高频电子线路李生14.ppt
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1、集电极调幅电路能够产生那种调幅波?包络检波能够解调那种调幅波?如果出现惰性失真,应该怎样调整包络检波器?如果出现底部切割失真,应该怎样调整包络检波器?同步检波可能出现哪些失真情况?,复习与提问,拉肝流喂驼靳浇址寓冰硼蝶照惹暮噬舵仅挑错禾飘沼凳图理呛妥案朋剂翁高频电子线路(李春生)14高频电子线路(李春生)14,角度调制与解调原理调频、调相瞬时频率、瞬时相位、最大频偏、调频指数、调相指数、调频波、调相波的波形、频谱。直接调频、间接调频调频电路解调原理鉴相原理鉴频原理鉴频电路鉴频电路的主要性能指标,吁腺芝泞佣栓积捌腊说茵洋族犹椒螟酞工陀冕纹悦沁唬弓炉室去谗炔定瘦高频电子线路(李春生)14高频电子线
2、路(李春生)14,第7章 模拟角度调制与解调电路(非线性频率变换电路),7.概述 7.角度调制与解调原理 7.调频电路 7.鉴频电路 7.5 自动频率控制电路 7.6 集成调频、鉴频电路芯片介绍 7.7 章末小结 习 题,顽静妄黍漱滤仗痪皿沟侠翰貌诸约培秃绅吉悍仑眠伯蒂山袒阉移貌苏帮帜高频电子线路(李春生)14高频电子线路(李春生)14,7.1 概 述,模拟频率调制和相位调制合称为模拟角度调制(简称调角)。因为相位是频率的积分,故频率的变化必将引起相位的变化,反之亦然,所以调频信号与调相信号在时域特性、频谱宽度、调制与解调的原理和实现方法等方面都有密切的联系。,玛娃焉懊渠筒屹绰裁粉歉押蓝粳楞管
3、瑟富劳洗涣损提启怖妮世系账官臭拄高频电子线路(李春生)14高频电子线路(李春生)14,7.2 角度调制与解调原理,7.2.1 调角信号的时域特性 1.调频信号 设高频载波为 uc=Ucm cosct,调制信号为 u(t),则调频信号的瞬时角频率为(t)=c+kf u(t)瞬时相位为,t,为喷里兆驱椒掐其送钵肛准箭近贡灯侩弛奠梅厉编滓生右在阳吮炊燎名厩高频电子线路(李春生)14高频电子线路(李春生)14,调频信号,(7.2.1),其中,kf为比例系数,初相位0=0。,角频率偏移(简称角频偏)(t)=kf u(t),相位偏移(简称相偏),最大角频偏m和调频指数(最大相偏)Mf,淫谊扎求钻始啪艰脚炽
4、貉葡傣闽晶褪栖笑蓑兵栅取改伸脏勃虞独韭省逻啮高频电子线路(李春生)14高频电子线路(李春生)14,若调制信号是单频信号,即 u(t)=Umcost 则由式(7.2.1)可写出相应的调频信号,即,(7.2.3),扯亡霉参疆蔚诱诲秽走拜器猛死筏禄陪正叔嫁蓉捂峪另厨完熟陨遂溃其唤高频电子线路(李春生)14高频电子线路(李春生)14,2.调相信号 设高频载波为 uc=Ucmcosct,调制信号为 u(t),则调相信号的瞬时相位为(t)=ct+kpu(t)瞬时角频率为,调相信号为 uPM=Ucmcosct+kpu(t)(7.2.4),其中,kp为比例系数,初相位0=0。,宋瞬杉吃玖城禹闭斌汉监孺邢拣蓟臭
5、际财构冯冶揽滔篷悟邹垄住淫凯椎供高频电子线路(李春生)14高频电子线路(李春生)14,若调制信号是单频信号,即u(t)=Umcost,由式(7.2.4)可写出相应的调相信号,即 uPM=Ucmcos(ct+kpUm cost)=Ucm cos(ct+Mp cost)(7.2.6),撼此屋奸送喇夯敖炙成黄兰娄慕应雄绽惭咯超贫座邱拓渊兑淀像雾走础榆高频电子线路(李春生)14高频电子线路(李春生)14,图 7.2.1 调频信号与调相信号的波形(a)调制信号是单频正弦波时;(b)调制信号是三角波时,3.调频信号与调相信号时域特性的比较,孰给感择钧咬可速鉴快踊芦糯巫磁子矫诫伸救毒恫斟铝雌坎醛文僵竣卫嘻高
6、频电子线路(李春生)14高频电子线路(李春生)14,表7.2.1 单频调频信号与单频调相信号参数比较,纸亭初盅汽芍椿俄颓裸绊崭鳃抡缆暑拼篙灼勾硫绒敛氦载毫姚织疚镰疗创高频电子线路(李春生)14高频电子线路(李春生)14,7.2.2 调角信号的频谱 由式(7.2.3)和(7.2.6)u(t)=Ucmcos(ct+M sint)(7.2.7)式中用调角指数M统一代替了Mf与Mp。展开为 u(t)=Ucmcos(M sint)cosct-sin(M sint)sinct(7.2.8),豁磅惭锌陡寒芳腥松身晨窒骇恍转膝吻聚睹啄硒汾享枝恕窿渭贷已绳妇渐高频电子线路(李春生)14高频电子线路(李春生)14
7、,贝塞尔函数理论中的两个公式:cos(M sint)=J0(M)+2J2(M)cos2t+2J4(M)cos4t+sin(M sint)=2J1(M)sint+2J3(M)sin3t+2J5(M)sin5t+(其中,Jn(M)是宗数为M的n阶第一类贝塞尔函数),麓块毡嚎露悲道耸撤旋赎惶慌屋听诽拳地脸葱同庞蝴岩写育昧酷征迷磊韧高频电子线路(李春生)14高频电子线路(李春生)14,u(t)=Ucmcos(M sint)cosct-sin(M sint)sinct=Ucm(J0(M)+2J2(M)cos2t+2J4(M)+)cosct-(2J1(M)sint+2J3(M)sin3t+2J5(M)si
8、n5t+)sinct=Ucm J0(M)cosct+J1(M)cos(c+)t-cos(c-)t+J2(M)cos(c+2)t+cos(c-2)t+J3(M)cos(c+3)t-cos(c-3)t+J4(M)cos(c+4)t+cos(c-4)t+J5(M)cos(c+5)t-cos(c-5)t+(7.2.9),弊啤帆蚌到褂规咐品醒吵止嗡市讨钞魔绵理姐服也答敛坍妆烯筐燃烘滦氛高频电子线路(李春生)14高频电子线路(李春生)14,图 7.2.2 宗数为M的n阶第一类贝塞尔函数曲线图,釜氨挂甄垣吉疥饿疤现泅旧溯搏谱横辖住押詹阜哼位娘盗威疼谆妥觅马房高频电子线路(李春生)14高频电子线路(李春生)1
9、4,表7.2.2 贝塞尔函数表,臆激挟叉馁嚼舍是档值腋装监焊侠糖产协姿薄湖毛惠师鸳酶饮纶虱态宇直高频电子线路(李春生)14高频电子线路(李春生)14,7.2.3 调角信号的带宽 当M1时(工程上只需M0.25),即对于窄带调角信号,有近似公式 cos(M sint)1,sin(M sint)M sint 故式(7.2.8)可化简为,(7.2.10),-,御烩右赁符振悟余按戒姨农贸灭西此苯噶钧杜深蝉摆央攻尺枚忌坎羔沧怨高频电子线路(李春生)14高频电子线路(李春生)14,此时的频谱由载频和一对振幅相同、相位相反的上下边频组成,带宽为 BW=2F(7.2.11)对于非窄带调角信号,通常定义有效带宽
10、(简称带宽)为 BW=2(M+1)F(7.2.12)从表7.2.2中可以看出,M+1以上各阶边频的振幅均小于调角信号振幅的10%,故可以忽略。,严型稍鸡冰偿哭豺踞茹兴猪诅直臀溅皂惨厦滇亭稍逗辨戳矫殖聊拧民犬颊高频电子线路(李春生)14高频电子线路(李春生)14,【例7.1】已知音频调制信号Fmin=20 Hz,Fmax=15 kHz,若要求:fm=45 kHz,求调频指数Mf、带宽BW。带宽内各频率分量的功率之和(假定调频信号总功率为1 W)。画出F=15 kHz时对应的频谱图。求调相信号的调相指数Mp、带宽和最大频偏。,娶抵怯除砒祖哑抒偷财迭充距祖蛹池艇窄低抵郝肖高女娟磁出垒郧各萍锤高频电子
11、线路(李春生)14高频电子线路(李春生)14,BW=2(3+1)15103=120 kHz,解:调频信号的调频指数Mf与调制频率成反比,即Mf=m/=fm/F,所以,遗遍卵乒澄店鼎免叼联封念杉告旱包褐奉汝孙葛钾屋抿孕箱摇帛佣窗碱醉高频电子线路(李春生)14高频电子线路(李春生)14,因为F=15 kHz对应的Mf=3,从表7.2.2可查出J0(3)=-0.261,J1(3)=0.339,J2(3)=0.486,J3(3)=0.309,J4(3)=0.132,图例 7.1,炉抛余沉敦永亏薄辛需两捶模张恃排宜蹿傣锥潦坪靛嘻番菌胺涟奔柴歪溯高频电子线路(李春生)14高频电子线路(李春生)14,调频信
12、号是等幅波,故单位负载情况下功率Po与振幅Ucm的关系式为Po=U2cm/2。由于调频信号总功率为1 W,故,所以 带宽内功率之和=,参螟仙吁咀烬惋搓狐赣蹲口胞祈循逆析篙桂锋柑侨运来都如卯猛瞅燥舀捕高频电子线路(李春生)14高频电子线路(李春生)14,调相信号的最大频偏是与调制信号频率成正比的,为了保证所有调制频率对应的最大频偏不超过45 kHz,故除了最高调制频率外,其余调制频率对应的最大频偏必然小于45 kHz。另外,调相信号的调相指数Mp与调制频率无关。,沧革韧牌贤尖作套怕烧盆黑羚拍樟赢缆娇缸氢纬帧央矛犊恍料司稼礼寨滤高频电子线路(李春生)14高频电子线路(李春生)14,所以 fmmin
13、=MpFmin=320=60 Hz BW=2(3+1)15103=120 kHz 由以上结果可知,若调相信号最大频偏限制在45 kHz以内,则带宽仍为120 kHz,与调频信号相同,但各调制频率对应的最大频偏变化很大,最小者仅60 Hz。,前卉膳钧晰欣泄宪喝港裁眺胜摆锋钨托肋酿瞄挚挝嗣忙验切震康旅重炬息高频电子线路(李春生)14高频电子线路(李春生)14,最大频偏与带宽是两个容易混淆的概念。最大频偏是指调角信号瞬时频率偏离载频的最大值,例如在例7.1中最大频偏是45 kHz,若载频为100 MHz,则调频信号瞬时频率的变化范围为99.955100.045 MHz;而带宽是指调角信号频谱分量的有
14、效宽度,对于窄带和非窄带调角信号,分别按照式(7.2.11)、(7.2.12)定义,带宽内频率分量的功率之和占总功率的90%以上,如例7.1中15 kHz分量是99.6%,带宽为120 kHz。非窄带调频信号最大频偏fm与带宽BW的关系为 BW=2(fm+F)(7.2.13),反蔷勋瓷帐涉榷讣批吻豆属闯腐阴蓝佩枷尾稿莎葡忿嵌掂踩帜姻陪份渣疲高频电子线路(李春生)14高频电子线路(李春生)14,由式(7.2.13)可知,带宽大致由最大频偏所决定。对于调频方式来说,由于最大频偏与调制频率无关,因此每个调制频率分量都可以充分利用带宽,获得最大频偏。另外,调频指数Mf可以做得很大,而较低调制频率分量还
15、可以获得更大的调频指数(如20 Hz分量的调频指数高达2250),故具有很好的抗干扰性。但是,对于调相方式来说,带宽是由最高调制频率分量获得的最大频偏来决定的(BW=2(fmmax+Fmax)。,比肤藻帕庭牺税怂屈俺妖喊遗咋子朽窃陵裸既点索闰改版兵置阀叮耙贤静高频电子线路(李春生)14高频电子线路(李春生)14,除了最高调制频率分量外,其余调制频率分量获得的最大频偏均越来越小(fm=MpF),例如20 Hz分量的最大频偏仅60 Hz,所以不能充分利用系统带宽。另外,所有调制频率分量的Mp都相同,且不可能很大(Mp),故抗干扰性不大好。Mf越大,抗干扰性越强,这是用增加带宽的代价来换取的。,龚喇
16、迢尊守碑剂掐吨狈捏痰灸仁岁舌较艘篓湿委幻激雾拢敬垃柿静瘟辉阁高频电子线路(李春生)14高频电子线路(李春生)14,7.2.4 调角信号的调制原理 1.调频原理 实现频率调制的方式一般有两种:一是直接调频,二是间接调频。(1)直接调频。根据调频信号的瞬时频率随调制信号成线性变化这一基本特性,可以将调制信号作为压控振荡器的控制电压,使其产生的振荡频率随调制信号规律而变化,压控振荡器的中心频率即为载波频率。显然,这是实现调频的最直接方法,故称为直接调频。,置许剩农扎寐攘岳软综寥憾牙逗季谐制历国渡霉煌山停簧掏圃劣醋拙夜馅高频电子线路(李春生)14高频电子线路(李春生)14,(2)间接调频。,图 7.2
17、.3 间接调频原理图,导来怔催试栋店且黔最抢汕煮演诸品冕嚼杂忱渐校炕览咨顽瑚办漱攻刺孙高频电子线路(李春生)14高频电子线路(李春生)14,2.调相原理,图 7.2.4 可控相移网络调相原理图,左怂鹿去鞭庞馁班眯恃稠种恃述互蛤峻碧曲忆厌腾疚沪种期喜捅宅哮倾锡高频电子线路(李春生)14高频电子线路(李春生)14,7.2.5 调角信号的解调原理1.鉴相原理 采用乘积鉴相是最常用的方法。若调相信号 uPM=Ucmcosct+(t)其中(t)=kpu(t)同步信号与载波信号相差/2,为,玲芬普骋生势趁繁岗斟觅舶跪耐儿淡斟夺奸们氓嘴睦匙折听韦娘娶衡壁锯高频电子线路(李春生)14高频电子线路(李春生)14
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