单元十 角度调制电路.doc

单元十 角度调制电路课 题：10.1调角波的基本性质教学目的：1.了解瞬时频率和瞬时相位2.掌握调频波的基本性质3.掌握调相波的基本性质教学重点：调频波的基本性质调相波的基本性质教学难点：调频波的基本性质调相波的基本性质教学方法：讲授 课 时：2学时 教学进程单元十 角度调制电路10.1调角波的基本性质角度调制可分为两种：一种是频率调制，简称调频（FM）；另一种是相位调制，简称调相（PM）。角度调制和解调电路都属于频谱非线性变换电路。一、调频波的基本性质调频（FM）：载波的幅度不变，而瞬时角频率WC（t）随调制信号u作线性变化。1.数学表达式设载波为uCUCmcoswCt；调制信号为uUmcost其瞬时角频率wC（t）= wCkf Um cost = wCwfmcostwC：载波角频率，即调频波中心角频率kf：调频灵敏度，表示单位调制信号幅度引起的频率变化，单位rad/s.V或Hz/Vwfm：调频波最大角频偏，表示FM波频率摆动的幅度， wfm = kf Um mf wfm / = kf Um 调频系数，是调频时在载波信号的相位上附加的最大相位偏移，单位为rad。 则 uFM UCmcos （t） = Ucmcos（ wCt+ mfsint ）2.波形如图10-1图10-1 调频波波形3.频谱如图10-2所示图10-2 调频波的频谱图4.通频带当m远小于1时： BW=2F（窄带调角信号） 当m远大于1时： BW2mF=2fm（宽带调角信号） 5.功率关系在Ucm一定时，调频波的平均功率也就一定，且等于未调制时的载波功率，其值与mf无关。即：Po Ucm2 /2 二、调相波的基本性质调相（PM）：载波的幅度不变，而瞬时相位C（t）随调制信号u作线性变化。1.数学表达式其瞬时相位（t）=wCt kpUm cost = wCt+mpcostwC：载波角频率kp：调相灵敏度，表示单位调制信号幅度引起的相位变化，单位rad/Vmp：调相系数，即最大相位偏移，表示PM波相位摆动的幅度， mp= kp Um 单位为rad。w（t ）=d（t）/dt= wCmpsint = wC wpmsint wpm：PM波最大角频偏 wpm=mp=kp Um 调相系数mp= wpm / uPM UCmcos （t） = Ucmcos（ wCt+ mpcost ）2.波形如图10-3所示图10-3 调相波波形3.频谱如图10-4所示图10-4 调相波频谱图4.通频带与调频时的计算方法致。这里就再讲了。5.功率关系在Ucm一定时，调相波的平均功率也就一定，且等于未调制时的载波功率，其值与mp无关。即：Po Ucm2 /2三、调频波与调相波的比较调频信号与调相信号的相同之处在于：(1) 二者都是等幅信号。(2) 二者的频率和相位都随调制信号而变化, 均产生频偏与相偏。调频信号与调相信号的区别在于：(1) 二者的频率和相位随调制信号变化的规律不一样, 但由于频率与相位是微积分关系, 故二者是有密切联系的。 (2) 从表10.1中可以看出, 调频信号的调频指数Mf与调制频率有关, 最大频偏与调制频率无关, 而调相信号的最大频偏与调制频率有关, 调相指数MP与调制频率无关。表10-1 调频与调相的参数比较(3) 从理论上讲, 调频信号的最大角频偏mc, 由于载频c很高, 故m可以很大, 即调制范围很大。由于相位以2为周期, 所以调相信号的最大相偏(调相指数)Mf, 故调制范围很小。 本课小结：1. 讲解了调频波和调相波的数学表达式、波形、频谱、功率、带宽、功率关系等基本性质。2. 对调频波与调相波进行了比较。本课作业：1. 若调角波u(t)=10cos（2p106t +10cos2000pt）(V),试确定:(1) 最大频偏；(2) 最大相偏；(3) 信号带宽 ；(4) 此信号在单位电阻上的功率；(5) 能否确定这是FM波还是PM波? 2. 设载频fc12MHz，载波振幅Ucm5V，调制信号u(t)=1.5cos2103t，调频灵敏度kf25kHz/V，试求： （1）调频表达式 ；（2）调制信号频率和调频波中心频率；（3）最大频偏、调频系数和最大相偏；（4）调制信号频率减半时的最大频偏和相偏；（5）调制信号振幅加倍时的最大频偏和相偏。 课 题：10.2调角电路教学目的：1.掌握调频电路2.掌握调频电路教学重点：直接调频电路调相电路教学难点： 调相电路教学方法：讲授 课 时：2学时 教学进程10.2调角电路一、调相电路1.可变移相法调相电路可变移相法就是利用调制信号控制移相网络或谐振回路的电抗或电阻元件来实现调相。原理电路框图如图10-5所示图10-5可变移相法调相框图可控相移网络的种类很多。最常用的是LC并联谐振回路。2.可变时延法调相电路将载波信号通过一可控延时网络,延时时间受调制信号控制,即=kdu(t)则输出信号为u=Ucosc(t-)=Ucosct-kdcu(t)由此可知,输出信号已变成调相信号了。其原理电路框图如图10-6所示图10-6 可变时延法调相框图二、调频电路1.直接调频电路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。最常用的直接调频电路是变容二极管调频电路其原理图如图10-7所示图10-7 变容二极管调频电路振荡频率可由回路电感L和变容二极管结电容Cj所决定，即变容二极管结电容随调制信号电压变化规律，即 式中，mc为变容管电容调制度；CjQ为UQ处电容。则可得当=2时，可得到输出信号是一调频波。变容二极管直接调频动画演示请点击2.间接调频电路间接调频的方法是：先将调制信号u积分，再加到调相器对载波信号调相，从而完成调频。因此, 将调制信号积分后调相, 是实现调频的另外一种方式, 称为间接调频。 或者说, 间接调频是借用调相的方式来实现调频。原理框图如图10-8所示图10-8 间接调频框图设调制信号u=Um cost经积分后得 式中，k为积分增益。用积分后的调制信号对载波uc(t)=Ucm cosct进行调相，则得式中三、扩展线性频偏的方法采用倍频和混频的方法。设调频电路产生的单频调频信号的瞬时角频率为:1=c+kfUm cost=c+mcost经过n倍频电路之后, 瞬时角频率变成:2=nc+nmcost可见n倍频电路可将调频信号的载频和最大频偏同时扩大为原来的n倍, 但最大相对频偏仍保持不变。 若将瞬时角频率为2的调频信号与固定角频率为3=(n+1)c的高频正弦信号进行混频, 则差频为4=3-2=c-nmcost可见混频能使调频信号最大频偏保持不变, 最大相对频偏发生变化。根据以上分析, 由直接调频、倍频和混频电路三者的组合可使产生的调频信号的载频不变,最大线性频偏扩大为原来的n倍。 本课小结：1. 讲解可变移法和可变时延法两种调相电路。2. 讲解了直接调频和间接调频两种调频电路的工作原理及分析方法。3. 讲解了采用倍频和混频等方法进行扩展线性频偏。本课作业：1. 如下图所示的调频电路，组成无线话筒中的发射机，看图回答问题。（1