第7章-角度調(diào)制

7.1概述7.2調(diào)角波的基本性質(zhì)7.4變?nèi)荻O管調(diào)頻電路7.6調(diào)相電路

第7章角度調(diào)制與解調(diào)

(2)調(diào)頻(FM):載波信號(hào)的頻率按調(diào)制信號(hào)線性規(guī)律變化(3)調(diào)相(PM):載波信號(hào)的相位按調(diào)制信號(hào)線性規(guī)律變化兩種調(diào)制方式均表現(xiàn)為載波信號(hào)的瞬時(shí)相位受到調(diào)變,故統(tǒng)稱為角度調(diào)制,簡(jiǎn)稱調(diào)角。調(diào)角優(yōu)點(diǎn):抗干擾能力強(qiáng)缺點(diǎn):頻譜寬度增加(1)調(diào)幅信號(hào)

UCm上疊加調(diào)制信號(hào)信息；Um=UCm+kaU

(t)

ω(t)=ωc+Δω(t)=ωc+kfUΩ(t)

7.2調(diào)角波的基本性質(zhì)7.1.1調(diào)頻信號(hào)數(shù)學(xué)表達(dá)式設(shè)載波信號(hào)電壓為uc(t)＝Ucmcos(ωct+φ0)式中,ωct+φ0為載波的瞬時(shí)相位；ωc為載波信號(hào)的角頻率；φ0為載波初相角（一般地,可以令φ0=0）。

設(shè)調(diào)制信號(hào)電壓為單音頻信號(hào)ω(t)=ωc+Δω(t)=ωc+kfuΩ(t)(7―1)式中,kf為與調(diào)頻電路有關(guān)的比例常數(shù),單位為rad/(s·V)；Δω(t)=kfuΩ(t),稱為角頻率偏移,簡(jiǎn)稱角頻移。Δω(t)的最大值叫角頻偏,Δωm=kf|uΩ(t)|max,它表示瞬時(shí)角頻率偏離中心頻率ωc的最大值。對(duì)式(7―1)積分可得調(diào)頻波的瞬時(shí)相位φf(shuō)(t)(7―2)表示調(diào)頻波的相移,它反映調(diào)頻信號(hào)的瞬時(shí)相位按調(diào)制信號(hào)的時(shí)間積分的規(guī)律變化。調(diào)頻信號(hào)的數(shù)學(xué)表達(dá)式(7―3)將單音頻信號(hào)uΩ(t)＝UΩmcosΩt分別代入式(7―1)、(7―2)、(7―3),得(7―4)(7―5)(7―6)

圖7.1給出了調(diào)頻波的uΩ(t)、Δφf(shuō)、Δω(t)和u(t)的波形。

圖7.1調(diào)頻波的波形圖7.1.2調(diào)相信號(hào)數(shù)學(xué)表達(dá)式根據(jù)調(diào)相的定義,載波信號(hào)的瞬時(shí)相位φp(t)隨調(diào)制信號(hào)uΩ(t)線性變化,即(7―7)對(duì)式(6―7)求導(dǎo),可得調(diào)相波的瞬時(shí)角頻率ω(t)為(7―8)調(diào)相信號(hào)的數(shù)學(xué)表達(dá)式為(7―9)將單音頻信號(hào)uΩ(t)＝UΩmcosΩt分別代入式(7―7)、(7―8)、(7―9),得(7―10)(7―11)(7―12)圖7.2調(diào)相波的波形圖7.1.3調(diào)角信號(hào)的頻譜和頻譜寬度

1.調(diào)角信號(hào)的頻譜用式(7―6)調(diào)頻波來(lái)說(shuō)明調(diào)角波的頻譜結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

利用三角函數(shù)變換式cos(A+B)=cosAcosB-sinAsinB,將式(7-6)變換成在貝塞爾函數(shù)理論中，可得下述關(guān)系:將式(7―14)和式(7―15)代入式(7―13),得①頻譜不再是調(diào)制信號(hào)頻譜的簡(jiǎn)單搬移,而是由載波分量和無(wú)數(shù)對(duì)邊頻分量所組成,每一邊頻之間相隔Ω。②n為奇數(shù)的上、下邊頻分量振幅相等,極性相反；而n為偶數(shù)的上、下邊頻分量振幅相等,極性相同。

③

n次邊頻分量的振幅與貝塞爾函數(shù)值Jn(Mf)成比例。

④載波與各邊頻分量的振幅均與調(diào)頻指數(shù)Mf有關(guān)。Mf越大,有效邊頻分量越多。⑤對(duì)于某些Mf值,載波或某邊頻振幅為零。2.頻譜寬度(6―17)下面寫(xiě)出調(diào)頻波和調(diào)相波的頻帶寬度調(diào)頻:調(diào)相:(6―18)(6―19)7.3調(diào)頻方法調(diào)頻電路的主要要求如下:1)調(diào)制特性為線性2)調(diào)制靈敏度要高3)中心頻率的穩(wěn)定度要高4)最大頻偏7.3.1直接調(diào)頻電路

1.變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路(7―24)變?nèi)荻O管的反向電壓隨調(diào)制信號(hào)變化,即(7―25)振蕩頻率可由回路電感L和變?nèi)荻O管結(jié)電容Cj所決定,即(7―26)變?nèi)荻O管結(jié)電容隨調(diào)制信號(hào)電壓變化規(guī)律,即其中式中,m為變?nèi)莨茈娙菡{(diào)制度；將式(7―27)代入式(7―26),則得(7―28)當(dāng)γ=2時(shí),圖7.9變?nèi)荻O管的部分接入2.直接調(diào)頻實(shí)際電路圖6.1090MHz直接調(diào)頻電路及其高頻通路圖7.1170MHz變?nèi)莨苤苯诱{(diào)頻電路圖7.12100MHz晶體振蕩器的變?nèi)莨苤苯诱{(diào)頻電路7.3.2間接調(diào)頻電路間接調(diào)頻的方法是:先將調(diào)制信號(hào)uΩ積分，再加到調(diào)相器對(duì)載波信號(hào)調(diào)相，從而完成調(diào)頻。間接調(diào)頻電路方框圖如圖7.13所示。設(shè)調(diào)制信號(hào)uΩ=UΩmcosΩt經(jīng)積分后得圖7.13間接調(diào)頻電路框圖

設(shè)調(diào)制信號(hào)uΩ=UΩm

cosΩt經(jīng)積分后得(7―36)式中,k為積分增益。用積分后的調(diào)制信號(hào)對(duì)載波uc(t)=Ucmcosωct進(jìn)行調(diào)相,則得式中(7―37)

圖7.14變?nèi)荻O管調(diào)相電路設(shè)輸入載波電流為則回路的輸出電壓為(7―38)由于并聯(lián)諧振回路諧振頻率ω0是隨調(diào)制信號(hào)而變化的,因而相移φ(ωc)也是隨調(diào)制信號(hào)而變化的。根據(jù)并聯(lián)諧振回路的特性,可得式中,Q為并聯(lián)回路的有載品質(zhì)因數(shù)。當(dāng)|φ(ωc)|<30°,失諧量不大時(shí)(式中分母ω0≈ωc),上式簡(jiǎn)化為積分后的調(diào)制信號(hào)為根據(jù)式(6―27)可得式中,