情況，有些邊頻分量會增大，但隨的情況，有些邊頻分量會增大，但隨n增大時，總趨勢使邊頻分量振幅增大時，總趨勢使邊頻分量振幅 減小。減小。 mf越大，越大，具有較大振幅的邊頻分量就越多具有較大振幅的邊頻分量就越多；且有些邊頻分量振幅超；且有些

13、邊頻分量振幅超 過載頻分量振幅。當過載頻分量振幅。當mf為某些值時，載頻分量可能為零，為某些值時，載頻分量可能為零， mf為其它某些為其它某些 值時，某些邊頻分量振幅值時，某些邊頻分量振幅可能可能為零。為零。 圖7-3 第一類貝塞爾函數(shù)曲線 除除J0(mf)外，在外，在mf =0的其他各的其他各 階函數(shù)值均為階函數(shù)值均為0，這意味著，這意味著， 當沒有當沒有角度調(diào)制角度調(diào)制時，時，除了載波除了載波 外，不含其他頻率分量。外，不含其他頻率分量。 第7章 角度調(diào)制與解調(diào) 0.500.940.240.03 1.000.770.440.110.02 2.000.220.580.350.130.03 第

14、7章 角度調(diào)制與解調(diào) c mf 1 c mf 1 mf 2 cc mf 2 c mf 5 c mf 10 Q c mf 15 mf 5 c mf 10 mf 20 c c (a)(b) 圖74 單頻調(diào)制時FM波的振幅譜 （a）為常數(shù);（b）m為常數(shù) 通過改變通過改變 m m來改變 來改變 mmf f時，時， m m 越大，越大，mmf f就就 越大，有影響越大，有影響 的邊頻數(shù)目就的邊頻數(shù)目就 越多，但邊頻越多，但邊頻 間隔不變小，間隔不變小， 因此頻譜被展因此頻譜被展 寬寬。 通過改變通過改變F F 來改變來改變mmf f時，時， F F越小，越小，mmf f就就 越大，邊頻數(shù)越大，邊頻數(shù)

15、目就越多，但目就越多，但 邊頻間隔也變邊頻間隔也變 小，因此頻譜小，因此頻譜 并沒展寬。這并沒展寬。這 說明信號帶寬說明信號帶寬 幾乎不受調(diào)制幾乎不受調(diào)制 頻率的影響。頻率的影響。 mmf f 相同相同 時，頻時，頻 譜的結(jié)譜的結(jié) 構(gòu)相同構(gòu)相同 第7章 角度調(diào)制與解調(diào) 3、調(diào)頻信號的帶寬、調(diào)頻信號的帶寬 從從原理上講，調(diào)頻波包含無窮多頻率分量原理上講，調(diào)頻波包含無窮多頻率分量，其帶寬是沒，其帶寬是沒 有意義的。但從工程上看，幅度較大的邊頻分量是不多的。有意義的。但從工程上看，幅度較大的邊頻分量是不多的。 (1) 確定帶寬的準則確定帶寬的準則 通常選取有影響邊頻分量的通常選取有影響邊頻分量的的準

16、則的準則是：是：信號的頻帶寬度信號的頻帶寬度 應(yīng)包括幅度大于未調(diào)載波應(yīng)包括幅度大于未調(diào)載波1%以上的邊頻分量以上的邊頻分量，即，即 |Jn(mf 不過，不過，在要求不高的場合，此標準也可定為在要求不高的場合，此標準也可定為5%甚至甚至10%。 對于不同的對于不同的mf值，值，有用邊頻的數(shù)目有用邊頻的數(shù)目(2n)可查貝塞爾函數(shù)可查貝塞爾函數(shù) 表。表。 滿足滿足|Jn(mf)|的的n/n/mf與與mf的關(guān)系曲線如圖的關(guān)系曲線如圖7-6所示。所示。 第7章 角度調(diào)制與解調(diào) 圖7-6 |n(mf時的n/mf曲線 mf n/mf 0 1 2 3 4 48121620 當mf很大時，n/mf趨近于1。 第

17、7章 角度調(diào)制與解調(diào) (2) 寬帶調(diào)頻與窄帶調(diào)頻及帶寬寬帶調(diào)頻與窄帶調(diào)頻及帶寬 由圖可見，當由圖可見，當mf很大時，很大時，n/mf趨近于趨近于1。 寬帶調(diào)頻寬帶調(diào)頻(WBFM)：是指調(diào)頻時其調(diào)制指數(shù)是指調(diào)頻時其調(diào)制指數(shù)mf1的調(diào)頻。的調(diào)頻。 因此寬帶調(diào)頻時，應(yīng)將因此寬帶調(diào)頻時，應(yīng)將n=mf的邊頻包括在頻帶內(nèi)，此時帶寬的邊頻包括在頻帶內(nèi)，此時帶寬 為為： Bs=2nF=2mfF=2fm 窄帶調(diào)頻窄帶調(diào)頻(NBFM)：是指調(diào)頻時其調(diào)制指數(shù)是指調(diào)頻時其調(diào)制指數(shù)mf很小的調(diào)頻，很小的調(diào)頻， 如如mf。窄頻帶調(diào)頻，此時。窄頻帶調(diào)頻，此時 Bs=2F (3) 卡森帶寬：卡森帶寬：對于一般情況，調(diào)頻波的帶

18、寬可以取為：對于一般情況，調(diào)頻波的帶寬可以取為： Bs=2(mf +1)F=2(fm +F) 對于復雜信號的調(diào)頻，帶寬的表示為：對于復雜信號的調(diào)頻，帶寬的表示為： Bs=2(m+1)Fmax=2(fmmax+Fmax) 第7章 角度調(diào)制與解調(diào) 三、調(diào)頻波的功率三、調(diào)頻波的功率 調(diào)頻信號調(diào)頻信號uFM(t)在在電阻電阻RL上消耗的平均功率上消耗的平均功率為為 22 1 () 2 FMcnf n L PUJm R 由于余弦項的正交性，總和的均方值等于各項均方值余弦項的正交性，總和的均方值等于各項均方值 的總和的總和， 2 ( ) FM AM L ut P R 2 1 2 FMcc L PUP R

19、2 ()1 nf n Jm 根據(jù)貝塞爾函數(shù)的性質(zhì)貝塞爾函數(shù)的性質(zhì)有： n cfncFM tntmJUtu)cos()()(由 FM 第7章 角度調(diào)制與解調(diào) 調(diào)頻波的平均功率與未調(diào)載波的平均功率相等。調(diào)頻波的平均功率與未調(diào)載波的平均功率相等。當當調(diào)調(diào) 制指數(shù)制指數(shù)mf由零增加由零增加時，已調(diào)制的時，已調(diào)制的載波功率下降載波功率下降，而分散，而分散 給其他邊頻分量。這就是說，給其他邊頻分量。這就是說，調(diào)頻的過程就是進行功率調(diào)頻的過程就是進行功率 的重新分配，而總功率不變，即調(diào)頻器可以看作是一個的重新分配，而總功率不變，即調(diào)頻器可以看作是一個 功率分配器功率分配器。 第7章 角度調(diào)制與解調(diào) 四、調(diào)頻

20、波與調(diào)相波的比較四、調(diào)頻波與調(diào)相波的比較 1 1、調(diào)相波、調(diào)相波 調(diào)相波調(diào)相波是其是其瞬時相位瞬時相位以未調(diào)載波相位以未調(diào)載波相位c c為中心按為中心按 調(diào)制信號規(guī)律變化的等幅高頻振蕩。調(diào)制信號規(guī)律變化的等幅高頻振蕩。 (t)=(t)=c ct t+( (t t) ) = =c ct t+ +k kp pu u ( (t t) ) = =c ct t+m mcoscost t =c ct t+ +m mp pcoscost t 從而得到從而得到調(diào)相信號調(diào)相信號為為 u uPM PM( (t t)= )=U UC Ccos(cos(c ct t+ +m mp pcoscost t) ) 與調(diào)頻信

21、號相比：與調(diào)頻信號相比： m mp p=k=kp pU U m mf f=k=kf fU U / / ( (t t) ) ：瞬時相偏：瞬時相偏 k kp p ： ：調(diào)相靈敏度 調(diào)相靈敏度 m m：最大相位偏移最大相位偏移 m mp p：調(diào)相指數(shù)：調(diào)相指數(shù)( (m mp p = =m m) ) )sincos()(tmtUtu fccFM 如如u u ( (t t)= )=U U cost, cost,并令并令0 0=0,=0,則其則其 為為 第7章 角度調(diào)制與解調(diào) 調(diào)相波的瞬時頻率調(diào)相波的瞬時頻率為為: 調(diào)相波的最大頻偏調(diào)相波的最大頻偏，它，它不僅與調(diào)制信號的幅度成正比不僅與調(diào)制信號的幅度成正

22、比， 而且而且還與調(diào)制信號頻率成正比還與調(diào)制信號頻率成正比(這與這與FM不同不同)， dt td t )( )( tm pc sin t mc sin m PMPM波的頻譜及帶寬波的頻譜及帶寬, ,其分析方法與其分析方法與FMFM相同。相同。 調(diào)相信號帶寬為調(diào)相信號帶寬為 ： B Bs s=2(=2(m mp p+1)+1)F F 由于由于mpmp與與F F無關(guān)，調(diào)制頻率變化時，無關(guān)，調(diào)制頻率變化時，BsBs隨之變化。隨之變化。 如果按最高調(diào)制頻率設(shè)計信道，則在調(diào)制頻率低時有很大的余如果按最高調(diào)制頻率設(shè)計信道，則在調(diào)制頻率低時有很大的余 量，系統(tǒng)利用不充分。因此在模擬通信中調(diào)相方式用的很少。量

23、，系統(tǒng)利用不充分。因此在模擬通信中調(diào)相方式用的很少。 第7章 角度調(diào)制與解調(diào) 第7章 角度調(diào)制與解調(diào) 圖圖77 調(diào)相波波形調(diào)相波波形 u C=UCcosct u(t)=Ucost (t) =kpu(t)= kp Ucost tmt pc sin)( tm dt td t p sin )( )( uPM(t)=UCcos(ct+mpcost) (t)=ct+(t) =ct+mpcost 第7章 角度調(diào)制與解調(diào) 從圖中可見，從圖中可見， FMFM信號與信號與PMPM信號相比只是有了一個相位信號相比只是有了一個相位 的延時，的延時，若不知道原始調(diào)制信號，從單頻調(diào)制信號的波形上若不知道原始調(diào)制信號，從

24、單頻調(diào)制信號的波形上 無法分辨是無法分辨是FMFM波還是波還是PMPM波。波。 若先對調(diào)制信號積分，再調(diào)相，則輸出信號為調(diào)頻波；若先對調(diào)制信號積分，再調(diào)相，則輸出信號為調(diào)頻波； 若先對調(diào)制信號微分，再調(diào)頻，則輸出信號為調(diào)相波。若先對調(diào)制信號微分，再調(diào)頻，則輸出信號為調(diào)相波。 圖圖79 79 調(diào)頻與調(diào)相的關(guān)系調(diào)頻與調(diào)相的關(guān)系 雖然都是調(diào)角，但調(diào)頻是由調(diào)制信號線性地控制高頻載波的雖然都是調(diào)角，但調(diào)頻是由調(diào)制信號線性地控制高頻載波的 頻率。頻率。調(diào)頻信號的瞬時頻率與調(diào)制信號成線性關(guān)系，而瞬時相調(diào)頻信號的瞬時頻率與調(diào)制信號成線性關(guān)系，而瞬時相 位與調(diào)制信號的積分成線性關(guān)系。位與調(diào)制信號的積分成線性關(guān)系

25、。而調(diào)相由調(diào)制信號線性地控而調(diào)相由調(diào)制信號線性地控 制高頻載波的相位。制高頻載波的相位。調(diào)相信號的瞬時相位與調(diào)制信號成線性關(guān)調(diào)相信號的瞬時相位與調(diào)制信號成線性關(guān) 系，而瞬時頻率與調(diào)制信號的微分成線性關(guān)系系，而瞬時頻率與調(diào)制信號的微分成線性關(guān)系。 第7章 角度調(diào)制與解調(diào) 2 2、調(diào)頻波與調(diào)相波的比較、調(diào)頻波與調(diào)相波的比較 第7章 角度調(diào)制與解調(diào) 例例已知已知 u (t) = 5 cos (2 103 t)V ， 調(diào)角信號表達式為 調(diào)角信號表達式為 uo(t) =10 cos (2 106 t ) +10cos (2 103 t)V 試判斷該調(diào)角信號是調(diào)頻信號還是調(diào)相信號，并求調(diào)制試判斷該調(diào)角信號

26、是調(diào)頻信號還是調(diào)相信號，并求調(diào)制 指數(shù)、最大頻偏、載波頻率和載波振幅。指數(shù)、最大頻偏、載波頻率和載波振幅。 解解)()( c ttt =2 106 t + 10cos (2 103 t) 附加相位正比于調(diào)制信號，故為附加相位正比于調(diào)制信號，故為調(diào)相信號。調(diào)相信號。 調(diào)相指數(shù)調(diào)相指數(shù) mp = 10 rad 載波頻率載波頻率 fc = 106 (Hz) fm = mpF 最大頻偏最大頻偏 振幅振幅 Um = 10V = 10 103 = 10 kHz 第7章 角度調(diào)制與解調(diào) 例例 一組頻率為一組頻率為300 3000Hz的余弦調(diào)制信號，振幅相同，的余弦調(diào)制信號，振幅相同， 調(diào)頻時調(diào)頻時最大頻偏最

27、大頻偏為為 75 kHz，調(diào)相時，調(diào)相時最大相移最大相移為為 2 rad， 試求調(diào)制信號頻率范圍內(nèi)：試求調(diào)制信號頻率范圍內(nèi)：(1) 調(diào)頻時調(diào)頻時mf 的變化范圍的變化范圍; (2) 調(diào)相時調(diào)相時 fm的范圍的范圍; 解解 (1) 調(diào)頻時，調(diào)頻時， fm與調(diào)制頻率無關(guān)，與調(diào)制頻率無關(guān)，恒為恒為75 kHz 。 F f m m f 而而 min m fmax F f m )rad(250 300 1075 3 max m minf F f m )rad(25 3000 1075 3 故故 第7章 角度調(diào)制與解調(diào) minpmmin Fmf Hz 6003002 maxpmmax Fmf Hz 600

28、030002 (2) 調(diào)相時，調(diào)相時， mP 與調(diào)制頻率無關(guān)，與調(diào)制頻率無關(guān)，恒為恒為2 rad 。 Fmf pm 而而 故故 第7章 角度調(diào)制與解調(diào) 1.在調(diào)頻器中，調(diào)制信號幅度在調(diào)頻器中，調(diào)制信號幅度U減小時，已調(diào)波的最大頻偏減小時，已調(diào)波的最大頻偏m 也隨著減小。也隨著減小。 3.調(diào)頻波中，頻偏越大，頻帶也越寬。調(diào)頻波中，頻偏越大，頻帶也越寬。 4.調(diào)頻波的調(diào)頻指數(shù)與調(diào)制信號幅度成正比，與調(diào)制信號頻率成調(diào)頻波的調(diào)頻指數(shù)與調(diào)制信號幅度成正比，與調(diào)制信號頻率成 反比反比。 5.調(diào)相波的調(diào)相指數(shù)與調(diào)制信號頻率無關(guān)，與調(diào)制信號幅度有關(guān)。調(diào)相波的調(diào)相指數(shù)與調(diào)制信號頻率無關(guān)，與調(diào)制信號幅度有關(guān)。 第

29、7章 角度調(diào)制與解調(diào) 7.2 調(diào)頻器與調(diào)頻方法調(diào)頻器與調(diào)頻方法 一、調(diào)頻器一、調(diào)頻器 調(diào)頻器：調(diào)頻器：實現(xiàn)調(diào)頻的電路稱為調(diào)頻器實現(xiàn)調(diào)頻的電路稱為調(diào)頻器(頻率調(diào)制器頻率調(diào)制器)或調(diào)或調(diào) 頻電路。頻電路。 調(diào)頻特性：調(diào)頻特性：是指調(diào)頻器的調(diào)制特性，即是指輸出已調(diào)信是指調(diào)頻器的調(diào)制特性，即是指輸出已調(diào)信 號頻率號頻率(或頻偏或頻偏)隨輸入信號隨輸入信號(調(diào)制信號調(diào)制信號)的變化規(guī)律。的變化規(guī)律。 一般而言，一般而言，調(diào)頻特性調(diào)頻特性如圖如圖7-10所示，所示，其要求如下其要求如下: （1）調(diào)制特性線性度要好）調(diào)制特性線性度要好。 （2）最大頻偏要滿足要求）最大頻偏要滿足要求。 （3）調(diào)制靈敏度要高）

30、調(diào)制靈敏度要高。 （4）載波性能要好）載波性能要好。 uuo f f2 f1 第7章 角度調(diào)制與解調(diào) 二、調(diào)頻方法二、調(diào)頻方法 1直接調(diào)頻法直接調(diào)頻法 這種方法一般是這種方法一般是用調(diào)制電壓直接控制振蕩器的振蕩頻率，用調(diào)制電壓直接控制振蕩器的振蕩頻率， 使振蕩頻率使振蕩頻率f(t)按調(diào)制電壓的規(guī)律變化。按調(diào)制電壓的規(guī)律變化。若被控制的是若被控制的是LC振蕩振蕩 器，則只需控制振蕩回路的某個元件器，則只需控制振蕩回路的某個元件(L或或C)，使其參數(shù)隨調(diào)制，使其參數(shù)隨調(diào)制 電壓變化，就可達到直接調(diào)頻的目的。電壓變化，就可達到直接調(diào)頻的目的。 （一般控制變?nèi)荻O管）（一般控制變?nèi)荻O管） 特點：特點

31、： A 振蕩器與調(diào)制器合二為一；振蕩器與調(diào)制器合二為一； B 在實現(xiàn)線性調(diào)頻的要求下，可以獲得較大的頻偏；在實現(xiàn)線性調(diào)頻的要求下，可以獲得較大的頻偏； C電路相對簡單。電路相對簡單。 D 頻率穩(wěn)定度差。頻率穩(wěn)定度差。 電壓控制的可變電壓控制的可變 電容元件電容元件 第7章 角度調(diào)制與解調(diào) 2間接調(diào)頻法間接調(diào)頻法 基本思想是基本思想是：先將調(diào)制信號積分，然后對載波進行調(diào)相先將調(diào)制信號積分，然后對載波進行調(diào)相。 若先對調(diào)制信號若先對調(diào)制信號u(t)進行積分進行積分, 得到得到u1(t)=t0u(t)dt, 然后將然后將 u1(t)作為調(diào)制信號對載頻信號進行調(diào)相作為調(diào)制信號對載頻信號進行調(diào)相, 則由

32、式可得到則由式可得到: u(t)=Uccosct+kpu1(t)=Uccos ct+kpt0u(t)dt 對于對于u(t)來說來說, 上式是一個調(diào)頻信號表達式。上式是一個調(diào)頻信號表達式。 因此因此, 將調(diào)制信號積分后調(diào)相將調(diào)制信號積分后調(diào)相, 是實現(xiàn)調(diào)頻的另外一種方式是實現(xiàn)調(diào)頻的另外一種方式, 稱為間接調(diào)頻。稱為間接調(diào)頻。 或者說或者說, 間接調(diào)頻是借用調(diào)相的方式來實現(xiàn)調(diào)間接調(diào)頻是借用調(diào)相的方式來實現(xiàn)調(diào) 頻。頻。 第7章 角度調(diào)制與解調(diào) 實現(xiàn)間接調(diào)頻的實現(xiàn)間接調(diào)頻的關(guān)鍵是如何進行相位調(diào)制關(guān)鍵是如何進行相位調(diào)制。通常，實現(xiàn)。通常，實現(xiàn)相位調(diào)制相位調(diào)制 的方法有如下三種的方法有如下三種: (1）矢

33、量合成法）矢量合成法。這種方法。這種方法主要針對的是窄帶的調(diào)頻或調(diào)相信號主要針對的是窄帶的調(diào)頻或調(diào)相信號。 對于單音調(diào)相信號對于單音調(diào)相信號 uPM=Ucos(ct+mpcost) =Ucosctcos(mpcost)-Usin(mpcost)sinct 當當mp/12時時，上式，上式近似為近似為： uPMUcosct-Umpcostsinct 說明在說明在調(diào)相指數(shù)很小時調(diào)相指數(shù)很小時，調(diào)相波可以，調(diào)相波可以由兩個信號合成由兩個信號合成。 第7章 角度調(diào)制與解調(diào) 圖7-11 矢量合成法調(diào)幅、調(diào)相和調(diào)頻 f (t) 放大器 cos ct AM f (t) 放大器 cos ct PM sin ct

34、 /2 (a)(b) f (t) cos ct FM sin ct /2 (c) 積分電路 在在NBPM中，中， 乘法器載波的乘法器載波的 相位要移相相位要移相90 度度 uPMUcosct-Umpcostsinct 第7章 角度調(diào)制與解調(diào) (2) 可變移相法可變移相法 可變移相法就是可變移相法就是利用調(diào)制信號控制移相網(wǎng)絡(luò)或諧振回路利用調(diào)制信號控制移相網(wǎng)絡(luò)或諧振回路 的電抗或電阻元件來實現(xiàn)調(diào)相的電抗或電阻元件來實現(xiàn)調(diào)相。 可控相移網(wǎng)絡(luò)的種類很多。最常用的是可控相移網(wǎng)絡(luò)的種類很多。最常用的是LCLC并聯(lián)諧振回路。并聯(lián)諧振回路。 例如，用調(diào)制信號例如，用調(diào)制信號 u(t)=Ucost去控制一去控制

35、一 個并聯(lián)諧振回路的電容，個并聯(lián)諧振回路的電容， u(t)=0時諧振頻率時諧振頻率f0等于等于 載波頻率載波頻率fc 0 f 0 f c ff 0 f u= -U u=U 使的這種方法也只 能用于窄帶調(diào)制。 另外，從幅頻特性 知道，電壓幅度也 隨調(diào)制信號變化， 因此會產(chǎn)生寄生調(diào) 幅。 第7章 角度調(diào)制與解調(diào) (3) 可變延時法可變延時法 可變延時法是可變延時法是將載波信號通過一可控延時網(wǎng)絡(luò)，延時時間將載波信號通過一可控延時網(wǎng)絡(luò)，延時時間受調(diào)制受調(diào)制 信號控制信號控制，即，即 =kdu(t) 則輸出信號為則輸出信號為 u=Ucosc(t-)=Ucosct-kdcu(t) 由此可知，輸出信號已變成

36、調(diào)相信號了。由此可知，輸出信號已變成調(diào)相信號了。 第7章 角度調(diào)制與解調(diào) 3 3、擴大調(diào)頻器線性頻偏的方法、擴大調(diào)頻器線性頻偏的方法 最大頻偏最大頻偏f fm m與調(diào)制線性是調(diào)頻器的兩個互相矛盾的與調(diào)制線性是調(diào)頻器的兩個互相矛盾的 指標。指標。 當要求絕對絕對頻偏一定，而載波頻率較低時，可先當要求絕對絕對頻偏一定，而載波頻率較低時，可先 在較高的在較高的f fc c上進行調(diào)制，然后通過混頻將載頻降下來，而上進行調(diào)制，然后通過混頻將載頻降下來，而 頻偏的絕對數(shù)值保持不變。頻偏的絕對數(shù)值保持不變。 對于直接調(diào)頻電路對于直接調(diào)頻電路, ,調(diào)制特性的非線性隨最大相對頻偏調(diào)制特性的非線性隨最大相對頻偏

37、f fm m/ /f fc c的增大而增大。的增大而增大。 當難以制成高頻調(diào)頻器時，可以先在較低的載波頻率當難以制成高頻調(diào)頻器時，可以先在較低的載波頻率 上實現(xiàn)調(diào)頻，然后通過倍頻，再混頻的方法來擴大頻偏。上實現(xiàn)調(diào)頻，然后通過倍頻，再混頻的方法來擴大頻偏。 第7章 角度調(diào)制與解調(diào) 通過倍頻器后，瞬時頻率增大到原來的通過倍頻器后，瞬時頻率增大到原來的n倍，即：倍，即： tnntnt mcmc cos)cos()( 這種方法使絕對頻偏和載波頻率都增大了，但相對頻偏不變。這種方法使絕對頻偏和載波頻率都增大了，但相對頻偏不變。 通過混頻器后，瞬時頻率為：通過混頻器后，瞬時頻率為： tt mLc cos)

38、()( 這種方法這種方法絕對頻偏不變絕對頻偏不變。因此可以先在高頻端調(diào)制，然。因此可以先在高頻端調(diào)制，然 后再通過多級混頻，把后再通過多級混頻，把載波頻率載波頻率減低，使它達到減低，使它達到規(guī)定值規(guī)定值。這。這 樣就可以在比較低的載波頻率下獲的樣就可以在比較低的載波頻率下獲的比較大的絕對頻偏比較大的絕對頻偏。 第7章 角度調(diào)制與解調(diào) 通過混頻器后，瞬時頻率為：通過混頻器后，瞬時頻率為： tt mLc cos)()( 這種方法這種方法絕對頻偏不變絕對頻偏不變。因此可以先在高頻端調(diào)制，然。因此可以先在高頻端調(diào)制，然 后再通過多級混頻，把后再通過多級混頻，把載波頻率載波頻率減低，使它達到減低，使它達

39、到規(guī)定值規(guī)定值。這。這 樣就可以在比較低的載波頻率下獲的樣就可以在比較低的載波頻率下獲的比較大的絕對頻偏比較大的絕對頻偏。 第7章 角度調(diào)制與解調(diào) 當難以制成高頻調(diào)制器時，可以先在較當難以制成高頻調(diào)制器時，可以先在較 低的載波頻率上實現(xiàn)調(diào)制，然后通過低的載波頻率上實現(xiàn)調(diào)制，然后通過倍頻倍頻將將 所有頻率提高，最后通過所有頻率提高，最后通過混頻混頻，使載頻值達，使載頻值達 到規(guī)定值。到規(guī)定值。 第7章 角度調(diào)制與解調(diào) 7.3 調(diào)頻電路調(diào)頻電路 一、直接調(diào)頻電路一、直接調(diào)頻電路 1、變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路、變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路 (1) 變?nèi)荻O管調(diào)頻原理變?nèi)荻O管調(diào)頻原理 變?nèi)荻O管結(jié)變?nèi)荻O管

40、結(jié)電容電容Cj與在其兩端所加反偏電壓與在其兩端所加反偏電壓u之間之間存存 在著如下在著如下關(guān)系關(guān)系: 0 (1) j C C u u C0：零偏置時的結(jié)電容：零偏置時的結(jié)電容 u ：PN結(jié)的勢壘電壓（導通電壓）結(jié)的勢壘電壓（導通電壓） u：加到變?nèi)荻O管上的電壓：加到變?nèi)荻O管上的電壓 ：結(jié)電容變化指數(shù)（：結(jié)電容變化指數(shù)（取決于取決于PN結(jié)工藝結(jié)結(jié)工藝結(jié) 構(gòu)構(gòu)）取值取值1/36。 第7章 角度調(diào)制與解調(diào) 圖7-12 變?nèi)莨艿腃ju曲線 0 Cj 2 1/3 1/2 u/V (a) 0 Cj/pF u/V (b) 20 60 40 2468 緩變 型 突變 型 超突變 型 第7章 角度調(diào)制與解調(diào)

41、 靜態(tài)工作點靜態(tài)工作點為為UQ時，時，變?nèi)荻O管結(jié)電容變?nèi)荻O管結(jié)電容為為 0 (1) jQ Q C CC U u 設(shè)在變?nèi)荻O管上加的調(diào)制信號電壓為設(shè)在變?nèi)荻O管上加的調(diào)制信號電壓為u(t)=Ucost， 則： ( )cos QQ uUutUUt 0 0 cos (1) 1 (1cos) (1) (1cos) j Q Q Q Q C C UUt u C UU t Uu u Cmt 是調(diào)制信號為零時的靜態(tài)電是調(diào)制信號為零時的靜態(tài)電 容容 稱為電容調(diào)制度稱為電容調(diào)制度,它表示結(jié)電容它表示結(jié)電容 受調(diào)制信號調(diào)變的程度受調(diào)制信號調(diào)變的程度 第7章 角度調(diào)制與解調(diào) （2) 變?nèi)荻O管直接調(diào)頻性能分析變

42、容二極管直接調(diào)頻性能分析 下面下面分兩種情況討論分兩種情況討論。 1）Cj為回路總電容為回路總電容。 Rb2Rb1 Re Ec Cc L Cc VD u EQ Cb Lc Cj L (a) (b) Cc 圖7-13 變?nèi)莨茏鳛榛芈房傠娙萑拷尤牖芈?振蕩回路振蕩回路 的簡化高的簡化高 頻電路頻電路 u 調(diào)制信號調(diào)制信號 EQ 使二極管反偏使二極管反偏 Cc 隔直，防止隔直，防止UQ通過通過L短路短路 Lc 高扼圈，對高頻開路，對高扼圈，對高頻開路，對 u 短路，使其加在短路，使其加在Cj上上 Cb 高頻旁路高頻旁路 電感三點 式振蕩器 第7章 角度調(diào)制與解調(diào) 若變?nèi)莨苌霞尤糇內(nèi)莨苌霞觰(t)，

43、就會使得，就會使得Cj隨時間變化（時變電容），此時隨時間變化（時變電容），此時振振 蕩頻率為蕩頻率為： /2/2 11 ( )(1cos)(1cos) c jQ tmtmt LCLC 式中式中 為為不加調(diào)制信號的振蕩頻率不加調(diào)制信號的振蕩頻率。1 cQ LC 若若=2,則得則得 ( )(1cos) ( ) c c tmt t 第7章 角度調(diào)制與解調(diào) 第7章 角度調(diào)制與解調(diào) 一般情況下一般情況下， 2，可以展開成冪級數(shù)： 忽略高次項，上式可近似為：忽略高次項，上式可近似為： 22 2 ( )(1)cos(1)cos2 8 228 2 coscos2 cccc ccmm tmmtmt tt 中心頻

44、率，中心頻率， 有偏移有偏移;m 越大，偏移越大，偏移 越大越大 線性調(diào)頻項線性調(diào)頻項 二次諧波項。由調(diào)制特性非線性二次諧波項。由調(diào)制特性非線性 引起。引起。 m越大，失真越大越大，失真越大 當當m足夠小時，可忽略中心頻率的偏離和諧波失真項，足夠小時，可忽略中心頻率的偏離和諧波失真項，則則 ) cos 2 1 ()( c tmt 第7章 角度調(diào)制與解調(diào) 最大頻偏最大頻偏 c 2 m m 調(diào)頻靈敏度調(diào)頻靈敏度 可見：將變?nèi)荻O管全部接入振蕩回路來構(gòu)成直接可見：將變?nèi)荻O管全部接入振蕩回路來構(gòu)成直接 調(diào)頻電路時，為減小非線性失真和中心頻率的偏離，調(diào)頻電路時，為減小非線性失真和中心頻率的偏離， 應(yīng)設(shè)

45、法使變?nèi)荻O管工作在應(yīng)設(shè)法使變?nèi)荻O管工作在=2的區(qū)域，若的區(qū)域，若2， 則應(yīng)限制調(diào)制信號的大小。則應(yīng)限制調(diào)制信號的大小。 222 mccc ff QQ m kS UUEuE 為減小為減小2所引起的非線性，以及因溫度、偏置電壓所引起的非線性，以及因溫度、偏置電壓 等對等對CjQ的影響所造成的調(diào)頻波中心頻率的不穩(wěn)定，的影響所造成的調(diào)頻波中心頻率的不穩(wěn)定，在實際在實際 應(yīng)用中，常采用變?nèi)荻O管部分接入振蕩回路方式。應(yīng)用中，常采用變?nèi)荻O管部分接入振蕩回路方式。 第7章 角度調(diào)制與解調(diào) （2）Cj作為回路部分電容接入回路作為回路部分電容接入回路。 在實際應(yīng)用中，在實際應(yīng)用中，通常通常 2，Cj作為回

46、路總電容將會使調(diào)作為回路總電容將會使調(diào) 頻特性出現(xiàn)非線性，輸出信號的頻率穩(wěn)定度也將下降頻特性出現(xiàn)非線性，輸出信號的頻率穩(wěn)定度也將下降。因此，。因此， 通常利用對變?nèi)荻O管串聯(lián)或并聯(lián)電容的方法來調(diào)整回路總通常利用對變?nèi)荻O管串聯(lián)或并聯(lián)電容的方法來調(diào)整回路總 電容電容C與電壓與電壓u之間的特性。之間的特性。 LC1 C2 Cj 圖7-17 部分接入的振蕩回路 2 1 2 2 1 2(1 cos) j j Q Q C C CC CC C C C CmtC 變?nèi)莨懿糠纸尤牖芈返囊话汶娐房勺內(nèi)莨懿糠纸尤牖芈返囊话汶娐房珊喕癁閳D簡化為圖7-17，這樣，這樣，回路的回路的 總電容總電容為：為： 第7章 角度

47、調(diào)制與解調(diào) 振蕩頻率振蕩頻率為為 22 12 22 22 1 ( )(1coscos) coscos2 22 c cccc tAmtA mt AA mAmtmt 式中 2 1 2 1 22 2 2 1 1122 1 () 2 31(1)1 8421 (1)(1) c Q Q C C L C CC A p A pppp ppp pp 1 2 1 2 Q Q C p C C p C P為大于1的數(shù) 第7章 角度調(diào)制與解調(diào) 可以看出，當可以看出，當Cj部分接入時，其最大頻偏為：部分接入時，其最大頻偏為： 1 2 mcc fAmfmf p 22 1 ( )coscos2 22 c AA f tmfmA

48、tmt 因此，瞬時頻偏為：因此，瞬時頻偏為： 上式說明，上式說明，最大頻偏是全接入的最大頻偏是全接入的1/p。其控制靈敏度減少了。其控制靈敏度減少了 p倍。倍。 22 12 22 22 1 ( )(1coscos) coscos2 22 c cccc tAmtA mt AA mAmtmt c 2 m m 全接入時 第7章 角度調(diào)制與解調(diào) 因此：因此： 部分接入時，最大頻偏比全接入時部分接入時，最大頻偏比全接入時 小了小了p倍，而且倍，而且p越大，越大， 頻偏越小。（調(diào)制信號的控制能力減弱，致使頻偏變小，）但頻偏越小。（調(diào)制信號的控制能力減弱，致使頻偏變小，）但 同時整個回路受溫度影響也減小，中

49、心頻率的穩(wěn)定度將提高，同時整個回路受溫度影響也減小，中心頻率的穩(wěn)定度將提高， 寄生調(diào)制也將減小，非線性也會減小。寄生調(diào)制也將減小，非線性也會減小。 總之：總之： 采用變?nèi)荻O管采用變?nèi)荻O管LC振蕩器實現(xiàn)直接調(diào)頻時，電路相對簡振蕩器實現(xiàn)直接調(diào)頻時，電路相對簡 單，但由于晶體管以及變?nèi)荻O管的非線性作用，以及它們單，但由于晶體管以及變?nèi)荻O管的非線性作用，以及它們 的參數(shù)易受環(huán)境溫度等影響，因此中心頻率穩(wěn)定度不是很高，的參數(shù)易受環(huán)境溫度等影響，因此中心頻率穩(wěn)定度不是很高， 具有高次諧波失真，同時還會帶來寄生調(diào)幅，嚴重時可能會具有高次諧波失真，同時還會帶來寄生調(diào)幅，嚴重時可能會 產(chǎn)生間歇振蕩等。產(chǎn)

50、生間歇振蕩等。 第7章 角度調(diào)制與解調(diào) 圖7-19 變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路舉例 （a）實際電路;（b）等效電路 1000 pF 4.3 k 10 k 1 k 12 H 3AG80D 10 pF 15 pF 15 pF 輸出 12 H 33 pF L 1000 pF 20 H 1000 pF1000 pF 12 V 22CC1E 12 H 調(diào)制信號輸入 偏置電壓 33 pF L 15 pF 10 pF (a) (b) 1000 pF 振蕩回路電容振蕩回路電容經(jīng)經(jīng)12H電感加電感加 至兩管負端至兩管負端 對高頻而言對高頻而言,兩變?nèi)莨苁谴?lián)的兩變?nèi)莨苁谴?lián)的,總變?nèi)莨茈娙菘傋內(nèi)莨茈娙軨j=Cj/2

51、。這樣加到每個變。這樣加到每個變 容管的高頻電壓就降低一半，從而可以減弱高頻電壓對電容的影響；同時，容管的高頻電壓就降低一半，從而可以減弱高頻電壓對電容的影響；同時， 采用反向串聯(lián)組態(tài)，在高頻信號的任意半周期內(nèi)，一個變?nèi)莨艿牟捎梅聪虼?lián)組態(tài)，在高頻信號的任意半周期內(nèi)，一個變?nèi)莨艿募纳娙菁纳娙菰鲈?大，另一個則減小，二者相互抵消，能減弱寄生調(diào)制。大，另一個則減小，二者相互抵消，能減弱寄生調(diào)制。 第7章 角度調(diào)制與解調(diào) 2. 晶體振蕩器直接調(diào)頻電路晶體振蕩器直接調(diào)頻電路 為得到高穩(wěn)定度調(diào)頻信號為得到高穩(wěn)定度調(diào)頻信號,須采取穩(wěn)頻措施須采取穩(wěn)頻措施,如增加自動頻如增加自動頻 率微調(diào)電路或鎖相環(huán)路。

52、還有一種穩(wěn)頻的簡單方法是率微調(diào)電路或鎖相環(huán)路。還有一種穩(wěn)頻的簡單方法是直接對晶直接對晶 體振蕩器調(diào)頻。體振蕩器調(diào)頻。 調(diào) 制 信 號 R 3 C j R 4 R 2 C 2 C 1 R 5 C 3 R 1 R 6 輸 出 E c C 2 C j C 1 (a) (b) 圖721 晶體振蕩器直接調(diào)頻電路 （a）實際電路;（b）交流等效電路 (b) (a) C1 C2 Cj 第7章 角度調(diào)制與解調(diào) 這個電路是并聯(lián)型皮爾斯晶體振蕩器，通過變?nèi)荻O管，這個電路是并聯(lián)型皮爾斯晶體振蕩器，通過變?nèi)荻O管， 使電路的振蕩頻率在串聯(lián)和并聯(lián)頻率之間改變。使電路的振蕩頻率在串聯(lián)和并聯(lián)頻率之間改變。 )( 2 1

53、) 2 1 (1 1111 0 1 00 21 L q qqq L q qL q jL CC C f p fpff CC C CCC C p CCCC 總并聯(lián)電容為：總并聯(lián)電容為： 晶體的接入系數(shù)為：晶體的接入系數(shù)為： 振蕩頻率為：振蕩頻率為： 采用晶體振蕩器直接調(diào)頻，穩(wěn)定度高，當頻偏非常采用晶體振蕩器直接調(diào)頻，穩(wěn)定度高，當頻偏非常 小，實際應(yīng)用時一般需要擴大頻偏。小，實際應(yīng)用時一般需要擴大頻偏。 (7-38) (7-39) (7-40) 第7章 角度調(diào)制與解調(diào) 二、間接調(diào)頻電路 間接調(diào)頻的關(guān)鍵是調(diào)相。間接調(diào)頻的關(guān)鍵是調(diào)相。 回路參數(shù)移相電路回路參數(shù)移相電路 圖圖7-23是一個變?nèi)荻O管調(diào)相電

54、路。它是一個變?nèi)荻O管調(diào)相電路。它將受調(diào)制信號控將受調(diào)制信號控 制的變?nèi)莨茏鳛檎袷幓芈返囊粋€元件制的變?nèi)莨茏鳛檎袷幓芈返囊粋€元件。Lc1、Lc2為高頻扼流為高頻扼流 圈，分別防止高頻信號進入直流電源及調(diào)制信號源中。圈，分別防止高頻信號進入直流電源及調(diào)制信號源中。 圖7-23 單回路變?nèi)莨苷{(diào)相器 高頻 振蕩 輸入 Rb2 Rb1 Lc1 V Re Ce L C1 C VD R2 R1 Ec C3 Lc2 C2 調(diào)相信號 輸 出 調(diào)制信號 輸 入 第7章 角度調(diào)制與解調(diào) 設(shè)輸入調(diào)制信號為設(shè)輸入調(diào)制信號為Ucost,則其瞬時頻偏則其瞬時頻偏(此處為回路諧振此處為回路諧振 頻率的偏移頻率的偏移)為：為

55、： t p mQ f f Q f f Q tmf p f cos2 2arctan cos 2 0 6 0 0 并聯(lián)諧振電路的電壓、電流間相移為：并聯(lián)諧振電路的電壓、電流間相移為： 上式說明，回路產(chǎn)生的相移按調(diào)制信號的規(guī)律變化，若調(diào)制上式說明，回路產(chǎn)生的相移按調(diào)制信號的規(guī)律變化，若調(diào)制 信號先積分后在加入，則輸出信號的頻率將隨積分前調(diào)制信號信號先積分后在加入，則輸出信號的頻率將隨積分前調(diào)制信號 的規(guī)律變化。的規(guī)律變化。 第7章 角度調(diào)制與解調(diào) 7.4 鑒頻器與鑒頻方法鑒頻器與鑒頻方法 一、鑒頻器 1、概念、概念 角調(diào)波的解調(diào)就是從角調(diào)波中恢復出原調(diào)制信號的過程。角調(diào)波的解調(diào)就是從角調(diào)波中恢復出

56、原調(diào)制信號的過程。 頻率檢波器頻率檢波器(鑒頻器鑒頻器)：調(diào)頻波的解調(diào)電路稱為頻率檢波器：調(diào)頻波的解調(diào)電路稱為頻率檢波器 或鑒頻器（或鑒頻器（FD），為了消除干擾，通常鑒頻器中包含限幅），為了消除干擾，通常鑒頻器中包含限幅 器。器。 相位檢波器相位檢波器(鑒相器鑒相器)：調(diào)相波的解調(diào)電路稱為相位檢波器：調(diào)相波的解調(diào)電路稱為相位檢波器 或鑒相器（或鑒相器（PD）。）。 第7章 角度調(diào)制與解調(diào) 圖7-28 鑒頻器及鑒頻特性 變換器 f uo fB uomax uo fcfAf (a)(b) 2、鑒頻器的主要參數(shù)、鑒頻器的主要參數(shù) 鑒頻器鑒頻器：是：是一個將輸入調(diào)頻波的瞬時頻率一個將輸入調(diào)頻波的瞬時

57、頻率f（或頻偏（或頻偏f)變變 換為相應(yīng)的解調(diào)輸出電壓換為相應(yīng)的解調(diào)輸出電壓uo的變換器的變換器。 理想鑒頻特性曲線應(yīng)是一條直線，但實際上往往有彎曲，呈理想鑒頻特性曲線應(yīng)是一條直線，但實際上往往有彎曲，呈 S形，如下圖所示。形，如下圖所示。 第7章 角度調(diào)制與解調(diào) 1）鑒頻器的中心頻率）鑒頻器的中心頻率f0 鑒頻器的中心頻率鑒頻器的中心頻率f0對應(yīng)于鑒頻特性曲線原點處的頻對應(yīng)于鑒頻特性曲線原點處的頻 率。通常，由于鑒頻器在中頻放大器之后，故中心頻率率。通常，由于鑒頻器在中頻放大器之后，故中心頻率 中頻頻率相同。中頻頻率相同。 2）鑒頻帶寬）鑒頻帶寬Bm 鑒頻帶寬鑒頻帶寬Bm:是是指鑒頻器能夠不

58、失真地解調(diào)所允許輸指鑒頻器能夠不失真地解調(diào)所允許輸 入信號頻率變化的最大范圍入信號頻率變化的最大范圍。 在圖在圖7-28中：若中：若fA=fA-fc=fc-fB，則，則Bm= 2fA 第7章 角度調(diào)制與解調(diào) 3）鑒頻器的線性度）鑒頻器的線性度 鑒頻器的線性度：是指鑒頻特性曲線在鑒頻帶寬內(nèi)的鑒頻器的線性度：是指鑒頻特性曲線在鑒頻帶寬內(nèi)的 線性特性。線性特性。 4）鑒頻跨導）鑒頻跨導SD 鑒頻跨導鑒頻跨導SD :是指鑒頻器在載頻處的斜率，它表示單位是指鑒頻器在載頻處的斜率，它表示單位 頻偏所能產(chǎn)生的解調(diào)輸出電壓。頻偏所能產(chǎn)生的解調(diào)輸出電壓。鑒頻跨導又叫做鑒頻靈敏鑒頻跨導又叫做鑒頻靈敏 度度。用公式

59、表示為：。用公式表示為： 0c oo Dff f dudu S dfd f 鑒頻跨導也可以理解為將輸入頻率轉(zhuǎn)換為輸出電壓的能鑒頻跨導也可以理解為將輸入頻率轉(zhuǎn)換為輸出電壓的能 力或效率，因此又稱為鑒頻效率力或效率，因此又稱為鑒頻效率。 第7章 角度調(diào)制與解調(diào) 二、鑒頻方法 鑒頻方法的分類鑒頻方法的分類 (1) 直接鑒頻法直接鑒頻法：是直接：是直接從調(diào)頻信號的頻率中提取原來從調(diào)頻信號的頻率中提取原來 調(diào)制信號的方法調(diào)制信號的方法。主要有。主要有脈沖計數(shù)鑒頻脈沖計數(shù)鑒頻法。法。 (2) 間接鑒頻法間接鑒頻法：就是先對調(diào)頻信號進行變換或處理，就是先對調(diào)頻信號進行變換或處理， 再從變換后的信號中提取原調(diào)

60、制信號的鑒頻方法再從變換后的信號中提取原調(diào)制信號的鑒頻方法。又可。又可 分為分為振幅鑒頻法和相位鑒頻法振幅鑒頻法和相位鑒頻法兩大類。兩大類。 第7章 角度調(diào)制與解調(diào) 1、振幅鑒頻法、振幅鑒頻法 調(diào)頻波振幅恒定，故無法直接用包絡(luò)檢波器解調(diào)。鑒調(diào)頻波振幅恒定，故無法直接用包絡(luò)檢波器解調(diào)。鑒 于二極管峰值包絡(luò)檢波器線路簡單、性能好，于二極管峰值包絡(luò)檢波器線路簡單、性能好，能否把包能否把包 絡(luò)檢波器用于調(diào)頻解調(diào)器中呢？絡(luò)檢波器用于調(diào)頻解調(diào)器中呢？ 顯然，若能將等幅的顯然，若能將等幅的調(diào)頻信號變換調(diào)頻信號變換成振幅也隨瞬時頻成振幅也隨瞬時頻 率變化、既調(diào)頻又調(diào)幅的率變化、既調(diào)頻又調(diào)幅的FMAM波，就可以