通信电路原理-第10章课件

第十章角度调制与解调

§10-1

概述[1]

§10-2

变容管直接调频[1]

§10-3

其他类型直接调频[3]

§10-4

调相法(间接调频)[2]

§10-5

调角信号解调概述[1]

§10-6

鉴相器（相位检波器）[2]

§10-7

失谐回路鉴频器[1]

§10-8

集成差动峰值鉴频器[1]

§10-9

集成相移乘法鉴频器[3]

§10-10

限幅器[2]

§10-11

数字信号调相与解调[0]

第十章角度调制与解调§10-1

概述[1]

§11重点：

掌握调频方法和调相方法;调频电路，特别是变容管调频电路的分析;鉴频电路，特别是失谐回路鉴频、差动峰值鉴频电路及移相乘法鉴频电路的分析。难点：实际调频电路、调相电路、鉴频电路、鉴相电路的分析。重点：2§10-1概述[1]

时域表达：

设：vΩ=VΩmcosΩt

vc=Vcmcos(ωot+φo)

则：vAM=Vcm(1+mAcosΩt)cos(ωot+φo)

vPM=Vcmcos(ωot+mPcosΩt+φo)

vFM=Vcmcos(ωot+mFsinΩt+φo)

频谱比较：调角：产生新的频率分量，为非线性频谱搬移过程。调幅：vΩ的频谱线性搬移。§10-1概述[1]时域表达：频谱比较：3FM、PM波形图(图10-1p309)FM、PM波形图(图10-1p309)4FM、PM比较(表10-1p310)FM、PM比较(表10-1p310)5FM主要特性(指标)

(1)△fM=kFVΩ，且△fM与与F无关;

(2)f0稳定;

(3)寄生调幅小；

(4)B=2(△fM+Fmax)≈2△fMFM方法

1.直接调频法

2.间接调频法

3.锁相调频法FM主要特性(指标)6§10-2变容管直接调频[1]

一、变容管特性(图10-2p311)注意：

(1)vΩ作用时的Cj变化曲线不对称，vΩ较大时，产生非线性失真。(2)变容管上同时还作用高频振荡电压，影响vΩ的调制作用、振荡器的幅度和稳定度。(图8-30p270)§10-2变容管直接调频[1]一、变容管特性注意：7(图8-30p270)(图8-30p270)8二、变容管作调频器件的分析(图10-3p312)(a)Cj为总电容

(b)Cj为部分电容

二、变容管作调频器件的分析(图10-3p312)(a)C9三、电路举例

1.

90MHz变容管直接FM(图10-4p313)三、电路举例

1.

90MHz变容管直接FM(图1102.双变容管直接FM(图10-5p314)

VD1,VD2：

(1)对vΩ为并联(L1对Ω视为短路)，可正常直接FM。

(2)对ωo为串联(L1对ωo视为开路)，ωo的影响减半。2.双变容管直接FM(图10-5p314)VD1,VD211变容管直接调频讨论：

优点：

△f较大、简单、调制功率小。

缺点：

fo稳定度差，△f大时非线性失真大。

应用：

仪器、通信、AFC等。变容管直接调频讨论：

优点：

△f较12§10-3其他类型直接调频[3]一、晶体直接调频

原理图(图10-6p315)

∵|fs-fP|=几十~几百Hz

∴频偏△f<|fs-fP|/2很小解决：

(1)加L,扩展感性区|fs-fP|，提高△f;

(2)通过倍频提高△f。§10-3其他类型直接调频[3]一、晶体直接调频13晶体直接调频实例(图10-7p315)晶体直接调频实例(图10-7p315)14二、非正弦直接调频(图10-8p316)vΩ控制对电容的充放电速度(频率)工作频率:几百Hz~几十MHz

,频率稳定度:10-3~10-4

二、非正弦直接调频(图10-8p316)vΩ控制对电容15§10-4

调相法(间接调频)[2]

一、两种调相法(一)移相法调相(图10-10p317)相移网络为：RC或LC网络

φ=

kpvΩ

=kp

V

ΩmcosΩt=mPcosΩt则：

v=Vcos(ωot-φ)=Vcos(ωot-mPcosΩt)§10-4

调相法(间接调频)[2]一、两种调相法16LC相移电路(图10-11p318)缺点:相移小改进LC相移电路缺点:17LC相移电路(图10-11p318)LC相移18(二)可变时延法调相（脉冲调相）(图10-12p318)v=Vcos[ωo(t-τ)]=Vcos(ωot–ωoτ)

=Vcos(ωot-mPcosΩt)

优点：调制线性好，相移大144o实例框图(图10-13p318)(二)可变时延法调相（脉冲调相）(图10-12p318)v19二、模拟调相的应用-间接调频(图10-9p317)二、模拟调相的应用-间接调频(图10-9p317)20§10-5调角信号解调概述[1]一、角度解调器的指标要求(表10-2p319)

§10-5调角信号解调概述[1]一、角度解调器的指标要求21二、鉴频、鉴相的主要方法

(一)鉴频方法

1.PLL(性能最好)2.微分法鉴频

(图10-14p320)二、鉴频、鉴相的主要方法

(一)鉴频方法

1.PLL223.相移法鉴频(图10-15p320)

4.脉冲均值鉴频器(过零检测)

(图10-16p321)

3.相移法鉴频(图10-15p320)4.脉冲均值鉴频器23通信电路原理_第10章课件24（二）鉴相方法

1.小信号-正交乘积型鉴相2.大信号-门电路鉴相（二）鉴相方法1.小信号-正交乘积型鉴相25§10-6鉴相器（相位检波器）[2]一、正交乘积型鉴相(图10-17p322)§10-6鉴相器（相位检波器）[2]一、正交乘积型鉴相(26通信电路原理_第10章课件27模拟乘积鉴相(图10-18p322)缺点：鉴相的动态范围较小。模拟乘积鉴相(图10-18p322)缺点：鉴相的动态范围28二、大信号门电路鉴相原理(图10-19p323)二、大信号门电路鉴相原理(图10-19p323)29§10-7失谐回路鉴频器

[1]斜率鉴频，属微分鉴频大类。

优点：线性好、失真小、鉴频带宽大；

缺点：制作、调整困难。

vs经LC失谐回路(线性变换网络)，将FM波变换为FM-AM波，通过包络检波，得到vo(∝vΩ)。§10-7失谐回路鉴频器[1]斜率鉴频，属微分鉴频大类301.单回路鉴频原理(图10-20p324)1.单回路鉴频原理(图10-20p324)312.双回路鉴频原理(图10-21p324)

要求：

f01>f0>f02

,

f01-f0=f0-f02(对称）优点：线性范围大，可达几MHz;

鉴频跨导(斜率)大。2.双回路鉴频原理(图10-21p324)要求：

f032§10-8

集成差动峰值鉴频器[1]一、原理框图(图10-22p325)

§10-8

集成差动峰值鉴频器[1]一、原理框图(图33二、线性变换网络(图10-23p326)

f1>f0:

LC1并联谐振，f1处vA最大,vB最小,f0处为正斜率S曲线；f2<f0:

f2处LC1为L'(感性失谐)

L'C2串联谐振，f2处vA最小,vB最大,f0处为负斜率S曲线。二、线性变换网络(图10-23p326)f1>f034三、TA7176AP中的差动峰值鉴频器(图10-24p327)演示三、TA7176AP中的差动峰值鉴频器(图10-24p3235§10-9集成相移乘法鉴频器[3]一、LC移相乘法鉴频器电路(图10-25p328)相移网络（LC网络）

:FM波→FM-PM波,φ随f线性变化乘法器（相位检波器）:FM波与FM-PM波,进行相位比较§10-9集成相移乘法鉴频器[3]一、LC移相乘法鉴频器电36通信电路原理_第10章课件37电路举例(图10-26p329)

电路举例(图10-26p329)38二、陶瓷谐振器移相乘法鉴频器电路陶瓷谐振器特性(图10-27p330)二、陶瓷谐振器移相乘法鉴频器电路陶瓷谐振器特性39电路(图10-28p330)电路(图10-28p330)40§10-10限辐器[2]

作用：

克服输入FM、PM信号的寄生调幅、幅度干扰信号。

限辐器原理(图10-29p331)§10-10限辐器[2]作用：41一、二极管限辐器(大信号限辐)

vs足够大时：vo≈±VD

(图10-30p331)

一、二极管限辐器(大信号限辐)

vs足够大时：vo≈42二、差动对管限辐器(小信号限辐)

(图10-31p332)

二、差动对管限辐器(小信号限辐)

(图10-31p3343§10-11数字信号调相与解调[0]

一、数字信号的相位调制(图10-32p333)§10-11数字信号调相与解调[0]一、数字信号44四相相位

调制

4PSK)

(图10-33

p334)四相相位

调制

4PSK)

(图10-33

p334)451.两相绝对PSK解调1.两相绝对PSK解调462.两相相对

PSK解调

(差动相干

解调)

(图10-34

p336)不需本地vr；

τo严格为每位码的持续时间；

2.两相相对

PSK解调

(差动相干

解调)

(图10-347第十章小结(1)

§10-1

概述[1]

FM、PM原理,表达式

§10-2

变容管直接调频[1]

变容管直接调频电路原理和分析

§10-3

其他类型直接调频[3]

§10-4

调相法(间接调频)[2]

移相法调相、可变时延法调相和间接调频原理

§10-5

调角信号解调概述[1]

调角信号解调原理和指标要求

第十章小结(1)§10-1

概述[1]

48第十章小结(2)§10-6

鉴相器（相位检波器）[2]正交乘积型鉴相和大信号门电路鉴相原理

§10-7

失谐回路鉴频器[1]

斜率鉴频，属微分鉴频大类，掌握单回路失谐回路鉴频原理

§10-8

集成差动峰值鉴频器[1]

线性变换网络原理和差动峰值鉴频器电路分析

§10-9

集成相移乘法鉴频器[3]

§10-10

限幅器[2]

二极管限辐器(大信号限辐)和差动对管限辐器(小信号限辐)

§10-11

数字信号调相与解调[0]

第十章小结(2)§10-6

鉴相器（相位检波器）[49ENDEND50第十章角度调制与解调

§10-1

概述[1]

§10-2

变容管直接调频[1]

§10-3

其他类型直接调频[3]

§10-4

调相法(间接调频)[2]

§10-5

调角信号解调概述[1]

§10-6

鉴相器（相位检波器）[2]

§10-7

失谐回路鉴频器[1]

§10-8

集成差动峰值鉴频器[1]

§10-9

集成相移乘法鉴频器[3]

§10-10

限幅器[2]

§10-11

数字信号调相与解调[0]

第十章角度调制与解调§10-1

概述[1]

§151重点：

掌握调频方法和调相方法;调频电路，特别是变容管调频电路的分析;鉴频电路，特别是失谐回路鉴频、差动峰值鉴频电路及移相乘法鉴频电路的分析。难点：实际调频电路、调相电路、鉴频电路、鉴相电路的分析。重点：52§10-1概述[1]

时域表达：

设：vΩ=VΩmcosΩt

vc=Vcmcos(ωot+φo)

则：vAM=Vcm(1+mAcosΩt)cos(ωot+φo)

vPM=Vcmcos(ωot+mPcosΩt+φo)

vFM=Vcmcos(ωot+mFsinΩt+φo)

频谱比较：调角：产生新的频率分量，为非线性频谱搬移过程。调幅：vΩ的频谱线性搬移。§10-1概述[1]时域表达：频谱比较：53FM、PM波形图(图10-1p309)FM、PM波形图(图10-1p309)54FM、PM比较(表10-1p310)FM、PM比较(表10-1p310)55FM主要特性(指标)

(1)△fM=kFVΩ，且△fM与与F无关;

(2)f0稳定;

(3)寄生调幅小；

(4)B=2(△fM+Fmax)≈2△fMFM方法

1.直接调频法

2.间接调频法

3.锁相调频法FM主要特性(指标)56§10-2变容管直接调频[1]

一、变容管特性(图10-2p311)注意：

(1)vΩ作用时的Cj变化曲线不对称，vΩ较大时，产生非线性失真。(2)变容管上同时还作用高频振荡电压，影响vΩ的调制作用、振荡器的幅度和稳定度。(图8-30p270)§10-2变容管直接调频[1]一、变容管特性注意：57(图8-30p270)(图8-30p270)58二、变容管作调频器件的分析(图10-3p312)(a)Cj为总电容

(b)Cj为部分电容

二、变容管作调频器件的分析(图10-3p312)(a)C59三、电路举例

1.

90MHz变容管直接FM(图10-4p313)三、电路举例

1.

90MHz变容管直接FM(图1602.双变容管直接FM(图10-5p314)

VD1,VD2：

(1)对vΩ为并联(L1对Ω视为短路)，可正常直接FM。

(2)对ωo为串联(L1对ωo视为开路)，ωo的影响减半。2.双变容管直接FM(图10-5p314)VD1,VD261变容管直接调频讨论：

优点：

△f较大、简单、调制功率小。

缺点：

fo稳定度差，△f大时非线性失真大。

应用：

仪器、通信、AFC等。变容管直接调频讨论：

优点：

△f较62§10-3其他类型直接调频[3]一、晶体直接调频

原理图(图10-6p315)

∵|fs-fP|=几十~几百Hz

∴频偏△f<|fs-fP|/2很小解决：

(1)加L,扩展感性区|fs-fP|，提高△f;

(2)通过倍频提高△f。§10-3其他类型直接调频[3]一、晶体直接调频63晶体直接调频实例(图10-7p315)晶体直接调频实例(图10-7p315)64二、非正弦直接调频(图10-8p316)vΩ控制对电容的充放电速度(频率)工作频率:几百Hz~几十MHz

,频率稳定度:10-3~10-4

二、非正弦直接调频(图10-8p316)vΩ控制对电容65§10-4

调相法(间接调频)[2]

一、两种调相法(一)移相法调相(图10-10p317)相移网络为：RC或LC网络

φ=

kpvΩ

=kp

V

ΩmcosΩt=mPcosΩt则：

v=Vcos(ωot-φ)=Vcos(ωot-mPcosΩt)§10-4

调相法(间接调频)[2]一、两种调相法66LC相移电路(图10-11p318)缺点:相移小改进LC相移电路缺点:67LC相移电路(图10-11p318)LC相移68(二)可变时延法调相（脉冲调相）(图10-12p318)v=Vcos[ωo(t-τ)]=Vcos(ωot–ωoτ)

=Vcos(ωot-mPcosΩt)

优点：调制线性好，相移大144o实例框图(图10-13p318)(二)可变时延法调相（脉冲调相）(图10-12p318)v69二、模拟调相的应用-间接调频(图10-9p317)二、模拟调相的应用-间接调频(图10-9p317)70§10-5调角信号解调概述[1]一、角度解调器的指标要求(表10-2p319)

§10-5调角信号解调概述[1]一、角度解调器的指标要求71二、鉴频、鉴相的主要方法

(一)鉴频方法

1.PLL(性能最好)2.微分法鉴频

(图10-14p320)二、鉴频、鉴相的主要方法

(一)鉴频方法

1.PLL723.相移法鉴频(图10-15p320)

4.脉冲均值鉴频器(过零检测)

(图10-16p321)

3.相移法鉴频(图10-15p320)4.脉冲均值鉴频器73通信电路原理_第10章课件74（二）鉴相方法

1.小信号-正交乘积型鉴相2.大信号-门电路鉴相（二）鉴相方法1.小信号-正交乘积型鉴相75§10-6鉴相器（相位检波器）[2]一、正交乘积型鉴相(图10-17p322)§10-6鉴相器（相位检波器）[2]一、正交乘积型鉴相(76通信电路原理_第10章课件77模拟乘积鉴相(图10-18p322)缺点：鉴相的动态范围较小。模拟乘积鉴相(图10-18p322)缺点：鉴相的动态范围78二、大信号门电路鉴相原理(图10-19p323)二、大信号门电路鉴相原理(图10-19p323)79§10-7失谐回路鉴频器

[1]斜率鉴频，属微分鉴频大类。

优点：线性好、失真小、鉴频带宽大；

缺点：制作、调整困难。

vs经LC失谐回路(线性变换网络)，将FM波变换为FM-AM波，通过包络检波，得到vo(∝vΩ)。§10-7失谐回路鉴频器[1]斜率鉴频，属微分鉴频大类801.单回路鉴频原理(图10-20p324)1.单回路鉴频原理(图10-20p324)812.双回路鉴频原理(图10-21p324)

要求：

f01>f0>f02

,

f01-f0=f0-f02(对称）优点：线性范围大，可达几MHz;

鉴频跨导(斜率)大。2.双回路鉴频原理(图10-21p324)要求：

f082§10-8

集成差动峰值鉴频器[1]一、原理框图(图10-22p325)

§10-8

集成差动峰值鉴频器[1]一、原理框图(图83二、线性变换网络(图10-23p326)

f1>f0:

LC1并联谐振，f1处vA最大,vB最小,f0处为正斜率S曲线；f2<f0:

f2处LC1为L'(感性失谐)

L'C2串联谐振，f2处vA最小,vB最大,f0处为负斜率S曲线。二、线性变换网络(图10-23p326)f1>f084三、TA7176AP中的差动峰值鉴频器(图10-24p327)演示三、TA7176AP中的差动峰值鉴频器(图10-24p3285§10-9集成相移乘法鉴频器[3]一、LC移相乘法鉴频器电路(图10-25p328)相移网络（LC网络）

:FM波→FM-PM波,φ随f线性变化乘法器（相位检波器）:FM波与FM-PM波,进行相位比较§10-9集成相移乘法鉴频器[3]一、LC移相乘法鉴频器电86通信电路原理_第10章课件87电路举例(图10-26p329)

电路举例(图10-26p329)88二、陶瓷谐振器移相乘法鉴频器电路陶瓷谐振器特性(图10-27p330)二、陶瓷谐振器移相乘法鉴频器电路陶瓷谐振器特性89电路(图10-28p330)电路(图10-28p330)90§10-10限辐器[2]

作用：