(7.9)--模块09高频电子线路高频电子线路.ppt

知识点模块九：角度调制和解调频率调制：相位调制：频率调制和相位调制都使载波信号的瞬时相位受到调变，统称为角度调制。用待传输的低频信号去控制高频载波信号的频率，使载波信号的频率随调制信号线性变化。用待传输的低频信号去控制高频载波信号的相位，使载波信号的相位随调制信号线性变化。一、如何认识调频和调相的关系调制前后载波振幅均保持不变。将调制信号先微分，然后再对载波调频，则得调相信号；将调制信号先积分，再对载波进行调相，则得调频信号。即调频与调相可互相转换。瞬时角频率与瞬时相位用长度Um、与实轴夹角(t)的旋转矢量表示调角信号实轴(t)UmOt=t(t)称为瞬时相位 调角信号可表示为瞬时角频率当 =c 时：假设绕O反时针旋转的 角速度为(t)，(t)称为瞬时角频率。瞬时相位0为t=0时矢量初始相位 调频信号与调相信号一、调频信号载波信号：调制信号：调频波瞬时角频率：(t)=c+kf u(t)调频比例常数，rad/sV=c+瞬时相位：附加相位为分析方便，通常令 0=0,则FM信号为角频偏 调频信号与调相信号设 u(t)=U m cos t(t)=c+kf U m cos t=c+m cos t调频指数，最大附加相移最大角频偏单频调制时，则 调频信号与调相信号 u(t)=U m cos t(t)=c+m cos t 调频信号与调相信号二、调相信号载波信号：调制信号：调相信号表达式为(t)=ct+kp u(t)=ct+(t)调相比例常数，rad/V瞬时相位：附加相位瞬时角频率：调频信号与调相信号设 u(t)=U m cos t，单频调制时，则调相指数，最大附加相移 调频信号与调相信号 u(t)=U m cos t，u(t)=U m cos t(t)=c+m cos t一、如何认识调频和调相的关系调频信号：u(t)=U m cos t，一、如何认识调频和调相的关系调相信号：调制信号u(t)=U m cos t载波信号 uc(t)=Um cos c t调 频调相瞬时角频率 (t)c+kf u(t)=c+m cos t=c m sin t 瞬时相位 (t)=ct+kp u(t)=ct+mpcos t 最大角频偏 m=kf U m=mp =kpU m 最大附加相位 mp=kpU m 二、调频和调相涉及到的表达式二、调频和调相涉及到的表达式1.直接调频用调制信号直接控制振荡器频率，使其与调制信号成线性。直接调频法优点：频偏较大缺点：中心频率易不稳定图6.2.1 直接调频原理示意图 有源电路L振荡电路调制输出可控电抗元件C调制电压适当选择电路参数，就可实现线性调频。三、辨析直接调频和间接调频及相应的电路2.间接调频晶体振荡器载波电压Umcosctu(t)积分器调相器间接调频电路组成框图三、辨析直接调频和间接调频及相应的电路2.间接调频晶体振荡器载波电压Umcosctu(t)积分器调相器间接调频电路组成框图间接调频法不在振荡器中进行，故优点：中心频率较稳定缺点：不易获得大频偏三、辨析直接调频和间接调频及相应的电路变容二极管直接调频电路LCjC1L1 C2+u(t)+UQ u(t)调制信号UQ 直流偏置，使二极管反偏L1 高频扼流圈，对高频开路，对 u(t)短路C2 高频旁路C1 隔直耦合，防止UQ和u(t)通过L短路。LCjC1L1 C2+u(t)+UQ LCj振荡回路的高频通路+-+-UQ u(t)直流和调制信号通路可得变容管静态电容为保证变容管反偏，应满足u(t)UQ，故x值恒小于。归一化调制信号电压忽略了信号电压可得，为未调制时的振荡频率，即载波频率。当=2 时，实现了理想的线性调制。2时，调制特性是非线性的。但调制信号足够小时，也可实现近似的线性调制。设单频调制 u(t)=U m cos t则称为变容管的电容调制度，其值应小于1。当mc足够小时，x就足够小，可以忽略式的麦克劳林级数展开式中的三次方及其以上各次方项，得 变容二极管直接调频电路中心频率，有偏移mc越大，偏移越大线性调频项二次谐波项。由调制特性非线性引起。mc越大，失真越大 变容二极管直接调频电路当mc足够小时，可忽略中心频率的偏离和谐波失真项，则最大频偏调频灵敏度 可见：将变容二极管全部接入振荡回路来构成直接调频电路时，为减小非线性失真和中心频率的偏离，应设法使变容二极管工作在=2的区域，若2，则应限制调制信号的大小。扩展频偏的方法利用混频器 利用倍频器可将载波频率和最大频偏同时扩展n倍。可在不改变最大频偏的情况下，将载波频率改变为所需值。可先用倍频器增大调频信号的最大频偏，然后再用混频器将调频信号的载波频率降低到规定的数值。扩展频偏的方法图6.2.14所示为某调频设备的组成框图，已知间接调频电路输出的调频信号中心频率fc1=100kHz，最大频偏fm1=97.64Hz，混频器的本振信号频 fL=14.8MHz，取下边频输出，试求输出调频信号uo(t)的中心频率fc和最大频偏fm。例解：fc2=443fc1=48100kHz=4.8 MHz fm2=443fm1=4897.64 Hz=4.687 kHz fc3=fL-fc2=(14.8-4.8)MHz=10 MHz fm3=fm2 =4.687kHz fc=44fc3 =1610 MHz=160 MHz fm=44fm3=164.687 kHz=75 kHz 变容二极管调相电路+uo(t)RPis(t)CjL未加u(t)时，Cj上加u(t)，使Cj或。cZ 01029090若:is(t)=Ismcosc t则：当|(c)|3026当 u(t)=U mcos t，且U m足够小时:mp由式（6.2.8）可得:代入 可得:为实现线性调相，必须mp小于30,（即/6rad）,故调相波的最大频偏不能很大。四、理解鉴频电路和鉴相电路产生调频信号的方法很多，通常可分为直接调频和间接调频两类。直接调频是用调制信号直接控制振荡器振荡回路元件的参量而获得调频信号，其优点是可以获得大的频偏，缺点是中心频率的稳定度低。直接调频广泛采用变容二极管直接调频电路，它具有工作频率高、固有损耗小等优点，但其中心频率的稳定度和线性调频范围与变容二极管特性及工作状态有关。间接调频是先将调制信号积分，然后对载波信号进行调相而获得调频信号，其优点是中心频率稳定度高，缺点是难以获得大的频偏。由变容二极管构成的谐振回路具有调相作用，将调制信号积分后去控制变容二极管的结电容即可实现调频，但它很难获得大频偏的调频信号。实现调频信号解调的电路称为鉴频电路 能够检出两输入信号之间相位差的电路，称为鉴相电路。常用的鉴频电路有斜率鉴频器、相位鉴频器和脉冲计数式鉴频器。利用电压与频率之间的关系曲线对调频信号进行鉴频的方法称为斜率鉴频，斜率鉴频要求鉴频特性曲线要陡峭，线性范围要大，斜率鉴频器通常是先利用谐振回路失谐部分下降（或上升）的曲线部分，将等幅的调频信号变成调幅-调频信号。然后采用包络检波器进行解调。相位鉴频器是先将调频信号送入频相转换网络，线性变换成调相-调频信号，然后用鉴相器进行解调，采用乘积型鉴相器构成的鉴频器称为乘积型相位鉴频器；采用叠加型鉴相器构成的鉴频器称为叠加型相位鉴频器。调频信号在鉴频之前，需要用限幅器消除调频信号中的寄生调幅。谢谢观看！