《通信电路原理》PPT课件.ppt
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1、笫笫6章章 调制与解调调制与解调6.1 6.1 幅度调制幅度调制幅度调制幅度调制6.2 6.2 角度调制角度调制角度调制角度调制 6.2.1 6.2.1 角度调制的基本概念角度调制的基本概念角度调制的基本概念角度调制的基本概念 频率调制信号的性质频率调制信号的性质频率调制信号的性质频率调制信号的性质 6.2.3 6.2.3 实现频率调制的方法与电路实现频率调制的方法与电路实现频率调制的方法与电路实现频率调制的方法与电路 6.2.4 6.2.4 调频波的解调方法与电路调频波的解调方法与电路调频波的解调方法与电路调频波的解调方法与电路23 36.2.3 6.2.3 实现频率调制的方法与电路实现频率
2、调制的方法与电路实现频率调制的方法与电路实现频率调制的方法与电路直接调频直接调频间接调频间接调频 .1 .1 实现方法实现方法实现方法实现方法6.2.3.2 6.2.3.2 调频电路的技术指标调频电路的技术指标调频电路的技术指标调频电路的技术指标6.2.3.3 6.2.3.3 变容二极管直接调频电路变容二极管直接调频电路变容二极管直接调频电路变容二极管直接调频电路 1 1、调制特性调制特性 2 2、调制灵敏度调制灵敏度 3 3、最大频偏最大频偏 fm 4 4、中心频率稳定度中心频率稳定度6.2.3.6.2.3.5 5 间接调频间接调频间接调频间接调频1 1、变容二极管的特性、变容二极管的特性、
3、变容二极管的特性、变容二极管的特性 2 2 2 2、变容二极管调制特性分析、变容二极管调制特性分析、变容二极管调制特性分析、变容二极管调制特性分析3 3 3 3、变容二极管的调制电路分析、变容二极管的调制电路分析、变容二极管的调制电路分析、变容二极管的调制电路分析 4 4 4 4、变容二极管调制的优缺点、变容二极管调制的优缺点、变容二极管调制的优缺点、变容二极管调制的优缺点间接调频的优缺点间接调频的优缺点间接调频的优缺点间接调频的优缺点变容二极管调相电路变容二极管调相电路变容二极管调相电路变容二极管调相电路矢量合成法调相电路矢量合成法调相电路矢量合成法调相电路矢量合成法调相电路频偏扩展的方法频
4、偏扩展的方法频偏扩展的方法频偏扩展的方法6.2.3.4 6.2.3.4 其他直接调频电路其他直接调频电路其他直接调频电路其他直接调频电路晶体振荡器直接调频电路晶体振荡器直接调频电路晶体振荡器直接调频电路晶体振荡器直接调频电路6.2.3 6.2.3 实现频率调制的方法与电路实现频率调制的方法与电路实现频率调制的方法与电路实现频率调制的方法与电路调频方法总体上可分为两大类:调频方法总体上可分为两大类:直接调频:直接调频:直接直接使振荡器的频率随调制信号呈使振荡器的频率随调制信号呈线性关系变化线性关系变化。间接调频:间接调频:先先将调制信号将调制信号积分处理积分处理后,再通过调相达成调频;后,再通过
5、调相达成调频;.1 .1 .1 .1 实现方法实现方法实现方法实现方法46.2.3 6.2.3 实现频率调制的方法与电路(续实现频率调制的方法与电路(续实现频率调制的方法与电路(续实现频率调制的方法与电路(续1 1)1 1、直接调频直接调频:直接调频就是直接使振荡器的振荡频率随调制信号成线直接调频就是直接使振荡器的振荡频率随调制信号成线性关系变化。性关系变化。n特点:可变电抗在振荡回路中(特点:可变电抗在振荡回路中(变容二极管变容二极管)。n优点:易于得到比较大的频偏。优点:易于得到比较大的频偏。n缺点:中心频率的稳定度不易做得很高。缺点:中心频率的稳定度不易做得很高。有有源源电电路路可控可控
6、电抗元件电抗元件调频输出调频输出调制信号调制信号振荡器振荡器56.2.3 6.2.3 实现频率调制的方法与电路(续实现频率调制的方法与电路(续实现频率调制的方法与电路(续实现频率调制的方法与电路(续2 2)2 2、间接、间接调频调频:利用调频波与调相波之间的关系,先将调制信号进利用调频波与调相波之间的关系,先将调制信号进行积分处理,再进行调相而得到调频波。行积分处理,再进行调相而得到调频波。特点:可变电抗不在振荡回路中,而在振荡器后级特点:可变电抗不在振荡回路中,而在振荡器后级。n优点:载波中心频率稳定度较好。优点:载波中心频率稳定度较好。n缺点:缺点:频偏小频偏小。676.2.3.2 6.2
7、.3.2 调频电路的主要技术指标调频电路的主要技术指标调频电路的主要技术指标调频电路的主要技术指标1、调制特性、调制特性:振荡器的频率偏移与调制电压的关系称为调制特性。振荡器的频率偏移与调制电压的关系称为调制特性。在一定电压范围内,调制特性应近似为直线特性。在一定电压范围内,调制特性应近似为直线特性。2、调制灵敏度、调制灵敏度:调制电压变化单位数值所产生的频率偏移称为调制调制电压变化单位数值所产生的频率偏移称为调制灵敏度。灵敏度。86.2.3.2 6.2.3.2 调频电路的主要技术指标(续调频电路的主要技术指标(续调频电路的主要技术指标(续调频电路的主要技术指标(续1 1)3、最大频偏、最大频
8、偏 fm:在调制电压作用下,所能达到的最大频率偏移。在调制电压作用下,所能达到的最大频率偏移。不同的调频系统对最大频偏有不同的要求:不同的调频系统对最大频偏有不同的要求:调频广播:调频广播:75kHz;无线电话:无线电话:5kHz。4、中心频率稳定度、中心频率稳定度:调频信号的瞬时频率是以稳定的中心频率(载波频率)调频信号的瞬时频率是以稳定的中心频率(载波频率)为基准变化的。为基准变化的。如果中心频率不稳定,就有可能使调频信号的频谱落到如果中心频率不稳定,就有可能使调频信号的频谱落到接收机通带范围之外,以致不能保证正常通信。接收机通带范围之外,以致不能保证正常通信。6.2.3.3 6.2.3.
9、3 变容二极管直接调频电路变容二极管直接调频电路变容二极管直接调频电路变容二极管直接调频电路(1)变容二极管的特性)变容二极管的特性变容是利用变容是利用PN结来实现的。结来实现的。PN结的电结的电容包括势垒电容和扩散电容两部分。容包括势垒电容和扩散电容两部分。变容利用的是势垒电容,所以变容利用的是势垒电容,所以PN结是结是反向偏置的。反向偏置的。V=0时变容管的等效电容为时变容管的等效电容为C0。变容指数为变容指数为,它是一个取决于它是一个取决于PN结的结构和杂质分布情况的系数结的结构和杂质分布情况的系数(缓变结,(缓变结,=1/3;突变结,;突变结,=1/2;超突变结,超突变结,=2)。)。
10、接触电位差为接触电位差为,V,V。C01010(2 2)变容二极管的调制特性分析)变容二极管的调制特性分析)变容二极管的调制特性分析)变容二极管的调制特性分析加到变容管两端的电压,加到变容管两端的电压,由三部分组成:由三部分组成:偏置电压偏置电压 (直流)(直流)调制电压调制电压 (低频)(低频)回路振荡电压回路振荡电压(高频)(高频)附图一附图一通常,回路振荡电压幅度较小,可以认为变容管所呈现的电通常,回路振荡电压幅度较小,可以认为变容管所呈现的电容主要由偏置电压和调制电压决定;容主要由偏置电压和调制电压决定;假定调制信号为单频余弦信号,假定调制信号为单频余弦信号,则加于变容管两端的电压近似
11、为:则加于变容管两端的电压近似为:1111(2 2)变容二极管的调制特性分析(续)变容二极管的调制特性分析(续)变容二极管的调制特性分析(续)变容二极管的调制特性分析(续1 1)(2 2)变容二极管的调制特性分析(续)变容二极管的调制特性分析(续)变容二极管的调制特性分析(续)变容二极管的调制特性分析(续2 2)式中:式中:表示变容管在只有偏置电压表示变容管在只有偏置电压VB作用时所作用时所 呈现的电容;呈现的电容;为电容调制度为,因为电容调制度为,因 ,故,故 mC 1。1313(2 2)变容二极管的调制特性分析(续)变容二极管的调制特性分析(续)变容二极管的调制特性分析(续)变容二极管的调
12、制特性分析(续3 3)振荡频率的表示式为:振荡频率的表示式为:于是调制特性为:于是调制特性为:返回返回可展开为:可展开为:1414(2 2)变容二极管的调制特性分析(续)变容二极管的调制特性分析(续)变容二极管的调制特性分析(续)变容二极管的调制特性分析(续4 4)上式表明上式表明:有与调制信号成正比的成分;有与调制信号成正比的成分;有常数成分,产生了中心频率的偏移;有常数成分,产生了中心频率的偏移;有与调制信号频率各次谐波成比例的成分,从而可能使有与调制信号频率各次谐波成比例的成分,从而可能使频率调制过程产生非线性失真。频率调制过程产生非线性失真。为了减小非线性失真,在变容管调频电路中,总是
13、设法使变为了减小非线性失真,在变容管调频电路中,总是设法使变容管工作在容管工作在=2(超突变结)的区域。(超突变结)的区域。例题例题例题例题1 1:求调频波的中心频率求调频波的中心频率 ;最大频偏;最大频偏;和和 。0.260.340.490.310.130.04(3 3)变容二极管的调制电路分析)变容二极管的调制电路分析)变容二极管的调制电路分析)变容二极管的调制电路分析1616例题例题例题例题1 1解:解:解:解:调频波的中心频率:调频波的中心频率:最大频偏:最大频偏:cc1717(3 3)变容二极管的调制电路分析(续)变容二极管的调制电路分析(续)变容二极管的调制电路分析(续)变容二极管
14、的调制电路分析(续)返回返回nR1,R2,R3,LP3 晶体管直流偏置晶体管直流偏置nLP2,C9,避免高频振荡避免高频振荡 进入音频调制源进入音频调制源n音频调制信号通过LP1,LP2加到变容管上nC7,C8,LP4,电源滤波电源滤波nLP1,Ed,变容管直流偏置变容管直流偏置1818(3 3)变容二极管的调制电路分析(续)变容二极管的调制电路分析(续)变容二极管的调制电路分析(续)变容二极管的调制电路分析(续)电路特点:电路特点:两个变容二极管,并且同极性相对接,两个变容二极管,并且同极性相对接,通常称为背靠背联接。通常称为背靠背联接。对振荡信号来说,两只变容管是串联的,对振荡信号来说,两
15、只变容管是串联的,每个变容管上所加有的振荡电压仅为谐每个变容管上所加有的振荡电压仅为谐振回路两端电压的一半。振回路两端电压的一半。上图上图 当加于变容管两端振荡电压幅度较当加于变容管两端振荡电压幅度较大时,变容管可能工作于导通状态,这大时,变容管可能工作于导通状态,这将降低回路的将降低回路的Q值值。对对B-B端加入的直流偏置电压和调制电端加入的直流偏置电压和调制电压来说,两只变容管相当于并联。压来说,两只变容管相当于并联。1919(4)变容二极管直接调频电路的优缺点)变容二极管直接调频电路的优缺点:优点:电路简单,变容管本身体积小;工作频率高;易于优点:电路简单,变容管本身体积小;工作频率高;
16、易于获得较大的频偏。获得较大的频偏。缺点:由于偏置电压漂移、温度变化等会改变变容管呈现缺点:由于偏置电压漂移、温度变化等会改变变容管呈现的电容,从而影响中心频率的稳定度等;在频偏较大时,的电容,从而影响中心频率的稳定度等;在频偏较大时,非线性失真较大。非线性失真较大。为了减小非线性失真,在变容管调频电路中,总是设法使为了减小非线性失真,在变容管调频电路中,总是设法使变容管工作在变容管工作在=2(超突变结)的区域。(超突变结)的区域。采用两个变容二极管背靠背联接电路,可以减弱变容管对采用两个变容二极管背靠背联接电路,可以减弱变容管对回路回路Q值的影响。值的影响。可采用晶体振荡器直接调频电路来提高
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