通信電子電路第4章_調(diào)制、解調(diào)與變頻電路

1、第四章：調(diào)制、解調(diào)與變頻電路第四章：調(diào)制、解調(diào)與變頻電路信息與通信工程學(xué)院信息與通信工程學(xué)院1 1綜述與內(nèi)容提要綜述與內(nèi)容提要基帶信號與基帶傳輸基帶信號與基帶傳輸調(diào)制解調(diào)的定義調(diào)制解調(diào)的定義調(diào)制解調(diào)的作用：調(diào)制解調(diào)的作用：提高頻率以便于輻射提高頻率以便于輻射實現(xiàn)實現(xiàn)信道復(fù)用信道復(fù)用：頻分、時分、碼分復(fù)用：頻分、時分、碼分復(fù)用改善系統(tǒng)性能改善系統(tǒng)性能調(diào)制解調(diào)的分類及本章的討論內(nèi)容調(diào)制解調(diào)的分類及本章的討論內(nèi)容變頻變頻必須牢記載波、調(diào)必須牢記載波、調(diào)制信號的定義制信號的定義頻率變換過程及其分類頻率變換過程及其分類2調(diào)幅原理調(diào)幅原理( (一一) )00( )cos()cos(2)ccmcmv tVt

2、Vf t高頻載高頻載波為：波為：調(diào)幅波的表達(dá)式及波形圖調(diào)幅波的表達(dá)式及波形圖( (一一) )設(shè)初始相位為零設(shè)初始相位為零調(diào)幅的定義調(diào)幅的定義調(diào)制信號為：調(diào)制信號為：( )coscos2mmvtVtfVt 已調(diào)波：已調(diào)波：0co)(coss()cAmMmVkvtVtt3調(diào)幅原理調(diào)幅原理( (二二) )調(diào)幅波的表達(dá)式及波形圖調(diào)幅波的表達(dá)式及波形圖( (二二) )調(diào)幅度調(diào)幅度( (調(diào)幅系數(shù)調(diào)幅系數(shù)) )：/amcmmkVV000( )(cos)cos1coscos1coscosmAMcmmcmcmcmakVvtVkVttVttVVmttmaxmin(1),(1)AMcmaAMcmaVVmVVmmax

3、min100%2AMAMacmVVmV(0,1am 4調(diào)幅原理調(diào)幅原理( (三三) )調(diào)幅波的頻譜及頻譜寬度調(diào)幅波的頻譜及頻譜寬度調(diào)幅過程實際上是調(diào)幅過程實際上是一種頻率搬移過程一種頻率搬移過程調(diào)幅波的頻譜寬度調(diào)幅波的頻譜寬度BWBW是是調(diào)制信號最高頻調(diào)制信號最高頻率的兩倍率的兩倍實際上調(diào)制信號常實際上調(diào)制信號常常不是簡單的單頻信常不是簡單的單頻信號，而是號，而是由許多頻率由許多頻率分量組成的分量組成的0000( )1coscos11coscos()cos()22AMcmacmacmacmvtVmttVtm Vtm Vt5調(diào)幅原理調(diào)幅原理( (四四) )調(diào)幅波的功率調(diào)幅波的功率LR設(shè)負(fù)載為設(shè)負(fù)

4、載為 ，則：，則：212cmCLVPR214SSBacPm P2122DSBSSBacPPm P212aAMCDSBCmPPPP已調(diào)波的輸出功率大于載波功率，增加已調(diào)波的輸出功率大于載波功率，增加的部分就是的部分就是上、下邊頻功率之和上、下邊頻功率之和，也是用，也是用于于傳送信息的有用功率傳送信息的有用功率所增加的功率與所增加的功率與 的關(guān)系的關(guān)系am調(diào)幅波中包含有用信息的邊帶功率很小調(diào)幅波中包含有用信息的邊帶功率很小6調(diào)幅原理調(diào)幅原理( (五五) )雙邊帶調(diào)制和單邊帶調(diào)制方式雙邊帶調(diào)制和單邊帶調(diào)制方式( (一一) )若在傳輸前若在傳輸前將載頻抑將載頻抑制掉制掉，就可以在不影，就可以在不影響信

5、息傳輸?shù)臈l件下響信息傳輸?shù)臈l件下大大大大節(jié)省發(fā)射機(jī)的發(fā)節(jié)省發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率射功率只傳輸兩個邊帶的調(diào)只傳輸兩個邊帶的調(diào)制方式即為抑制載頻制方式即為抑制載頻的雙邊帶調(diào)制，簡稱的雙邊帶調(diào)制，簡稱為雙邊帶調(diào)制，為雙邊帶調(diào)制，DSBDSB00( )cos()cos() 2acmDSBm Vvttt0000( )1coscos11coscos()cos()22AMcmacmacmacmvtVmttVtm Vtm Vt7調(diào)幅原理調(diào)幅原理( (六六) )雙邊帶調(diào)制和單邊帶調(diào)制方式雙邊帶調(diào)制和單邊帶調(diào)制方式( (二二) )雙邊帶調(diào)制雙邊帶調(diào)制的時域波形的時域波形雙邊帶調(diào)制雙邊帶調(diào)制的帶寬的帶寬單邊帶調(diào)制，單邊帶

6、調(diào)制，SSBSSB單邊帶調(diào)制單邊帶調(diào)制的帶寬及優(yōu)的帶寬及優(yōu)點點單邊帶調(diào)制單邊帶調(diào)制要求收、發(fā)要求收、發(fā)兩端的載波兩端的載波嚴(yán)格同步嚴(yán)格同步8調(diào)幅原理調(diào)幅原理( (七七) )殘留邊帶調(diào)制方式殘留邊帶調(diào)制方式請自行學(xué)習(xí)請自行學(xué)習(xí)9低電平調(diào)幅電路簡介低電平調(diào)幅電路簡介低電平調(diào)幅電路是在低電平調(diào)幅電路是在發(fā)射機(jī)的末前級產(chǎn)生發(fā)射機(jī)的末前級產(chǎn)生已調(diào)波已調(diào)波，再經(jīng)過，再經(jīng)過線性高頻功率放大器線性高頻功率放大器放大放大后達(dá)到所需要的發(fā)射功率后達(dá)到所需要的發(fā)射功率由于起調(diào)制作用的非線性器件工作在中、由于起調(diào)制作用的非線性器件工作在中、小信號狀態(tài)，因此較易獲得小信號狀態(tài)，因此較易獲得高度線性的調(diào)高度線性的調(diào)幅波幅

7、波，可用來產(chǎn)生普通調(diào)幅、單雙邊帶波，可用來產(chǎn)生普通調(diào)幅、單雙邊帶波質(zhì)量較好、采用較多的是用質(zhì)量較好、采用較多的是用乘法器乘法器構(gòu)成的構(gòu)成的調(diào)幅電路調(diào)幅電路10普通振幅調(diào)制電路普通振幅調(diào)制電路載波電壓加載波電壓加在在4 4端端輸入饋通電輸入饋通電壓壓調(diào)零電路調(diào)零電路接在接在8 8端端調(diào)制電壓加調(diào)制電壓加在在9 9端端外加可調(diào)直外加可調(diào)直流電壓加在流電壓加在1212端端0( )cos(1cos)( )( )cosymaxccmv tVVtVmtv tv tVt 00000( )(1cos)coscoscos()cos() 2acmacmcmv tkVmtVtm kVVkVVttt /ammVV故可

8、通過故可通過調(diào)整偏壓調(diào)整偏壓改變調(diào)幅系數(shù)改變調(diào)幅系數(shù)的大小的大小11雙邊帶調(diào)幅雙邊帶調(diào)幅( (平衡調(diào)幅器平衡調(diào)幅器) )電路電路0( )cos( )cosxmycmv tVtv tVt0000( )coscoscos()cos() mcmmcmv tkVt VtkV Vtt 乘法器的乘法器的8 8端端和和1212端必須加端必須加入饋通電壓調(diào)入饋通電壓調(diào)零電路以便進(jìn)零電路以便進(jìn)行精確調(diào)零，行精確調(diào)零，否則在輸出端否則在輸出端會出現(xiàn)很大的會出現(xiàn)很大的載漏電壓載漏電壓12單邊帶調(diào)幅電路單邊帶調(diào)幅電路( (一一) )可在左圖所示可在左圖所示電路后面使用電路后面使用適當(dāng)?shù)倪m當(dāng)?shù)臑V波器濾波器以得到以得到單

9、邊帶單邊帶調(diào)幅信號調(diào)幅信號，即，即濾波法濾波法濾波法要求帶濾波法要求帶通濾波器具有通濾波器具有極為陡峭的、極為陡峭的、接近于矩形接近于矩形的的衰減特性衰減特性解決方法之一為采用移相法解決方法之一為采用移相法13單邊帶調(diào)幅電路單邊帶調(diào)幅電路( (二二) )單音調(diào)制的上邊帶信號可以表示為：單音調(diào)制的上邊帶信號可以表示為：移相法不再需要移相法不再需要制作制作衰減特性極衰減特性極其陡峭其陡峭的濾波器的濾波器000( )cos()coscossinsincmmcmmcmmv tKV VtKV VttKV Vtt 移相法的缺點：移相法的缺點：要求移相網(wǎng)絡(luò)在要求移相網(wǎng)絡(luò)在整個頻帶范圍內(nèi)整個頻帶范圍內(nèi)都要準(zhǔn)確

10、地移相都要準(zhǔn)確地移相909014二極管調(diào)幅電路二極管調(diào)幅電路單二極管調(diào)幅電路單二極管調(diào)幅電路二極管平衡調(diào)幅電路二極管平衡調(diào)幅電路二極管環(huán)形調(diào)幅電路二極管環(huán)形調(diào)幅電路其原理均利用了二極管器件的其原理均利用了二極管器件的非線性非線性可自學(xué)或參照可自學(xué)或參照4.4(4.4(變頻原理與變頻原理與電路電路) )中的相關(guān)內(nèi)容中的相關(guān)內(nèi)容15高電平調(diào)幅電路高電平調(diào)幅電路( (一一) )高電平調(diào)幅電路高電平調(diào)幅電路是由是由發(fā)射機(jī)最后發(fā)射機(jī)最后一級一級直接產(chǎn)生滿直接產(chǎn)生滿足發(fā)射功率要求足發(fā)射功率要求的的已調(diào)波已調(diào)波為獲得大的輸出功率和高效率，用為獲得大的輸出功率和高效率，用調(diào)制信調(diào)制信號號控制諧振放大電路的控制

11、諧振放大電路的輸出功率輸出功率來實現(xiàn)調(diào)來實現(xiàn)調(diào)幅，即直接利用功放級晶體管工作在乙類幅，即直接利用功放級晶體管工作在乙類或丙類的或丙類的非線性狀態(tài)非線性狀態(tài)實現(xiàn)實現(xiàn)頻譜的搬移作用頻譜的搬移作用主要用來產(chǎn)生主要用來產(chǎn)生普通調(diào)幅波普通調(diào)幅波。其突出優(yōu)點是。其突出優(yōu)點是整機(jī)效率高整機(jī)效率高，適用于，適用于大型通信大型通信或或廣播設(shè)備廣播設(shè)備的的普通調(diào)幅發(fā)射機(jī)普通調(diào)幅發(fā)射機(jī)主要有主要有集電極調(diào)幅集電極調(diào)幅、基極調(diào)幅基極調(diào)幅以及以及集電極集電極- -基極基極( (或發(fā)射極或發(fā)射極) )組合調(diào)幅組合調(diào)幅16高電平調(diào)幅電路高電平調(diào)幅電路( (二二) )集電極調(diào)幅電路集電極調(diào)幅電路即用即用調(diào)制信號調(diào)制信號改改變

12、高頻諧振功率變高頻諧振功率放大器的放大器的集電極集電極電源電壓電源電壓，以實，以實現(xiàn)調(diào)幅現(xiàn)調(diào)幅( )cosCCCmvtVVt基極調(diào)幅電路即基極調(diào)幅電路即用用調(diào)制信號調(diào)制信號改變改變高頻諧振功率放高頻諧振功率放大器的大器的基極電源基極電源電壓電壓，以實現(xiàn)調(diào)，以實現(xiàn)調(diào)幅幅( )cosBBBmv tVVt17檢波器綜述檢波器綜述調(diào)幅波的解調(diào)又稱作調(diào)幅波的解調(diào)又稱作振幅檢波振幅檢波，把，把高高頻已調(diào)波頻已調(diào)波還原為還原為低頻信號低頻信號的裝置叫做的裝置叫做幅度檢波器幅度檢波器，簡稱為，簡稱為檢波器檢波器檢波方式的分類及其適用場合：檢波方式的分類及其適用場合：平方平方律檢波律檢波和和峰值包絡(luò)檢波峰值包絡(luò)

13、檢波適用于適用于解調(diào)普解調(diào)普通的調(diào)幅波通的調(diào)幅波；乘積檢波乘積檢波還可以還可以解調(diào)雙解調(diào)雙邊帶及單邊帶調(diào)幅信號邊帶及單邊帶調(diào)幅信號檢波器必須利用檢波器必須利用非線性元件非線性元件來完成來完成檢波器的技術(shù)指標(biāo)：檢波器的技術(shù)指標(biāo)：檢波效率檢波效率 要高要高dK檢波器的輸入電阻檢波器的輸入電阻 要大要大iR檢波失真要小檢波失真要小檢波器的濾波器的濾波性能要好檢波器的濾波器的濾波性能要好18大信號峰值包絡(luò)檢波的工作原理大信號峰值包絡(luò)檢波的工作原理( (一一) )大信號二極管檢波的物理過程大信號二極管檢波的物理過程19大信號峰值包絡(luò)檢波的工作原理大信號峰值包絡(luò)檢波的工作原理( (二二) )由于電容上的由

14、于電容上的波動電壓波動電壓略小于略小于載波電載波電壓的峰值壓的峰值，只要設(shè)法把，只要設(shè)法把波動的高頻部波動的高頻部分濾除掉分濾除掉，就可以得到，就可以得到有用的檢波輸有用的檢波輸出信號電壓出信號電壓，如選擇較大的，如選擇較大的時間常數(shù)時間常數(shù)輸出電壓既包含輸出電壓既包含低頻分量低頻分量、直流分量直流分量，也包含也包含鋸齒型電壓鋸齒型電壓20大信號峰值包絡(luò)檢波的性能指標(biāo)大信號峰值包絡(luò)檢波的性能指標(biāo)( (一一) )電壓傳輸系數(shù)電壓傳輸系數(shù)dK峰值包絡(luò)檢波峰值包絡(luò)檢波時，輸出電壓的大小接近于時，輸出電壓的大小接近于輸入電壓的振幅。一般地說，這種檢波方輸入電壓的振幅。一般地說，這種檢波方式式電壓傳輸系

15、數(shù)較大電壓傳輸系數(shù)較大，可達(dá)，可達(dá)0.90.9以上以上輸入電阻輸入電阻iR對于對于串聯(lián)檢波電路串聯(lián)檢波電路來說，在大信號檢波時，來說，在大信號檢波時，當(dāng)負(fù)載電阻遠(yuǎn)大于二極管正向?qū)〞r的等當(dāng)負(fù)載電阻遠(yuǎn)大于二極管正向?qū)〞r的等效電阻時，檢波器的效電阻時，檢波器的輸入電阻大約等于負(fù)輸入電阻大約等于負(fù)載電阻的一半載電阻的一半。因此。因此負(fù)載電阻越大，則檢負(fù)載電阻越大，則檢波器的輸入電阻也越大波器的輸入電阻也越大，它對前級的影響，它對前級的影響也越小也越小決定電壓傳輸系數(shù)的因素為決定電壓傳輸系數(shù)的因素為 和和drLR21大信號峰值包絡(luò)檢波的性能指標(biāo)大信號峰值包絡(luò)檢波的性能指標(biāo)( (二二) )惰性失真惰性

16、失真( (對角切割失真對角切割失真) )產(chǎn)生原因產(chǎn)生原因防止方法：防止方法：必須在任何一個高必須在任何一個高頻信號周期內(nèi)頻信號周期內(nèi)輸入輸入信號包絡(luò)信號包絡(luò)下降最快下降最快的時刻，保證電容的時刻，保證電容器器 通過負(fù)載通過負(fù)載 的的放電速度放電速度大于大于包絡(luò)包絡(luò)下降速度下降速度CLR2max1aLamR Cm510LcR C2max1510aLcamR Cm22大信號峰值包絡(luò)檢波的性能指標(biāo)大信號峰值包絡(luò)檢波的性能指標(biāo)( (三三) )負(fù)峰切割失真負(fù)峰切割失真電路結(jié)構(gòu)說明電路結(jié)構(gòu)說明22L iLLiR rRRRr負(fù)峰切割失真的產(chǎn)生負(fù)峰切割失真的產(chǎn)生原理原理避免負(fù)峰切割失避免負(fù)峰切割失真的條件和方

17、法真的條件和方法1222122LLLLiLLiRRRRrRRRr22iaLiLrRmRrR23大信號峰值包絡(luò)檢波的性能指標(biāo)大信號峰值包絡(luò)檢波的性能指標(biāo)( (四四) )還需要考慮電容還需要考慮電容 對調(diào)制信號上限頻對調(diào)制信號上限頻率率 以及電容以及電容 對下限頻率對下限頻率 的的影響，必須保證影響，必須保證 和和 ，才能避免檢波器的頻率，才能避免檢波器的頻率失真失真CCCmaxminmax1/()LRC2max1/()iCrC24乘積型同步檢波器乘積型同步檢波器( (一一) )可用于解調(diào)抑制載波的雙邊帶及單邊可用于解調(diào)抑制載波的雙邊帶及單邊帶信號帶信號rv其特點為在接收端提供一個與載波同其特點為

18、在接收端提供一個與載波同步的本地振蕩信號步的本地振蕩信號 ，又稱相干信號，又稱相干信號可使用由模擬乘法器構(gòu)成的乘積檢波可使用由模擬乘法器構(gòu)成的乘積檢波或由二極管構(gòu)成的平衡同步檢波電路或由二極管構(gòu)成的平衡同步檢波電路普通調(diào)幅普通調(diào)幅波的解調(diào)波的解調(diào)電路電路0 時：時：相干解調(diào)相干解調(diào)的原理的原理00001( )cos22211cos(2)cos(2)1s44co2cmrmcmrcmrmmcmrmamracmkV VkV Vv tkV VtkV V mtttkVmV00( )(1cos)cos,( )cos()AMcmarrmvtVmtt v tVt25乘積型同步檢波器乘積型同步檢波器( (二二)

19、 )001( )cosco1os2s22cacmramcmrmkm V Vtv tkm V Vtt模擬乘法器檢波的優(yōu)點：檢波線性好；模擬乘法器檢波的優(yōu)點：檢波線性好；對同步信號的幅度大小無嚴(yán)格要求對同步信號的幅度大小無嚴(yán)格要求00( )coscos,( )cosDSBacmrrmvtm Vtt v tVt 26正交振幅調(diào)制與解調(diào)正交振幅調(diào)制與解調(diào)( (一一) )使用兩個獨(dú)立的基帶信號對兩個頻使用兩個獨(dú)立的基帶信號對兩個頻率相同，但相位相差率相同，但相位相差9090的正弦載的正弦載波分別進(jìn)行波分別進(jìn)行抑制載波的雙邊帶調(diào)制抑制載波的雙邊帶調(diào)制Quadrature Amplitude Modulat

20、ion, QAMQAM由由兩路振幅調(diào)制構(gòu)成兩路振幅調(diào)制構(gòu)成，這兩，這兩路振幅調(diào)制的載波路振幅調(diào)制的載波同頻正交同頻正交，調(diào)制，調(diào)制信號信號相互獨(dú)立相互獨(dú)立，在同一帶寬內(nèi)利用，在同一帶寬內(nèi)利用頻譜的正交性質(zhì)頻譜的正交性質(zhì)實現(xiàn)實現(xiàn)兩路并行兩路并行的數(shù)的數(shù)字信息傳輸字信息傳輸27正交振幅調(diào)制與解調(diào)正交振幅調(diào)制與解調(diào)( (二二) )0( )coscv tt000( )( )cos( )sinIQv tv ttvtt已調(diào)波所占頻帶僅為兩路信號中的較已調(diào)波所占頻帶僅為兩路信號中的較寬者，而非兩路頻帶之和，從而可以寬者，而非兩路頻帶之和，從而可以節(jié)省傳輸帶寬，提高傳輸效率節(jié)省傳輸帶寬，提高傳輸效率28正交振

21、幅調(diào)制與解調(diào)正交振幅調(diào)制與解調(diào)( (三三) )20000000( )cos( )cos( )sincos11( )( )cos2( )sin222IQIIQv ttv ttvtttv tv ttvtt20000000( )sin( )cossin( )sin11( )( )sin2( )cos222IQQIQv ttv tttvttvtv ttvtt29正交振幅調(diào)制與解調(diào)正交振幅調(diào)制與解調(diào)( (四四) )只要只要兩路載波嚴(yán)格正交兩路載波嚴(yán)格正交，兩路信號，兩路信號之間就之間就不會有干擾不會有干擾可以實現(xiàn)可以實現(xiàn)兩路信號并行傳輸兩路信號并行傳輸，而不，而不用額外的帶寬用額外的帶寬與數(shù)字調(diào)制結(jié)合后

22、，可采用多進(jìn)制與數(shù)字調(diào)制結(jié)合后，可采用多進(jìn)制方式，傳輸效率高，抗干擾能力強(qiáng)方式，傳輸效率高，抗干擾能力強(qiáng)30調(diào)角波綜述調(diào)角波綜述用調(diào)制信號調(diào)制高頻載波的用調(diào)制信號調(diào)制高頻載波的角頻率或角頻率或相位相位，使其隨調(diào)制信號規(guī)律變化，可，使其隨調(diào)制信號規(guī)律變化，可以稱為以稱為調(diào)角波調(diào)角波。其表現(xiàn)為。其表現(xiàn)為載波的總瞬載波的總瞬時相角的變化時相角的變化調(diào)角波的特點是載波的調(diào)角波的特點是載波的角度角度隨基帶調(diào)隨基帶調(diào)制信號的幅度變化，而載波的制信號的幅度變化，而載波的幅度幅度保保持不變持不變調(diào)角波是調(diào)角波是頻率的非線性搬移頻率的非線性搬移，增加了，增加了許多許多組合頻率組合頻率，因而屬于，因而屬于非線性調(diào)

23、制非線性調(diào)制鑒頻鑒頻即將調(diào)制信號從調(diào)頻信號中解調(diào)即將調(diào)制信號從調(diào)頻信號中解調(diào)出來的過程；出來的過程；鑒相鑒相即將調(diào)制信號從調(diào)即將調(diào)制信號從調(diào)相信號中解調(diào)出來的過程相信號中解調(diào)出來的過程31調(diào)角波的基本概念調(diào)角波的基本概念在沒有進(jìn)行調(diào)制時：在沒有進(jìn)行調(diào)制時：即不論是調(diào)頻還是調(diào)相都要引起即不論是調(diào)頻還是調(diào)相都要引起相角相角的變化的變化，故可把調(diào)頻與調(diào)相統(tǒng)稱為，故可把調(diào)頻與調(diào)相統(tǒng)稱為角角度調(diào)制度調(diào)制0( )cos()cos ( )cmcmv tVtVt00( )( ),tttt 在角度調(diào)制時：在角度調(diào)制時：00( )( ),( )( )tdttortddt 32調(diào)頻波調(diào)頻波(FM)(FM)的表示式及

24、波形的表示式及波形頻率調(diào)制是使載波信號的振蕩頻率按頻率調(diào)制是使載波信號的振蕩頻率按照調(diào)制信號振幅的瞬時值變化的過程照調(diào)制信號振幅的瞬時值變化的過程( )cos)mif vtVt000( )( )coscosfffmftk vtk Vtt：最大角頻偏：最大角頻偏f00( )sinffttmt ：調(diào)制指數(shù)說明：調(diào)制指數(shù)說明了調(diào)制深度，了調(diào)制深度，可可取任意值取任意值fmfffk Vfmf00( )cos( )cos(sin)FMcmfcmfvtVtVtmt 33調(diào)相波調(diào)相波(PM)(PM)的表示式及波形的表示式及波形調(diào)相波是使載波信號的相角按照調(diào)制調(diào)相波是使載波信號的相角按照調(diào)制信號的變化規(guī)律而發(fā)

25、生偏移的過程信號的變化規(guī)律而發(fā)生偏移的過程( )cos)mif vtVt000000( )( )coscospppmpttk vttk Vttmt：調(diào)相指數(shù)：調(diào)相指數(shù)pppmmk V 0( )sinpptt 為最大角頻偏為最大角頻偏p00( )cos(cos)PMcmpvtVtmt 調(diào)相波的時域波形調(diào)相波的時域波形34調(diào)角波的進(jìn)一步分析調(diào)角波的進(jìn)一步分析調(diào)角波是載波振幅始終保持不變的疏調(diào)角波是載波振幅始終保持不變的疏密波密波單音調(diào)制的調(diào)頻波和調(diào)相波的表示式，單音調(diào)制的調(diào)頻波和調(diào)相波的表示式，均可用均可用 ( (或或 ) )以及定義截然不同的以及定義截然不同的三個參數(shù)三個參數(shù) 、 和和 ( (或

26、或 ) )來描述來描述fmpm0fp在調(diào)頻波中，在調(diào)頻波中， 與與 成正比，而成正比，而與與 無關(guān)；無關(guān)； 與與 成正比，而成正比，而與與 成反比成反比ffmk VmV/ffmmk VmV在調(diào)相波中，在調(diào)相波中， 與與 成正比，而成正比，而與與 無關(guān)；無關(guān)； 與與 和和 的乘積的乘積成正比成正比ppmmk VmVppmk VmV35例例設(shè)一組正弦調(diào)制信號的頻率為設(shè)一組正弦調(diào)制信號的頻率為3003400Hz3003400Hz，用該調(diào)制信號進(jìn)行調(diào)頻時，最大頻偏為用該調(diào)制信號進(jìn)行調(diào)頻時，最大頻偏為75kHz75kHz；調(diào)相時，最大相偏為；調(diào)相時，最大相偏為1.5rad1.5rad。試。試求調(diào)頻時調(diào)制

27、指數(shù)的變化范圍；調(diào)相時最求調(diào)頻時調(diào)制指數(shù)的變化范圍；調(diào)相時最大頻偏的變化范圍大頻偏的變化范圍調(diào)頻時：調(diào)頻時：3maxmin3minmax75 1025030075 10223400fmfffffffk Vfmffmffmf故在調(diào)頻電路中，最大角頻偏不變，但調(diào)故在調(diào)頻電路中，最大角頻偏不變，但調(diào)頻指數(shù)有很大變化頻指數(shù)有很大變化調(diào)相時：調(diào)相時：maxmaxminmin1.5 34005.11.5 300450pppmppppfm fk Vffm fkHzfm fHz故在調(diào)相電路中，調(diào)相指數(shù)不變，但最大故在調(diào)相電路中，調(diào)相指數(shù)不變，但最大角頻偏有很大變化角頻偏有很大變化36調(diào)角波的頻譜調(diào)角波的頻譜0

28、000( )cos(sin)( )cos(cos)FMcmfPMcmpvtVtmtvtVtmt 00( )cos(sin)cmv tVtmt 000100002000030000( )( )cos()( )cos()cos()( )cos(2 )cos(2 )( )cos(3 )cos(3 )cmcmcmcmv tV JmtV J mttV JmttV J mtt 調(diào)角波信號的頻譜由載波頻率和無窮多個調(diào)角波信號的頻譜由載波頻率和無窮多個邊頻組成，相鄰兩邊頻之間的頻差均為邊頻組成，相鄰兩邊頻之間的頻差均為隨著隨著m m值的增大，具有較大振幅的邊頻分值的增大，具有較大振幅的邊頻分量數(shù)目增加，載頻分

29、量振幅呈衰減趨勢量數(shù)目增加，載頻分量振幅呈衰減趨勢調(diào)角波的總功率為常數(shù)，不隨調(diào)制指數(shù)的調(diào)角波的總功率為常數(shù)，不隨調(diào)制指數(shù)的變化而改變。變化而改變。m m變化對各頻率功率的影響變化對各頻率功率的影響37調(diào)角波的頻譜寬度調(diào)角波的頻譜寬度理論上為無限寬，但有效帶寬有限理論上為無限寬，但有效帶寬有限窄帶調(diào)制窄帶調(diào)制(1)m 此時調(diào)角信號的頻譜由載頻此時調(diào)角信號的頻譜由載頻 和一對和一對振幅相同、相位相反的上下變頻組成。振幅相同、相位相反的上下變頻組成。帶寬帶寬c2BW 寬帶調(diào)制寬帶調(diào)制忽略掉那些振幅小于載頻幅度忽略掉那些振幅小于載頻幅度10%10%的邊的邊頻分量后，調(diào)角信號的有效頻譜寬度頻分量后，調(diào)角

30、信號的有效頻譜寬度為為2(1)2()BWm m m較大時，較大時， 。此時調(diào)角波的有此時調(diào)角波的有效頻譜寬度基本上與調(diào)制頻率效頻譜寬度基本上與調(diào)制頻率 無關(guān)無關(guān)2BW 多頻時？多頻時？考慮最高頻率考慮最高頻率38三種基本調(diào)制方式的比較三種基本調(diào)制方式的比較( (一一) )抗干擾性抗干擾性抗干擾能力的含義抗干擾能力的含義在單頻干擾情況下，在單頻干擾情況下，AMAM、FMFM與與PMPM調(diào)調(diào)制的已調(diào)波信號的電壓信噪比的比制的已調(diào)波信號的電壓信噪比的比值大約等于各自調(diào)制指數(shù)值大約等于各自調(diào)制指數(shù) 、 與與 的比值。的比值。注意：調(diào)幅與調(diào)角中調(diào)制注意：調(diào)幅與調(diào)角中調(diào)制系數(shù)的定義有所不同系數(shù)的定義有所不

31、同fmpmam抗常見天電或工業(yè)用電干擾的能力抗常見天電或工業(yè)用電干擾的能力調(diào)角波的缺點：占據(jù)較寬的傳送頻帶調(diào)角波的缺點：占據(jù)較寬的傳送頻帶39三種基本調(diào)制方式的比較三種基本調(diào)制方式的比較( (二二) )信號頻譜寬度信號頻譜寬度易知隨著調(diào)制信號頻率高易知隨著調(diào)制信號頻率高低的變化，調(diào)相波的頻譜低的變化，調(diào)相波的頻譜有效寬度是變化的有效寬度是變化的故在右圖所示情況中，調(diào)故在右圖所示情況中，調(diào)頻信號具有更好的帶寬利頻信號具有更好的帶寬利用率及抗干擾能力用率及抗干擾能力因此在模擬通信系統(tǒng)中廣因此在模擬通信系統(tǒng)中廣泛采用調(diào)頻制而很少采用泛采用調(diào)頻制而很少采用調(diào)相制，調(diào)相只作為實現(xiàn)調(diào)相制，調(diào)相只作為實現(xiàn)間

32、接調(diào)頻的中間過程間接調(diào)頻的中間過程調(diào)制信號的角頻率調(diào)制信號的角頻率 改變時，改變時， 與調(diào)制頻率與調(diào)制頻率 成反比；而成反比；而 則與則與 無關(guān)，因此兩者的譜寬有很大的區(qū)別無關(guān)，因此兩者的譜寬有很大的區(qū)別/ffmmk Vppmmk V40三種基本調(diào)制方式的比較三種基本調(diào)制方式的比較( (三三) )振振幅幅( )cmaVm vt調(diào)幅信號調(diào)幅信號00( )fm vt000( )tftmvd0( )pdvtmdt00( )ptm vt調(diào)頻信號調(diào)頻信號調(diào)相信號調(diào)相信號恒值恒值恒值恒值角角頻頻率率相相角角表表達(dá)達(dá)式式00t00( )cos()cmaVm vtt000cos( )cmtfVtmvd00co

33、s( )cmpVtm v41調(diào)頻電路的工作原理綜述調(diào)頻電路的工作原理綜述頻率調(diào)制是對于頻率調(diào)制是對于調(diào)制信號頻譜進(jìn)行非調(diào)制信號頻譜進(jìn)行非線性變換線性變換，不是線性搬移，不能簡單，不是線性搬移，不能簡單地用乘法器和濾波器來實現(xiàn)地用乘法器和濾波器來實現(xiàn)直接調(diào)頻法直接調(diào)頻法利用調(diào)制信號直接控制振利用調(diào)制信號直接控制振蕩器的振蕩頻率蕩器的振蕩頻率，從而獲得調(diào)頻信號，從而獲得調(diào)頻信號間接調(diào)頻法間接調(diào)頻法通過調(diào)相實現(xiàn)調(diào)頻通過調(diào)相實現(xiàn)調(diào)頻，其頻，其頻偏較小，不易獲得較深調(diào)制，線路也偏較小，不易獲得較深調(diào)制，線路也比較復(fù)雜比較復(fù)雜產(chǎn)生調(diào)頻信號時的主要技術(shù)要求：產(chǎn)生調(diào)頻信號時的主要技術(shù)要求：調(diào)頻失真要小調(diào)頻失真

34、要小中心頻率要具有一定的頻率穩(wěn)定度中心頻率要具有一定的頻率穩(wěn)定度調(diào)制靈敏度調(diào)制靈敏度 要盡可能高一要盡可能高一些些/mSf V 42例題例題( (一一) )332cos3103cos410 ( )vtt V4/fkkHz V75cos210 ( )cvt V設(shè)調(diào)制信號為設(shè)調(diào)制信號為 ，載波信號為載波信號為 ，調(diào)頻靈敏度，調(diào)頻靈敏度為為 ，試寫出此，試寫出此FMFM信號表達(dá)式信號表達(dá)式7( )2102( )ftk vt解：解：0733( )5cos( )165cos(210sin(310 )6sin(410 )3tFMvtt dtttt43例題例題( (二二) )已知載波信號為已知載波信號為 ，

35、調(diào)制，調(diào)制信號為信號為 ，試分別寫出以，試分別寫出以下兩種情況下已調(diào)波的表達(dá)式及帶寬下兩種情況下已調(diào)波的表達(dá)式及帶寬1.1.調(diào)頻，且調(diào)頻，且2.2.調(diào)相，且調(diào)相，且60( )4cos250 10 ( )v tt V3( )3cos25 10 ( )vtt V 2/fkkHz V3/pkrad V解：解：6330( )( )250 1026 10 cos25 10ftk vtt 1.2fm 630( )4cos(250 101.2sin25 10)( )FMvtttV 2(1)22fBWmfkHz63000( )( )250 109cos25 10pttk vttt 9pm 630( )4cos

36、(250 109cos25 10 )( )PMvttt V 2(1)100pBWmfkHz44例題例題( (三三) )解：解：頻率為頻率為100MHz100MHz的載波被頻率為的載波被頻率為10kHz10kHz的正弦的正弦信號進(jìn)行頻率調(diào)制，最大頻偏為信號進(jìn)行頻率調(diào)制，最大頻偏為100kHz100kHz。求：求：1.1.求此時調(diào)頻波的帶寬。求此時調(diào)頻波的帶寬。2.2.若若 加倍，加倍， 不變，帶寬是多少不變，帶寬是多少? ?3.3.若若 和和 都增大一倍，帶寬又如何變化都增大一倍，帶寬又如何變化? ?4.4.若在第二問的基礎(chǔ)上將調(diào)制信號頻率加若在第二問的基礎(chǔ)上將調(diào)制信號頻率加倍，帶寬又如何變化倍

37、，帶寬又如何變化? ?mvfkmvfk100/1010fmkHzkHz2(101) 10220BWkHzkHz200ffmfk VkHz2(200 10)420BWkHzkHz400ffmfk VkHz2(40010)820BWkHzkHz200ffmfk VkHz2(20020)440BWkHzkHz45直接調(diào)頻電路直接調(diào)頻電路( (一一) )變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路必須使必須使決定振蕩頻率的調(diào)諧回路的電決定振蕩頻率的調(diào)諧回路的電感感 或電容或電容 隨調(diào)制信號的大小作相隨調(diào)制信號的大小作相應(yīng)地變化應(yīng)地變化?？墒褂??？墒褂梅蔷€性器件非線性器件來完成來完成LC/20001(1

38、cos),2jffmtfLC一般應(yīng)盡量選取一般應(yīng)盡量選取 的二極管，這的二極管，這時可以時可以加大調(diào)制深度、增加頻偏而加大調(diào)制深度、增加頻偏而不影響非線性失真不影響非線性失真2該方式的優(yōu)、缺點請自行閱讀課本該方式的優(yōu)、缺點請自行閱讀課本46直接調(diào)頻電路直接調(diào)頻電路( (二二) )晶振變?nèi)莨苤苯诱{(diào)頻電路晶振變?nèi)莨苤苯诱{(diào)頻電路具體原理及電路請自行閱讀課本具體原理及電路請自行閱讀課本可獲得比變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電可獲得比變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路路更高的中心頻率穩(wěn)定性更高的中心頻率穩(wěn)定性；但調(diào)；但調(diào)制制靈敏度低靈敏度低，不易獲得大的頻偏不易獲得大的頻偏47間接調(diào)頻電路：可變移相法調(diào)相電路間接調(diào)頻電路：可變

39、移相法調(diào)相電路( (一一) )直接調(diào)頻電路的優(yōu)點：直接調(diào)頻電路的優(yōu)點：容易取得大的容易取得大的頻偏頻偏；缺點：；缺點：頻率穩(wěn)定度低頻率穩(wěn)定度低調(diào)相與調(diào)頻有調(diào)相與調(diào)頻有9090的相位差的相位差設(shè)積分電路中設(shè)積分電路中有有1/RC ,fmpfpmfk Vkmk VkRC可與式可與式4.2.64.2.6對照對照( )sinmVvttRC0( )cos(sin)FMCmfvtVtmt48間接調(diào)頻電路：可變移相法調(diào)相電路間接調(diào)頻電路：可變移相法調(diào)相電路( (二二) )積分積分- -調(diào)相式間接調(diào)頻電路調(diào)相式間接調(diào)頻電路中，在回路中，在回路端電壓的相位隨調(diào)制信號改變的同時，端電壓的相位隨調(diào)制信號改變的同時，

40、回路等效阻抗的模值回路等效阻抗的模值也隨之變化，從也隨之變化，從而導(dǎo)致了而導(dǎo)致了調(diào)相波振幅的變化調(diào)相波振幅的變化，產(chǎn)生了，產(chǎn)生了不必要的不必要的寄生調(diào)幅寄生調(diào)幅，而且相位偏移越，而且相位偏移越大，這種寄生調(diào)幅也越大。同時，大，這種寄生調(diào)幅也越大。同時，調(diào)調(diào)相的非線性失真相的非線性失真也會隨相位的偏移而也會隨相位的偏移而明顯增大。為了防止明顯的寄生調(diào)幅明顯增大。為了防止明顯的寄生調(diào)幅和過大的非線性失真，必須和過大的非線性失真，必須對相移的對相移的大小加以限制大小加以限制。因此，這種。因此，這種間接調(diào)頻間接調(diào)頻電路一般不能夠直接取得頻偏過大的電路一般不能夠直接取得頻偏過大的信號！信號！49間接調(diào)頻

41、電路：可變延時法調(diào)相電路間接調(diào)頻電路：可變延時法調(diào)相電路請自行學(xué)習(xí)請自行學(xué)習(xí)50利用乘法器產(chǎn)生調(diào)頻波利用乘法器產(chǎn)生調(diào)頻波積分式調(diào)頻振蕩器積分式調(diào)頻振蕩器01RC( )vtV()k vV1/Vk優(yōu)點：可得到較大的頻偏優(yōu)點：可得到較大的頻偏和良好的線性調(diào)制和良好的線性調(diào)制對于一個理想積分器來說，積分器輸對于一個理想積分器來說，積分器輸入電壓的增大或減小，對電容充放電入電壓的增大或減小，對電容充放電速度的影響分別與減小或增大積分時速度的影響分別與減小或增大積分時間常數(shù)相等效間常數(shù)相等效()k vV01vV51擴(kuò)展線性頻偏的方法擴(kuò)展線性頻偏的方法52鑒頻器綜述鑒頻器綜述鑒頻器即鑒頻器即頻率檢波器頻率檢

42、波器，可以把調(diào)頻，可以把調(diào)頻波中心頻率的變化變換為電壓的變波中心頻率的變化變換為電壓的變化，即完成化，即完成頻率電壓頻率電壓的變換作用的變換作用目前主要有四種實現(xiàn)鑒頻的方法：目前主要有四種實現(xiàn)鑒頻的方法：斜率鑒頻斜率鑒頻相位鑒頻相位鑒頻脈沖計數(shù)式鑒頻脈沖計數(shù)式鑒頻利用門電路或鎖相環(huán)路進(jìn)行鑒頻利用門電路或鎖相環(huán)路進(jìn)行鑒頻鑒頻器特性的主鑒頻器特性的主要指標(biāo)：要指標(biāo)：靈敏度靈敏度線性范圍線性范圍非線性失真非線性失真53斜率鑒頻器斜率鑒頻器( (一一) )斜率鑒頻器工作原理：利用斜率鑒頻器工作原理：利用LCLC諧振諧振回路的諧振特性回路的諧振特性對不同頻率的信號對不同頻率的信號呈現(xiàn)呈現(xiàn)不同阻抗不同阻抗

43、，對調(diào)頻波進(jìn)行，對調(diào)頻波進(jìn)行調(diào)頻調(diào)頻- -調(diào)幅變換調(diào)幅變換，得到，得到調(diào)頻調(diào)頻- -調(diào)幅波調(diào)幅波，再進(jìn)，再進(jìn)行行振幅檢波振幅檢波，得到解調(diào)輸出電壓，得到解調(diào)輸出電壓調(diào)頻調(diào)頻- -調(diào)幅變換特性取決于調(diào)幅變換特性取決于諧振特性諧振特性曲線的斜率曲線的斜率，故稱為斜率鑒頻器，故稱為斜率鑒頻器54斜率鑒頻器斜率鑒頻器( (二二) )單失諧回路斜率鑒頻器單失諧回路斜率鑒頻器虛線左邊為調(diào)頻虛線左邊為調(diào)頻- -調(diào)幅變換器調(diào)幅變換器虛線右邊為振幅檢波器虛線右邊為振幅檢波器調(diào)頻調(diào)頻- -調(diào)幅變換器中諧振回路的諧振頻率高調(diào)幅變換器中諧振回路的諧振頻率高于或低于信號中心頻率，于或低于信號中心頻率，“失諧回路失諧回路

44、”即即由此得名由此得名本電路中鑒本電路中鑒頻靈敏度與頻靈敏度與線性鑒頻范線性鑒頻范圍相互矛盾圍相互矛盾輸出波形失輸出波形失真較大，質(zhì)真較大，質(zhì)量不高量不高55斜率鑒頻器斜率鑒頻器( (三三) )雙失諧回路斜率鑒頻器雙失諧回路斜率鑒頻器集成電路中采用的斜率鑒頻器集成電路中采用的斜率鑒頻器請自行學(xué)習(xí)請自行學(xué)習(xí)56相位鑒頻器相位鑒頻器( (一一) )乘積型相位鑒頻器乘積型相位鑒頻器利用利用線性鑒相特性線性鑒相特性完成完成鑒頻功能鑒頻功能：通過：通過線性移相網(wǎng)絡(luò)線性移相網(wǎng)絡(luò)把調(diào)頻信號的把調(diào)頻信號的瞬時頻率變瞬時頻率變化化轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為相位變化相位變化，而后鑒相，而后鑒相57相位鑒頻器相位鑒頻器( (二二

45、) )振幅檢波型相位鑒頻器振幅檢波型相位鑒頻器( (一一) )利用雙調(diào)諧耦合回路利用雙調(diào)諧耦合回路初次級回路電壓的相初次級回路電壓的相位差在一定頻率范圍內(nèi)與頻率近似成線性位差在一定頻率范圍內(nèi)與頻率近似成線性關(guān)系的特性關(guān)系的特性，把等幅調(diào)頻波變換成幅度隨，把等幅調(diào)頻波變換成幅度隨瞬時頻率變化的調(diào)幅瞬時頻率變化的調(diào)幅- -調(diào)頻波，然后用包調(diào)頻波，然后用包絡(luò)檢波器將振幅的變化檢波出來絡(luò)檢波器將振幅的變化檢波出來58相位鑒頻器相位鑒頻器( (三三) )振幅檢波型相位鑒頻器振幅檢波型相位鑒頻器( (二二) )對于不同頻率的輸入信號對于不同頻率的輸入信號 ，次級回路阻，次級回路阻抗的性質(zhì)和大小發(fā)生了變化，

46、因而使抗的性質(zhì)和大小發(fā)生了變化，因而使 的的相位變化，合成電壓的幅度隨之變化，結(jié)相位變化，合成電壓的幅度隨之變化，結(jié)果使輸出電壓果使輸出電壓 的幅度發(fā)生了變化，從而的幅度發(fā)生了變化，從而提取出了調(diào)制信號，完成了鑒頻任務(wù)提取出了調(diào)制信號，完成了鑒頻任務(wù)1V0V2I112212/2/2DDVVVVVV59相位鑒頻器相位鑒頻器( (四四) )振幅檢波型相位鑒頻器振幅檢波型相位鑒頻器( (三三) )3142|dDdDVVVV03412|()dDDVVVVV相位鑒頻器的優(yōu)點：線性相位鑒頻器的優(yōu)點：線性較好，鑒頻靈敏度較高，較好，鑒頻靈敏度較高，電路簡單，應(yīng)用較廣泛；電路簡單，應(yīng)用較廣泛；缺點是工作頻帶較

47、窄缺點是工作頻帶較窄由于調(diào)頻波在產(chǎn)生和傳輸過程中總是由于調(diào)頻波在產(chǎn)生和傳輸過程中總是會帶有寄生調(diào)幅，而相位鑒頻器本身會帶有寄生調(diào)幅，而相位鑒頻器本身難以抑制這些寄生調(diào)幅引起的輸出波難以抑制這些寄生調(diào)幅引起的輸出波形失真。為了消除寄生調(diào)幅，必須在形失真。為了消除寄生調(diào)幅，必須在輸入端加限幅器，這就增加了設(shè)備的輸入端加限幅器，這就增加了設(shè)備的復(fù)雜性。故而引入了比例鑒頻器復(fù)雜性。故而引入了比例鑒頻器60比例鑒頻器比例鑒頻器請自行學(xué)習(xí)請自行學(xué)習(xí)61脈沖計數(shù)式鑒頻器脈沖計數(shù)式鑒頻器( (一一) )將輸入信號先進(jìn)行寬帶放大和限幅，將輸入信號先進(jìn)行寬帶放大和限幅，然后進(jìn)行微分，得到一串等幅等寬的然后進(jìn)行微分

48、，得到一串等幅等寬的脈沖，并在規(guī)定時間內(nèi)計算脈沖的個脈沖，并在規(guī)定時間內(nèi)計算脈沖的個數(shù)，從而實現(xiàn)解調(diào)數(shù)，從而實現(xiàn)解調(diào)有時也可省去脈沖形成電路有時也可省去脈沖形成電路62脈沖計數(shù)式鑒頻器脈沖計數(shù)式鑒頻器( (二二) )運(yùn)算放大器運(yùn)算放大器 組成過零比較器組成過零比較器1A運(yùn)算放大器運(yùn)算放大器 組成微分電路組成微分電路2A運(yùn)算放大器運(yùn)算放大器 組成精密半波整流器組成精密半波整流器3A電容電容 為低通濾波器為低通濾波器4C63鑒相器的工作原理鑒相器的工作原理( (一一) )在模擬電子線路中，通常采用在模擬電子線路中，通常采用乘法器乘法器作相作相位檢波。鑒相器由位檢波。鑒相器由乘法器和低通濾波器乘法器

49、和低通濾波器構(gòu)構(gòu)成成當(dāng)加到乘法器兩個輸入信號的當(dāng)加到乘法器兩個輸入信號的頻率相同頻率相同但但相位不同相位不同時，其時，其輸出電壓輸出電壓將與將與輸入信號的輸入信號的相位差相位差成比例。利用這個特性，可用乘法成比例。利用這個特性，可用乘法器構(gòu)成鑒相器電路，使之能夠?qū)蓚€器構(gòu)成鑒相器電路，使之能夠?qū)蓚€同頻同頻率信號率信號之間的之間的相位差相位差轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)換成輸出電壓輸出電壓64鑒相器的工作原理鑒相器的工作原理( (二二) )0(cos )/2pxmymvkk V V鑒相特性呈余弦性質(zhì)鑒相特性呈余弦性質(zhì)相位應(yīng)該選擇在相位應(yīng)該選擇在 附近附近2兩個輸入均為小信號兩個輸入均為小信號( (頻率相同，相位差

50、頻率相同，相位差為為 ) )( )cos,( )cos()xxmyymv tVt v tVt0( )( )( )coscos(2)/ 2xyxmymv tkv t v tkV Vt65鑒相器的工作原理鑒相器的工作原理( (三三) )02cosxmymvkV V設(shè)輸入信號設(shè)輸入信號 為開為開關(guān)信號，將其用傅立關(guān)信號，將其用傅立葉級數(shù)展開并將相乘葉級數(shù)展開并將相乘結(jié)果經(jīng)過低通濾波器，結(jié)果經(jīng)過低通濾波器，可得：可得：( )xv t 為大信號，為大信號， 為小信號正弦波為小信號正弦波( )xv t( )yv t66鑒相器的工作原理鑒相器的工作原理( (四四) )將輸入用將輸入用傅立葉級數(shù)傅立葉級數(shù)展開

51、展開后并將相乘結(jié)果后并將相乘結(jié)果經(jīng)過經(jīng)過低通濾波器低通濾波器，可，可得：得：0(1 2 /),0(2 /3),2xmymxmymkV VvkV V 線性鑒相器線性鑒相器工作波形略工作波形略設(shè)設(shè) 與與 均為大信號均為大信號( (開關(guān)信號開關(guān)信號) )( )xv t( )yv t67乘積型相位鑒頻器工作原理乘積型相位鑒頻器工作原理移相網(wǎng)絡(luò)可采用移相網(wǎng)絡(luò)可采用并聯(lián)諧振回路并聯(lián)諧振回路或或耦合回路耦合回路用于大信號鑒相的乘法器，其用于大信號鑒相的乘法器，其輸出直流的輸出直流的電壓電壓與與相移相移 成正比成正比問題的關(guān)鍵為問題的關(guān)鍵為找出具有線性移相特性的找出具有線性移相特性的移相網(wǎng)絡(luò)移相網(wǎng)絡(luò)68變頻器

52、概述變頻器概述變頻：把已調(diào)信號的變頻：把已調(diào)信號的載頻載頻變換成某一變換成某一固定的頻率固定的頻率( (一般稱為中頻一般稱為中頻) )，且在頻，且在頻率變換過程中，調(diào)制類型率變換過程中，調(diào)制類型( (如調(diào)幅、如調(diào)幅、調(diào)頻等調(diào)頻等) )和調(diào)制參數(shù)和調(diào)制參數(shù)( (如調(diào)制頻率、調(diào)如調(diào)制頻率、調(diào)制指數(shù)等制指數(shù)等) )都不改變都不改變實現(xiàn)變頻作用的電路就稱為變頻器實現(xiàn)變頻作用的電路就稱為變頻器例如調(diào)幅廣播中的中頻為例如調(diào)幅廣播中的中頻為465kHz465kHz，調(diào)頻，調(diào)頻廣播中的中頻為廣播中的中頻為10.7MHz10.7MHz0f變頻是一種頻譜搬移過程，將已調(diào)波變頻是一種頻譜搬移過程，將已調(diào)波的載波頻率

53、從原來的高頻的載波頻率從原來的高頻 變?yōu)橹凶優(yōu)橹蓄l頻 ，而調(diào)制信號的頻譜和振幅的變，而調(diào)制信號的頻譜和振幅的變化規(guī)律保持不變，故可用振幅調(diào)制或化規(guī)律保持不變，故可用振幅調(diào)制或解調(diào)的類似方法來實現(xiàn)變頻解調(diào)的類似方法來實現(xiàn)變頻lf若輸入信號為調(diào)頻波若輸入信號為調(diào)頻波0cos(sin)FMcmfvVtmt0cos()sincos(sin)llmrflmlfvVtmtVtmt若輸入信號為調(diào)幅波若輸入信號為調(diào)幅波0(1cos)cosAMcmavVmtt0(1cos)cos()(1cos)cosllmarlmalvVmttVmtt混頻器與變頻器的混頻器與變頻器的定義及區(qū)別定義及區(qū)別69變頻器的作用變頻器的

54、作用70變頻電路的性能指標(biāo)變頻電路的性能指標(biāo)變頻增益：指變頻增益：指輸出中頻電壓振幅輸出中頻電壓振幅與與輸入輸入高頻電壓振幅高頻電壓振幅之比之比/vClmcmAVV噪聲系數(shù)：輸入端信噪比與輸出端信噪噪聲系數(shù)：輸入端信噪比與輸出端信噪比之比比之比/iillSNFSN選擇性：要求中頻回路的矩形系數(shù)接近選擇性：要求中頻回路的矩形系數(shù)接近于于1 1失真與干擾：變頻器的失真有失真與干擾：變頻器的失真有頻率失真頻率失真和和非線性失真非線性失真，此外還有各種，此外還有各種非線性干擾非線性干擾。因此要求變頻器件最好工作在其特性曲線因此要求變頻器件最好工作在其特性曲線的的平方項區(qū)域平方項區(qū)域，使之既能完成，使之

55、既能完成頻率變換頻率變換，又能又能防止失真防止失真，抑制各種干擾抑制各種干擾71二極管大信號變頻二極管大信號變頻( (一一) )使用二段直折線代替二極管特性使用二段直折線代替二極管特性,(0.5)( ),(0.5)rmrrrrmrrVif nTtnTv tVifnTtnT ( )( )( )icrv tv tv t00(),( )sin2rrmcmrmif vVv tVf tV 0(),( )0rrmif vVv t 72二極管大信號變頻二極管大信號變頻( (二二) )00(),( )sin2rrmcmrmif vVv tVf tV 0( )( )( )crmv tv tVH t開關(guān)開關(guān)函數(shù)函

56、數(shù)1,(0.5)( )0,(0.5)(1)rrrrnTtnTH tnTtnT 可使用傅立葉級數(shù)展開開關(guān)函數(shù)，并代入可使用傅立葉級數(shù)展開開關(guān)函數(shù)，并代入至至 中，得：中，得：0( )v t00011102002( 1)cos(21)11sin2(21)1( 1)sin(21)1(21)sin(sin()sin(2) 1)2cmrnrmrrnncmrnrcmrmVntnVntnVtntVtv tVt實現(xiàn)變頻功能，非線性特性是根本，實現(xiàn)變頻功能，非線性特性是根本，頻率搬移是目的頻率搬移是目的本電路優(yōu)點：高頻產(chǎn)物少，且輸出中的無本電路優(yōu)點：高頻產(chǎn)物少，且輸出中的無用高頻分量頻率均遠(yuǎn)離有用信號頻率用高頻

57、分量頻率均遠(yuǎn)離有用信號頻率采用濾波器選出其采用濾波器選出其中一個邊頻即可中一個邊頻即可73晶體管變頻電路的構(gòu)成方法晶體管變頻電路的構(gòu)成方法由于電路組態(tài)由于電路組態(tài)和本振電壓注和本振電壓注入方式不同，入方式不同，晶體管變頻電晶體管變頻電路可以有多種路可以有多種形式形式不論本振電壓不論本振電壓注入方式如何，注入方式如何， 和和 都是加在都是加在晶體管的基極晶體管的基極和發(fā)射極之間，和發(fā)射極之間，利用晶體管的利用晶體管的發(fā)射結(jié)的非線發(fā)射結(jié)的非線性實現(xiàn)了二極性實現(xiàn)了二極管變頻，經(jīng)過管變頻，經(jīng)過晶體管放大后，晶體管放大后，再由調(diào)諧回路再由調(diào)諧回路選出需要的中選出需要的中頻信號頻信號cvrv不同方式下對本

58、振的影響和適用頻率范圍不同方式下對本振的影響和適用頻率范圍不同不同74晶體管混頻、變頻電路示例晶體管混頻、變頻電路示例75晶體管混頻器的工作原理晶體管混頻器的工作原理( (一一) )可以把本振電壓可以把本振電壓看作是變化看作是變化的的偏置電壓偏置電壓，用，用以以控制控制晶體管晶體管T T的的工作點工作點( )rv t晶體管集電極電流：晶體管集電極電流：( )( )crciG tv t2310( )( )( )( )rrrrrGtG tGGtGt11( )cosrrrGtGt11100( ) ( )cos()cos() /2crcrcmrriGt v tG Vtt晶體管的跨導(dǎo)晶體管的跨導(dǎo) 隨隨

59、變化而成變化而成為時變參數(shù)為時變參數(shù)( )rv t( )rG t76晶體管混頻器的工作原理晶體管混頻器的工作原理( (二二) )11100( ) ( )cos()cos() /2crcrcmrriGt v tG Vtt10cos() / 2lrcmriG Vt中頻電流：中頻電流：1/ 2lmrcmIG V中頻電流振幅：中頻電流振幅：1/2rrGG混頻跨導(dǎo)：混頻跨導(dǎo)：時變參數(shù)法實際上是把混頻器看作一個小時變參數(shù)法實際上是把混頻器看作一個小信號調(diào)諧放大器，只是其跨導(dǎo)值是時變的，信號調(diào)諧放大器，只是其跨導(dǎo)值是時變的，并且輸出與輸入的信號頻率也不同并且輸出與輸入的信號頻率也不同本振電壓本振電壓 的選擇：的選擇：( )rv t一般混頻器晶體管的靜態(tài)工作點電流選一般混頻器晶體管的靜態(tài)工作點電流選在在1mA1mA或更小些，這些是指加有本振電或更小些，這些是指加有本振電壓后的值。對于一般小功率高頻管，最壓后的值。對于一般小功率高頻管，最佳的本振電壓有效值約為