角度調制電路課件

第七章角度調制電路

第一節(jié)概述第二節(jié)調角波的基本性質第三節(jié)調頻方法的概述第四節(jié)變容二極管調頻電路第五節(jié)石英晶體振蕩器直接調頻第六節(jié)調相電路主要內容：第一節(jié)概述高頻振蕩的振幅不變，而角度隨調制信號按一定關系變化。二、角度調制的優(yōu)點與用途1.優(yōu)點:抗干擾能力強，載波功率利用系數(shù)高。2.作用:調頻主要用于調頻廣播、廣播電視、通信與遙控遙測等。調相主要用于數(shù)字通信。高頻振蕩的振幅不變，而其瞬時頻率隨調制信號線性關系變化，這樣的已調波稱為調頻波，常用FM表示。高頻振蕩的振幅不變，而其瞬時相位隨調制信號線性關系變化。這樣的已調波稱為調相波，常用PM表示。角度調制分為相位調制和頻率調制兩類，統(tǒng)稱為調角。一、角度調制電路的功能與分類1.角度調制2.角度調制的分類3.相位調制4.頻率調制第二節(jié)調角波的基本性質一、調角波的數(shù)學表示式1.調相波數(shù)學表示式振幅不變

瞬時相位

瞬時角頻率式中，為比例常數(shù)，單位是rad/v。①設載波振蕩信號電壓為其中為載波振幅，為載波角頻率。調制信號③調相波的一般表示式②根據(jù)調相波的定義二、調角波的基本性質③調頻波的調頻指數(shù)①調制指數(shù)的定義調角波的最大相移定義為調制指數(shù)。②調相波的調相指數(shù)2.調角波的最大頻移①調相波的最大頻移②調頻波的最大頻移1.調角波的調制指數(shù)3.調相波與調頻波的比較下表調相波調頻波數(shù)學表示式瞬時相位瞬時角頻率最大相移最大頻移若已知調制信號,載波信號為。

4、單音頻調角信號的性質

①調相波數(shù)表示式：

②調相波數(shù)表示式:

③結論:調相波

與調制信號頻率Ω無關，最大頻移與調制信號頻率成正比；調頻波的

與調制信號頻率Ω成反比，最大頻移與調制信號頻率無關。調相波和調頻波的最大頻移均等于調制指數(shù)m與調制頻率Ω的乘積。即第一類貝塞爾函數(shù)曲線②實際應用中，由于邊頻分量的振幅與有關，而在一定時，隨n的增加，的數(shù)值雖有起伏，但總趨勢是減小。當時，數(shù)值很小。如圖所示。所以忽略振幅小的邊頻分量，頻譜寬度就為有限值。②各邊頻分量的振幅取決于，而與有關。注意：對于調相波，其頻譜結構與調頻波相似。3、調頻波頻譜的特點①以載頻為中心，由無數(shù)對邊頻分量組成。它不是調制信號頻譜的簡單搬移。①理論上看，調角波的頻譜包含無限多對邊頻分量，頻譜寬為無限大。4、調角波的頻譜寬度振幅比邊頻次數(shù)Jn(0.5)Jn(1)Jn(2)Jn(3)Jn(4)Jn(5)Jn(6)Jn(7)00.9390.7650.224-0.260-0.397-0.1780.1510.30010.2420.4400.5770.339-0.066-0.328-0.277-0.00520.0300.1150.3530.4860.3640.047-0.243-0.30130.0030.0200.1290.3090.4300.3640.115-0.16840.0030.0340.1320.2810.3910.3580.15850.0070.0430.1320.2610.3620.34860.0010.0110.0490.1310.2460.33970.0030.0150.0530.1300.23480.0040.0180.0570.12090.0060.0210.056100.0020.0070.024110.008③對于高質量的通信系統(tǒng)，以忽略振幅小于0.01Ucm的邊頻分量決定頻譜寬度。若滿足則頻譜寬為B=2nF式中，F(xiàn)為調制信號頻率。n可查表。④中等質量通信系統(tǒng)，以忽略振幅小于0.1Ucm的邊頻分量來決定頻譜寬度當時恒小于0.1。因此有效頻譜寬度為

調頻電路功能的頻譜表示2、調頻電路的功能①將輸入調制信號和載波信號通過電路變換成高頻調頻波。③輸入輸出頻譜表示法。②若輸入調制信號，且載波信號為時，其輸出調頻波。第三節(jié)調頻方法概述二、調頻方法分類調頻方法可分為直接調頻和間接調頻兩大類。三、直接調頻原理1、利用調制信號直接控制振蕩器的振蕩頻率，使其不失真地反映調制信號變化規(guī)律。2、實際應用中，是用調制信號去控制決定振蕩器振蕩頻率的振蕩回路的可變電抗值。從而使振蕩器的瞬時頻率按調制信號變化規(guī)律線性改變。1、具有線性的調制特性。即。4、未調制的載波頻率（即已調波的中心頻率）應具有一定的頻率穩(wěn)定度。5、無寄生調幅或寄生調幅盡可能小。3、最大頻率偏移與調制信號頻率無關。2、具有較高的調制靈敏度。即要大，單位調制電壓產生的振蕩頻率偏移要大。一、對調頻電路的要求間接調頻原理方框圖1、由調頻波的一般表示式2、將調制信號先通過積分電路得到，然后進行相位調制，輸出電壓對是調頻波,稱其為間接調頻。3、間接調頻電路的載波振蕩器可采用頻率穩(wěn)定度很高的晶體振蕩器，其載波頻率穩(wěn)定變高。四、間接調頻原理二、變容二極管直接調頻電路的基本原理2、變容二極管是振蕩回路的一個組成部分。加在變容二極管的反向電壓為式中，是加在變容二極管的直流偏置電壓；為調制信號電壓LC正弦波振蕩器變容二極管和它的偏置電路結電容隨調制電壓變化關系3、調制信號反向電壓為變容二極管結電容將在的控制下隨時間變化。則振蕩器的振蕩頻率要隨變化。只要電路參數(shù)選取合適,是能夠實現(xiàn)線性調頻。三、電路分析1、在反向電壓作用下，變容二極管的電容值

①變容二極管的結電容表示式②載波狀態(tài)時變容二極管的結電容載波狀態(tài)時，，則③調制狀態(tài)時變容二極管的結電容式中，為電容調制度。②實現(xiàn)線性調頻的條件結論:當時，能實現(xiàn)線性調頻。

③當時，會產生什么影響？通常，可以忽略三次方以上各項，則由于可以在處展開成泰勒級數(shù)，得結論:當變容二極管作為回路總電容時，調頻波會產生中心頻率偏離和非線性失真.會產生如下影響：★調頻波的中心頻率會產生偏移。其偏移量為④當調頻電路要求的相對頻偏較小時，m值很小，電路對的要求不嚴格。

例如，調頻廣播，要求最大頻偏。很小。對應中心頻率偏移量和非線性失真量很小，故對的要求不嚴格。顯然，當調頻電路的相對頻偏較大時，對的要求就應嚴格些?！镎{頻波的最大頻偏★調頻波會產生非線性失真。其二次諧波失真最大頻偏變容二極管全部接入時(,作為回路總電容)調頻電路的特點:優(yōu)點:①調頻靈敏度高,

②頻偏很大缺點:中心頻率穩(wěn)定度不好變容二極管作為回路總電容實現(xiàn)調頻時，由于變容二極管的結電容隨溫度、偏置電壓的不穩(wěn)會引起結電容變化。因此其中心頻率穩(wěn)定度差。四、應用舉例1、8MHz變容二極管調頻振蕩電路8MHz變容二極管調頻振蕩電路①上圖是一個8MHz變容二極管調頻振蕩電路和高頻等效電路。變容二極管的直流偏壓由和電位器W組成分壓電路供給。②偏置電壓為-4V時，。而偏置電壓由（0~-8）V變化時，為（230~60）PF。③調制信號通過和高頻扼流圖ZL加到變容二極管上。加在變容二極管上電壓為直流偏置電壓與調制信號電壓之和。④電路為電容三點式振蕩電路，振蕩頻率為⑤電路中心頻率為8MHz，最大線性頻偏為±200kHz。其中2、某通信機中的變容二極管調頻電路變容二極管調頻振蕩電路第五節(jié)石英晶體振蕩器直接調頻

一、穩(wěn)定調頻振蕩器中心頻率的辦法

1、對石英晶體振蕩器進行直接調頻；2、采用自動頻率微調電路；3、利用鎖相環(huán)路穩(wěn)頻。

二、晶體振蕩器直接調頻的主要形式晶體振蕩器采用變容二極管實現(xiàn)調頻的形式有兩種1、變容二極管與并聯(lián)型晶體振蕩器的晶體相串聯(lián)2、變容二極管與并聯(lián)型晶體振蕩器的晶體相并聯(lián)三、實際電路舉例★無論變容二極管的接入方式是與晶體串聯(lián)或并聯(lián)，晶體在電路中必須等效為電感。因此，振蕩頻率的變化范圍要小于。其最大頻偏最大相對頻偏由于，故最大相對頻偏很小。第六節(jié)調相電路一、調相方法的分類1、可變移相法調相；2、可變時延法調相；3、矢量合成法調相。2、基本原理①將載波振蕩信號通過一個受調制信號電壓控制的相移網(wǎng)絡，即可實現(xiàn)調相。②可控相移網(wǎng)絡有多種實現(xiàn)電路，其中應用最廣的是由變容二極管組成的相移網(wǎng)絡，例如由電感L和變容二極管組成的單調諧回路。1、組成方框圖二、可變移相法調相電路晶體振蕩器可控移相網(wǎng)絡調相波③下圖所示是變容二極管單調諧回路調相電路。其中可控相移網(wǎng)絡是由變容二極管和電感L組成的單調諧回路，諧振頻率的控制是由調制信號來實現(xiàn)。④頻率為的載波信號通過諧振頻率受調制信號電壓控制的單調諧回路，只有在調諧回路的諧振頻率等于時，不產生附加相移。通過不等于的諧振頻率的回路都會產生附加相移。因此輸出信號的相移受調制信號控制。①當調制電壓時，變容二極管反向電壓。變容二極管的結電容與L組成諧振頻率為的諧振回路。其相頻特性如圖曲線②所示，對載頻輸入信號，其輸出電壓附加相移為零。②當時，變容二極管反向電壓加大，結電容減小，L與組成諧振回路的諧振頻率增大。其相頻特性如圖曲線①所示。對輸入為的載頻信號，輸出電壓有一個正的附加相移。③當時，變容二極管反向電壓減小，結電容加大，L與組成諧振回路的諧振頻率減小，其相頻特性如圖曲線③所示，對輸入為的載頻信號，輸出電壓有一個負的附加相移。④附加相移在的控制下變化，這樣輸出電壓的相位也隨變化，從而實現(xiàn)調相。3、