第七章 角度调制和解调

第7章调角与解调调角波的基本性质调频波调相波调频电路直接调频间接调频鉴频器斜率鉴频相位鉴频内容提要7.1调角波的基本性质调频波数学表达式、频偏及相偏波形调相波数学表达式、频偏及相偏波形调角波的频谱与带宽单频调制时调频波与调相波的比较调频波—数学表达式、频偏及相偏瞬时频率：频偏：最大频偏：瞬时相位：相偏：最大相偏：表达式：)()(ΩfctuKt)()(ΩftuKtmaxΩfm)(tuKdttuKttt)()(0Ωf0cdttuKtt)()(0Ωfmax0Ωfm)(tdttuK))(cos()(cos)(0ΩfccmcmFMdttuKtUtUtut调频波的波形示意：调相波—数学表达式、频偏及相偏瞬时相位：相偏：最大相偏：瞬时频率：频偏：最大频偏：表达式：)()(Ωp0ctuKtt)()(ΩptuKtmaxΩp)(tuKmdttduKdttdt/)(/)()(ΩpcdttduKt/)()(ΩpmaxΩpm/)(dttduK))(cos()(ΩP0ccmPMtuKtUtu调相波的波形示意调角波的频谱与带宽频谱分布特点：BW≈2mF=2△fm（宽带调角信号）)(2)1(2mFfFmBW带宽估算方法：当m远小于1时：当m远大于1时：BW=2F（窄带调角信号）单频调制时两种调角信号的比较调频信号调相信号瞬时频率瞬时相位最大频偏调制指数表达式ttccos)(mttsin)(mctmttsin)(fctmtcos)(pcfmfmmUKpmpmmUK//mfmfUKmmppUKm)sincos()(fccmFMtmtUtu)coscos()(pccmPMtmtUtu7.2调频电路直接调频电路变容二极管调相电路矢量合成法间接调频可变时延法调相间接调频电路变容二极管调频电路晶体振荡器调频电路集成调频电路直接调频——变容二极管调频电路组成：变容二极管特性：工作原理：直接调频——晶体振荡器调频电路特点qssfff★★★★原理电路等效电路谐振特性必须满足：因而，频偏很小。才能够振荡直接调频——集成调频电路锁相调频—把调制信号uΩ(t)加在锁相环VCO的频率控制端，使VCO的频率随调制信号作线性变化，就可以达到调频目的。电路框图：工作原理：间接调频电路——原理先对调制信号进行积分，再用积分后的信号对载波进行调相，就可以间接地得到所需的调频波。电路原理本质上是个调相电路特点：间接调频电路——变容二极管调相工作时回路处于失谐状态，使回路电压超前或滞后电流，实现调相。Cj随调制信号变化积分电路调相输入调频输入基本原理：积分后的调制信号与移相90°的载频信号在相乘电路中产生与载频正交的双边带信号，然后再与载频信号相加即可产生窄带调频信号间接调频电路——矢量合成法限幅滤除干扰倍频扩大频偏基本原理：将载频信号变为脉冲序列，用数字电路实现可控延时，然后再将延时后的脉冲序列变成模拟载波信号，只要延时受调制信号控制，且它们的关系是线性的，即可获得所需的调相波。间接调频电路——可变时延法7.3鉴频器鉴频实现原理鉴频特性鉴频实现方法斜率鉴频器单失谐回路斜率鉴频器双失谐回路斜率鉴频器集成电路中的斜率鉴频器相位鉴频器乘积型叠加型鉴频实现原理——鉴频特性鉴频器的两个性能指标：fuS/ODmax2fBW鉴频灵敏度SD单位频偏所产生的输出电压的大小线性范围（带宽）鉴频特性中近似直线的范围斜率鉴频原理鉴频实现原理——鉴频实现方法相位鉴频原理脉冲计数式鉴频原理斜率鉴频器——单失谐回路输入的调频波经LC失谐回路变换为调幅-调频波，然后经V、C1、RL所组成的包络检波器解调出原调制信号。电路组成工作原理频-幅转换原理：调频信号中心频率fc失谐于谐振回路的谐振频率f0，调频波的中心频率fc处于回路谐振曲线的倾斜部分，接近直线段的中心点A，则失谐回路可将调频波变换为随瞬时频率变化的调幅─调频波。调频波经两个失谐回路转换为两个调幅-调频波，再经各自的包络检波器，得到两反相的输出信号，然后合成得到总的输出信号。斜率鉴频器——双失谐回路电路组成工作原理鉴频S曲线：当调频信号的频率为fc时，U1m与U2m大小相等，检波输出电压u01=u02，鉴频器输出电压u0=0；当调频波频率为f01时，U1mU2m，u01u02，鉴频器输出电压u00为正值，且为最大；当调频信号频率为f02时，U1mU2m，则u01u02，所以，u00为负最大值。斜率鉴频器在集成电路中的实际应用：V1、V4射极跟随V2、V5及射极电容包络检波V3、V6差动放大L、C1、C2频幅转换网络相位鉴频器——乘积型将FM波延时to，当to满足一定条件时，可得到相位随调制信号线性变化的调相波，再与原调频波相乘实现鉴相后，经低通滤波器滤波，即可获得所需的原调制信号。原理框图工作原理原理框图相位鉴频器——叠加型首先利用延时电路将调频波转换为调相波，再将其与原调频波相加获得调幅──调频波，然后用二极管包络检波器对调幅──调频波解调，恢复原调制信号。工作原理本章小结在调角信号中频偏和相偏分别反映了调制信号的变化规律。调频的方法有直接调频法和间接调频法两种。斜率鉴频和相位鉴频是两种主要鉴频方式，集成斜率鉴频和乘积型相位鉴频，便于集成，调频容易、线性度好，应用广泛。斜率鉴频器是先频幅转换，后包络检波；相位鉴频器是先频相转换，后鉴相。