《调角与解调》PPT课件

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1、5.1调角波的基本特征5.2变容管直接调频电路5.3间接调频电路5.4扩展线性频偏的方法5.5调角波的解调第5章调角与解调（非线性频率变换电路）引言频率调制和相位调制合称为角度调制(简称调角)。因为相位是频率的积分，所以频率的变化必将引起相位的变化，反之亦然。所以调频信号与调相信号在时域特性、频谱宽度、调制与解调的原理和实现方法等方面都有密切的联系。角度调制与解调属于非线性频率变换，比属于线性频率变换的振幅调制与解调在原理和电路实现上都要困难一些。由于角度调制信号在抗干扰方面比振幅调制信号要好得多，所以虽然要占用更多的带宽，但

2、仍得到了广泛的应用。其中，在模拟通信方面，调频制比调相制更加优越，故大都采用调频制。所以，本章在介绍电路时，以调频电路、鉴频(频率解调)电路为主题，但由于调频信号与调相信号的内在联系，调频可以用调相电路间接实现，鉴频也可以用鉴相(相位解调，也称相位检波)电路间接实现，所以实际上也介绍了一些调相与鉴相电路。5.1调角波的基本特征5.1.1FM波与PM波一、FM波的表达式调制信号：载波：调频波：其中，比例系数调频波最大角频偏：调频指数（最大相位偏移）单位：弧度二、PM波的表示式调制信号：载波：调相波：其中，调相指数—最大相位偏移所

3、以调相波最大角频偏三、小结1.FM波:2.PM波：5.1.2调角波的频谱1.将FM、PM写成统一的调角波表示式：对该式进行分析，最终得到：其中，2.频谱特点分析：⑴调角信号可以用角频率为wc的载波分量，角频率为的上、下边频分量组成。⑵当n为偶数时，上、下边频幅度相等，符号相同当n为奇数时，上、下边频幅度相等，符号相反⑶，m的大小不影响Pav⑷频谱结构与m有关，调制指数m越大，较大振幅的边频分量就越多，这时意味着边频功率增加，使载波功率与边频分量之间功率重新分配，提高传输功率。⑸FM、PM非线性频谱变换—不能用乘法器来实现。5.

4、1.3调角波的频谱宽度前提：略去分量振幅较小的分量部分，对于一定的m，随着n的增大，Jn(m)大小起伏，总的趋势减小当n>(m+1)时，Jn(m)均小于0.1，即Jm＋2(m)，Jm＋3(m)等<0.1。忽略振幅0.1Vcm，所以边频：其中，1.当m<<1时，(窄带调角波)2.当m>>1时，(宽带调角波)，其中mF：最大频率偏移，与调制信号频率无关当Ω增加，BW增加说明：⑴有效频谱宽度BW，最大频偏Δwm。⑵实际多音复杂信号调频时：3.一般情况下：调频信号与调相信号的相同之处在于：(1)二者都是等幅信号。(2)二者的频率和相

5、位都随调制信号而变化，均产生频偏与相偏。调频信号与调相信号的区别在于：二者的频率和相位随调制信号变化的规律不一样，但由于频率与相位是微积分关系，故二者是有密切联系的。(2)调频信号的调频指数mf与调制频率有关，最大频偏与调制频率无关，而调相信号的最大频偏与调制频率有关，调相指数mp与调制频率无关。(3)从理论上讲，调频信号的最大角频偏Δωm＜ωc，由于载频ωc很高，故Δωm可以很大，即调制范围很大。由于相位以2π为周期，所以调相信号的最大相偏(调相指数)mp＜π，故调制范围很小。调频电路调频有两种实现方法，分别为直接调频和间

6、接调频。直接调频的特点是它的调频信号瞬时频率按调制信号规律变化。可以用调制信号直接控制振荡器的遮挡频率来实现直接调频。间接调频是利用调频与调相的内在联系，将调制信号进行积分，用其值进行调相，便可得到所需的调频信号。相应的原理框图见书259页图5－2－1正弦波振荡器调相器Φ（wc）积分器5.2变容管直接调频电路一、直接调频－直接用控制信号去控制频率的变化高频中常用L、C电路来产生振荡，并使L、C的电抗变化，从而实现直接调频。1.定义：根据调频信号的瞬时频率随调制信号成线性变化这一基本特性，可以将调制信号作为压控振荡器的控制电压，

7、使其产生的振荡频率随调制信号规律而变化，压控振荡器的中心频率即为载波频率。显然，这是实现调频的最直接方法，故称为直接调频。2.基本原理主要器件：变容二极管，其伏安特性与普通一样。变容二极管是利用ＰＮ结的结电容随反向电压变化这一特性制成的一种压控电抗元件。变容二极管的符号和结电容变化曲线如图4.5.1所示。变容二极管结电容可表示为:其中γ为变容指数，其值随半导体掺杂浓度和ＰＮ结的结构不同而变化，Ｃj0为外加电压V=0时的结电容值，VB为ＰＮ结的内建电位差。静态工作点为VQ时，变容二极管结电容为:设在变容二极管上加的调制信号电压为

8、：VΩ(t)=VΩmcosΩt，则，所以其中，电容调制度3.变容管作为振荡回路总电容时调频电路等效交流电路见书267页图5－2－8VB为了使变容二极管能正常工作，必须正确地给其提供静态负偏压和交流控制电压，而且要抑制高频振荡信号对直流偏压和低频控制电压的干扰。所以，在电路设计