角度调制与解调课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,第,6,章 角度调制与解调电路,本章重点,调频,和调相信号的数学表示式和波形，频偏、相偏、调制指数、有效频带宽度的计算；,变容二极管,直接调频电路和间接调频电路的工作原理和电路组成；,石英晶体,振荡器调频的电路组成；,斜率鉴频器,和相位鉴频器的电路组成。,1,第6章 角度调制与解调电路1,6.1,从,导频制立体声调频广播谈起,6.2,角度,调制与解调原理,6.3,调频,电路,6.4,鉴频,电路,6.5,数字信号,调制与解调,6.6,实训,2,6.1 从导频制立体声调频广播谈起2,6.1,从导频制立体声,调频广播谈起,调频（,FM,），是用调制信号控制高频载波的瞬时频率，使其按调制信号的变化规律变化，振幅保持不变化。,经过频率调制的载波称为调频波。,调相（,PM,），是用调制信号控制高频载波的瞬时相位，使其按调制信号的变化规律变化，振幅保持不变化。,经过相位调制的载波称为调相波。,3,6.1从导频制立体声调频广播谈起3,角频率是相位角对时间的变化率，调频和调相都会产生相位角的变化，所以调频和调相合称为角度调制。,通信和广播一般只用调频。,4,角频率是相位角对时间的变化率，调频和调相都会产生相位,无线电广播有调幅广播和调频广播两种方式。,调幅广播的工作频段为,525kHz,26MHz,，传送的语言和音乐的频率范围定为,200Hz,4.5kHz,。,调频广播的工作频段为,88MHz,108MHz,，传送的语言和音乐的频率范围是,100Hz,15kHz,，比调幅广播传送的信号的频率范围宽，所以高、低音丰富，音色饱满。,5,无线电广播有调幅广播和调频广播两种方式。5,导频制立体声调频广播是一种典型的调频广播制式。,图,6-1,（,a,）、（,b,）所示为导频制立体声调频广播发送系统组成框图和信号频谱。,主信道信号、副信道信号、导频信号在相加器中混合组成立体声复合信号，对载波进行频率调制，经高频功率放大后，由天线发射到空中向接收机传送。,6,导频制立体声调频广播是一种典型的调频广播制式。6,（,a,）发送系统组成框图,7,（a）发送系统组成框图 7,（,b,）复合信号频谱,图,6-1,导频制调频立体声广播发送系统组成与信号频谱,8,（b）复合信号频谱 图6-1 导频制调频立体声广播发送系统组,调频广播接收机即调频收音机，由天线、,FM,接收电路、双声道立体声恢复电路、功率放大器和扬声器组成，如图,6-2,所示。,FM,接收电路包括高频放大、混频、中频放大、鉴频等电路。,9,调频广播接收机即调频收音机，由天线、FM接收电路、双,图,6-2,调频广播接收机电路组成,10,图6-2 调频广播接收机电路组成 10,鉴频输出信号送到双声道立体声恢复电路后分为,3,路。,一路由低通滤波器取出,L+R,信号，,另一路由带通滤波器取出,L-R,双边带调幅信号，,第三路有调谐电路取出,19kHz,导频信号。,11,鉴频输出信号送到双声道立体声恢复电路后分为3路。11,导频信号,2,倍频为,38kHz,副载波，对,L-R,双边带调幅信号同步检波，取出,L-R,信号。,L+R,信号和,L-R,信号送入矩阵电路加减运算输出,L,左声道信号和,R,右声道信号。,送功率放大器放大后，由扬声器播放。,在调频发射系统中，立体声复合信号对载波进行频率调制需要用调频电路；,在调频收音机中，从调频载波中解调出立体声复合信号需要用鉴频电路。,12,导频信号2倍频为38kHz副载波，对L-R双边带调幅,6.2,角度调制与解调原理,6.2.1,调角信号的时域特性,1.,调频电路和调相电路组成,频率调制用调频电路来实现，直接调频电路的组成如图,6-3,所示,。,在,振荡器电路中附设可变电抗元件，用调制信号控制可变电抗元件的电抗值，使之随调制信号变化规律变化，从而使振荡器的振荡频率随调制信号的变化规律变化，达到调频的目的。,13,6.2角度调制与解调原理13,振荡器,可变电抗元件,调制信号,调频输出,图,6-3,调频,电路组成框图,14,振荡器可变电抗元件调制信号调频输出图6-3 调频电路组成框,调相,电路的组成如图,6-4,所,示,。,在,振荡器振荡信号产生后，在其输出端附设可变电抗元件移相电路，用调制信号控制可变电抗元件的电抗值，使之随调制信号变化规律变化，从而使移相电路的移相值随调制信号的变化规律变化，达到对振荡器振荡输出信号调相的目的。,15,调相电路的组成如图6-4所示。15,振荡器,可变电抗元件,调制信号,图,6-4,调,相,电路,组成框图,移相电路,调相输出,16,振荡器可变电抗元件调制信号图6-4 调相电路组成框图移相电,17,17,18,18,图,6-5,调频信号波形及瞬时频率偏移,19,图6-5 调频信号波形及瞬时频率偏移19,20,20,21,21,22,22,23,23,24,24,25,25,26,26,图,6-6,调相,信号的波形和瞬时角频率偏移,27,图6-6 调相信号的波形和瞬时角频率偏移27,4,.,调频信号与调相信号时域特性的,比较,相同在于,：,(,1),二者都是等幅信号,，,为,高频,载波的振幅,。,(,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。,区别,在于：,(,1),二者的频率和,相位变化,的规律,不一样。,(,2),调频信号的调频指数,M,f,与调制频率,有关，调相,信号的最大频偏与调制频率,有关。,28,4. 调频信号与调相信号时域特性的比较28,时域参数,调频信号,调相信号,表,6-1,调频信号与调相信号时域参数比较,29,时域参数调频信号调相信号表6-1 调频信号与调相信号时域参数,30,30,31,31,32,32,图,6-7,给出了宗数为,M,的,n,阶第一类贝塞尔函数曲线，表,6-2,给出了,M,为几个离散值时的贝塞尔函数值。,33,图6-7给出了宗数为M的n阶第一类贝塞尔函数曲线，表,图,6-7,宗数为,M,的,n,阶第一类贝塞尔函数曲线图,34,图6-7 宗数为M的n阶第一类贝塞尔函数曲线图34,J,n,(M),n,J,n,(0),J,n,(0.5),J,n,(1),J,n,(2),J,n,(3),J,n,(4),J,n,(5),J,n,(6),0,1,0.939,0.765,0.224,-0.261,-0.397,-0.178,0.151,1,0.242,0.440,0.577,0.339,-0.066,-0.328,-0.277,2,0.030,0.115,0.353,0.486,0.364,0.047,-0.243,3,0.020,0.129,0.309,0.430,0.365,0.115,4,0.003,0.034,0.132,0.281,0.391,0.358,5,0.007,0.043,0.132,0.261,0.362,6,0.001,0.011,0.049,0.131,0.246,7,0.003,0.015,0.053,0.130,8,0.004,0.018,0.057,表,6-2,宗数,M,为几个离散值时的贝塞尔函数值,35,Jn(M)Jn(0)Jn(0.5)Jn(1)Jn(2)Jn(,（,1,）调角信号由载频分量,f,c,和无穷多组上、下边频分量组成，这些频率分量的频率为,f,c,nF,，振幅为,U,cm,J,n,(M),，式中,n=0,，,1,，,2,，。,n,为偶数时，上、下边频分量相位相同；,n,为奇数时，上、下边频分量相位相反,。,36,（1）调角信号由载频分量fc和无穷多组上、下边频分量,（,2,）当,M,确定后,各边频分量的振幅随,n,的增加，总趋势是减小，但不是单调减小，而有高低起伏，且有时候会为零。,（,3,）载频分量的振幅有可能为正值也可能为负值，在个别,M,值（如,M=2.405,、,5.520,）时，载频分量振幅为零,。,37,（2）当M确定后, 各边频分量的振幅随n的增加，总趋,图,6-8,所示为,M,3,的调角信号的频谱,。,图,中谱线只画到,n,7,为止，各谱线上标注的数值乘以,U,cm,即为载波分量或边频分量的振幅。,图,6-8,M,3,调角信号的频谱,38,图6-8所示为M3的调角信号的频谱。图6-8 M,39,39,40,40,41,41,42,42,例,6.1,已知调频广播的音频信号最低频率,F,min,=20Hz,，最高频率,F,max,=15kHz,，若要求调频频偏,f,m,=75kHz,，问相应调频信号的调频指数,M,f,和带宽,BW,是多少？在,88,108MHz,调频广播频段中可以安排多少个调频广播电台？,解,： 由（,6-4,）式可知，调频信号频偏由调频比例系数和调制信号振幅确定，与调制信号频率无关，高频、低频都一样。,43,例6.1 已知调频广播的音频信号最低频率Fmin,44,44,45,45,例,6.2,已知音频信号最低频率,F,min,=20Hz,，最高频率,F,max,=15kHz,，若进行调相，由电路确定调相指数,M,P,为,5,，问调相信号的带宽为多少？最高频率和最低频率的频偏分别为多少？,解,：由,(6-15),式可知，调相信号的频偏与调制信号频率成正比，调相指数与调制信号频率无关。,46,例6.2 已知音频信号最低频率Fmin=20Hz，,47,47,48,48,6.3,调频电路,实现频率调制的方式一般有两种：一种是直接调频，另一种是间接调频，相应有直接调频电路和间接调频电路两种电路形式。,6.3.1,调频电路的主要,性能指标,1,调频,线性,调频,电路输出信号的瞬时频偏与调制电压的关系称为调频,特性,，,理想,调频特性应该是,线性的。,49,6.3 调频电路49,2,调频灵敏度,单位,调制电压产生的角频偏称为调频灵敏度。 在线性调频范围内,，相当于,调频比例系数,k,f,。,3,线性频偏,实际,调频电路的调频特性只有一部分是线性的，其他是非线性的,。线性部分称为,最大线性频偏。,调频广播,系统的要求是,75kHz,调频电视伴音系统的要求是,50 kHz,。,50,2调频灵敏度50,4,载频,稳定度,调频,电路的载频稳定性是接收电路能够正常接收，而且不会造成邻近信道互相干扰的重要保证，应尽可能稳定,。,调频广播,系统要求载频漂移不超过,2kHz,，调频电视伴音系统要求载频漂移不超过,500Hz,。,51,4载频稳定度51,6.3.2,直接调频,电路,直接调频是将调制信号作为压控振荡器的控制电压，使压控振荡器的振荡频率不失真地随调制信号规律变化。,1,变容二极管调频,电路,变容二极管,的,pn,结的结电容随反向电压（反偏）变化，将变容二极管接入,LC,振荡器的振荡回路，用调制电压去控制变容二极管的电容量，从而控制振荡器的振荡频率，达到调频的目的。,52,6.3.2直接调频电路52,（,1,）变容二极管的性能,变容二极管,是利用,PN,结反向偏置的势垒电容构成的可控电容，其电容量随所加的反向电压的变化而变化,。,图,6-9,所示为变容二极管的结电容,C,j,与管子两端所加的反向电压,u,D,的关系曲线和电路符号。,53,（1）变容二极管的性能53,图,6-9,不同值的变容二极管特性曲线和电路符号,（,a,）特性曲线 （,b,）电路符号,54,图6-9 不同值的变容二极管特性曲线和电路符号54,55,55,（,2,）变容二极管直接调频电路,变容二极管,直接调频电路如图,6-10,所示,。,图,中，晶体管和电容,C,1,、,C,2,电感,L,1,组成电容三点式振荡器，变容二极管和电容,C,3,串联后与电感,L,1,并联,。,加,在变容二极管,VD,两端的电压为（,5V,）（,u,），分别为直流工作点电压和调制信号电压，使变容二极管的结电容产生,变化,，,如图,6-11,所示。,与,电感,L,1,并联的等效电感也就产生变化，振荡器的振荡频率也就产生变化,，达到,调频的目的。,56,（2）变容二极管直接调频电路56,图,6-10,变容二极管,直接调频电路,57,图6-10 变容二极管直接调频电路57,图,6-11,偏压固定后变容二极管电容值随调制信号变化,58,图6-11 偏压固定后变容二极管电容值随调制信号变化58,2,.,晶体振荡器调频,电路,如,图,6-12,所,示，,晶体管,VT,2,和两个,100PF,电容，以及晶体,JT,组成皮尔斯晶体振荡器电路，晶体,JT,标称频率为,30MHz,，与变容二极管,VD,串联,。,9V,电源电压经,3k,电阻降压后，经,2.2,H,高扼圈给,VD,加负偏压,。,传声器,信号经,VT,1,放大后，经,2.2,H,高扼圈加在变容二极管两端,。,59,2. 晶体振荡器调频电路59,图,6-12,晶体振荡器直接调频电路,60,图6-12 晶体振荡器直接调频电路60,变容二极管,结电容随传声器信号变化，则晶体振荡器振荡频率随传声器信号变化,，,完成,直接调频。,VT,2,集电极所接,LC,并联回路谐振于,3,倍晶振频率，作为,3,倍频负载，取出,90MHz,载波调频信号，由天线发射输出,。,61,变容二极管结电容随传声器信号变化，则晶体振荡器振荡频,晶,振的频率控制范围很窄，仅在串联谐振频率,f,s,与并联谐振频率,f,p,之间，所以晶振调频电路的最大相对频偏只能达到,0.01%,左右，最大线性频偏,f,m,也就很小,。,3,倍频输出可使最大线性频偏,f,m,增加,2,倍,。,晶,振变容二极管调频电路的优点是载频稳定度高，可达,10,-5,左右，因而在调频通信发送设备中得到了广泛应用。,62,晶振的频率控制范围很窄，仅在串联谐振频率fs与并联谐,63,63,64,64,图,6-13,间接调频原理图,65,图6-13 间接调频原理图65,间接,调频，调制不直接作用于振荡器电路元件，振荡没有受到影响，显然，这时调频信号的载波频率稳定度就等于,LC,振荡器或晶体振荡器的,频率稳定度。,1,.,变容二极管,相移网络,相位,调制器是间接调频电路的关键部件，通常采用变容二极管相移网络来实现,。,图,6-14(a),所示为变容二极管相移网络，图,(b),是其高频等效电路。,66,间接调频，调制不直接作用于振荡器电路元件，振荡没有受,2024/8/28,67,2023/9/467,图,6-14,变容二极管相移网络与高频等效电路,（,a,）变容二极管相移网络,（,b,）高频等效电路,68,图6-14 变容二极管相移网络与高频等效电路68,图,中,C,3,对高频载波短路，变容二极管结电容和电感,L,组成并联回路。,电感,L,对直流短路，,+9V,直流电压经,R,3,和,R,4,以及电感,L,给变容二极管加负偏压，以选定静态工作点。并联谐振角频率,0,由静态工作点结电容,C,jQ,和电感,L,决定，并设定其等于载波角频率,c,。,69,图中C3对高频载波短路，变容二极管结电容和电感L组成,调制,信号经电容,C,4,耦合和电阻,R,3,、电容,C,3,滤去高频杂波后，加到变容二极管上，变容二极管结电容则随调制电压变化，并联回路的谐振角频率,0,也随调制电压而,变化,。,当,结电容增大时，谐振角频率减小，阻抗频率特性和相频特性向左移；当结电容减小时，谐振角频率增大，阻抗频率特性和相频特性向右移,。,如图,6-15,所示。,70,调制信号经电容C4耦合和电阻R3、电容C3滤去高频杂,图,6-15,阻抗频率特性和相频特性变化,（,a,）阻抗频率特性,（,b,）相频特性,71,图6-15 阻抗频率特性和相频特性变化71,载波,信号角频率,c,=,0,，由,R,1,、,C,1,隔直，耦合输入并联回路，由,R,2,、,C,2,隔直，耦合输出。,调制,信号电压幅度为,0,时，并联回路阻抗对载波角频率,c,呈现为纯电阻，相移为零。,72,载波信号角频率c=0，由R1、C1隔直，耦合输入,调制,信号电压幅度向正值变化时，变容二极管结电容减小，并联回路谐振频率增大，特性曲线向,右移,。,并联,回路阻抗对载波角频率,c,呈现为感性，相移为正相角，相移大小按调制电压幅度变化规律变化,73,调制信号电压幅度向正值变化时，变容二极管结电容减小，,调制,信号电压幅度向负值变化时，变容二极管结电容增大，并联回路谐振频率减小，特性曲线向,左移,。,并联,回路阻抗对载波角频率,c,呈现为容性，相移为负相角，相移大小按调制电压幅度变化规律,变化,。,74,调制信号电压幅度向负值变化时，变容二极管结电容增大，,图,6-14,中，若将,R,3,、,C,3,的数值加大，也就是将时间常数,RC,加大，则使,R,3,、,C,3,不仅有高频滤波的功能，而且具有对低频调制信号积分的功能,。,这样,，加到变容二极管相移网络的是调制信号的积分，并联回路输出的则是调频信号。,75,图6-14中，若将R3、C3的数值加大，也就是将时间,LC,并联回路相频特性线性范围很小，只有中间一小段，不超过,/6,，则最大相偏不能超过,/6,。,最大,相偏就是调相指数，在间接调频时就是调频,指数,。,这,就使得间接调频的频偏不大，调制不够深,。,一般,可用多级,LC,并联回路相移叠加的方法增大相移角度，以增大间接调频的频偏。,76,LC并联回路相频特性线性范围很小，只有中间一小段，不,图,6-16,所示为,3,级变容二极管相移网络间接调频电路，可产生的最大相偏为,/2,。,图,中,470k,电阻和,0.022F,电容组成积分电路，调制信号,u,(t),经过,5F,电容耦合到,积分电路,。,3,个,0.022F,电容上的积分电压分别控制,3,个变容二极管的结电容变化，实现,3,级间接调频，输出调频信号,。,77,图6-16所示为3级变容二极管相移网络间接调频电路，,图,6-16,3,级变容二极管相移网络间接调频电路,78,图6-16 3级变容二极管相移网络间接调频电路78,2.,扩展间接调频电路最大线性频偏的,方,法,为了,扩展间接调频电路的最大线性频偏，可以采用倍频和混频的方法。,图,6-17,所示为调频广播电台间接调频电路组成框图,。,高,稳定度晶体振荡器产生,100kHz,初始载波信号，音乐和话音信号经积分电路积分后对初始载波信号进行调相，实现间接调频,。,79,2. 扩展间接调频电路最大线性频偏的方法79,图,6-17,调频广播间接调频电路框图,80,图6-17 调频广播间接调频电路框图80,调相器,的线性范围限定调相指数,M,P,0.5,，对于间接调频来说，就是调频指数,M,f,0.5,。,根据,音乐和话音信号电压幅度,U,m,和公式,f,m,k,P,U,m,选取调相电路的调相比例系数,k,P,（在间接调频电路中就是调频比例系数,k,f,），使频偏,f,m,24.415Hz,。,81,调相器的线性范围限定调相指数MP0.5，对于间接调,音乐,和话音信号经带通滤波器选通的频率范围为,100Hz,15kHz,。,根据,公式,M,f,f,m,/F,，在低音频,F,100Hz,时，计算得到,M,f,0.25,，符合,M,f,0.5,的要求。,在,高音频,F,15kHz,时,由于频偏与调制频率无关，,f,m,24.415Hz,不会改变，由公式,M,f,f,m,/F,可知，更符合,M,f,0.5,的要求。,82,音乐和话音信号经带通滤波器选通的频率范围为100Hz,100kHz,初始载波频率，,24.415Hz,频偏，经,1,个,3,倍频器、,3,个,4,倍频器的,192,次倍频后，载波频率增大为,19.2MHz,，调频频偏增大为,4.68768kHz,。,该,调频信号再输入混频器，与频率等于,25.45 MHz,的本振信号频率相减，得到载频为,6.25MHz,的调频信号，而调频信号的频偏不会因混频而改变，仍为,4.68768kHz,。,83,100kHz初始载波频率，24.415Hz频偏，经1,再通,过,2,个,4,倍频器的,16,次倍频，载波频率增大为超高频频率,100MHz,，频偏增大为,75kHz,，送高频功率放大器放大后，由天线发射到空中。,各,调频广播电台的电路组成基本相同，只是送入混频器的本振信号频率在,24.7,25.95MHz,范围内各不相同，从而产生的超高频载波频率在,88,108 MHz,范围内各不,相同,。,频偏,都是,75kHz,。,84,再通过2个4倍频器的16次倍频，载波频率增大为超高频,6.4,鉴频电路,调频,信号的解调称为鉴频，调相信号的解调称为鉴相,。,调频,信号直接鉴频的电路实现很困难，通常采用两种间接方法来实现调频信号的鉴频,。,85,6.4 鉴频电路85,一,种方法如图,6-18,（,a,）所示，先将调频信号通过频幅转换网络变成调频,调幅信号,然后利用包络检波的方式取出调制信号,。,86,一种方法如图6-18（a）所示，先将调频信号通过频,另,一种方法如图,6-18,（,b,）所示，先将调频信号通过频相转换网络变成调频,调相信号,然后利用鉴相的方式取出调制信号。,图,6-18,两种间接鉴频方法,（,a,）调频,-,调幅转换法 （,b,）调频,-,调相转换法,87,另一种方法如图6-18（b）所示，先将调频信号通过频,6.4.1,鉴频电路性能指标,鉴频,电路的性能指标集中表现在鉴频特性上，鉴频特性为鉴频输出电压的大小，与输入调频信号的瞬时频率偏移之间的关系，如图,6-19,所示,。,图,中，横坐标,f,为调频信号瞬时频率偏移，,f =0,对应载波频率,f,c,，纵坐标,u,为低频输出电压。,88,6.4.1 鉴频电路性能指标88,图,6-19,鉴频,特性曲线,89,图6-19 鉴频特性曲线89,鉴频,特性技术指标为,1,鉴频,线性,输出电压与输入调频信号频率偏移应成正比。,2,鉴频,线性范围,实际鉴频电路的鉴频特性都会是,S,形曲线,，,f =0,两边的最大线性部分称为鉴频线性范围。,3,鉴频,灵敏度,单位,频率偏移输出的低频解调电压,大小。,90,鉴频特性技术指标为90,6.4.2,斜率鉴频,电路,利用,频幅转换网络特性曲线的斜线部分，将调频信号转换成调频,调幅信号，然后再经过包络检波取出原调制信号，这种鉴频电路称为斜率鉴频电路,。,1,单失谐回路,斜率鉴频器,用,单个,LC,并联回路做的鉴频器，称为单失谐回路斜率鉴频器，如图,6-20,所示,。,LC,并联回路的谐振角频率为,0,，在,0,点幅频特性输出最大,。,91,6.4.2 斜率鉴频电路91,图,6-20,单,失谐回路斜率鉴频器,92,图6-20 单失谐回路斜率鉴频器92,调频,信号载波角频率为,c,，位于,LC,并联回路幅频特性曲线下降段中点,A,点（或,B,点），如图,6-21,所示,。,等,幅的调频信号通过电感耦合给,LC,并联回路，载波角频率,c,附近的瞬时角频率偏移，使,LC,并联回路输出电压,U(t),的幅度发生变化,，通过,对,c,失谐的,LC,回路，,将频率,偏移携带的信息复制到了包络,上,。,LC,并联回路输出的调频调幅信号，经二极管,VD,包络检波，输出原低频调制信号,u,(t),。,93,调频信号载波角频率为c，位于LC并联回路幅频特性曲,图,6-21,单失谐回路频幅转换图形,94,图6-21 单失谐回路频幅转换图形94,2,.,双失谐回路,鉴频器,单个,LC,并联回路谐振特性的斜线部分有弯曲，不够直，所以单失谐回路鉴频器的鉴频特性线性不好,。,图,6-22,所示为由两个,LC,并联回路组成的双失谐回路鉴频器,。,两,个,LC,并联回路电感的同名端设置相反，如图,6-22 (a),所示,。谐振,频率分别为,1,和,2,，谐振特性如图,6-22(b),中两条虚线所示，载波角频率,c,处于,1,与,2,的中点。,95,2. 双失谐回路鉴频器95,图,6-22,双,失谐回路鉴频器和鉴频特性。,(a),双失谐回路鉴频器,(b),鉴频特性,96,图6-22 双失谐回路鉴频器和鉴频特性。96,97,97,6.4.3,相位鉴频电路,通过频相转换网络把调频信号转换成调频,调相信号，再用鉴相电路取出调制信号，这种间接鉴频电路称为相位鉴频电路。,1,.,频相转换网络,特性,在,LC,并联回路输入端串联一个小电容,C,1,，如图,6-23,（,a,）所示，可以组成频相转换网络，实现调频信号到调频调相信号的转换。,98,6.4.3 相位鉴频电路98,99,99,图,6-23,频,相转换网络及其相频特性,(,a),频相转换网络,(b),相频特性,100,图6-23 频相转换网络及其相频特性100,101,101,102,102,103,103,式,中为输入信号角频率对回路谐振角频率的偏移,。,可见,，该网络不仅产生了,90,固定相移，而且产生了与角频率偏移成正比的相移，所以称为,90,频相转换网络。,104,式中为输入信号角频率对回路谐振角频率的偏移。104,2,.,相位鉴频,电路,图,6-24,所示为双差分正交移相式鉴频电路，由,90,频相转换网络和双差分乘积型鉴相器组成，根据（,6-27,）式调节,L,的电感量，使回路谐振角频率等于调频信号载波角频率。,105,2. 相位鉴频电路105,图,6-24,双差分正交移相式鉴频电路,106,图6-24 双差分正交移相式鉴频电路106,调频,信号,u,FM,（,t,）经,VT,1,射极跟随器放大后分为两路，一路由,500,电阻上输出大信号,u,1,，从,VT,7,的基极单端输入双差分电路,；,另,一路由,50,电阻上输出小信号,u,4,，经,C,1,、,L,、,C,和,R,组成的,90,频相转换网络转换为调频,调相信号,u,5,，再由,VT,2,射极跟随器放大为,u,2,，从,VT,3,、,VT,6,的基极双端输入双差分电路,。,电源,V,CC,经,4,个二极管正向压降稳压，给,VT,4,、,VT,5,的基极加固定偏置电压。,107,调频信号uFM（t）经VT1射极跟随器放大后分为两路,108,108,109,109,6.4.4,限幅电路,调频,信号在发送、传输和接收过程中，不可避免地要受到各种干扰。,这些,干扰会使调频信号的振幅发生变化，产生寄生调幅，使鉴频输出信号叠加有干扰信号而产生失真。,由于,调频信号原本是等幅信号，可以先用限幅电路，在鉴频之前，把叠加的寄生调幅消除，使其重新成为等幅信号，然后再进行鉴频。,110,6.4.4限幅电路110,1.,二极管,限幅器,图,6-25,（,a,）所示为双二极管限幅器，二极管,VD,1,和,VD,2,正负极性反向并联,。,当,输入电压,u,i,正、负半周幅度大于二极管截止电压,V,bz,时，二极管,VD,1,和,VD,2,导通，将输出电压,u,o,正、负半周幅度箝位于二极管截止电压,V,bz,，达到限幅目的,。,图,6-25,（,b,）,、,（,c,）所示为,限幅,输入、,输出,波形。,调频,信号要先,放大,到,足够,大，限幅才能起作用。,111,1. 二极管限幅器111,（,a,）,112,（a）112,图,6-25,双二极管限幅器,（,a,）双二极管限幅器电路（,b,）输入信号（,c,）限幅,输出信号,113,图6-25,2.,晶体管,限幅器,图,6-26,所示为用晶体管放大器作限幅电路,。,当,输入信号很大时，超过了晶体管输出特性的放大区域，正半周波峰部分被饱和削波，负半周波谷部分被截止削波，起了限幅作用。,为了,提高限幅效果，可适当降低集电极电源电压，也可以降低基极偏置电压，或增大集电极负载电阻。,114,2. 晶体管限幅器114,图,6-26,晶体管,限幅器,115,图6-26 晶体管限幅器115,6.5,数字信号调制与解调,6.5.1,数字信号调制,数字通信,传输的是数字信号，数字调制与解调电路是数字通信系统必不可少的重要部件。,数字信号,对载波的,调制，,同样可以控制载波振荡信号的振幅、频率或相位，分别称为幅移键控（,ASK,）、频移键控（,FSK,）和相移键控（,PSK,）,。,如,图,6-27,所示。,116,6.5 数字信号调制与解调116,图,6-27,二进制数字调制的波形和方框图,（,a,）幅移键控 （,b,）频移键控 （,c,）相移键控,117,图6-27 二进制数字调制的波形和方框图117,幅移键控,（,ASK,）是用数字信号,u,（,t,）控制键控开关，“,1,”时合上有载波,f,C,输出，“,0,”时放开无载波,f,C,输出。,频移键控,（,FSK,）是用数字信号,u,（,t,）控制键控开关，“,1,”时接载波发生器，输出载波,f,C1,，“,0,”时接载波发生器，输出载波,f,C2,。,相移键控,（,PSK,）是用数字信号,u,（,t,）控制键控开关，“,1,”时接载波发生器，输出载波,f,C,，“,0,”时接移相器，输出移相的载波,f,C,。,118,幅移键控（ASK）是用数字信号u（t）控制键控开关，,6.5.2,数字信号解调,数字信号,解调的方法有很多种，例如同步解调法，包络解调法，相干解调法，等等,。,部分,二进制数字信号解调方框图如图,6-28,所示。,幅移键控,（,ASK,）用包络解调。接收机接收的,U,ASK,（,t,）信号经带通滤波器滤去干扰杂波，取出,f,C,载波信号，由包络检波为高低电平,信号,。,再,由取样判决器，再生输出方方正正的数字信号。,119,6.5.2 数字信号解调119,图,6-28,二进制数,字解调方框图,（,a,）,ASK,包络解调 （,b,）,FSK,同步解调 （,c,）,PSK,极性比较解调,120,图6-2,频移键控,（,FSK,）用同步解调,。,接收机,接收的,U,FSK,（,t,）信号分为两路，分别由,f,C1,和,f,C2,带通滤波器取出频率为,f,C1,和,f,C2,载波信号，与同频同相的本振信号相乘，分别输出高低电平,信号,。,再,由取样判决器，再生输出方方正正的数字信号,。,121,频移键控（FSK）用同步解调。121,相移键控,（,PSK,）用极性比较解调,。,接收机,接收的,U,PSK,（,t,）信号由,f,C,带通滤波器滤去杂波，取出频率为,f,C,和频率为,f,C,相移的载波信号，与频率为,f,C,相位为,0,的本振信号相乘，同相输出为正，反相输出为,负,。,再,由取样判决器，再生输出方方正正的数字信号,。,122,相移键控（PSK）用极性比较解调。122,6.6,实训,6.6.1,单片集成调频发射机装配与,调试,Motorola,公司生产的,MC2831A,和,MC2833,都是单片集成,FM,低功率发射机电路,适用于调频通信、无线控制设备。,图,6-29,所示为用,MC2833,构成的调频发射机电路，产生,49.7MHz,的调频信号由天线发射。,123,6.6 实训123,图,6-29,用,MC2833,构成的调频发射机电路,124,图6-29 用MC2833构成的调频发射机电路124,话音,信号由,5,脚输入，经音频放大器放大,后，,送入可变电抗器，通过改变电抗值，实现对载波振荡器振荡频率的调制。,载波,振荡器的中心频率由,1,和,16,脚外接晶体决定，晶体为基频晶体。调频信号由缓冲器隔离缓冲后由,14,脚输出，外接负载为,LC,并联回路,。,LC,并联回路谐振频率为晶振频率的,3,倍，实现,3,倍频，同时也使调频频偏增加,3,倍,。,125,话音信号由5脚输入，经音频放大器放大后，送入可变电抗,3,倍频后的调频信号由电容耦合到,13,脚，输入到内部晶体管,VT1,的基极。,VT1,与,11,脚外接,LC,并联回路构成高频功率放大器,。,经,VT1,放大后的调频信号由电容耦合到,8,脚，输入到内部晶体管,VT2,的基极，由,VT2,第二级放大,。,VT2,放大后的信号由,9,脚输出，由,LC,并联回路滤波和耦合给天线向外发射。当,Vcc=8V,时，输出功率约为,10mW,。,126,3倍频后的调频信号由电容耦合到13脚，输入到内部晶体,备齐,MC2833,集成电路和其他元器件,，,在印制电路板或多功能板上装配调频发射机电路,，,对传声器讲话，用示波器和频谱仪观察输入、输出端点的信号波形和频谱。,127,备齐MC2833集成电路和其他元器件，在印制电路板或,6.6.2,单片集成调频接收机装配与,调试,图,6-30,所示为用,MC3363,构成的窄带调频接收机电路，适用于调频通信、调频广播、无线控制设备接收机。,天线,阻抗为,50,，接收,49.67MHz,的调频信号，由电容耦合从,2,脚输入,MC3363,。晶体,JT1,与,5,、,6,脚内电路组成,38.97MHz,晶体振荡器，产生本振信号与输入信号进行第一次混频，产生第一中频,10.7MHz,，由内电路中频放大，,Z1,为,10.7MHz,中频滤波器。,128,6.6.2单片集成调频接收机装配与调试128,图,6-30,用,MC3363,构成的调频接收机电路,129,图6-30 用MC3363构成的调频接收机电路129,晶体,JT2,与,25,、,26,脚内电路组成,10.245MHz,晶体振荡器，产生本振信号与第一中频进行第二次混频，产生,455kHz,中频信号，由内电路放大，,Z2,为,455kHz,中频滤波器,。,14,脚外接的,LC,并联网络和片内的,10pF,电容组成,90,频相转换网络，相位鉴频器输出低频信号由片内放大器放大，经由,16,脚外接,RC,低通滤波输出,。,若是,单声道信号,，送,功率放大器,MC34119D,放大,，扬声器,播放。若是立体声,信号送,LA3361,解码输出。,130,晶体JT2与25、26脚内电路组成10.245MHz,备齐,MC3363,集成电路、,MC34119D,集成电路、晶体、晶体滤波器和其他,元器件。,在,印制电路板或多功能板上,装配,、调试,调频,接收机,电路,。,用,MC2833,构成的调频发射机进行联试,，用,示波器和频谱仪观察集成电路各引脚的信号波形和频谱。,进行,通话试验，测试有效通信距离。,131,备齐MC3363集成电路、MC34119D集成电路、,2024/8/28,132,2023/9/4132,