第八章角度调制与解调第五

第八章角度调制与解调第一节：概述第二节：调角波的性质第三节：调频方法概述第四节：变容二极管调频第五节：晶体振荡器直接调频第六节：间接调频：由调相实现调频第七节：可变延时调频（自学）第八节：相位鉴频器第九节：比例鉴相器第十节：其他形式的鉴相器（自学）本章重点1、调频波与调相波的基本性质及二者的异同点。2、变容二极管调频的原理。3、间接调频的原理。4、相位鉴频器原理。第一节概述w0–Dwmw0+DwmAMFM第一节调频波的指标寄生调幅频谱宽度抗干扰能力幅度调制角度调制调频FM调相PM载波信号的受控参量振幅频率相位解调方式相干解调或非相干解调鉴频或频率检波鉴相或相位检波解调方式的差别频谱线性搬移频谱结构无变化频谱非线性频谱结构发生变化属于非线性频率变换特点频带窄频带利用率高频带宽频带利用不经济、抗干扰性强用途广播电视通信遥测数字通信调幅AM第一节利用波形变换电路进行鉴频第一节鉴频器的指标鉴频灵敏度鉴频跨导鉴频频带宽度寄生调幅抑制能力失真和稳定性鉴频特性曲线第二节调角波的性质一、瞬时频率与瞬时相位矢量在实轴上的投影为：角度调制的两个基本关系式频率：简谐振荡每秒钟重复的次数。调频(调相)波：用调制信号控制高频振荡的频率(相位)调角波第二节二、调角波数学表示式1.调频波(FM波)表示式设调制信号为载波振荡(电压或电流)为调频波的瞬时频率随成线性变化，即瞬时频率偏移，频移最大频移(频偏)第二节故由调制的调频波的数学表达式——调频波的调制指数瞬时相位令θ0=0第二节2.调相波(PM波)表示式调相波的瞬时相位随线性地变化，应为：瞬时相位偏移，相移最大相移(调制指数mp)故，调相波的数学表达式瞬时角频率表10.1调频波和调相波的比较调制信号载波振荡数学表达式瞬时频率瞬时相位最大频移最大相移调频波调相波★第二节例10.2.1已知调频波表达式为试求该调频波的最大频偏Δf和最大相位偏移mf若，求出调制信号和载波的表达式。解：所以而所以又所以，载波信号调制信号第二节三、调频波和调相波的频谱和频带宽度以调频信号为例(为简单起见，令A0＝1)：式中是以mf为参数的n阶第一类贝塞尔函数。1.调频信号的表达式第二节载频第一对边频第二对边频第三对边频由此得到调频信号的表达式：第二节

通常规定：凡是振幅小于未调制载波振幅的1％(或10％)，边频分量均可忽略不计，保留下来的频谱分量就确定了调频的频带宽度。2.频谱若忽略小于未调制载波振幅的10％的边频分量，则频谱宽度而宽带调频制窄带调频制Carson公式第二长节例10.2.2利用近似公式计算下列三种情况的频带宽度：(Fm为最高调制频率)解：

由此可以看出，尽管调制频率变化了100倍，但频带宽度的变化却非常小！第二芹节例10.2.3对于调相制，采用来求它的频谱宽度。设mp=75，试求下列情况下的调相波频谱宽度：解：

可见，调相波的频带宽度发生剧烈变化！第二焦节解：而

已知试求该调相波的调相指数mp,最大频偏Δf和有效频谱宽度BW，并写出该调相波的表达式。例10.2.4第三戒节调频方法概述产生调频信号的电路叫做调频器。调频器的四个主要技术要求：①已调波的瞬时频率与调制信号成比例地变化；②未调制时的载波频率具有一定的稳定度；③最大频移与调制频率无关；④无寄生调幅，或寄生调幅尽可能小。产生调频信号的方法：直接调频和间接调频(a)直接调频(b)间接调频基本要求必要条件第三河节一、直接调频原理

直接调频的基本原理是用调制信号直接线性地改变载波振荡的瞬时频率。因此，凡是能直接影响载波振荡瞬时频率的元件或参数，只要能够用调制信号去控制它们，并从而使载波振荡瞬时频率按调制信号变化规律线性地改变，都可以完成直接调频的任务。

如果载波由LC自激振荡器产生，则振荡频率主要由谐振回路的电感元件和电容元件所决定。因此，只要能用调制信号去控制回路的电感或电容，就能达到控制振荡频率的目的。第三夹节二、间接调频原理瞬时频率瞬时相位借助于调相器得到调频波第四锋节变容二极管调频一、基本原理

变容管是利用PN结的结电容随反向电压变化这一特性而制成的一种半导体二极管。其结电容Cj与反向电压vR存在如下关系：γ—变容指数，取决于PN结的结构和杂质分布情况缓变结变容管，γ=1/3；突变结变容管，γ=1/2；超突变结变容管，γ=1~4。

VD—势垒电压，硅管约为0.7V，锗管约为0.2V。时的结电容第四山节

变容二极管的反向电压只随调制电压变化，即变容管电路第四稀节——静态工作点的结电容。——调制深度(m<1)式中C

jvRV0第四堪节故振荡频率其中——未调制时的振荡频率利用泰勒级数，可展开为：故其调制特性为：第四参节当γ=洲2时，如果令则——调频私波的盼最大冬偏移实际却上，旨变容底二极秀管的γ值不价一定杆都等崖于2，要香实现扑频率f的变中化量籍与调墓制信召号成业正比传的线趴性调帜制，野要求挑调制鱼信号纱电压汽幅度全不能斥太大酬，即Δfm不可债能太斗大,否则底会产舱生线框性失愤真。第五升节晶体振荡器直接调频1)晶体振荡器的类型①工作在石英晶体的串联谐振频率fq上，晶体等效为一个短路元件，起选频作用；②工作于晶体的串联与并联谐振频率之间，晶体等效为一个高品质因数的电感元件，作为振荡回路元件之一。两个谐振频率十分接近结论：频偏小，但中心频率稳定度高★第五跟节2)变容二极管接入振荡回路的形式：①变容二极管与石英晶体相串联即中心频率稳定度更高，频偏更小。②变容二极管与石英晶体相并联频偏更小解决频偏小的措施——串电感，或并电感串联一电感即频偏加大并联一电感即频偏加大(高频时，LqCq支路呈电感性质)第六咱节间接调频：由调相实现调频一、调相的方法1)利用变容二极管失谐回路实现调相

当载波频率保持为ω0不变时，Cj随vΩ变化而变化，并联输出电压的幅度和相位也随之变化。未加调制电压时，

Cj增大，并联回路谐振频率下降，相移φ减小；Cj减小，谐振频率升高，相移φ增大；第六惕节

在满足失谐不大()的条件下，相移φ将与调制信号成线性关系，即从而实现φ与调制信号成正比的调相要求。2)利用移相网络调相3)矢量合成调相法4)脉冲调相法知道有这么一种方法

脉冲调相法又称脉冲调位，是用控制脉冲出现的位置，实现调相。这种方式不仅可以得到稳定的中心频率，而且能够得到大的调制系数，应用广泛。第八亿节相位鉴频器一、相位鉴频器的工作原理

完成频率(相位)-电压转换功能的电路，称为频率(相位)解调器，简称鉴频(鉴相)器。①进行波形变换，将等幅调频波变换成幅度随瞬时频率变化的调幅波，然后再用振幅检波器将振幅的变化检测出来；②对调频波通过零点的数目进行计数(脉冲计数式鉴频器)；③利用移相器与符合门电路相配合。鉴频的方法：作用：从调频波或调相波中检出原来的信号。第八洽节1.工作过程①用延时电路将等幅调频波变换为等幅调相-

调频波。②用相加电路将调频信号与其延时后的信号相加，将等幅调相-调频波变换为调幅-调相-调频波。③用幅度解调器解调出原调制信号。相位鉴频器的实现框图第八暖节电压传输系数2.具体电路分析:等幅调频波:用耦合延时电路将等幅调频波变换为调相-调频波加在两个二极管包络检波器上的输入电压分别为：——调幅-调相-调频波恢复出所需的调制信号，完成鉴频。第九打节比例鉴相器或故比例鉴频器的输出恰好等于相位鉴频器的一半。第九锅节可以证明：

即输出电压只与VD1和VD2的比值有关，而不决定于VD1

、VD2本身的大小，故称比例鉴频器。

当输入信号频率变化时，比值将跟随变化，从而实现变频，且能有效地抑制寄生调幅的影响。本章辜小结1.角度股调制何的原酬理

调频波(FM波)

调相波(