北航通信電路原理課件ch

1、笫6章 調制與解調6.1 幅度調制6.2 角度調制 6.2.1 角度調制的基本概念 6.2.2 頻率調制信號的性質 6.2.3 實現頻率調制的方法與電路 6.2.3.1 實現方法：即直接調頻和間接調頻 6.2.3.2 調頻電路的技術指標 6.2.3.3 變容二極管直接調頻電路 6.2.3.4 其他直接調頻電路 6.2.4 調頻波的解調方法與電路 6.2.5 數字信號的調制1頻率調制信號的性質信號的數學表示式、波形圖調頻波的頻譜特點： 1、調頻波的頻譜結構； 2、調頻波的頻譜結構與調制指數mF 關系密切； 3、對于某些mF值，載頻分量或某次旁頻分量的幅度是零； 4、頻率調制既是一種非線性過程，又

2、被稱為非線性調制；5、各頻率分量間的功率分配。調頻波的頻帶：1、調頻波所占的帶寬，理論上說是無窮寬的；2、可認為調頻波的頻帶寬度是近似有限的；3、調頻波的頻帶寬度有兩種近似；4、對不同mF，調頻波帶寬的特點；5、多個正弦信號之和的調頻波的頻帶。頻率調制復習26.2.3 實現頻率調制的方法與電路調頻方法總體上可分為兩大類：直接調頻：直接使振蕩器的頻率隨調制信號呈線性關系變化。間接調頻：先將調制信號積分處理后，再進行調相；窄帶調頻/調相可以采用阿姆斯特朗法（矢量疊加）。 2022/8/1436.2.3 實現頻率調制的方法與電路（續(xù)1）1、直接調頻：直接調頻就是直接使振蕩器的振蕩頻率隨調制信號成線性

3、關系變化。例如，在一個由LC回路決定振蕩頻率的振蕩器中，將一個可變電抗元件接入回路，使可變電抗元件的電抗值隨調制電壓而變化。即可使振蕩器的振蕩頻率隨調制信號而變化。如：變容二極管直接調頻電路。特點：可變電抗在振蕩回路中（變容二極管）。優(yōu)點：易于得到比較大的頻偏。缺點：中心頻率的穩(wěn)定度不易做得很高。 2022/8/1446.2.3 實現頻率調制的方法與電路（續(xù)2）2、間接調頻：利用調頻波與調相波之間的關系；將調制信號進行積分處理，再進行調相而得到調頻波。特點：可變電抗不在振蕩回路中，在振蕩器后級，如放大器的諧振回路中。優(yōu)點：載波中心頻率穩(wěn)定度較好。缺點：頻偏小。 56.2.3.2 調頻電路的技術

4、指標1、調制特性：振蕩器的頻率偏移與調制電壓的關系稱為調制特性。在一定電壓范圍內，調制特性應近似為直線特性。2、調制靈敏度：調制電壓變化單位數值所產生的頻率偏移稱為調制靈敏度。2022/8/1466.2.3.2 調頻電路的技術指標（續(xù)1）3、最大頻偏fm ：在調制電壓作用下，所能達到的最大頻率偏移。在FM中，一般要求最大頻偏在整個調制信號所占有的頻帶內保持不變。不同的調頻系統(tǒng)對最大頻偏有不同的要求：調頻廣播：75kHz；電視伴音：50kHz；無線電話：5kHz。4、中心頻率穩(wěn)定度：調頻信號的瞬時頻率是以穩(wěn)定的中心頻率（載波頻率）為基準變化的。如果中心頻率不穩(wěn)定，就有可能使調頻信號的頻譜落到接收

5、機通帶范圍之外，以致不能保證正常通信。76.2.3.3 變容二極管直接調頻電路（1）變容二極管的特性：變容管是利用PN結來實現的。 PN結的電容包括勢壘電容和擴散電容兩部分。變容管利用的是勢壘電容，所以PN結是反向偏置的。V = 0時變容管的等效電容為C0。變容指數為，它是一個取決于PN結的結構和雜質分布情況的系數（緩變結，=1/3；突變結，=1/2；超突變結，=2）。接觸電位差為，硅管約為0.7V，鍺管約為0.2V 。2022年8月14日8（2）變容二極管的調制特性分析加到變容管兩端的電壓，它由三部分組成：即偏置電壓；調制電壓； 回路振蕩電壓。附圖一通常，回路振蕩電壓幅度較小，可以認為變容管

6、所呈現的電容主要由偏置電壓和調制電壓決定；假定調制信號為單頻余弦信號，則加于變容管兩端的電壓為：2022年8月14日9（2）變容二極管的調制特性分析（續(xù)1）1、大頻偏調制特性分析：2022/8/1410（2）變容二極管的調制特性分析（續(xù)2）式中： 表示變容管在只有偏置電壓VB作用時所呈現的電容；電容調制度為： ，因 ，故 mC1。2022/8/1411（2）變容二極管的調制特性分析（續(xù)3）1、大頻偏調制特性分析：可得振蕩頻率的表示式為：可展開為：可得調制特性為：返回2022/8/1412（2）變容二極管的調制特性分析（續(xù)4）上式表明：有與調制信號成正比的成分； 有常數成分，產生了中心頻率的偏移

7、；有與調制信號頻率各次諧波成比例的成分，從而使頻率調制過程產生了非線性失真。為了減小非線性失真，在變容管調頻電路中，總是設法使變容管工作在=2（超突變結）的區(qū)域。2022/8/1413（2）變容二極管的調制特性分析（續(xù)5）2、小頻偏調制特性分析可得調制特性為：上式表明：有與調制信號成正比的成分； 有常數成分，產生了中心頻率的偏移；有與調制信號頻率各次諧波成比例的成分，從而使頻率調制過程產生了非線性失真。設法使變容管工作在=1 的區(qū)域，可以近似實現線性調頻的功能。14（3）變容二極管的調制電路分析返回R1, R2, R3, LP3 晶體管直流偏置LP2,C9,避免高頻振蕩 進入音頻調制源音頻調制

8、信號通過LP1, LP2加到變容管上C7,C8,LP4,電源濾波LP1,Ed,變容管直流偏置2022/8/1415（3）變容二極管的調制電路分析（續(xù)1）電路特點：兩個變容二極管，并且同極性對接，通常稱為背靠背聯接。對振蕩信號來說，兩只變容管是串聯的，每個變容管上所加有的振蕩電壓僅為諧振回路兩端電壓的一半。對B-B端加入的直流偏置電壓和調制電壓來說，兩只變容管相當于并聯。當加于變容管兩端振蕩電壓幅度較大時，變容管可能工作于導通狀態(tài)，這將降低回路的Q值，鍺管約為0.2V 。上圖16舉例：求調頻波的中心頻率 ；最大頻偏； 和 。0.260.340.490.310.130.042022/8/1417舉

9、例（續(xù)1）調頻波的中心頻率：最大頻偏：2022/8/14186.2.3.4 其他直接調頻電路（1）變容二極管直接調頻電路的優(yōu)缺點：優(yōu)點：電路簡單，變容管本身體積??；工作頻率高；易于獲得較大的頻偏。缺點：產生了中心頻率的偏移。由于偏置電壓漂移，溫度變化等會改變變容管呈現的電容，從而影響中心頻率的穩(wěn)定度等；在頻偏較大時，非線性失真較大。為了減小非線性失真，在變容管調頻電路中，總是設法使變容管工作在=2（超突變結）的區(qū)域。用了兩個變容二極管背靠背聯接電路。這可以減弱變容管對回路Q值的影響。用晶體振蕩器直接調頻電路：晶體振蕩器變容二極管直接調頻的相對頻偏很小，只有10-4量級。19（2）晶體振蕩器直接

10、調頻電路電路特點：電路中晶體當等效電感元件用。工作頻率在 fq 和 fp 之間。兩個諧振頻率十分接近。雖頻偏小，但中心頻率穩(wěn)定度高。2022/8/1420（2）晶體振蕩器直接調頻電路（續(xù)1）舉例：無線話筒發(fā)射機 輸出回路調諧在振蕩器三次諧波100MHz上 預加重網絡 2022/8/1421（2）晶體振蕩器直接調頻電路（續(xù)2）晶體振蕩器直接調頻電路：電路中晶體當等效電感元件用；兩個諧振頻率十分接近；雖頻偏小，但中心頻率穩(wěn)定度高。加大頻偏的措施：串電感，并電感。0頻偏加大。22（2）晶體振蕩器直接調頻電路（續(xù)3）加大頻偏的措施：串電感，并電感。0當工作頻率很高時， ， 支路呈電感，再并電感 ，頻偏

11、加大。2022/8/14236.2.3.5 間接調頻先將調制信號進行積分處理，再進行調相而得到調頻波，其方框如下圖所示：優(yōu)點：載波中心頻率穩(wěn)定度較好。調相器的類型：載波通過失諧回路法（調制系數?。?6以內）；矢量合成法，又稱阿姆斯特朗法（調制系數?。?12以內） ；脈沖調相法。2022/8/1424（1）變容二極管調相電路 載波調制信號+9v輸出變容二極管的調制特性為：載波頻率為 f0 ，回路失諧，則并聯回路失諧產生的相移是（失諧較小）：并聯回路產生的相移是按調制信號的規(guī)律變化。（即調相）2022/8/1425（2）矢量合成法調相電路2022/8/1426實現頻率調制的方法與電路小結實現方法：即直接調頻和間接調頻直接調頻間接調頻調頻電路的技術指標：1、調制特性2、調制靈敏度3、最大頻偏fm 4、中心頻率穩(wěn)定度2022/8/1427實現頻率調制的方法與電路小結（續(xù)1）變容二極管直接調頻電路變容二極管的調制特性分析加到變容管兩端的三部分電壓大頻偏調制特性分析小頻偏調制特性分析變容二極管的調制電路分析變容管兩端三部分電壓的分析兩個變容二極管的背靠背聯接變容二極管直接調頻電路的優(yōu)缺點晶體振蕩器直接調頻電路間接調頻電路間接調頻電路的優(yōu)缺點變容二極管調相電路矢量合成法調相電路 28習題十四：6-232