模电频率变换电路角度

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,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,*,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,*,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,*,*,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,*,*,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,*,*,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,*,模电频率变换电路角度, 调频、调相波形, 数学表达式, FM ,设载波uCUCmcoswCt,调制信号uUmcost,瞬时角频率,wCt= wCkf Um cost = wCwfmcost,wC载波角频率，即调频波中心角频率,kf调频灵敏度，表示单位调制信号幅度引起的频率变化,wfm调频波最大角频偏，表示FM波频率摆动的幅度， wfm = kf Um 最大频偏？,FM,波表达式, wCt =dt/dt, t= wCtdt+ 0,= wCt+ wfm /sint + 0,= wCt+ mfsint + 0,那么 uFM UCmcos t,= Ucmcos wCt+mfsint ,m,f,w,fm,/, = k,f,U,m,调频系数,PM,瞬时相位,t=wCt kpUm cost = wCt+mpcost,wC载波角频率,kp调相灵敏度，表示单位调制信号幅度引起的相位变化，单位rad/V,mp调相系数，即最大相位偏移，表示PM波相位摆动的幅度， mp= kp Um,单位为rad。,PM,波表达式,uPM UCmcos t,= Ucmcos wCt+ mpcost ,调相系数,m,p,= w,pm,/ ,w,pm,PM,波最大角频偏,w,pm,=m,p,=k,p,U,m,wt =dt/dt= wCmpsint,= wC wpmsint,二、调频波的频谱及带宽,(p138),uFM= Ucmcos wCt+ mfsint ,= UcmcoswCt cos mfsint , UcmsinwCt sin mfsint , 窄带调频mf?1,cos mfsint 1,sin mfsint mfsint,uFMUcmcoswCt mfUcmsinwCt sint,频谱包含一个载频、两个边频,带宽BW=2F, 宽带调频mf?1,频谱包含一个载频和无穷多对边频分量,有效带宽BW=21+mfF=2f+F,同理调相波有效带宽BW=21+mpF, 宽带调频mf?1,3.,调频波的平均功率,根据帕塞瓦尔定理，调频波的平均功率等,于各个频率分量平均功率之和 。即,Po Ucm2 /2 Jl2mf, Jl2mf1 (根据贝塞尔函数, Po Ucm2 /2,这说明，在Ucm一定时，调频波的平均功率,也就一定，且等于未调制时的载波功率，,其值与mf无关。,三、调频、调幅比较,调频优点：, 抗干扰性强, 功率管利用率高, 信号传输保真度高,调频缺点：, 只能工作在超短波以上波段, 电路构造复杂,四、调频、调相比较,在模拟通信中，系统带宽一样时，调频系统接收机输出端的信噪比明显优于调相系统，故广泛采用调频制。,在数字通信中，相位键控的抗干扰能力优于频率键控和幅度键控，因而调相制获得广泛应用。,例1. 调制信号u5cos2 103t V，,调角信号表达式u (t)10cos2 106t 10cos,2 103tV，试指出该调角信号是调频,还是调相信号？调制系数、载波振幅以及最大,频偏各为多少？,调相、mp10rad、10V、10kHz,调相系数,m,p,= w,pm,/ ,：载波 uCt10cos2 50 10 6t V，调制信号ut 5cos2 103t V，调频灵敏度,Kf=2 *10krad/s,求：1、调频波表达式,2、最大频偏fm,3、调频系数mf和有效带宽BW,1、u (t) 10cos2 50 10 6t +50 sin2 103t V,2、 fm =KfUm/ 2 =50KHz,3、mf= fm / F=50KHz /1KHz =50rad,BW=2(mf+1)F=102KHz,m,f,w,fm,/, = k,f,U,m,调频系数,8.3.2,调频电路,实现调频的方法有两种：直接调频法和间接调频法。,直接调频是用调制信号控制振荡器的频率通过改变回路元件参数来实现。在直接调频电路中，振荡器与调制器合二为一。这种方法的主要优点是在实现线性调频的要求下，可以获得较大的频偏；其主要缺点是频率稳定度差。,间接调频是把调制和振荡分开，即先对调制信号进展积分，然后对载波进展调相而获得调频波的。这种调频的方法载频稳定度高，但最大相偏通常有限。,1 直接调频电路,一、变容二极管直接调频, 变容二极管的符号及变容特性,PN结二极管是单向导电元件，假设将其反向偏置，并始终控制在截止区时，PN结成为一个与反向控制电压有关的电容，因此PN结二极管可制成变容二极管。, 变容二极管的符号及变容特性,2),变容二极管直接调频电路, 原理图,调频原理,调谐回路电容由C和变容二极管Cj串联组成，其中C ?Cj ，故回路的瞬时谐振频率主要由Cj决定。,即w1/L Cj,调制信号通过加在变容二极管上，用来控制它的容量Cj ，也就控制该调谐回路的谐振频率。, 实际电路分析,1, 实际电路分析,2, 变容二极管(直接调频电路的优缺点,优点：电路简单、频偏大,缺点：振荡中心频率不稳定,2,间接调频电路,调制器与振荡器是分开的，对振荡回路影响小，频率稳定度高。,间接调频原理,利用调相的方法来实现调频, wCt =dt/dt,t= wCtdt, 先对调制信号进展积分，然后再进展调相，从而得到调频波。,2),间接调频电路, 从调相转换为调频,单谐振回路变容管调相电路,三级单回路变容管调相电路,8.3.3,鉴频电路,几个概念：,鉴频：对调频信号进展解调,鉴相器：完成调相信号解调任务的电路称为相位检波器，简称鉴相器。,鉴频器：完成调频信号解调任务的电路称为频率检波器，简称鉴频器。,鉴频根本方法,斜率鉴频器：,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,相位鉴频器,：,先将调频信号通过频相转换网络变成调频,调相信号,然后利用鉴相方式取出调制信号,3.,斜率鉴频器,上图中，回路,的谐振频率,f,01,f,C,，回路,的谐振频率,f,02,f,C,。,为保证鉴频的线性范围，调,f,01,、,f,02,，使,f,02,- f,01,2 f,max,为使鉴频特性曲线对称，还应使,f,02,- f,C,= f,C,- f,01,。,这种电路的主要缺点是调试比较困难,实际中应用较多的是两个单失谐回路组成的双失谐回路鉴频器。,4,、相位鉴频器,1),鉴相原理,经低通滤波器后，可滤除高频分量,鉴相特性接近于直线。鉴相电路的线性鉴相范围越宽越好,2),乘积型相位鉴频器,1),乘积型相位鉴频器实现模型,2),实际应用电路,3.,叠加型相位鉴频器实现模型,互感耦合相位鉴频器,1),原理图,各元件作用,L1 、C1调谐于fc的初级回路,L2 、C2调谐于fc的次级回路,Lc高频扼流圈，提供直流通路,Cc高频耦合电容，把U1耦合到Lc两端,加到检波管上的电压,UD1 = U1+ U2 /2,UD2 = U1- U2 /2,鉴频器输出电压U0= KD |UD1|-|UD2| ,2),工作原理,为分析方便，忽略初、次级线圈损耗，忽,略初级回路对次级反射阻抗以及次级回路,对初级反射阻抗,2),工作原理, f= fc时，w L2 =1/wC2 谐振， I2和E,同相， U2、U1有相位差90，这时,| UD1 |=| UD2 |，即检波后电压相等且反,相，故输出电压U0 =0。, f fc时，w L2 1/wC2 感性， I2滞,后E， U2、U1相位差大于90，这时,| UD1 | UD2 |，即检波后电压相等且反,相，故输出电压U0 0。, f fc时，w L2 1/wC2 容性， I2超,前E， U2、U1相位差小于90，这时,| UD1 | UD2 |，即检波后电压相等且反,相，故输出电压U0 0。,故 FM波的f随调制信号变化 U2 、 U1,相位差变化FM-PM加到检波器上,的电压幅度变化FM-AM 包络检波 得到原调制信号,3),互感耦合相位鉴频器相量图,4.,互感耦合相位鉴频器的鉴频特性,三、鉴频特性曲线的调整,1.,鉴频特性曲线的调整示意图,2.调整内容1)零点调整调次级回路,次级回路调谐得偏高低时，当输入信号为，次级呈容感性， U2、U1 相位差不是90 ，使 | UD1 | UD2 |，故输出电压U0 0。使S曲线移动。,(2)对称性调整调初级回路,初级回路调谐不准，而次级调谐于，且输入为时，,U,2,、,U,1,相位差仍为,90,，,U,0,=0,，,S,曲线仍通过零点，但上下不对称。,(3) 线性范围调整 调初、次级回路耦合度,如果鉴频宽度,W,达不到要求，可以调整初、次级的耦合系数。,高频电子线路,第,8,章 角度调制及解调,8.4,自动频率控制,8.4 自动频率控制AFC,一、自动频率控制的任务和分类,任务： 自动调节振荡器的振荡频率，使振荡频率稳定在某一预期的,标准频率附近,。,分类：跟踪式、搜索式,二、,AFC,的工作原理,1. AFC,的原理框图,2.,工作原理,标准频率源的振荡频率为fi，压控振荡器,VCO的振荡频率为fs。在频率比较器中将fs与,fi进展比较，输出一个与fsfi成正比的误差电,压ud。ud作为VCO的控制电压，使VCO的输,出振荡频率fs趋向fi。,当fsfi时，ud0，VCO不受影响， fs不变。,当fsfi时，ud0，VCO在ud的作用下使其输出频率fs趋向fi 。,经过屡次循环，最后fs与fi的误差减小到某一最小值f称剩余频差。这时VCO将稳定在fs f。,三、,AFC,的应用,1.,采用,AFC,的调幅接收机,它比普通调幅接收机增加了鉴频器、低通滤波器和直流放大器，同时把本地振荡器改为压控振荡器。采用,AFC,电路后，中频放大器的带宽可以减小。,2. 采用AFC的调频器1组成框图,2.,采用,AFC,的调频器,采用,AFC,的目的在于稳定调频振荡器的中心频率，即稳定调频信号输出电压,u,o,的中心频率。,图中调频振荡器就是压控振荡器，它由变容二极管和,L,组成的,LC,振荡器。,由于石英晶体振荡器无法满足调频波频偏的要求，因而只能采用LC振荡器。但是LC振荡器的频率稳定度差，因此用稳定度很高的石英晶体振荡器对调频振荡器的中心频率进展控制，从而到达中心频率稳定，又有足够的频偏的调频信号uo。,2稳频过程,石英晶体振荡器的晶体频率为,f,，调频振荡器的中心频率为,f,c,。将鉴频器的中心频率调整在,f,f,c,上。当调频振荡器中心频率发生漂移时，混频器的输出频差也随之变化，这时鉴频器的输出电压也随之变化。,经过窄带低通滤波器，将得到一个反映调频波中心频率漂移程度的缓慢变化的电压,u,d,。,u,d,加到调频振荡器上，调节调频振荡器的中心频率，使其漂移减小，稳定度提高。,3.,超外差接收机,AFC,系统,稳频过程,本振频率未变时：鉴频器中心频率调在接收机额定中频上，设接收有用信号载频为,f,s,，本振频率为,f,LO,，混频后输出的中频,f,I,f,LO,f,s,，它正好等于鉴频器中心频率，因此，鉴频器输出电压,u,PD,0,，送到压控振荡器的电压为零，压控振荡器频率不变，仍为固定频率,f,LO,。,稳频过程,本振频率变化时：如果由于某种因素使本振频率正向偏离f ，即本振频率为 fLO f ，混频后的中频也偏移为fI f 。因此鉴频器有了输出电压uPD ，用这个电压控制本振频率，使它减少f。也就是说，本振频率拉回f ，偏离小了，即此时的本振fLOfLOf f。如此反复循环，使本振频率平衡在偏离值很小的频率上。,如果本振负向偏离，那么鉴频器输出负向控制电压，它使本振频率提高，同样减少了漂移。,4.,调频接收机方框图,本章要求,调频、调相定义、数学表达式及波形,调频波的频谱及带宽,产生调频波的方法各自优缺点,变容二极管直接调频电路能看懂！,间接调频后扩展频偏的方法,鉴相器、鉴频器的几种类型,AFC的任务及分类,The End,谢谢您的聆听！,期待您的指正！,