第七章-角度調(diào)制與解調(diào)要點(diǎn)課件.ppt
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1、1.調(diào)頻(調(diào)頻(FM):):載信號(hào)的頻率變化量與調(diào)制信號(hào)成正比。載信號(hào)的頻率變化量與調(diào)制信號(hào)成正比。(振幅保持恒定)(振幅保持恒定)調(diào)頻信號(hào)的解調(diào)稱為鑒頻或頻率檢波。調(diào)頻信號(hào)的解調(diào)稱為鑒頻或頻率檢波。2.調(diào)相(調(diào)相(PM):):載波信號(hào)的相位變化量與調(diào)制信號(hào)成正比。載波信號(hào)的相位變化量與調(diào)制信號(hào)成正比。(振幅保持不變)(振幅保持不變)調(diào)相信號(hào)的解調(diào)稱為鑒相或相位檢波。調(diào)相信號(hào)的解調(diào)稱為鑒相或相位檢波。第第7章章 角度調(diào)制與解調(diào)角度調(diào)制與解調(diào) 幅幅度度調(diào)調(diào)制制角角度度調(diào)調(diào)制制調(diào)頻FM調(diào)相PM載波信號(hào)載波信號(hào)的受控參量的受控參量振幅振幅頻率頻率相位相位解調(diào)方式解調(diào)方式包絡(luò)檢波包絡(luò)檢波同步檢波同步檢
2、波鑒頻或鑒頻或頻率檢波頻率檢波鑒相或鑒相或相位檢波相位檢波解調(diào)方式解調(diào)方式的差別的差別頻譜頻譜線性搬移線性搬移頻譜結(jié)構(gòu)不變頻譜結(jié)構(gòu)不變頻譜頻譜非線性非線性搬移搬移頻譜結(jié)構(gòu)改變化頻譜結(jié)構(gòu)改變化特點(diǎn)特點(diǎn)頻帶窄頻帶窄頻帶利頻帶利用率高用率高頻帶寬頻帶寬頻帶利頻帶利用率低、用率低、抗干擾強(qiáng)抗干擾強(qiáng)用途用途廣播廣播電視電視通信通信遙測(cè)遙測(cè)數(shù)字?jǐn)?shù)字通信通信調(diào)幅AM表 調(diào)幅(AM)與角度調(diào)制的比較本章知識(shí)點(diǎn):本章知識(shí)點(diǎn):1.角度調(diào)制信號(hào)分析角度調(diào)制信號(hào)分析 2.調(diào)頻器與調(diào)頻方法、調(diào)頻電路調(diào)頻器與調(diào)頻方法、調(diào)頻電路 3.鑒頻器與鑒頻方法、鑒頻電路鑒頻器與鑒頻方法、鑒頻電路則:則:FM信號(hào)的信號(hào)的瞬時(shí)角頻率瞬時(shí)
3、角頻率 FM信號(hào)的信號(hào)的瞬時(shí)相位:瞬時(shí)相位:7.1 角度調(diào)制信號(hào)的基本特性角度調(diào)制信號(hào)的基本特性一、一、FM波表達(dá)式(時(shí)域分析)、基本參數(shù)波表達(dá)式(時(shí)域分析)、基本參數(shù)知識(shí)點(diǎn):知識(shí)點(diǎn):FM波的表達(dá)式、頻譜、帶寬、功率波的表達(dá)式、頻譜、帶寬、功率圖圖7.1 FM波波形波波形2.FM信號(hào)的信號(hào)的基本參數(shù):基本參數(shù):可得可得FM波表示式:波表示式:相對(duì)于載頻的相對(duì)于載頻的最大角頻偏最大角頻偏(峰值角頻偏峰值角頻偏)。衡量衡量 受調(diào)制信號(hào)控制的程度。受調(diào)制信號(hào)控制的程度。各種干擾主要影響振幅,故各種干擾主要影響振幅,故FM信號(hào)抗干擾能力較強(qiáng)。信號(hào)抗干擾能力較強(qiáng)。二、二、FM波的頻譜(頻域分析)波的頻譜
4、(頻域分析)1.FM波的級(jí)數(shù)展開式波的級(jí)數(shù)展開式圖圖7.3 第一類貝塞爾函數(shù)曲線第一類貝塞爾函數(shù)曲線 圖圖7.4 FM波的振幅譜波的振幅譜(單頻調(diào)制時(shí)單頻調(diào)制時(shí))2.FM波波頻譜的特點(diǎn):頻譜的特點(diǎn):圖圖7.5 FM信號(hào)的矢量表示信號(hào)的矢量表示 根據(jù)實(shí)際,FM信號(hào)的帶寬應(yīng)包括信號(hào)的絕大部分功率,又沒有可覺察的失真.通通常常規(guī)規(guī)定定:振振幅幅大大于于未未調(diào)調(diào)載載波波振振幅幅10%的的邊邊頻頻分分量量所所占占據(jù)據(jù)的的頻率范圍,為頻率范圍,為FM信號(hào)的頻帶寬度。即信號(hào)的頻帶寬度。即三、三、FM波的信號(hào)帶寬波的信號(hào)帶寬調(diào)制信號(hào)為調(diào)制信號(hào)為復(fù)雜信號(hào)時(shí),其頻譜分析比較煩瑣,但實(shí)踐表明:復(fù)雜信號(hào)時(shí),其頻譜分析
5、比較煩瑣,但實(shí)踐表明:FM波波更準(zhǔn)確的更準(zhǔn)確的帶寬計(jì)算公式為:帶寬計(jì)算公式為:注:注:FM的帶寬比的帶寬比AM、DSB、SSB的帶寬大得多,通常只用于的帶寬大得多,通常只用于 超短波以上波段。超短波以上波段。圖圖7.6|n(mf)|0.01時(shí)的時(shí)的n/mf曲線曲線 對(duì)于不同mf,有用邊頻的數(shù)目(2n)可通過貝塞爾函數(shù)表得到。調(diào)頻信號(hào)調(diào)頻信號(hào)uFM(t)在電阻在電阻RL上的平均功率為:上的平均功率為:四、四、FM波的功率波的功率 則:則:PM信號(hào)的信號(hào)的瞬時(shí)相位瞬時(shí)相位 五、五、FM波與波與PM波的比較波的比較PM波:波:載波瞬時(shí)相位的變化量與調(diào)制信號(hào)成正比的調(diào)制方式載波瞬時(shí)相位的變化量與調(diào)制信
6、號(hào)成正比的調(diào)制方式。(1)PM波波瞬時(shí)頻率:瞬時(shí)頻率:圖圖7.8 PM波波fm、mp與與F的關(guān)系的關(guān)系 圖圖7.7 PM波波形波波形PM波波形與波波形與FM波類似。波類似。圖圖7.9 FM與與PM的關(guān)系的關(guān)系 模擬系統(tǒng)中很少使用調(diào)相方式。原因:系統(tǒng)頻帶的利用不充分模擬系統(tǒng)中很少使用調(diào)相方式。原因:系統(tǒng)頻帶的利用不充分。FM波與PM波可以相互轉(zhuǎn)化:PM波的帶寬:(分析方法與FM相同)(2)FM波與波與PM波的比較波的比較1.角度調(diào)制是非線性調(diào)制。角度調(diào)制是非線性調(diào)制。單頻調(diào)制時(shí)會(huì)出現(xiàn)(單頻調(diào)制時(shí)會(huì)出現(xiàn)(cn)分量;)分量;多頻調(diào)制時(shí)還會(huì)出現(xiàn)交叉調(diào)制分量多頻調(diào)制時(shí)還會(huì)出現(xiàn)交叉調(diào)制分量 。2.FM頻
7、譜結(jié)構(gòu)與頻譜結(jié)構(gòu)與mf密切相關(guān):密切相關(guān):mf大大,則頻帶寬,且抗干擾能力也強(qiáng)。則頻帶寬,且抗干擾能力也強(qiáng)。3.與與AM制相比制相比,角調(diào)方式的設(shè)備利用率高角調(diào)方式的設(shè)備利用率高,原因是其平均功率與最大原因是其平均功率與最大功率一樣。功率一樣。角度調(diào)制的特點(diǎn):角度調(diào)制的特點(diǎn):一、調(diào)頻器的調(diào)頻一、調(diào)頻器的調(diào)頻特性特性 調(diào)頻器:調(diào)頻器:實(shí)現(xiàn)調(diào)頻的電路或部件,也稱調(diào)頻電路實(shí)現(xiàn)調(diào)頻的電路或部件,也稱調(diào)頻電路。2.對(duì)調(diào)頻特性的主要要求:對(duì)調(diào)頻特性的主要要求:(1)線性度要好、線性范圍要大)線性度要好、線性范圍要大(2)調(diào)制靈敏度要高)調(diào)制靈敏度要高 (即:特性曲線的斜率要大)(即:特性曲線的斜率要大)(
8、3)載波性能要好。)載波性能要好。1.1.調(diào)頻特性:調(diào)頻特性:圖7.10 調(diào)頻特性曲線調(diào)頻特性曲線 7.2 調(diào)頻特性、調(diào)頻方法調(diào)頻特性、調(diào)頻方法1.直接調(diào)頻法直接調(diào)頻法 二、調(diào)頻方法二、調(diào)頻方法 用調(diào)制信號(hào)直接控制振蕩器的振蕩頻率,使振蕩頻率隨調(diào)制用調(diào)制信號(hào)直接控制振蕩器的振蕩頻率,使振蕩頻率隨調(diào)制信號(hào)線性變化。信號(hào)線性變化。電路特點(diǎn):調(diào)頻器和振蕩器合二為一。電路特點(diǎn):調(diào)頻器和振蕩器合二為一。2.間接調(diào)頻法(間接調(diào)頻法(Armstrong法法)先對(duì)調(diào)制信號(hào)積分,再用積分信號(hào)對(duì)載波調(diào)相。先對(duì)調(diào)制信號(hào)積分,再用積分信號(hào)對(duì)載波調(diào)相。間接調(diào)頻法的關(guān)鍵:是如何調(diào)相?有間接調(diào)頻法的關(guān)鍵:是如何調(diào)相?有3種
9、方法:種方法:電路特點(diǎn):調(diào)頻器和振蕩器是分開的。電路特點(diǎn):調(diào)頻器和振蕩器是分開的。矢量合成法矢量合成法可變移相法可變移相法可變延時(shí)法可變延時(shí)法圖圖7.11 7.11 矢量合成法調(diào)頻矢量合成法調(diào)頻(1)矢量合成法)矢量合成法(適用于窄帶調(diào)頻或調(diào)相)(適用于窄帶調(diào)頻或調(diào)相)(3)可變延時(shí)法)可變延時(shí)法 將將載載波波信信號(hào)號(hào)通通過過一一可可控控延延時(shí)時(shí)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò),延延時(shí)時(shí)時(shí)時(shí)間間受受調(diào)調(diào)制制信信號(hào)號(hào)控控制,即制,即 (2)可變移相法)可變移相法 利用調(diào)制信號(hào)控制移相網(wǎng)絡(luò)或諧振回路的電抗或電阻元件來(lái)實(shí)現(xiàn)利用調(diào)制信號(hào)控制移相網(wǎng)絡(luò)或諧振回路的電抗或電阻元件來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)相。調(diào)相。三、擴(kuò)大調(diào)頻器線性頻偏的方法三、擴(kuò)
10、大調(diào)頻器線性頻偏的方法 最大頻偏和調(diào)制線性是調(diào)頻器的兩個(gè)相互矛盾的指標(biāo)。最大頻偏和調(diào)制線性是調(diào)頻器的兩個(gè)相互矛盾的指標(biāo)。1.變?nèi)荻O管調(diào)頻電路變?nèi)荻O管調(diào)頻電路 一、直接調(diào)頻電路一、直接調(diào)頻電路7.3 調(diào)頻電路調(diào)頻電路變?nèi)荻O管的特性變?nèi)荻O管的特性特點(diǎn):特點(diǎn):頻率范圍寬、損耗小、電路簡(jiǎn)單。頻率范圍寬、損耗小、電路簡(jiǎn)單。設(shè):變?nèi)荻O管上加的反向偏壓為設(shè):變?nèi)荻O管上加的反向偏壓為調(diào)頻原理調(diào)頻原理 則:則:變變?nèi)萑莨芄芫€線性性調(diào)調(diào)頻頻原原理理圖圖7.13 變?nèi)莨茏鳛榛芈房傠娙葑內(nèi)莨茏鳛榛芈房傠娙?全部接入回路全部接入回路 3 3、調(diào)頻性能分析、調(diào)頻性能分析 分析:分析:二次諧波失真系數(shù)定義:二次
11、諧波失真系數(shù)定義:調(diào)頻靈敏度定義:調(diào)頻靈敏度定義:圖圖7.16 變?nèi)荻O管調(diào)頻電路(變?nèi)荻O管調(diào)頻電路(50100MHz)實(shí)際電路實(shí)際電路等效電路等效電路fmfm是全接入時(shí)的是全接入時(shí)的1/p1/p,調(diào)頻靈敏度,調(diào)頻靈敏度下降為全接入時(shí)的下降為全接入時(shí)的1/p1/p 提高了中心頻率穩(wěn)定度,提高了中心頻率穩(wěn)定度,減少寄生調(diào)制。減少寄生調(diào)制。其中:其中:例例1:調(diào)頻振蕩回路由電感調(diào)頻振蕩回路由電感L和變?nèi)荻O管組成。和變?nèi)荻O管組成。L=2H;變;變?nèi)荻O管參數(shù):容二極管參數(shù):Co=225pF,U=0.6V,EQ=6V;調(diào);調(diào)制信號(hào)制信號(hào)u(t)=3sin(100000t)()(V)。)。求:輸出
12、求:輸出FM波的波的 (1)載波)載波fc;(2)由調(diào)制信號(hào)引起的載頻漂移)由調(diào)制信號(hào)引起的載頻漂移fc;(3)最大頻偏)最大頻偏fm;(4)調(diào)頻系數(shù))調(diào)頻系數(shù)kf;(5)二階失真系數(shù))二階失真系數(shù)Kf2。討論一:討論一:分析電路工作原理分析電路工作原理 8MHz變?nèi)荻O管調(diào)頻振蕩電路變?nèi)荻O管調(diào)頻振蕩電路分析:電路為電容三點(diǎn)式振蕩電路。分析:電路為電容三點(diǎn)式振蕩電路。振蕩頻率為振蕩頻率為 中心頻率為中心頻率為8MHz8MHz,最大線性頻偏為最大線性頻偏為200kHz200kHz。討論二:分析電路工作原理討論二:分析電路工作原理 變?nèi)荻O管調(diào)頻振蕩電路變?nèi)荻O管調(diào)頻振蕩電路變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電
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