调频调相及其解调.ppt
第五章 角度调制与解调电路,5-1 概述,5-3 变容二级管的间接调频电路,5-2 变容二级管的直接调频,5-4 扩大频偏的方法,5-5 调频波的解调（鉴频）,5-1 概述,一、角度调制的基本特性,二、调频波的实现方法,三、变容二级管的特性和变容二级管直接调频的要求,5-1 概述,1.调制的涵义,任意一高频信号,称为调幅,(AM),称为调频,(FM),称为调相,(PM),其中调频和调相统称为调角。,一、角度调制的基本特性,2.角度调制的基本特性 1)在时域中的变化规律 i.一般表达式,FM:,PM:,ii)单音调制时调角波表达式,FM：,(最大角频偏),(调频波的调制指数),PM：,iii）结论(FM与PM波形对比),FM与PM的共同点,a）均是等幅波,b）表示式均用Mf，MP和 描述,FM与PM的不同点,:角频率平均值,:瞬时角频率变化的速度,:瞬时角频率偏离中心频率 的最大值,a)FM：,b)PM:,紧密联系,2）在频域中的变化规律,调频的实质是实现频谱的非线性搬移,i)实现频谱非线性搬移,所以调频是表现频谱的非线性搬移。,ii）频带宽度,(Hz),Mf1时为窄带调频,Mf1时为宽带调频,实际频带宽度,中n为阶数，Mf为宗数,若n=0，为载波分量,若n0，,为无穷多对边带分量,有效频带宽度,3）能量关系,说明：调频波平均功率恒等于载波功率。若 变化，仅仅是各个分量的能量发生变化，而保持总的平均功率不变。,（载波功率）,二、调频波的实现方法,直接调频,正弦波直接调频,电抗管直接调频,变容二极管直接调频,非正弦波直接调频：,最后必须转换成正弦波调频,间接调频,矢量法,移相法,时延法,单级变容器二极管间接调频,多级变容器二极管间接调频,三、变容二级管的特性和变容二级管直接调频的要求,1.变容二级管的特性,其中 为外加电压,VB:PN结内建电位差,Cj(0):时的结电容,n：变容二级管的变容指数,2.直接调频性能要求,中心频率稳定,线性调制好,调制灵敏度要求高,要有大的最大角频偏,5-2 变容二级管的直接调频,用调制信号控制高频信号频率，使频率随调制信号作线性变化的过程。,一、变容管全部接入振荡回路(理想直接调频),二、变容二极管部分接入直接调频,三、变容二级管直接调频电路举例,5-2 变容二级管的直接调频,一、变容管全部接入振荡回路(理想直接调频),1.理想振荡回路,振荡回路由L、Cj构成，C1为高频耦合电容，为高频扼流圈，为高频旁路电容,等效回路,2.实现理想直接调频的条件,实现理想直接调频的条件：n=2,最大角频偏,致命的缺点：中心频率不稳定,二、变容二极管部分接入直接调频,1.电容串并概念,Cj不串也不并,Cj串C2,Cj并C1,Cj串C2并C1,2.求部分接入直接调频的,分析,结论：,串并后调制的线性改善，但牺牲了调制灵敏度，即kf,实际n2，应取n2，通过电容串并后使n2，即可 实现近似理想的调频。,结论：,减低P倍，中心频率稳定度提高P倍,非线性失真系数,即取小的m，取小的A，经过电容串、并后可使A20，可实现近似理想直接调频。,提高频率稳定度和减小非线性失真均应使,三、变容二级管直接调频电路举例,电路,1.电路一,电路分析,直流供电,振荡回路,2.电路二,电路,电路分析,直流供电,振荡回路,3.电路三：晶体直接调频电路,4.直接调频电路特点：,电路本身是振荡器，属变容管部分接入,为振荡回路的元件,控制 是 信号,5-3 变容二级管的间接调频电路,一、概述,二、变容二级管调相电路,三、变容二级管的间接调频,5-3 变容二级管的间接调频电路,一、概述,1.定义：若用 信号实现调相，实际上就是对 而言是实现调频，则称为间接调频。,2.实现方法,矢量法：,时延法,移相法：,二、变容二级管调相电路,1.单级变容二级管调相,工作原理,电路与等效电路,线性移相条件：,结论,实现线性调相的条件：,电路确定：,若提高，必须采用多级移相网络级联,2.多级变容二级管调相电路（以三级为例）,3.调相电路特点,载波信号由外电路晶振提供，中心频率稳定,Cj是移相网络元件,Cj受 信号控制的,三、变容二级管的间接调频,RC积分网络,条件：,1、单级变容二级管间接调频（电路举例）,工作原理,电路,组成积分网络,2.三级变容二极管间接调频,若R3C3构成积分网络,由三级单级变容管间接调频级连起来,3.间接调频电路的特点,由外电路晶振提供，中心频率稳定,Cj是移相网络元件,因积分网络的存在，Cj受 的积分信号 的控制,5-4 扩大频偏的方法,一、扩大频偏的基本概念,1.倍频可以扩大绝对频偏，保持相对频偏不变,2.混频保持绝对频偏不变，提高相对频偏,二、扩大频偏的方法,1.采用倍频的方法,2.既倍频又混频的方法,3.电路采用平衡推挽的方法,5-5 调频波的解调（鉴频）,一、概念,二、实现鉴频的方法,三、鉴频器举例,5-5 调频波的解调（鉴频）,一、概念,1.定义：从调频波中还原出瞬时频率随调制信号 作线性变化的过程,2.实现鉴频方法的思考,3.波形的变化方法,幅频变换网络,线性移相网络,非线性变换网络,二、实现鉴频的方法,1.用线性幅频网络实现鉴频(为斜率鉴频),2.用移相网络实现鉴频(为相位鉴频),相位检波（鉴相）,叠加型鉴相,乘积型鉴相,相位鉴频是由移相网络和相位检波构成的,相位鉴频,i）线性的移相网络+叠加型检相器=叠加型相位鉴频器,ii）线性的移相网络+乘积型鉴相器=乘积型相位鉴频器,iii)非线性网络+低通滤波器=脉冲数字式鉴频器,单失谐回路斜率鉴频器,电路,三、鉴频器举例,1.斜率鉴频器,工作原理,特点：是失谐在LC回路幅频特性 上升 沿或下降沿线性段的中点。,双失谐回路斜率鉴频器,电路,点击演示,工作原理,a）L1C1，L1C1的Q值是相同的,b），而 对称地失谐在 的两侧（即）,c）包络检波器上下对称,特点,集成电路中双失谐斜率鉴频器,电路,工作原理,L1C1与C2构成幅频变换线性网络，将 输入变换为两个 幅度按瞬时频率变换的AM-FM波,当，得到 为最大值V1max，为最小值V2min；当 从 减小时，使L1C1并联回路网络呈感抗，与C2串联谐振时，谐振频率为，可得 为最大值V2max，但回路总阻抗接近为零，所以 为最小值V1min,L1C1与C2的电抗曲线,和 幅频特性,分别加到T1、T2的基极（T1、T2 射随器作为缓冲级，在T1、T2的射极输出后分别加到两个晶体管峰值包络检波器T3、T4的基极，T3、C3，T4、C4 分别与T5、T6的输入电阻构成检波器），则在T5、T6基极分别得到调解电压：,，经T5，T6差分放大后单端输出 实现了鉴频,鉴频特性曲线,2.相位鉴频器,C1与RCL分压电路,实现线性相移条件：,则,超前,相位为,乘积型相位鉴频（或称正交鉴频器,或称差动峰值鉴频器）,框图,电路,工作原理,为大信号，衰减10倍后经C1与RCL分压后为,鉴频特性,
