角度调制与解调电路

.,第五章角度调制与解调电路,5.1角度调制信号的基本特性,5.3调频波解调电路（鉴频、鉴相）,5.2调频电路（调频、调相）,5.4数字调制与解调电路,.,通信系统中，角度调制解调模块所在位置,晶体振荡器,倍频器,低电平调制器,线性功放器,信号放大器,高电平振幅调制器,混频器,高频放大器,晶体振荡器,混频器,本地振荡器,中频放大器,解调器,低频放大器,电源,频率变换器,功率变换器,调幅、调频、调相,检波、鉴频、鉴相,发送,接收,角度调制,角度解调,.,第5章角度调制与解调电路,vW(t),5.1角度调制信号的基本特性,5.1.1调频波和调相波,调频和调相统称为调角,信号,载波,用vW(t)调制VmVm(t)=Vm0+kavW(t)调幅AM,用vW(t)调制ww(t)=wc+kfvW(t)调频波FM,用vW(t)调制j(t)j(t)=wct+kpvW(t)+j0调相波PM,v=Vmcos(wc)dt+j0,Vmcoswct+j0,.,第5章角度调制与解调电路,vc=Vcmcos（wct+j0）,vW(t),调频,调相,Vmcos(wc+kfvW)dt+j0,5.1角度调制信号的基本特性,信号,载波,调相波PM,调频波FM,调角,5.1.1调频波和调相波,Vmcoswct+kpvW+j0,Vmcos(wct+kpvW)+j0,d/dt,t,0,dt,kpvW,kfvW,.,第5章角度调制与解调电路,vc=Vcmcos（wct+j0）,vW=VWmcosWt,调频,Vmcos(wct+sinWt+j0),Vmcos(wct+kpVWmcosWt+j0),5.1角度调制信号的基本特性,调相波PM,调频波FM,调角,单音调制（以下以单音调制为例）,单音信号,调相指数Mp,调相,调频指数Mf,5.1.1调频波和调相波,最大频偏Dwm,MpW,MfW,.,第5章角度调制与解调电路,=Vmcos(wct+kpVWmcosWt+j0),5.1角度调制信号的基本特性,PM,FM,调相指数Mp,调频指数Mf,5.1.1调频波和调相波,最大频偏Dwm,最大频偏Dwm,vfM=Vmcos(wc+kfVWmcosWt)dt+j0,vpM=Vmcos(wc+kpVWmWsinWt)dt+j0,.,第5章角度调制与解调电路,=Vmcos(wct+kpVWmcosWt+j0),5.1角度调制信号的基本特性,PM,FM,调制指数Mp,调制指数Mf,5.1.1调频波和调相波,最大频偏Dwm,最大频偏Dwm,对相角的调制深度，称调制指数,对频率的调制深度，称最大频偏,vpM=Vmcos(wc+kpVWmWsinWt)dt+j0,vpM=Vmcos(wc+kpVWmsinWt)dt+j0,.,FM与PM波形对比,1）均是等幅波,2）均可用调频式描述,vfM=Vmcos(wc+kfVWmcosWt)t+j0,vpM=Vmcos(wc-kpVWmWsinWt)t+j0,vpM=Vmcos(wct+kpVWmcosWt+j0),3）也可用调相式描述,vc=Vcmcos（wct+j0）,vW=VWmcosWt,单音信号,载波,第5章角度调制与解调电路,5.1角度调制信号的基本特性,5.1.1调频波和调相波,.,a)FM：,b)PM:,FM与PM波形对比,5.1角度调制信号的基本特性,5.1.1调频波和调相波,4）调制深度与W的关系,.,.,.,.,中心频率要稳定,调制线性要好,调制灵敏度要高,最大频偏要尽可能的大,Dfm,5.2调频电路概述,调频性能要求,0,vW,Df,fc,fc,调制特性,电压变化,频率变化,Df,vW,.,调频,正弦振荡,调相,矢量法,移相法,时延法,5.2调频电路概述,振荡回路,vW,vc,调频波,载波发生,调制信号,调频方法,多谐振荡,vW,调频波,晶体振荡,vc,调相波,vpM,vfM,vfM,.,5.2调频电路直接调频,调变三点式振荡器的谐振频率,C1,L1,+,vW,L,C,VQ,+,变容二级管的特性,v：为外加电压,VB：PN结内建电位差：,Cj(0)：v=0时的结电容,n：变容二级管的变容指数,v=-(VQ+vW),1,2,3,4,5,图5-2-9,图5-2-11,图5-2-12,.,5.2调频电路直接调频,调变多谐振荡器电容的充电时间,T2,vW,I0,I0,VCC,f=I0/4CVBEon,C,图5-2-14,vfm,vc,多谐振荡器,调制信号,调频方波,多谐振荡器就是：T1和T2管的工作状态，在饱和与截止间不断翻转，输出周期方波。,nfc,fc,(n+2)fc,.,5.2调频电路调相,Mpp/12rad=0.26rad,矢量法：,时延法,移相法：,Mpp/6rad=0.52rad,Mp4p/5rad=2.51rad,由晶体产生载波，然后调变相位,.,一、矢量合成法,vo=Vmcos(wct+MpcosWt),=Vmcoswct.cos(MpcosWt)-Vmsinwct.sin(MpcosWt),Mp很小,=Vmcoswct-Vmsinwct.(MpcosWt),相乘器,相加器,5.2调频电路调相,由晶体产生载波，然后调变相位,=Vmcoswct+VmMpcosWtcos(wct+90o),电路模型,矢量原理,移相器,Mpp/12rad=0.26rad,.,二、可变相移法,vo=Vmcos(wct+MpcosWt),Mpp/6rad=0.52rad,Vmcoswct,vW,载波,可变相移网络,实用电路,vo,5.2调频电路调相,由晶体产生载波，然后调变相位,.,二、可变相移法,Mpp/6rad=0.52rad,w0=wc(1+mcosWt)n/2,jz=-arctan2Qe(w-w0)/w0,=QemncosWt,线性相移条件：,Re,=MpcosWt,5.2调频电路调相,由晶体产生载波，然后调变相位,.,要提高Mp，必须采用多级移相网络级联,vo=Vm3(coswct+3mnQecosWt),vo,vs,二、可变相移法,5.2调频电路调相,由晶体产生载波，然后调变相位,Mpp/6rad=0.52rad,.,三、可变时延法,Mp4p/5rad=2.51rad,线性相移条件：,vo=Vmcoswc(t-t),=Vmcos(wct-wckdVWmcosWt),调制指数,5.2调频电路调相,由晶体产生载波，然后调变相位,t=kdVWmcosWt,.,调相电路优点,载波信号由外电路晶振提供，中心频率稳定,频偏很小,调相电路缺点,5.2调频电路调相,由晶体产生载波，然后调变相位,.,作业预习p283-306,.,.,5.3调频波的解调（限幅、鉴频、鉴相）,5.3.1限幅鉴频的方法概述,5.3.2斜率鉴频电路,5.3.3相位鉴频电路,.,复习发射机端调角原理图,FM,载波发生器wct,调制信号vW,积分器,调相器,VWmcosWt,Vmcoswct,vpM=Vmcos(wct+kp)=vfM,FM,PM,间接调频,直接调频,无论调频、调相，发射出的总是调频信号,5.3.1概述,.,接收机端频率解调示意图,限幅器,鉴相器,微分网络频幅变换,检波整形滤波,包络检波,vo,vo,时延网络频相变换,乘积型叠加型,vo,vo,调频调幅波,调频脉冲波,调频调相波,斜率鉴频,脉冲鉴频,相位鉴频,vs,5.3.1概述,.,限幅器,鉴相器,V1mcos(wct+sinWt),微分网络频幅变换,检波整形滤波,包络检波,-A0V1m(wc+kfVWmcosWt).sin(wct+sinWt),vo,vo,A0V1mcoswc(t-t0)+sinW(t-t0),=A0V1mcoswct+sinWt-kfVWmt0cosWt-wct0,时延网络频相变换,乘积型叠加型,vo,vo,调幅波,脉冲波,调相波,斜率鉴频器,脉冲鉴频器,相位鉴频器,5.3.1概述,接收机端频率解调原理图,时延量-90o+j,其中Wt0很小,.,5.3.1概述,限幅器,vb,t,vs,t,0,ic2,t,vs,ic2,三极管限幅器,差分对管管限幅器,.,5.3.1概述,vfM,vAV,脉冲鉴频器,v2,v1,v3,v4,v5,.,单失谐回路鉴频电路,5.3.2斜率鉴频电路,载波中心频率fc失谐在LC回路幅频特性的感性上升沿，线性段的中点。,特点：,感性回路,.,即回路f01幅频特性的感性上升沿，,和回路f02幅频特性的容性下降沿。,双失谐回路鉴频电路,5.3.2斜率鉴频电路,特点：,f01,fc,f02,容性回路,感性回路,载波中心频率fc失谐在，双LC回路的f01谐振点和f02谐振点之间，,.,集成电路中双失谐斜率鉴频器,L1,5.3.2斜率鉴频电路,C2,L1,C1,vs,Rs,v1,v2,f01,fc,f02,fc,f01,f02,低端谐振点,高端谐振点,载波中心频率,f02,f01,fc,.,集成电路中双失谐斜率鉴频器,L1,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,5.3.2斜率鉴频电路,.,5.3.3相位鉴频电路,一、鉴相器,乘积型,i=,(4/pcosw1t-4/3pcos3