1、.,第7章頻率調(diào)制與解調(diào),學(xué)習(xí)要點(diǎn) 一、頻率非線性變換電路的特點(diǎn)： 非線性頻率變換電路與第六章介紹的線性變換電路最大的區(qū)別在于頻率變換前后頻譜結(jié)構(gòu)的變化不同，線性頻率變換實(shí)際上是頻譜搬移的過程，變換前后，信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)并未發(fā)生變化，而非線性頻率變換電路在頻率變換前后信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化。頻率調(diào)制與解調(diào)（FM及PM）均屬于非線性頻率變換。,.,二、調(diào)角波的性質(zhì) 1、調(diào)頻波和調(diào)相波的性質(zhì)和數(shù)學(xué)表達(dá)式 設(shè)調(diào)制信號(hào)為單一頻率信號(hào)u(t)=Ucost,未調(diào)載波電壓為uC=Uccosct。則根據(jù)頻率調(diào)制的定義,調(diào)頻信號(hào)的瞬時(shí)角頻率為,kf為比例常數(shù)，即單位調(diào)制信號(hào)電壓引起的角頻率變化。調(diào)頻信號(hào)的瞬時(shí)相

2、位為：,.,式中， 為調(diào)頻指數(shù)。FM波的數(shù)學(xué)表示式為 調(diào)頻波形如下圖所示 由圖可知，調(diào)頻波的瞬時(shí)頻率隨調(diào)制信號(hào)成線性變化，而瞬時(shí)相位隨調(diào)制信號(hào)的積分線性變化,.,調(diào)頻時(shí)的波形圖,.,調(diào)相時(shí)，高頻載波的瞬時(shí)相位隨調(diào)制信號(hào)u(t)線性變化，即 (t)=ct+(t)=ct+kpu(t) =ct+mcost=ct+mpcost 調(diào)相信號(hào)為： uPM(t)=UCcos(ct+mpcost) 調(diào)相波的瞬時(shí)頻率為：,.,2、頻偏和調(diào)制指數(shù) 調(diào)角波中將瞬時(shí)頻率偏移的最大值稱為頻偏， 記為 ；瞬時(shí)相位偏移的最大值為 調(diào)制指數(shù)， 對(duì)調(diào)頻而言： 頻偏： 調(diào)制指數(shù)： 對(duì)調(diào)相而言： 頻偏： 調(diào)制指數(shù)：,.,.,3、調(diào)角

3、信號(hào)的頻譜與有效頻帶寬度 由于調(diào)頻波和調(diào)相波的方程式相似，因此要分析其中一種頻譜，則另一種也完全適用。 （1）調(diào)頻波的頻譜 幾個(gè)調(diào)頻頻率相等、調(diào)頻系數(shù)mf不等的調(diào)頻 波頻譜圖。,單頻調(diào)制時(shí)調(diào)頻 波頻譜圖,.,單頻調(diào)制時(shí)FM波的振幅譜 （a）為常數(shù);（b）m為常數(shù),.,（2）調(diào)頻波和調(diào)相波的有效頻帶寬度 通常將振幅小于載波振幅10%的邊頻分量忽略不計(jì)，有效的上下邊頻分量總數(shù)則為2(m+1)個(gè)，即調(diào)頻波和調(diào)相波的有效頻帶寬度定為： BW=2(m+1)F=2(f+F) 可見，調(diào)頻波和調(diào)相波的有效頻帶寬度與它們的調(diào)制系數(shù)m有關(guān)，m越大，有效頻帶越寬。但是，對(duì)于用同一個(gè)調(diào)制信號(hào)對(duì)載波進(jìn)行調(diào)頻和調(diào)相時(shí)，兩

4、者的頻帶寬度因mf和mp的不同而互不相同。,.,4、調(diào)頻波和調(diào)相波的功率 調(diào)頻波和調(diào)相波的平均功率與調(diào)幅波一樣，也為載頻功率和各邊頻功率之和。單頻調(diào)制時(shí)，調(diào)頻波和調(diào)相波的平均功率均可由下式求得，以調(diào)頻為例，即為,.,三、調(diào)頻方法及電路,1、實(shí)現(xiàn)調(diào)頻的方法和基本原理 實(shí)現(xiàn)調(diào)頻的方法分為兩大類：直接調(diào)頻法和間接調(diào)頻法 （1）直接調(diào)頻法 用調(diào)制信號(hào)直接控制振蕩器的瞬時(shí)頻率變化的方法稱為直接調(diào)頻法。 直接調(diào)頻法原理簡(jiǎn)單，頻偏較大，但中心頻率不易穩(wěn)定。在正弦振蕩器中，若使可控電抗器連接與晶體振蕩器，可以提高頻率穩(wěn)定度，但頻偏減小。,.,.,.,晶體振蕩器直接調(diào)頻電路 （a）實(shí)際電路;（b）交流等效電路,

5、.,（2）間接調(diào)頻法 先將調(diào)制信號(hào)進(jìn)行積分處理，然后用它控制載波的瞬時(shí)相位變化，從而實(shí)現(xiàn)間接控制載波的瞬時(shí)頻率變化的方法，稱為間接調(diào)頻法。 這種調(diào)頻波突出的優(yōu)點(diǎn)是載波中心頻率的穩(wěn)定性可以做的較高，但可能得到的最大頻偏較小。,.,借助于調(diào)相器得到調(diào)頻波,.,實(shí)現(xiàn)相位調(diào)制的方法： 1）矢量合成法 2）可變移相法 3）可變延時(shí)法,.,四、調(diào)頻信號(hào)的解調(diào),對(duì)調(diào)頻而言，調(diào)制信息包含在已調(diào)信號(hào)瞬時(shí)頻率的變化中，所以解調(diào)的任務(wù)就是把已調(diào)信號(hào)瞬時(shí)頻率的變化不失真的轉(zhuǎn)變成電壓變化，即實(shí)現(xiàn)“頻率-電壓”轉(zhuǎn)換，完成這一功能的電路，成為頻率解調(diào)器，簡(jiǎn)稱鑒頻器。,.,.,2、實(shí)現(xiàn)鑒頻的方法 實(shí)現(xiàn)鑒頻的方法很多，但常用的

6、方法有以下幾種： 1）利用波形變換進(jìn)行鑒頻 2）相移乘法鑒頻 3）脈沖記數(shù)式鑒頻器 4）利用鎖相環(huán)路實(shí)現(xiàn)鑒頻,.,3、相位鑒頻（乘積型和疊加型） 相位鑒頻器也是利用波形變換鑒頻的一種方法。它是利 用耦合回路的初次級(jí)電壓之間的相位差隨頻率變化的特性 將調(diào)頻波變?yōu)檎{(diào)幅-調(diào)頻波，然后用振幅檢波恢復(fù)調(diào)制信號(hào)， 只要加在二極管上的電壓為FM-AM波，后面就是振幅檢波。 因此，這里關(guān)鍵是弄清 與 間的相位關(guān)系 常用的相位鑒頻器電路由兩種，即電感耦合相位鑒頻器和電容耦合相位鑒頻器。,.,互感耦合相位鑒頻器,鑒頻器的輸出電壓：,.,不同頻率時(shí)的 與 矢量圖,.,鑒頻特性曲線,或,.,4、比例鑒頻器 前面介紹的相位鑒頻器，當(dāng)輸入調(diào)頻信號(hào)的振幅發(fā)生變化時(shí)，輸出電壓