通信电路ch06_4

笫6章调制与解调6.1调制的基本概念6.2幅度调制6.2.1标准幅度调制与解调6.2.2抑制载波调幅、单边带调幅和残留边带调幅6.2.3正交幅度调制与解调6.2.4数字信号调幅6.3角度调制6.3.1角调调制的基本概念6.3.2频率调制信号的性质6.3.4实现频率调制的方法与电路6.3.5调频波的解调方法与电路6.4数字信号的相位调制 6.3.4.1变容二极管直接调频电路（1）变容二极管的特性 变容管是利用半导体PN结的势垒电容随反向电压变化制成的一种二极管 变容管PN结必须反向偏置 V为变容管两端加的电压，V=0时变容管的等效电容为 变容指数为，它是一个取决于PN结的结构和杂质分布情况的系数 缓变结变容管，其=1/3； 突变结变容管，其=1/2； 超突变结变容管，其=2。 接触（内建）电位差为，硅管约为0.7V，锗管约为0.2V0VC（2）加在变容二极管两端的电压 加到变容管两端的电压，它由三部分组成： 偏置电压 调制电压 回路振荡电压 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 假定调制信号为单频余弦信号 则加于变容管两端的电压v为：（3）变容二极管作为振荡回路总电容 变容二极管作为振荡回路总电容的调频原理 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 ：假定振荡器的振荡频率由该回路决定。为变容二极管的电容，则回路的谐振频率也即振荡器的振荡频率为变容二极管电容随调制电压而变化 得：式中：表示变容管在只有偏置电压作用时所呈现的电容。该电容参与决定调频波的中心频率称为电容调 制度 关于办公室下班关闭电源制度矿山事故隐患举报和奖励制度制度下载人事管理制度doc盘点制度下载 ，因，故。（4）变容二极管的调制特性分析 可得振荡频率的表示式为：可展开为：利用展开式：变容二极管的调制特性分析 可得调制特性为： 上式表明： 有与调制信号成正比的成分（频率） 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，从而使频率调制过程产生了非线性失真 最大频偏提高mc、fc可增大绝对频偏。Mc大失真大。变容二极管的调制特性分析 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的区域,得到 实际调频电路中变容管上还作用着高频振荡电压，会影响调频线性、振荡幅度（产生寄生调幅）、中心频率稳定度等 实际调频电路中使变容管部分接入振荡回路－－频偏会减小选变容管，并调C1、C2和VB以得好的线性6.3.4.2变容二极管的调频电路 变容二极管的调频电路组成：LC振荡器（一般三点式）＋变容管控制电路 变容管控制电路：偏置电压（反偏）电路和将调制信号有效加至变容管上的电路 变容管控制电路原则：不影响振荡器的正常工作。振荡信号也不影响控制电路 电路中常常采用高频扼流圈及隔直电容、滤波电容例190MHz变容二极管调频电路例190MHz调频电路例1电路的高频等效电路90MHz调频电路的高频等效电路(b)例2背靠背变容二极管调频电路例2返回电路中几个电感的作用 ：振荡回路中的电感与C3、C4、C5、D1、D2构成选频网络决定频率，并为晶体管提供直流通路； ：高频扼流圈，与一起为晶体管提供直流偏置通路，对高频开路，降低对振荡回路的影响； ：高频扼流圈，为变容管提供直流偏置，在振荡频率点上开路，消除偏置电阻对振荡回路的影响； ：高频扼流圈，为两个变容管提供直流通路，为调制信号提供通路，在振荡频率点上开路，阻断调制信号源及偏置电阻对振荡回路的影响，同时阻断振荡信号对调制信号源的影响； ：高频扼流圈，和C7、C8共同构成电源滤波，阻断电源干扰对振荡回路的影响，同时阻断振荡信号进入电源背靠背变容二极管调制电路的特点电路特点： 两个变容二极管同极性对接，称为背靠背联接。 对振荡信号，两只变容管是串联的，每个变容管上所加有的振荡电压仅为谐振回路两端电压的一半。 背靠背联接可改善寄生调幅。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，这将降低回路的Q值。产生寄生调幅。 对从B-B’端加入的直流偏置电压和调制电压两只变容管相当于并联。两管所处的偏置点和受调状态是相同的。 总电容变化范围减小，频偏减小，线性好。例3：求1、画出变容管直流通路、调制通路、调频电路的高频等效电路。2、调频波的中心频率；最大频偏；输出和加在变容管上的电压的表示式。为0.2vrms0.260.340.490.310.130.04已知：频谱图及返回1返回2例3（续1）（a）高频等效电路(b)变容管的直流通路（c）变容管的调制信号通路例3（续2） 调频波的中心频率： 最大频偏：由频谱图思考：若已知调制信号幅度频偏如何求？ 求 求 变容管上所加电压有三部分：偏置电压、调制信号、高频振荡*频谱图上有数值时答案是唯一的。？变容二极管直接调频电路的优缺点（1）变容二极管直接调频电路的优缺点 电路简单，变容管本身体积小 工作频率高 易于获得较大的频偏 产生了中心频率的偏移。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，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，总是设法使变容管工作在的区域。（变容管部分接入振荡回路） 用两个变容二极管背靠背联接电路或变容管部分接入振荡回路这可以减弱变容管对回路Q值的影响，减小寄生调幅 用晶体振荡器直接调频电路6.3.4.3晶体振荡器直接调频电路 电路中晶体当等效电感元件用 工作频率在和之间 变容管改变了晶体等效电抗值，使频率改变 两个谐振频率十分接近 频偏小，但中心频率稳定度高晶体调频电路扩大频偏方法1--串电感 晶体与变容二极管串联 中心频率稳定度提高，频偏很小（相对频偏10-4量级）调频时，瞬时频率可在与之间变，所以频偏加大。随变（3）加大频偏的措施：串电感，或并电感晶体调频电路扩大频偏方法2--并电感 加大频偏的措施：并电感 当工作频率很高时，，支路呈电感，再并电感 调频时，瞬时频率可在之间变，频偏可加大晶体调频电路扩大频偏方法3—倍频 工作频率:100MHz. Q1低频放大,Q2接成皮尔斯振荡器等效电路如图(b),Q2集电极回路调谐在晶体振荡频率的三次谐波上,在晶体振荡频率处可视为短路. 振荡平衡时Q2集电极电流含丰富谐波,回路选出三次谐波完成三倍频功能.－－载波和频偏都扩大了三倍。(振荡部分)无线话筒发射机6.3.4.4间接调频－－关键是调相器 先将调制信号进行积分处理，再进行调相而得到调频波，其方框如下图所示调相器： 载波通过失谐回路 矢量合成法 优点：载波中心频率稳定度较好 缺点：频偏小（受调相器线性的限制）（1）*变容二极管调相电路（指导书p276-279) 电路组成：L和变容二极管构成谐振回路，为隔离电阻，将谐振回路的输入与输出端隔离。同时还将输入载波电压变换为谐振回路的激励电流，是变容管控制电路中的偏压源与调制信号之间的隔离电阻，、、、为隔直电容，对高频短路。若调制信号则当时，构成积分电路，实际加到变容管上的调制信号电压为充电电流变容二极管调相电路工作原理变容管接在谐振回路里，因调制信号的作用，变容管结电容发生变化使回路的谐振频率改变，当载波通过这个回路时，因失谐而产生相移，获得调相。高频等效电路 加调制信号后谐振回路的中心频率为忽略了的二次及二次方以上各项电容调制度变容二极管调相电路原理（续）当载波电流激励谐振回路时和分别是谐振回路在处的阻抗的模和相移当满足条件时，由于上式简化为：为最大相移三级变容管间接调频电路 每个回路都由变容管调相，各变容管受同一调制信号调变。 调节电阻调节QL，以使三个回路产生相等的相移。 减小各个回路之间的相互影响，采用1pF的小电容耦合。 电路总相移近似等于三级回路相移之和。 积分电路由电阻和电容组成 加到电容的电压即为变容管的调制电压－积分后的值。三级变容管间接调频电路（2）矢量合成法（阿姆斯特朗法）调相电路矢量合成法调相间接调频扩展频偏的方法 采用倍频器扩展频偏与载频，再用混频器搬移载频例：在一窄带调频中，晶体振荡器载波频率为100kHz，调制信号频率为100Hz。为了保证线性调频，矢量合成调相器的调制指数mP取0.2441rad。如果发射机要求产生载波频率为100MHz，频偏为75kHz的调频波，如何实现？倍频1：n1＝192（4，4，4，3）--载频：19.2MHz,频偏4.687KHz混频：本振信号频率25.45MHz--载频：6.25MHz,频偏4.687KHz倍频2：n2＝16（4，4）--载频：100MHz,频偏:75KHz 间接调频最大调频指数受限于线性相移。 常采用倍频加变频 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 扩大频偏得到所需载频Armstrong间接调频192倍频晶体振荡器带通滤波器16倍频带通滤波器功率放大器间接调频发射机6.3.5调频波的解调方法与电路调频波的解调就是从调频信号中恢复出原调制信号。即要产生一个其幅度与输入调频信号的瞬时频率成线性关系的输出电压（或电流）。通常把调频波的解调称鉴频，把频率－幅度转换的器件称为鉴频器。鉴频器:频率－幅度转换器。调频波的解调方法 解调方法1、锁相鉴频－利用锁相环路实现解调。第7章锁相环路中讨论2、脉冲计数式鉴频－利用调频波的过零信息实现解调。4、乘积型正交鉴频－频相转换＋乘积型鉴相器。即调频波通过一线性网络使频率变化规律变成附加的相位变化，然后鉴相。－－集成电路中广泛使用的方法。5、叠加型正交鉴频－频相转换＋叠加型鉴相器采用耦合回路实现频相转换，再矢量相加变为调幅─调频波，然后进行幅度检波。3、斜率鉴频－调频波通过一线性网络使频率变化规律转移到幅度变化上，输出一调频-调幅波，然后进行包络检波。鉴频器的技术指标 鉴频器的主要特性是鉴频特性（S曲线：频率或频偏与电压关系,其方向与电路有关） 当调频波的频率偏离其中心频率时，鉴频器输出电压随之改变，实现了频率到电压的变换 衡量鉴频特性的主要指标有：1、灵敏度:处鉴频特性的斜率。单位为V/Hz。2、线性范围:指鉴频特性近似为直线的范围，如图所示。这个范围应该大于调频信号最大频偏的两倍。3、非线性失真:由于鉴频特性不是理想直线而使解调信号产生的失真称为鉴频器的非线性失真。1、脉冲计数式鉴频器 脉冲计数式鉴频－－利用调频波的过零信息实现解调 调频波的频率是随调制信号变化的，在相同的时间间隔内过零点的数目将不同。当瞬时频率高时，过零点的数目就多，瞬时频率低时，过零点的数目就少。利用调频波的这个特点，可以实现解调。例如BE1调制度测量仪脉冲计数式鉴频器框图脉冲计数式鉴频器示意图脉冲计数式鉴频器（续） 每个过零点形成一个脉冲，并将每个脉冲展宽成相同的脉冲宽度。 脉冲序列通过低通滤波器，取出其平均分量。或脉冲序列送入一个脉冲计数器计数，计数值也就反映了调制信号的大小。 优点是线性范围大，易集成，但其工作频率不能太高，一般不超10MHz。原因是调频脉冲序列中两个相邻脉冲不能重叠2、斜率鉴频器原理框图 原理框图问题：1、调频波怎样才能把频率变化规律转移到幅度变化上。2、哪样的线性网络具有上述频-幅转换功能？3、电路上如何实现？调频波如何变换为调频－调幅波 正弦稳态信号通过线性网络的响应 设线性网络的频率特性为对于正弦稳态信号频谱函数为 通过线性网络后的输出频谱函数为 输出时间表示式为式中是的傅氏变换，即--幅度变化与频率成正比调频波如何变换为调频－调幅波（续） 由傅立叶变换的微分特性得幅频特性为线性，相频特性为恒值的线性网络是一个理想的微分网络。 如果调频波满足准稳态条件，可近似认为在任一瞬间对输入调频波的响应就是对该瞬时频率的正弦稳态响应。因此对瞬时频率变化的输入调频波可以写出它在网络输出端的响应为 准稳态条件： 频率变化相对于载频是很慢和很小，即。 网络的3dB带宽大于输入调频波的有效频谱宽度，即网络的输出响应能跟得上输入调频波瞬时频率的变化。 将调频波频率变化转变到幅度变化只需网络幅频特性满足线性。调频波经微分转换为调频－调幅波 若则这是一个调幅－调频波，其幅度随瞬时频率变化，而调频波的瞬时频率变化规律与原调频信号相同，只是初始相位增加了。结论：在满足准稳态条件下，调频波通过幅频特性为线性的（微分）网络就可以使等幅调频波变换成调幅－调频波。习题6－19，6-23补充题：下图为一调频设备的框图。要求输出调频波的载波频率最大频偏本振频率已知调制信号频率设混频器输出频率，两倍频器倍频次数n1=5,n2=10试求（1）LC直接调频器输出的和（2）两放大器的通频带和下堂课：调频波的解调与数字相位调制附图一：加到变容管两端的电压示意图C12返回变容管直接调频电路返回 变容管反偏接在振荡回路。 调制信号加在变容管上，使其电容随调制信号变化。 导致振荡频率随调制信号变化