调频调相及其解调课件

5-1,概述,一、角度调制的基本特性,二、调频波的实现方法,三、变容二级管的特性和变容二级管直接调频的要求,5-1 概述一、角度调制的基本特性二、调频波的实现方法三,5-1,概述,1.,调制的涵义,任意一高频信号,称为调幅,(AM),称为调频,(FM),称为调相,(PM),其中调频和调相统称为调角。,一、角度调制的基本特性,5-1 概述1. 调制的涵义 任意一高频信号 称为调,2.,角度调制的基本特性,1),在时域中的变化规律,i.,一般表达式,FM,:,PM,:,2. 角度调制的基本特性 FM:PM:,ii),单音调制时调角波表达式,FM,：,(,最大角频偏,),(,调频波的调制指数,),ii)单音调制时调角波表达式FM：(最大角频偏) (调频波的,PM,：,PM：,iii,）,结论,(FM,与,PM,波形对比,),FM与PM的共同点,a,）均是等幅波,b,）表示式均用,M,f,，,M,P,和 描述,FM与PM的不同点,:,角频率平均值,:,瞬时角频率变化的速度,:,瞬时角频率偏离中心频率 的最大值,iii） 结论(FM与PM波形对比) FM与PM的共同点,a),FM,：,b),PM,:,紧密联系,2,）在频域中的变化规律,调频的实质是,实现频谱的非线性搬移,a) FM：b)PM: 紧密联系2）在频域中的变化规律调,i),实现频谱非线性搬移,所以调频是表现频谱的非线性搬移。,ii,）频带宽度,(Hz),M,f,1,时为,宽带调频,实际频带宽度,中,n,为阶数，,M,f,为宗数,若,n,=0,，,为载波分量,若,n0,，,为无穷多对边带分量,有效频带宽度,i) 实现频谱非线性搬移所以调频是表现频谱的非线性搬移。i,3,）能量关系,说明,：,调频波平均功率恒等于载波功率。,若 变化，仅仅是各个分量的能量发生变化，而保持总的平均功率不变。,（,载波功率,）,3）能量关系说明： （载波功率）,二、调频波的实现方法,直接调频,正弦波直接调频,电抗管直接调频,变容二极管直接调频,非正弦波直接调频：,最后必须转换成正弦波调频,间接调频,矢量法,移相法,时延法,单级变容器二极管间接调频,多级变容器二极管间接调频,二、调频波的实现方法直接调频正弦波直接调频电抗管直接调频变容,三、,变容二级管的特性和变容二级管直接调频的要求,1.,变容二级管的特性,其中 为外加电压,V,B,:PN,结内建电位差,C,j,(0):,时的结电容,n,：变容二级管的变容指数,三、变容二级管的特性和变容二级管直接调频的要求1. 变容二级,2 .,直接调频性能要求,中心频率稳定,线性调制好,调制灵敏度要求高,要有,大的最大角频偏,2 . 直接调频性能要求中心频率稳定线性调制好调制灵敏,5-2,变容二级管的直接调频,用调制信号控制高频信号频率，使频率随调制信号作线性变化的过程。,一、变容管全部接入振荡回路,(,理想直接调频,),二、变容二极管部分接入直接调频,三、变容二级管直接调频电路举例,5-2 变容二级管的直接调频 用调制信号控,5-2,变容二级管的直接调频,一、变容管全部接入振荡回路,(,理想直接调频,),1 .,理想振荡回路,振荡回路由,L,、,C,j,构成，,C,1,为高频耦合电容， 为高频扼流圈， 为高频旁路电容,等效回路,5-2 变容二级管的直接调频一、变容管全部接入振荡回路(,2 .,实现理想直接调频的条件,实现理想直接调频的条件：,n,=2,最大角频偏,致命的缺点：,中心频率不稳定,2 . 实现理想直接调频的条件实现理想直接调频的条件：n,二、变容二极管部分接入直接调频,1 .,电容串并概念,C,j,不串也不并,C,j,串,C,2,C,j,并,C,1,C,j,串,C,2,并,C,1,二、变容二极管部分接入直接调频1 . 电容串并概念Cj不串,2 .,求部分接入直接调频的,分析,结论,：,串并后调制的线性改善，但牺牲了调制灵敏度，即,k,f,实际,n,2，应取,n,2 ，通过电容串并后使,n,2 ，即可,实现近似理想的调频。,2 . 求部分接入直接调频的分析结论： 串并后调制的,结论：,减低,P,倍，中心频率稳定度提高,P,倍,非线性失真系数,即取小的,m,，取小的,A,，经过电容串、并后可使,A,2,0,，可,实现近似理想直接调频,。,提高频率稳定度和减小非线性失真均应使,结论： 减低P倍，中心频率稳定度提高P倍,三、,变容二级管直接调频电路举例,电路,1.,电路一,三、变容二级管直接调频电路举例电路1. 电路一,电路分析,直流供电,振荡回路,电路分析直流供电振荡回路,2 .,电路二,电路,2 . 电路二电路,电路分析,直流供电,振荡回路,电路分析 直流供电 振荡回路,3 .,电路三：,晶体直接调频电路,4.,直接调频电路特点：,电路,本身是振荡器,，属变容管部分接入,为,振荡回路的元件,控制 是,信号,3 . 电路三：晶体直接调频电路4.直接调频电路特点：电路,5-3,变容二级管的间接调频电路,一、概述,二、变容二级管调相电路,三、变容二级管的间接调频,5-3 变容二级管的间接调频电路一、概述二、变容二级管调,5-3,变容二级管的间接调频电路,一、概述,1.,定义,：若用 信号实现调相，实际上就是对,而言是实现调频，则称为间接调频。,2.,实现方法,矢量法：,时延法,移相法：,5-3 变容二级管的间接调频电路一、概述1.定义：若用,二、,变容二级管调相电路,1.,单级变容二级管调相,工作原理,电路与等效电路,二、变容二级管调相电路1.单级变容二级管调相 工作,线性移相条件：,结论,实现线性调相的条件：,电路确定：,若提高 ，必须采用,多级移相网络级联,线性移相条件： 结论实现线性调相的条件：电路确定：若提高,2 .,多级变容二级管调相电路,（以三级为例）,2 . 多级变容二级管调相电路（以三级为例）,3 .,调相电路特点,载波信号由外电路晶振提供，,中心频率稳定,C,j,是移,相网络元件,C,j,受,信号控制的,三、变容二级管的间接调频,RC,积分网络,条件：,3 . 调相电路特点载波信号由外电路晶振提供，中心频率稳定C,1,、单级变容二级管间接调频 （电路举例）,工作原理,电路,组成积分网络,1、单级变容二级管间接调频 （电路举例） 工作原理,2 .,三级变容二极管间接调频,若,R,3,C,3,构成积分网络,由三级单级变容管间接调频级连起来,2 . 三级变容二极管间接调频若R3C3构成积分网络由三,3 .,间接调频电路的特点,由外电路晶振提供，,中心频率稳定,C,j,是,移相网络元件,因积分网络的存在，,C,j,受 的积分信号 的控制,3 . 间接调频电路的特点 由外电路晶振提供，中心频,5-4,扩大频偏的方法,一、,扩大频偏的基本概念,1.,倍频可以扩大绝对频偏，保持相对频偏不变,2.,混频保持绝对频偏不变，提高相对频偏,二、,扩大频偏的方法,1.,采用倍频的方法,2.,既倍频又混频的方法,3.,电路采用平衡推挽的方法,5-4 扩大频偏的方法一、扩大频偏的基本概念1.倍频可以,5-5,调频波的解调（鉴频）,一、概念,二、实现鉴频的方法,三、鉴频器举例,5-5 调频波的解调（鉴频）一、概念二、实现鉴频的方法三、,5-5,调频波的解调（鉴频）,一、概念,1.,定义：从调频波中还原出瞬时频率随调制信号,作线性变化的过程,2.,实现鉴频方法的思考,5-5 调频波的解调（鉴频）一、概念1. 定义：从调频波中,3.,波形的变化方法,幅频变换网络,线性移相网络,非线性变换网络,3. 波形的变化方法幅频变换网络线性移相网络非线性变换网络,二、实现鉴频的方法,1.,用线性幅频网络实现鉴频,(,为斜率鉴频,),2.,用移相网络实现鉴频,(,为相位鉴频,),相位检波（鉴相）,叠加型鉴相,乘积型鉴相,相位鉴频是由移相网络和相位检波构成的,二、实现鉴频的方法1. 用线性幅频网络实现鉴频(为斜率鉴频),相位鉴频,i,）线性的移相网络,+,叠加型检相器,=,叠加型相位鉴频器,ii,）线性的移相网络,+,乘积型鉴相器,=,乘积型相位鉴频器,相位鉴频i）线性的移相网络+叠加型检相器=叠加型相位鉴频器,iii),非线性网络,+,低通滤波器,=,脉冲数字式鉴频器,iii) 非线性网络+低通滤波器=脉冲数字式鉴频器,单失谐回路斜率鉴频器,电路,三、鉴频器举例,1.,斜率鉴频器,单失谐回路斜率鉴频器 电路三、鉴频器举例1. 斜率鉴频器,工作原理,特点,： 是失谐在,LC,回路幅频特性 上升,沿或下降沿线性段的中点。,工作原理 特点：,双失谐回路斜率鉴频器,电路,点击演示,双失谐回路斜率鉴频器 电路 点击演示,工作原理,a,）,L,1,C,1,，,L,1,C,1,的,Q,值是相同的,b,） ，而 对称地失谐在 的两侧,（即 ）,c,）包络检波器上下对称,特点,工作原理a）L1C1， L1C1的Q值是相同的b）,集成电路中双失谐斜率鉴频器,电路,集成电路中双失谐斜率鉴频器电路,工作原理,L,1,C,1,与,C,2,构成幅频变换线性网络，将 输入变换为两个,幅度按瞬时频率变换的,AM-FM,波,当 ，得到 为最大值,V,1max,， 为最小值,V,2min,；当 从 减小时，使,L,1,C,1,并联回路网络呈感抗，与,C,2,串联谐振时，谐振频率为 ，可得 为最大值,V,2max,，但回路总阻抗接近为零，所以 为最小值,V,1min,L,1,C,1,与,C,2,的电抗曲线,和 幅频特性,工作原理 L1C1与C2构成幅频变换线性网络，将,分别加到,T,1,、,T,2,的基极（,T,1,、,T,2,射随器作为缓冲级，在,T,1,、,T,2,的射极输出后分别加到两个晶体管峰值包络检波器,T,3,、,T,4,的基极，,T,3,、,C,3,，,T,4,、,C,4,分别与,T,5,、,T,6,的输入电阻构成检波器），则在,T,5,、,T,6,基极分别得到调解电压：,， 经,T,5,，,T,6,差分放大后单端输出,实现了鉴频,鉴频特性曲线,分别加到T1、T2的基极（ T1 、T2,2.,相位鉴频器,C,1,与,RCL,分压电路,实现线性相移条件：,则,超前,相位为,2. 相位鉴频器 C1与RCL分压电路实现线性相移条件：则,乘积型相位鉴频,（或称,正交鉴频器,或称差动峰值鉴频器）,框图,电路,乘积型相位鉴频（或称正交鉴频器,或称差动峰值鉴频器） 框图,工作原理,为大信号， 衰减,10,倍后经,C,1,与,RCL,分压后为,鉴频特性,工作原理 为大信号， 衰减10倍后经C1与RCL分压,