第七章角度調(diào)制電路

第一節(jié)概述第二節(jié)調(diào)角波的基本性質(zhì)第三節(jié)調(diào)頻方法的概述第四節(jié)變?nèi)荻O管調(diào)頻電路第五節(jié)石英晶體振蕩器直接調(diào)頻第六節(jié)調(diào)相電路主要內(nèi)容：第一節(jié)概述高頻振蕩的振幅不變，而角度隨調(diào)制信號(hào)按一定關(guān)系變化。二、角度調(diào)制的優(yōu)點(diǎn)與用途1.優(yōu)點(diǎn):抗干擾能力強(qiáng)，載波功率利用系數(shù)高。2.作用:調(diào)頻主要用于調(diào)頻廣播、廣播電視、通信與遙控遙測(cè)等。調(diào)相主要用于數(shù)字通信。高頻振蕩的振幅不變，而其瞬時(shí)頻率隨調(diào)制信號(hào)線性關(guān)系變化，這樣的已調(diào)波稱為調(diào)頻波，常用FM表示。高頻振蕩的振幅不變，而其瞬時(shí)相位隨調(diào)制信號(hào)線性關(guān)系變化。這樣的已調(diào)波稱為調(diào)相波，常用PM表示。角度調(diào)制分為相位調(diào)制和頻率調(diào)制兩類，統(tǒng)稱為調(diào)角。一、角度調(diào)制電路的功能與分類1.角度調(diào)制2.角度調(diào)制的分類3.相位調(diào)制4.頻率調(diào)制第二節(jié)調(diào)角波的基本性質(zhì)一、調(diào)角波的數(shù)學(xué)表示式1.調(diào)相波數(shù)學(xué)表示式振幅不變

瞬時(shí)相位

瞬時(shí)角頻率式中，為比例常數(shù)，單位是rad/v。①設(shè)載波振蕩信號(hào)電壓為其中為載波振幅，為載波角頻率。調(diào)制信號(hào)③調(diào)相波的一般表示式②根據(jù)調(diào)相波的定義二、調(diào)角波的基本性質(zhì)③調(diào)頻波的調(diào)頻指數(shù)①調(diào)制指數(shù)的定義調(diào)角波的最大相移定義為調(diào)制指數(shù)。②調(diào)相波的調(diào)相指數(shù)2.調(diào)角波的最大頻移①調(diào)相波的最大頻移②調(diào)頻波的最大頻移1.調(diào)角波的調(diào)制指數(shù)3.調(diào)相波與調(diào)頻波的比較下表調(diào)相波調(diào)頻波數(shù)學(xué)表示式瞬時(shí)相位瞬時(shí)角頻率最大相移最大頻移若已知調(diào)制信號(hào),載波信號(hào)為。

4、單音頻調(diào)角信號(hào)的性質(zhì)

①調(diào)相波數(shù)表示式：

②調(diào)相波數(shù)表示式:

③結(jié)論:調(diào)相波

與調(diào)制信號(hào)頻率Ω無(wú)關(guān)，最大頻移與調(diào)制信號(hào)頻率成正比；調(diào)頻波的

與調(diào)制信號(hào)頻率Ω成反比，最大頻移與調(diào)制信號(hào)頻率無(wú)關(guān)。調(diào)相波和調(diào)頻波的最大頻移均等于調(diào)制指數(shù)m與調(diào)制頻率Ω的乘積。即第一類貝塞爾函數(shù)曲線②實(shí)際應(yīng)用中，由于邊頻分量的振幅與有關(guān)，而在一定時(shí)，隨n的增加，的數(shù)值雖有起伏，但總趨勢(shì)是減小。當(dāng)時(shí)，數(shù)值很小。如圖所示。所以忽略振幅小的邊頻分量，頻譜寬度就為有限值。②各邊頻分量的振幅取決于，而與有關(guān)。注意：對(duì)于調(diào)相波，其頻譜結(jié)構(gòu)與調(diào)頻波相似。3、調(diào)頻波頻譜的特點(diǎn)①以載頻為中心，由無(wú)數(shù)對(duì)邊頻分量組成。它不是調(diào)制信號(hào)頻譜的簡(jiǎn)單搬移。①理論上看，調(diào)角波的頻譜包含無(wú)限多對(duì)邊頻分量，頻譜寬為無(wú)限大。4、調(diào)角波的頻譜寬度振幅比邊頻次數(shù)Jn(0.5)Jn(1)Jn(2)Jn(3)Jn(4)Jn(5)Jn(6)Jn(7)00.9390.7650.224-0.260-0.397-0.1780.1510.30010.2420.4400.5770.339-0.066-0.328-0.277-0.00520.0300.1150.3530.4860.3640.047-0.243-0.30130.0030.0200.1290.3090.4300.3640.115-0.16840.0030.0340.1320.2810.3910.3580.15850.0070.0430.1320.2610.3620.34860.0010.0110.0490.1310.2460.33970.0030.0150.0530.1300.23480.0040.0180.0570.12090.0060.0210.056100.0020.0070.024110.008③對(duì)于高質(zhì)量的通信系統(tǒng)，以忽略振幅小于0.01Ucm的邊頻分量決定頻譜寬度。若滿足則頻譜寬為B=2nF式中，F(xiàn)為調(diào)制信號(hào)頻率。n可查表。④中等質(zhì)量通信系統(tǒng)，以忽略振幅小于0.1Ucm的邊頻分量來(lái)決定頻譜寬度當(dāng)時(shí)恒小于0.1。因此有效頻譜寬度為

調(diào)頻電路功能的頻譜表示2、調(diào)頻電路的功能①將輸入調(diào)制信號(hào)和載波信號(hào)通過(guò)電路變換成高頻調(diào)頻波。③輸入輸出頻譜表示法。②若輸入調(diào)制信號(hào)，且載波信號(hào)為時(shí)，其輸出調(diào)頻波。第三節(jié)調(diào)頻方法概述二、調(diào)頻方法分類調(diào)頻方法可分為直接調(diào)頻和間接調(diào)頻兩大類。三、直接調(diào)頻原理1、利用調(diào)制信號(hào)直接控制振蕩器的振蕩頻率，使其不失真地反映調(diào)制信號(hào)變化規(guī)律。2、實(shí)際應(yīng)用中，是用調(diào)制信號(hào)去控制決定振蕩器振蕩頻率的振蕩回路的可變電抗值。從而使振蕩器的瞬時(shí)頻率按調(diào)制信號(hào)變化規(guī)律線性改變。1、具有線性的調(diào)制特性。即。4、未調(diào)制的載波頻率（即已調(diào)波的中心頻率）應(yīng)具有一定的頻率穩(wěn)定度。5、無(wú)寄生調(diào)幅或寄生調(diào)幅盡可能小。3、最大頻率偏移與調(diào)制信號(hào)頻率無(wú)關(guān)。2、具有較高的調(diào)制靈敏度。即要大，單位調(diào)制電壓產(chǎn)生的振蕩頻率偏移要大。一、對(duì)調(diào)頻電路的要求間接調(diào)頻原理方框圖1、由調(diào)頻波的一般表示式2、將調(diào)制信號(hào)先通過(guò)積分電路得到，然后進(jìn)行相位調(diào)制，輸出電壓對(duì)是調(diào)頻波,稱其為間接調(diào)頻。3、間接調(diào)頻電路的載波振蕩器可采用頻率穩(wěn)定度很高的晶體振蕩器，其載波頻率穩(wěn)定變高。四、間接調(diào)頻原理二、變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路的基本原理2、變?nèi)荻O管是振蕩回路的一個(gè)組成部分。加在變?nèi)荻O管的反向電壓為式中，是加在變?nèi)荻O管的直流偏置電壓；為調(diào)制信號(hào)電壓LC正弦波振蕩器變?nèi)荻O管和它的偏置電路結(jié)電容隨調(diào)制電壓變化關(guān)系3、調(diào)制信號(hào)反向電壓為變?nèi)荻O管結(jié)電容將在的控制下隨時(shí)間變化。則振蕩器的振蕩頻率要隨變化。只要電路參數(shù)選取合適,是能夠?qū)崿F(xiàn)線性調(diào)頻。三、電路分析1、在反向電壓作用下，變?nèi)荻O管的電容值

①變?nèi)荻O管的結(jié)電容表示式②載波狀態(tài)時(shí)變?nèi)荻O管的結(jié)電容載波狀態(tài)時(shí)，，則③調(diào)制狀態(tài)時(shí)變?nèi)荻O管的結(jié)電容式中，為電容調(diào)制度。②實(shí)現(xiàn)線性調(diào)頻的條件結(jié)論:當(dāng)時(shí)，能實(shí)現(xiàn)線性調(diào)頻。

③當(dāng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生什么影響？通常，可以忽略三次方以上各項(xiàng)，則由于可以在處展開(kāi)成泰勒級(jí)數(shù)，得結(jié)論:當(dāng)變?nèi)荻O管作為回路總電容時(shí)，調(diào)頻波會(huì)產(chǎn)生中心頻率偏離和非線性失真.會(huì)產(chǎn)生如下影響：★調(diào)頻波的中心頻率會(huì)產(chǎn)生偏移。其偏移量為④當(dāng)調(diào)頻電路要求的相對(duì)頻偏較小時(shí)，m值很小，電路對(duì)的要求不嚴(yán)格。

例如，調(diào)頻廣播，要求最大頻偏。很小。對(duì)應(yīng)中心頻率偏移量和非線性失真量很小，故對(duì)的要求不嚴(yán)格。顯然，當(dāng)調(diào)頻電路的相對(duì)頻偏較大時(shí)，對(duì)的要求就應(yīng)嚴(yán)格些。★調(diào)頻波的最大頻偏★調(diào)頻波會(huì)產(chǎn)生非線性失真。其二次諧波失真最大頻偏變?nèi)荻O管全部接入時(shí)(,作為回路總電容)調(diào)頻電路的特點(diǎn):優(yōu)點(diǎn):①調(diào)頻靈敏度高,

②頻偏很大缺點(diǎn):中心頻率穩(wěn)定度不好變?nèi)荻O管作為回路總電容實(shí)現(xiàn)調(diào)頻時(shí)，由于變?nèi)荻O管的結(jié)電容隨溫度、偏置電壓的不穩(wěn)會(huì)引起結(jié)電容變化。因此其中心頻率穩(wěn)定度差。四、應(yīng)用舉例1、8MHz變?nèi)荻O管調(diào)頻振蕩電路8MHz變?nèi)荻O管調(diào)頻振蕩電路①上圖是一個(gè)8MHz變?nèi)荻O管調(diào)頻振蕩電路和高頻等效電路。變?nèi)荻O管的直流偏壓由和電位器W組成分壓電路供給。②偏置電壓為-4V時(shí)，。而偏置電壓由（0~-8）V變化時(shí)，為（230~60）PF。③調(diào)制信號(hào)通過(guò)和高頻扼流圖ZL加到變?nèi)荻O管上。加在變?nèi)荻O管上電壓為直流偏置電壓與調(diào)制信號(hào)電壓之和。④電路為電容三點(diǎn)式振蕩電路，振蕩頻率為⑤電路中心頻率為8MHz，最大線性頻偏為±200kHz。其中2、某通信機(jī)中的變?nèi)荻O管調(diào)頻電路變?nèi)荻O管調(diào)頻振蕩電路第五節(jié)石英晶體振蕩器直接調(diào)頻

一、穩(wěn)定調(diào)頻振蕩器中心頻率的辦法

1、對(duì)石英晶體振蕩器進(jìn)行直接調(diào)頻；2、采用自動(dòng)頻率微調(diào)電路；3、利用鎖相環(huán)路穩(wěn)頻。

二、晶體振蕩器直接調(diào)頻的主要形式晶體振蕩器采用變?nèi)荻O管實(shí)現(xiàn)調(diào)頻的形式有兩種1、變?nèi)荻O管與并聯(lián)型晶體振蕩器的晶體相串聯(lián)2、變?nèi)荻O管與并聯(lián)型晶體振蕩器的晶體相并聯(lián)三、實(shí)際電路舉例★無(wú)論變?nèi)荻O管的接入方式是與晶體串聯(lián)或并聯(lián)，晶體在電路中必須等效為電感。因此，振蕩頻率的變化范圍要小于。其最大頻偏最大相對(duì)頻偏由于，故最大相對(duì)頻偏很小。第六節(jié)調(diào)相電路一、調(diào)相方法的分類1、可變移相法調(diào)相；2、可變時(shí)延法調(diào)相；3、矢量合成法調(diào)相。2、基本原理①將載波振蕩信號(hào)通過(guò)一個(gè)受調(diào)制信號(hào)電壓控制的相移網(wǎng)絡(luò)，即可實(shí)現(xiàn)調(diào)相。②可控相移網(wǎng)絡(luò)有多種實(shí)現(xiàn)電路，其中應(yīng)用最廣的是由變?nèi)荻O管組成的相移網(wǎng)絡(luò)，例如由電感L和變?nèi)荻O管組成的單調(diào)諧回路。1、組成方框圖二、可變移相法調(diào)相電路晶體振蕩器可控移相網(wǎng)絡(luò)調(diào)相波③下圖所示是變?nèi)荻O管單調(diào)諧回路調(diào)相電路。其中可控相移網(wǎng)絡(luò)是由變?nèi)荻O管和電感L組成的單調(diào)諧回路，諧振頻率的控制是由調(diào)制信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)。④頻率為的載波信號(hào)通過(guò)諧振頻率受調(diào)制信號(hào)電壓控制的單調(diào)諧回路，只有在調(diào)諧回路的諧振頻率等于時(shí)，不產(chǎn)生附加相移。通過(guò)不等于的諧振頻率的回路都會(huì)產(chǎn)生附加相移。因此輸出信號(hào)的相移受調(diào)制信號(hào)控制。①當(dāng)調(diào)制電壓時(shí)，變?nèi)荻O管反向電壓。變?nèi)荻O管的結(jié)電容與L組成諧振頻率為的諧振回路。其相頻特性如圖曲線②所示，對(duì)載頻輸入信號(hào)，其輸出電壓附加相移為零。②當(dāng)時(shí)，變?nèi)荻O管反向電壓加大，結(jié)電容減小，L與組成諧振回路的諧振頻率增大。其相頻特性如圖曲線①所示。對(duì)輸入為的載頻信號(hào)，輸出電壓有一個(gè)正的附加相移。③當(dāng)時(shí)，變?nèi)荻O管反向電壓減小，結(jié)電容加大，L與組成諧振回路的諧振頻率減小，其相頻特性如圖曲線③所示，對(duì)輸入為的載頻信號(hào)，輸出電壓有一個(gè)負(fù)的附加相移。④附加相移在的控制下變化，這樣輸出電壓的相位也隨變化，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)相。3、