第21讲角度调制与解调.ppt

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1、教学基本要求1.重点掌握调频波与调相波的基本特性。2.重点掌握直接调频、调相、间接调频（移相法）电路的特点及工作原理。3.了解扩大频偏方法。4.理解实现鉴频的思想方法，重点掌握各种线性频相变换网络的电路及工作原理。5.理解各鉴频电路及特点，重点掌握集成斜率鉴频和正交鉴频电路、特点与工作原理。6.了解用矢量法画出互感耦合相位鉴频与比例鉴频特性的方法。理解用矢量分析法画出各电压的波形图。8.4变容二极管调频电路8.4.1调频电路的质量指标产生调频信号的设备叫频率调制器，简称调频器。下面将分别通过几个典型电路说明调频信号的产生原理和影响调

2、频信号质量的因素，以使同学们学会调频电路的分析方法，掌握调频电路的构成原则。为此首先要知道衡量一个调频器性能好坏的指标是什么。主要的性能指标有：(1)调制特性的线性。调制特性是电压-频率转换特性，简称压控特性，如图8.20所示。图8.20压控特性压控特性线性越好，调频的非线性失真越小；压控特性曲线的线性范围越宽，实现线性调频的范围也越宽，调频信号的最大频偏也越大。(2)压控灵敏度。压控灵敏度又称为调制灵敏度，用kf表示。其定义是调制特性原点的斜率。(3)载波中心频率的稳定度。因调频信号的频率是以载波中心频率为基准变化的，若载波中心频

3、率不稳，必然会带来失真。此外，载波中心频率不稳还会使调频信号的频带展宽，造成对邻近频道的干扰。(4)振幅要恒定寄生调幅要小。8.4.2变容二极管特性根据似稳态理论可知，利用可控电抗元件改变LC并联回路的谐振频率，可以实现频率调制。可控电抗元件的种类很多，其中最常用的是：变容二极管电抗管。●变容二极管●变容二极管变容二极管正是利用PN结反向偏置的势垒电容构成的可控电容，它的表示符号如图8.21(a)所示。变容二极管的结电容Cj与管子两端的反向电压uD的关系曲线如图8.21(b)所示。Cj与uD的关系为：UB是变容二极管的势垒电压，通常

4、取0.7V左右。Cj0是uD=0时变容二极管的结电容。uD是加在二极管两端的反向电压。r是变容指数。变容指数r不同的变容二极管由于PN结杂质掺杂浓度分布的不同，r也不同。如扩散型r=1/3，称为缓变结变容二极管；合金型r=1/2，称为突变结变容二极管；r=1~5之间的，称其为超越突变结变容二极管。图8.22并联、串联电容对变容管特性曲线的影响★变容二极管馈电电路在实际应用中，变容二极管作为可控电抗元件接入到LC振荡回路中，如图8.23(a)所示。图8.23变容二极管馈电电路变容二极管的结电容Cj与C1、C2共同构成回路的电容。变容二

5、极管两端的电压包括静态电压UQ和调制电压uΩ(t)。电压的正确馈入是保证二极管正常工作的必要前提。图8.23变容二极管馈电电路图8.23(b)示出了直流馈电等效电路。根据图示可以求得二极管静态偏置电压根据图示可以求得二极管静态偏置电压调制信号溃入的交流等效电路如图8.23（c)所示。二极管两端的电压：uD=UQ+uΩ(t),在此电压的作用下，变容二极管的结电容Cj将随uΩ的变化而变化。如图8.24图8.24变容管结电容随时间变化曲线反向偏压静态电容表示电容调制深度的调制指数8.4.3全部接入式变容二极管调频电路图8.25(a)是全

6、部接入式变容二极管调频振荡器电路。变容二极管的直流电压UQ从电位器R7上获得调制信号通过C3、L2馈入，L2是高频扼流圈C1、C2、C4~C6~C12是高频滤波或隔直流电容，高频阻抗近似为零R5是防止寄生振荡电阻。C5是输出耦合电容L1和Cj构成LC并联振荡回路。其他部分为直流供电、稳压电路。由于变容二极管两端的回路接入系数为1，所以称其为全部接入式变容二极管调频电路。该电路的交流等效电路如图8.25(b)所示。它是一个电感回授式三点式振荡器。回路的电感L1与变容二极管并联，振荡器的工作频率近似等于回路的自然谐振频率表示式可以写为第

7、二项是线性频率调制项，最大频偏第三项是二次谐波调制项，是失真项。二次谐波调制的最大频偏由此引入的非线性失真系数从以上分析可见，ΔωC、Δωm、Δω2m、kf2均随着r的增大和m和增大而增大。为了减小失真，m应尽量取小，r最好取为2。m的减小，必然使Δωm下降，所以减小失真与增大频偏是矛盾的，在实际应用中必须折衷考虑。Kf越大说明调制电压对频率的控制能力越大。从这个角度讲，变容二极管调制电路又叫压控振荡器（VCO）。这种电路也称为电压-频率变换电路。这种电路属于窄带调频电路。图8.26电压频率转换框图8.4.4部分接入式变容二极管调频

8、电路图8.27(a)示出的是部分接入式变容二极管调频电路。图中，C3、C9、C10、C11都是高频滤波电容。R1、R4、R5是晶体管的直流偏置电阻。R6是自偏置电阻。R2、R3是变容二极管的静态偏置电阻，R7是变容二极管直流通路电阻。