电子线路-非线性部分(第五版)谢嘉奎-第5章

第五章角度调制与解调电路11.调制的涵义

任意一高频信号

一角度调制信号的基本特性称为调频(FM)称为调相(PM)其中调频和调相统称为调角。称为调幅(AM)

未受任何调制:

22.

角度调制的基本特性

1)

时域分析

i.

一般表达式

FM:PM:3ii)单音调制时调角波表达式FM：(最大角频偏)

(调频指数)4PM：(调相指数)(最大角频偏)

5iii）FM与PM的关系◆FM与PM的共同点a）均是等幅波b）表示式均用Mf，MP和描述:角频率平均值:瞬时角频率变化的速度:瞬时角频率偏离中心频率的最大值◆

紧密联系6a)FM：b)PM:

◆FM与PM的不同点7i)频谱结构

中n为阶数，Mf为宗数◆2）频域分析调频的实质——频谱的非线性搬移8单频调制时FM波的幅度谱（a）Ω为常数;（b）Δωm为常数图中忽略了幅度较小的边频分量93）能量分析说明：调频波平均功率恒等于载波功率。若变化，仅仅是各个分量的能量发生变化，而保持总的平均功率不变。（载波功率）ii）频带宽度Mf<<1时为窄带调频,Mf>>1时为宽带调频,卡森带宽:忽略振幅小于:的边频分量L:有效的上（或下)边频分量数目10

调幅用控制高频振荡幅度检波瞬时振幅

调频用控制高频频率鉴频瞬时频率

调相用控制高频相位鉴相瞬时相位▲▲▲频谱线性变换振幅调制、解调、混频频谱变换频谱非线性变换调频、调相、解调11二调频电路1调频方法直接调频法一般是用调制电压直接控制振荡器的振荡频率，使振荡频率f(t)按调制电压的规律变化。若被控制的是LC振荡器，则只需控制振荡回路的某个元件(L或C)，使其参数随调制电压变化，就可达到直接调频的目的。间接调频法基本思想是先将调制信号积分，然后对载波进行调相。12◆中心频率稳定◆线性调制好◆调制灵敏度◆最大角频偏2调频电路的性能参数133直接调频电路Cj变容二极管工作时应在其两端加反偏电压1)变容二极管直接调频电路i变容二级管的特性其中为外加电压VB:PN结内建电位差Cj(0):时的结电容n：变容二级管的变容指数14

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vΩ(t)=VΩmcosΩt，则：称为电容调制度，表示结电容受调制信号调变的程度。其中为静态工作点上的结电容归一化调制信号电压，|x|<115等效回路ii变容管全部接入振荡回路◆实现理想直接调频的条件：n=2◆最大角频偏◆致命的缺点：中心频率不稳定(绝对满足n=2很难)16①Cj不串也不并②Cj串C2③Cj并C1④Cj串C2并C1iii变容二极管部分接入直接调频vΩf①②③④串并后调制的线性改善，但牺牲了调制灵敏度实际n≠2，应取n＞2减低P倍，中心频率稳定度提高P倍17变容二级管直接调频电路举例电路分析●直流供电●振荡回路182)张驰振荡电路实现直接调频调频方波令（1）（2）（3）（2）式代入（3）式得调频方波的傅氏级数展开式：19调相方法：矢量法、移相法、时延法4间接调频电路若用信号实现调相，实际上对而言就是调频，称为间接调频。1）矢量法当202）移相法原理实现条件变容二级管调相电路若要提高，必须采用多级移相网络级联21多级变容二级管调相电路（以三级为例）电路特点载波信号由外电路晶振提供，中心频率稳定Cj是移相网络元件Cj受信号控制的●●●22当受调制信号控制3）时延法：延时网络输出电压4）直接调频与间接调频的性能差别受到调制特性非线性限制的参数不同直接调频：最大相对频偏Δfm/fc间接调频：最大绝对频偏Δfm直接调频：载频稳定度差频偏大间接调频：载频稳定度好频偏小线性相移大，应用广泛。23一、扩大频偏的基本概念1.倍频可以扩大绝对频偏，保持相对频偏不变2.混频保持绝对频偏不变，提高相对频偏二、扩大频偏的方法1.采用倍频的方法2.既倍频又混频的方法5）扩大频偏的方法24直接调频正弦波直接调频电抗管直接调频变容二极管直接调频非正弦波直接调频：最后必须转换成正弦波调频间接调频矢量法移相法时延法单级变容器二极管间接调频多级变容器二极管间接调频25三调频波解调电路调角波解调就是从调角波中恢复出原调制信号的过程。频率检波器(鉴频器)：调频波的解调电路称为频率检波器或鉴频器（FD），为了消除干扰，通常鉴频器中包含限幅器。相位检波器(鉴相器)：调相波的解调电路称为相位检波器或鉴相器（PD）。1相关概念26图鉴频器及鉴频特性

1鉴频特性(曲线)：是指鉴频器的输出电压u0与输入电压瞬时频率f或频偏之间的关系曲线。理想鉴频特性曲线应是一条直线，但实际上往往有弯曲，呈S形，如下图所示。2鉴频器的主要参数272鉴频器的中心频率f0鉴频器的中心频率f0调对应于鉴频特性曲线原点处的频率。通常，由于鉴频器在中频放大器之后，故中心频率与中频频率相同。3鉴频带宽Bm鉴频带宽Bm:是指鉴频器能够不失真地解调所允许输入信号频率变化的最大范围。在上图中：若ΔfA=fA-fc=fc-fB，则Bm=2ΔfA284鉴频器的线性度（非线性失真系数THD）鉴频器的线性度：是指鉴频特性曲线在鉴频带宽内的线性特性。5鉴频跨导SD鉴频跨导SD:是指鉴频器在载频处的斜率，它表示单位频偏所能产生的解调输出电压。鉴频跨导又叫做鉴频灵敏度。用公式表示为：（7-42）

鉴频跨导也可以理解为将输入频率转换为输出电压的能力或效率，因此又称为鉴频效率。293鉴频方法2)鉴频方法的分类直接鉴频法：是直接从调频信号的频率中提取原来调制信号的方法。主要有脉冲计数鉴频法。间接鉴频法：就是先对调频信号进行变换或处理，再从变换后的信号中提取原调制信号的鉴频方法。又可分为振幅鉴频法和相位鉴频法两大类。1)如何实现鉴频?振幅鉴频法——斜率鉴频器相位鉴频法——相位鉴频器303)脉冲计数鉴频法实现框图31目的：寻找能实现将调频信号的振幅变为按瞬时频率变化的线性系统。寻找能实现将调频信号的附加相移变为按瞬时频率变化的线性系统。4)调频信号通过线性系统的分析答案：理想微分系统能实现将调频信号的振幅变为按瞬时频率变化。

理想延时系统能实现将调频信号的附加相移变为按瞬时频率变化。实际网络：满足准静态条件即可。振幅鉴频法——斜率鉴频器相位鉴频法——相位鉴频器325)振幅限幅器实现：三极管振幅限幅器工作在过压状态的谐振功率放大器。

差分对振幅限幅器334斜率鉴频器电路1）单失谐回路斜率鉴频器鉴频原理：FMAM-FM包络检波特点：是失谐在LC回路幅频特性上升沿或下降沿线性段的中点。342）双失谐回路斜率鉴频器353）集成电路中双失谐斜率鉴频器364相位鉴频电路鉴频原理：频相转换网络在FM上附加相移相位检波器检测出附加相移的变换规律1）频相转换网络超前相位为实现线性相移条件：FMFM＋附加相移鉴相372）相位检波器乘积型叠加型3）乘积型相位鉴频38耦合回路叠加型相位鉴频器电路4）

叠加型相位鉴频39本章小结调制：AM