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1、v第第6章章 角度調(diào)制與解調(diào)電路角度調(diào)制與解調(diào)電路v本章重點(diǎn)本章重點(diǎn)v 調(diào)頻和調(diào)相信號(hào)的數(shù)學(xué)表示式和波形，頻偏、相偏、調(diào)制指數(shù)、有效頻帶寬度的計(jì)算；v 變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路和間接調(diào)頻電路的工作原理和電路組成；v 石英晶體振蕩器調(diào)頻的電路組成；v 斜率鑒頻器和相位鑒頻器的電路組成。1v6.1 從導(dǎo)頻制立體聲調(diào)頻廣播談起v6.2 角度調(diào)制與解調(diào)原理v6.3 調(diào)頻電路v6.4 鑒頻電路v6.5 數(shù)字信號(hào)調(diào)制與解調(diào)v6.6 實(shí)訓(xùn)2v6.1從導(dǎo)頻制立體聲從導(dǎo)頻制立體聲調(diào)頻廣播談起調(diào)頻廣播談起v 調(diào)頻（FM），是用調(diào)制信號(hào)控制高頻載波的瞬時(shí)頻率，使其按調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律變化，振幅保持不變化。v 經(jīng)過(guò)頻率

2、調(diào)制的載波稱為調(diào)頻波。v 調(diào)相（PM），是用調(diào)制信號(hào)控制高頻載波的瞬時(shí)相位，使其按調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律變化，振幅保持不變化。v 經(jīng)過(guò)相位調(diào)制的載波稱為調(diào)相波。3v 角頻率是相位角對(duì)時(shí)間的變化率，調(diào)頻和調(diào)相都會(huì)產(chǎn)生相位角的變化，所以調(diào)頻和調(diào)相合稱為角度調(diào)制。v 通信和廣播一般只用調(diào)頻。4v 無(wú)線電廣播有調(diào)幅廣播和調(diào)頻廣播兩種方式。v 調(diào)幅廣播的工作頻段為525kHz26MHz，傳送的語(yǔ)言和音樂(lè)的頻率范圍定為200Hz4.5kHz。v 調(diào)頻廣播的工作頻段為88MHz108MHz，傳送的語(yǔ)言和音樂(lè)的頻率范圍是100Hz15kHz，比調(diào)幅廣播傳送的信號(hào)的頻率范圍寬，所以高、低音豐富，音色飽滿。5v 導(dǎo)頻

3、制立體聲調(diào)頻廣播是一種典型的調(diào)頻廣播制式。v 圖6-1（a）、（b）所示為導(dǎo)頻制立體聲調(diào)頻廣播發(fā)送系統(tǒng)組成框圖和信號(hào)頻譜。v 主信道信號(hào)、副信道信號(hào)、導(dǎo)頻信號(hào)在相加器中混合組成立體聲復(fù)合信號(hào)，對(duì)載波進(jìn)行頻率調(diào)制，經(jīng)高頻功率放大后，由天線發(fā)射到空中向接收機(jī)傳送。6（a）發(fā)送系統(tǒng)組成框圖 7（b）復(fù)合信號(hào)頻譜 圖6-1 導(dǎo)頻制調(diào)頻立體聲廣播發(fā)送系統(tǒng)組成與信號(hào)頻譜 8v 調(diào)頻廣播接收機(jī)即調(diào)頻收音機(jī)，由天線、FM接收電路、雙聲道立體聲恢復(fù)電路、功率放大器和揚(yáng)聲器組成，如圖6-2所示。v FM接收電路包括高頻放大、混頻、中頻放大、鑒頻等電路。9圖6-2 調(diào)頻廣播接收機(jī)電路組成 10v 鑒頻輸出信號(hào)送到雙

4、聲道立體聲恢復(fù)電路后分為3路。v 一路由低通濾波器取出L+R信號(hào)，v 另一路由帶通濾波器取出L-R雙邊帶調(diào)幅信號(hào)，v 第三路有調(diào)諧電路取出19kHz導(dǎo)頻信號(hào)。11v 導(dǎo)頻信號(hào)2倍頻為38kHz副載波，對(duì)L-R雙邊帶調(diào)幅信號(hào)同步檢波，取出L-R信號(hào)。v L+R信號(hào)和L-R信號(hào)送入矩陣電路加減運(yùn)算輸出L左聲道信號(hào)和R右聲道信號(hào)。v 送功率放大器放大后，由揚(yáng)聲器播放。v 在調(diào)頻發(fā)射系統(tǒng)中，立體聲復(fù)合信號(hào)對(duì)載波進(jìn)行頻率調(diào)制需要用調(diào)頻電路；v 在調(diào)頻收音機(jī)中，從調(diào)頻載波中解調(diào)出立體聲復(fù)合信號(hào)需要用鑒頻電路。12v6.2角度調(diào)制與解調(diào)原理角度調(diào)制與解調(diào)原理v6.2.1調(diào)角信號(hào)的時(shí)域特性調(diào)角信號(hào)的時(shí)域特性v

5、 1.調(diào)頻電路和調(diào)相電路組成調(diào)頻電路和調(diào)相電路組成v 頻率調(diào)制用調(diào)頻電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，直接調(diào)頻電路的組成如圖6-3所示。v 在振蕩器電路中附設(shè)可變電抗元件，用調(diào)制信號(hào)控制可變電抗元件的電抗值，使之隨調(diào)制信號(hào)變化規(guī)律變化，從而使振蕩器的振蕩頻率隨調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律變化，達(dá)到調(diào)頻的目的。13振蕩器可變電抗元件調(diào)制信號(hào)調(diào)頻輸出圖6-3 調(diào)頻電路組成框圖14v 調(diào)相電路的組成如圖6-4所示。v 在振蕩器振蕩信號(hào)產(chǎn)生后，在其輸出端附設(shè)可變電抗元件移相電路，用調(diào)制信號(hào)控制可變電抗元件的電抗值，使之隨調(diào)制信號(hào)變化規(guī)律變化，從而使移相電路的移相值隨調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律變化，達(dá)到對(duì)振蕩器振蕩輸出信號(hào)調(diào)相的目的。15振蕩

6、器可變電抗元件調(diào)制信號(hào)圖6-4 調(diào)相電路組成框圖移相電路調(diào)相輸出161718圖6-5 調(diào)頻信號(hào)波形及瞬時(shí)頻率偏移1920212223242526圖6-6 調(diào)相信號(hào)的波形和瞬時(shí)角頻率偏移27v 4.調(diào)頻信號(hào)與調(diào)相信號(hào)時(shí)域特性的調(diào)頻信號(hào)與調(diào)相信號(hào)時(shí)域特性的比較比較v 相同在于：v (1)二者都是等幅信號(hào)，為高頻載波的振幅。v (2)二者的頻率和相位都隨調(diào)制信號(hào)而變化，均產(chǎn)生頻偏與相偏。v 區(qū)別在于：v (1)二者的頻率和相位變化的規(guī)律不一樣。v (2)調(diào)頻信號(hào)的調(diào)頻指數(shù)Mf與調(diào)制頻率有關(guān)，調(diào)相信號(hào)的最大頻偏與調(diào)制頻率有關(guān)。28時(shí)域參數(shù)調(diào)頻信號(hào)調(diào)相信號(hào)表6-1 調(diào)頻信號(hào)與調(diào)相信號(hào)時(shí)域參數(shù)比較2930

7、3132v 圖6-7給出了宗數(shù)為M的n階第一類貝塞爾函數(shù)曲線，表6-2給出了M為幾個(gè)離散值時(shí)的貝塞爾函數(shù)值。33圖6-7 宗數(shù)為M的n階第一類貝塞爾函數(shù)曲線圖34Jn(M)nJn(0)Jn(0.5)Jn(1)Jn(2)Jn(3)Jn(4)Jn(5)Jn(6)010.9390.765 0.224-0.261-0.397-0.178 0.15110.2420.440 0.577 0.339-0.066-0.328-0.27720.0300.115 0.353 0.4860.3640.047-0.24330.020 0.129 0.3090.4300.3650.11540.003 0.034 0.1

8、320.2810.3910.35850.007 0.0430.1320.2610.36260.001 0.0110.0490.1310.24670.0030.0150.0530.13080.0040.0180.057表6-2 宗數(shù)M為幾個(gè)離散值時(shí)的貝塞爾函數(shù)值35v （1）調(diào)角信號(hào)由載頻分量fc和無(wú)窮多組上、下邊頻分量組成，這些頻率分量的頻率為fcnF，振幅為Ucm Jn(M)，式中n=0，1，2，。v n為偶數(shù)時(shí)，上、下邊頻分量相位相同；n為奇數(shù)時(shí)，上、下邊頻分量相位相反。36v （2）當(dāng)M確定后,各邊頻分量的振幅隨n的增加，總趨勢(shì)是減小，但不是單調(diào)減小，而有高低起伏，且有時(shí)候會(huì)為零。v （

9、3）載頻分量的振幅有可能為正值也可能為負(fù)值，在個(gè)別M 值（如M=2.405、5.520）時(shí)，載頻分量振幅為零。37v 圖6-8所示為M3的調(diào)角信號(hào)的頻譜。v 圖中譜線只畫到n7為止，各譜線上標(biāo)注的數(shù)值乘以Ucm即為載波分量或邊頻分量的振幅。圖6-8 M3調(diào)角信號(hào)的頻譜3839404142v 例6.1 已知調(diào)頻廣播的音頻信號(hào)最低頻率Fmin=20Hz，最高頻率Fmax=15kHz，若要求調(diào)頻頻偏fm=75kHz，問(wèn)相應(yīng)調(diào)頻信號(hào)的調(diào)頻指數(shù)Mf和帶寬BW是多少？在88108MHz調(diào)頻廣播頻段中可以安排多少個(gè)調(diào)頻廣播電臺(tái)？v 解：由（6-4）式可知，調(diào)頻信號(hào)頻偏由調(diào)頻比例系數(shù)和調(diào)制信號(hào)振幅確定，與調(diào)制

10、信號(hào)頻率無(wú)關(guān)，高頻、低頻都一樣。434445v 例6.2 已知音頻信號(hào)最低頻率Fmin=20Hz，最高頻率Fmax=15kHz，若進(jìn)行調(diào)相，由電路確定調(diào)相指數(shù)MP為5，問(wèn)調(diào)相信號(hào)的帶寬為多少？最高頻率和最低頻率的頻偏分別為多少？v 解：由(6-15)式可知，調(diào)相信號(hào)的頻偏與調(diào)制信號(hào)頻率成正比，調(diào)相指數(shù)與調(diào)制信號(hào)頻率無(wú)關(guān)。464748v6.3 調(diào)頻電路調(diào)頻電路v 實(shí)現(xiàn)頻率調(diào)制的方式一般有兩種：一種是直接調(diào)頻，另一種是間接調(diào)頻，相應(yīng)有直接調(diào)頻電路和間接調(diào)頻電路兩種電路形式。v6.3.1 調(diào)頻電路的主要調(diào)頻電路的主要性能指標(biāo)性能指標(biāo)v 1調(diào)頻調(diào)頻線性線性v 調(diào)頻電路輸出信號(hào)的瞬時(shí)頻偏與調(diào)制電壓的關(guān)系

11、稱為調(diào)頻特性，理想調(diào)頻特性應(yīng)該是線性的。49v 2調(diào)頻靈敏度調(diào)頻靈敏度v 單位調(diào)制電壓產(chǎn)生的角頻偏稱為調(diào)頻靈敏度。在線性調(diào)頻范圍內(nèi)，相當(dāng)于調(diào)頻比例系數(shù)kf。v 3線性頻偏線性頻偏 v 實(shí)際調(diào)頻電路的調(diào)頻特性只有一部分是線性的，其他是非線性的。線性部分稱為最大線性頻偏。v 調(diào)頻廣播系統(tǒng)的要求是75kHz,調(diào)頻電視伴音系統(tǒng)的要求是50 kHz。50v 4載頻載頻穩(wěn)定度穩(wěn)定度v 調(diào)頻電路的載頻穩(wěn)定性是接收電路能夠正常接收，而且不會(huì)造成鄰近信道互相干擾的重要保證，應(yīng)盡可能穩(wěn)定。v 調(diào)頻廣播系統(tǒng)要求載頻漂移不超過(guò)2kHz，調(diào)頻電視伴音系統(tǒng)要求載頻漂移不超過(guò)500Hz。51v6.3.2直接調(diào)頻直接調(diào)頻電路

12、電路v 直接調(diào)頻是將調(diào)制信號(hào)作為壓控振蕩器的控制電壓，使壓控振蕩器的振蕩頻率不失真地隨調(diào)制信號(hào)規(guī)律變化。v 1變?nèi)荻O管調(diào)頻變?nèi)荻O管調(diào)頻電路電路v 變?nèi)荻O管的pn結(jié)的結(jié)電容隨反向電壓（反偏）變化，將變?nèi)荻O管接入LC振蕩器的振蕩回路，用調(diào)制電壓去控制變?nèi)荻O管的電容量，從而控制振蕩器的振蕩頻率，達(dá)到調(diào)頻的目的。52v （1）變?nèi)荻O管的性能v 變?nèi)荻O管是利用PN結(jié)反向偏置的勢(shì)壘電容構(gòu)成的可控電容，其電容量隨所加的反向電壓的變化而變化。v 圖6-9所示為變?nèi)荻O管的結(jié)電容Cj與管子兩端所加的反向電壓uD的關(guān)系曲線和電路符號(hào)。53圖6-9 不同值的變?nèi)荻O管特性曲線和電路符號(hào)（a）特性曲線

13、（b）電路符號(hào)5455v （2）變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路v 變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路如圖6-10所示。v 圖中，晶體管和電容C1、C2電感L1組成電容三點(diǎn)式振蕩器，變?nèi)荻O管和電容C3串聯(lián)后與電感L1并聯(lián)。v 加在變?nèi)荻O管VD兩端的電壓為（5V）（u），分別為直流工作點(diǎn)電壓和調(diào)制信號(hào)電壓，使變?nèi)荻O管的結(jié)電容產(chǎn)生變化，如圖6-11所示。v 與電感L1并聯(lián)的等效電感也就產(chǎn)生變化，振蕩器的振蕩頻率也就產(chǎn)生變化，達(dá)到調(diào)頻的目的。56圖6-10 變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路57圖6-11 偏壓固定后變?nèi)荻O管電容值隨調(diào)制信號(hào)變化58v 2.晶體振蕩器調(diào)頻晶體振蕩器調(diào)頻電路電路v 如圖6-12所示，晶體管VT2

14、和兩個(gè)100PF電容，以及晶體JT組成皮爾斯晶體振蕩器電路，晶體JT標(biāo)稱頻率為30MHz，與變?nèi)荻O管VD串聯(lián)。v 9V電源電壓經(jīng)3k電阻降壓后，經(jīng)2.2H高扼圈給VD加負(fù)偏壓。v 傳聲器信號(hào)經(jīng)VT1放大后，經(jīng)2.2H高扼圈加在變?nèi)荻O管兩端。v 59圖6-12 晶體振蕩器直接調(diào)頻電路60v 變?nèi)荻O管結(jié)電容隨傳聲器信號(hào)變化，則晶體振蕩器振蕩頻率隨傳聲器信號(hào)變化，完成直接調(diào)頻。v VT2集電極所接LC并聯(lián)回路諧振于3倍晶振頻率，作為3倍頻負(fù)載，取出90MHz載波調(diào)頻信號(hào)，由天線發(fā)射輸出。61v 晶振的頻率控制范圍很窄，僅在串聯(lián)諧振頻率fs與并聯(lián)諧振頻率fp之間，所以晶振調(diào)頻電路的最大相對(duì)頻偏只

15、能達(dá)到0.01%左右，最大線性頻偏fm也就很小。v 3倍頻輸出可使最大線性頻偏fm增加2倍。v 晶振變?nèi)荻O管調(diào)頻電路的優(yōu)點(diǎn)是載頻穩(wěn)定度高，可達(dá)10-5左右，因而在調(diào)頻通信發(fā)送設(shè)備中得到了廣泛應(yīng)用。626364圖6-13 間接調(diào)頻原理圖65v 間接調(diào)頻，調(diào)制不直接作用于振蕩器電路元件，振蕩沒有受到影響，顯然，這時(shí)調(diào)頻信號(hào)的載波頻率穩(wěn)定度就等于LC振蕩器或晶體振蕩器的頻率穩(wěn)定度。v 1.變?nèi)荻O管變?nèi)荻O管相移網(wǎng)絡(luò)相移網(wǎng)絡(luò)v 相位調(diào)制器是間接調(diào)頻電路的關(guān)鍵部件，通常采用變?nèi)荻O管相移網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)。v 圖6-14(a)所示為變?nèi)荻O管相移網(wǎng)絡(luò)，圖(b)是其高頻等效電路。662022/11/367圖6

16、-14 變?nèi)荻O管相移網(wǎng)絡(luò)與高頻等效電路（a）變?nèi)荻O管相移網(wǎng)絡(luò) （b）高頻等效電路68v 圖中C3對(duì)高頻載波短路，變?nèi)荻O管結(jié)電容和電感L組成并聯(lián)回路。v 電感L對(duì)直流短路，+9V直流電壓經(jīng)R3和R4以及電感L給變?nèi)荻O管加負(fù)偏壓，以選定靜態(tài)工作點(diǎn)。并聯(lián)諧振角頻率0由靜態(tài)工作點(diǎn)結(jié)電容CjQ和電感L決定，并設(shè)定其等于載波角頻率c。69v 調(diào)制信號(hào)經(jīng)電容C4耦合和電阻R3、電容C3濾去高頻雜波后，加到變?nèi)荻O管上，變?nèi)荻O管結(jié)電容則隨調(diào)制電壓變化，并聯(lián)回路的諧振角頻率0也隨調(diào)制電壓而變化。v 當(dāng)結(jié)電容增大時(shí)，諧振角頻率減小，阻抗頻率特性和相頻特性向左移；當(dāng)結(jié)電容減小時(shí)，諧振角頻率增大，阻抗頻率特

17、性和相頻特性向右移。如圖6-15所示。70圖6-15 阻抗頻率特性和相頻特性變化（a）阻抗頻率特性 （b）相頻特性71v 載波信號(hào)角頻率c=0，由R1、C1隔直，耦合輸入并聯(lián)回路，由R2、C2隔直，耦合輸出。v 調(diào)制信號(hào)電壓幅度為0時(shí)，并聯(lián)回路阻抗對(duì)載波角頻率c呈現(xiàn)為純電阻，相移為零。72v 調(diào)制信號(hào)電壓幅度向正值變化時(shí)，變?nèi)荻O管結(jié)電容減小，并聯(lián)回路諧振頻率增大，特性曲線向右移。v 并聯(lián)回路阻抗對(duì)載波角頻率c呈現(xiàn)為感性，相移為正相角，相移大小按調(diào)制電壓幅度變化規(guī)律變化73v 調(diào)制信號(hào)電壓幅度向負(fù)值變化時(shí)，變?nèi)荻O管結(jié)電容增大，并聯(lián)回路諧振頻率減小，特性曲線向左移。v 并聯(lián)回路阻抗對(duì)載波角頻率

18、c呈現(xiàn)為容性，相移為負(fù)相角，相移大小按調(diào)制電壓幅度變化規(guī)律變化。74v 圖6-14中，若將R3、C3的數(shù)值加大，也就是將時(shí)間常數(shù)RC加大，則使R3、C3不僅有高頻濾波的功能，而且具有對(duì)低頻調(diào)制信號(hào)積分的功能。v 這樣，加到變?nèi)荻O管相移網(wǎng)絡(luò)的是調(diào)制信號(hào)的積分，并聯(lián)回路輸出的則是調(diào)頻信號(hào)。75v LC并聯(lián)回路相頻特性線性范圍很小，只有中間一小段，不超過(guò)/6，則最大相偏不能超過(guò)/6。v 最大相偏就是調(diào)相指數(shù)，在間接調(diào)頻時(shí)就是調(diào)頻指數(shù)。v 這就使得間接調(diào)頻的頻偏不大，調(diào)制不夠深。v 一般可用多級(jí)LC并聯(lián)回路相移疊加的方法增大相移角度，以增大間接調(diào)頻的頻偏。76v 圖6-16所示為3級(jí)變?nèi)荻O管相移網(wǎng)

19、絡(luò)間接調(diào)頻電路，可產(chǎn)生的最大相偏為/2。v 圖中470k電阻和0.022F電容組成積分電路，調(diào)制信號(hào)u(t)經(jīng)過(guò)5F電容耦合到積分電路。v 3個(gè)0.022F電容上的積分電壓分別控制3個(gè)變?nèi)荻O管的結(jié)電容變化，實(shí)現(xiàn)3級(jí)間接調(diào)頻，輸出調(diào)頻信號(hào)。77圖6-16 3級(jí)變?nèi)荻O管相移網(wǎng)絡(luò)間接調(diào)頻電路78v2.擴(kuò)展間接調(diào)頻電路最大線性頻偏的擴(kuò)展間接調(diào)頻電路最大線性頻偏的方方法法v 為了擴(kuò)展間接調(diào)頻電路的最大線性頻偏，可以采用倍頻和混頻的方法。v 圖6-17所示為調(diào)頻廣播電臺(tái)間接調(diào)頻電路組成框圖。v 高穩(wěn)定度晶體振蕩器產(chǎn)生100kHz初始載波信號(hào)，音樂(lè)和話音信號(hào)經(jīng)積分電路積分后對(duì)初始載波信號(hào)進(jìn)行調(diào)相，實(shí)現(xiàn)間

20、接調(diào)頻。79圖6-17 調(diào)頻廣播間接調(diào)頻電路框圖80v 調(diào)相器的線性范圍限定調(diào)相指數(shù)MP0.5，對(duì)于間接調(diào)頻來(lái)說(shuō)，就是調(diào)頻指數(shù)Mf0.5。v 根據(jù)音樂(lè)和話音信號(hào)電壓幅度Um和公式fmkPUm,選取調(diào)相電路的調(diào)相比例系數(shù)kP（在間接調(diào)頻電路中就是調(diào)頻比例系數(shù)kf），使頻偏fm24.415Hz。81v 音樂(lè)和話音信號(hào)經(jīng)帶通濾波器選通的頻率范圍為100Hz15kHz。v 根據(jù)公式Mffm/F，在低音頻F100Hz時(shí)，計(jì)算得到Mf0.25，符合Mf0.5的要求。v 在高音頻F15kHz時(shí),由于頻偏與調(diào)制頻率無(wú)關(guān)，fm24.415Hz不會(huì)改變，由公式Mffm/F可知，更符合Mf0.5的要求。82v 10

21、0kHz初始載波頻率，24.415Hz頻偏，經(jīng)1個(gè)3倍頻器、3個(gè)4倍頻器的192次倍頻后，載波頻率增大為19.2MHz，調(diào)頻頻偏增大為4.68768kHz。v 該調(diào)頻信號(hào)再輸入混頻器，與頻率等于25.45 MHz的本振信號(hào)頻率相減，得到載頻為6.25MHz的調(diào)頻信號(hào)，而調(diào)頻信號(hào)的頻偏不會(huì)因混頻而改變，仍為4.68768kHz。83v 再通過(guò)2個(gè)4倍頻器的16次倍頻，載波頻率增大為超高頻頻率100MHz，頻偏增大為75kHz，送高頻功率放大器放大后，由天線發(fā)射到空中。v 各調(diào)頻廣播電臺(tái)的電路組成基本相同，只是送入混頻器的本振信號(hào)頻率在24.725.95MHz范圍內(nèi)各不相同，從而產(chǎn)生的超高頻載波頻

22、率在88108 MHz范圍內(nèi)各不相同。v 頻偏都是75kHz。84v6.4 鑒頻電路鑒頻電路v 調(diào)頻信號(hào)的解調(diào)稱為鑒頻，調(diào)相信號(hào)的解調(diào)稱為鑒相。v 調(diào)頻信號(hào)直接鑒頻的電路實(shí)現(xiàn)很困難，通常采用兩種間接方法來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)頻信號(hào)的鑒頻。85v 一種方法如圖6-18（a）所示，先將調(diào)頻信號(hào)通過(guò)頻幅轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)變成調(diào)頻調(diào)幅信號(hào),然后利用包絡(luò)檢波的方式取出調(diào)制信號(hào)。86v 另一種方法如圖6-18（b）所示，先將調(diào)頻信號(hào)通過(guò)頻相轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)變成調(diào)頻調(diào)相信號(hào),然后利用鑒相的方式取出調(diào)制信號(hào)。圖6-18 兩種間接鑒頻方法 （a）調(diào)頻-調(diào)幅轉(zhuǎn)換法（b）調(diào)頻-調(diào)相轉(zhuǎn)換法87v6.4.1 鑒頻電路性能指標(biāo)鑒頻電路性能指標(biāo)v 鑒頻電

23、路的性能指標(biāo)集中表現(xiàn)在鑒頻特性上，鑒頻特性為鑒頻輸出電壓的大小，與輸入調(diào)頻信號(hào)的瞬時(shí)頻率偏移之間的關(guān)系，如圖6-19所示。v 圖中，橫坐標(biāo)f為調(diào)頻信號(hào)瞬時(shí)頻率偏移，f=0對(duì)應(yīng)載波頻率fc，縱坐標(biāo)u為低頻輸出電壓。88圖6-19 鑒頻特性曲線89v 鑒頻特性技術(shù)指標(biāo)為v 1鑒頻鑒頻線性線性v 輸出電壓與輸入調(diào)頻信號(hào)頻率偏移應(yīng)成正比。v 2鑒頻鑒頻線性范圍線性范圍v 實(shí)際鑒頻電路的鑒頻特性都會(huì)是S形曲線，f=0兩邊的最大線性部分稱為鑒頻線性范圍。v 3鑒頻鑒頻靈敏度靈敏度v 單位頻率偏移輸出的低頻解調(diào)電壓大小。90v6.4.2 斜率鑒頻斜率鑒頻電路電路v 利用頻幅轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)特性曲線的斜線部分，將調(diào)頻

24、信號(hào)轉(zhuǎn)換成調(diào)頻調(diào)幅信號(hào)，然后再經(jīng)過(guò)包絡(luò)檢波取出原調(diào)制信號(hào)，這種鑒頻電路稱為斜率鑒頻電路。v 1單失諧回路單失諧回路斜率鑒頻器斜率鑒頻器v 用單個(gè)LC并聯(lián)回路做的鑒頻器，稱為單失諧回路斜率鑒頻器，如圖6-20所示。v LC并聯(lián)回路的諧振角頻率為0，在0點(diǎn)幅頻特性輸出最大。91圖6-20 單失諧回路斜率鑒頻器92v 調(diào)頻信號(hào)載波角頻率為c，位于LC并聯(lián)回路幅頻特性曲線下降段中點(diǎn)A點(diǎn)（或B點(diǎn)），如圖6-21所示。v 等幅的調(diào)頻信號(hào)通過(guò)電感耦合給LC并聯(lián)回路，載波角頻率c附近的瞬時(shí)角頻率偏移，使LC并聯(lián)回路輸出電壓U(t)的幅度發(fā)生變化，通過(guò)對(duì)c失諧的LC回路，將頻率偏移攜帶的信息復(fù)制到了包絡(luò)上。v

25、LC并聯(lián)回路輸出的調(diào)頻調(diào)幅信號(hào)，經(jīng)二極管VD包絡(luò)檢波，輸出原低頻調(diào)制信號(hào)u(t)。93圖6-21 單失諧回路頻幅轉(zhuǎn)換圖形94v 2.雙失諧回路雙失諧回路鑒頻器鑒頻器v 單個(gè)LC并聯(lián)回路諧振特性的斜線部分有彎曲，不夠直，所以單失諧回路鑒頻器的鑒頻特性線性不好。v 圖6-22所示為由兩個(gè)LC并聯(lián)回路組成的雙失諧回路鑒頻器。v 兩個(gè)LC并聯(lián)回路電感的同名端設(shè)置相反，如圖6-22(a)所示。諧振頻率分別為1和2，諧振特性如圖6-22(b)中兩條虛線所示，載波角頻率c處于1與2的中點(diǎn)。95圖6-22 雙失諧回路鑒頻器和鑒頻特性。(a)雙失諧回路鑒頻器 (b)鑒頻特性9697v6.4.3 相位鑒頻電路相位

26、鑒頻電路v 通過(guò)頻相轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)把調(diào)頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成調(diào)頻調(diào)相信號(hào)，再用鑒相電路取出調(diào)制信號(hào)，這種間接鑒頻電路稱為相位鑒頻電路。v 1.頻相轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)頻相轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)特性特性v 在LC并聯(lián)回路輸入端串聯(lián)一個(gè)小電容C1，如圖6-23（a）所示，可以組成頻相轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)調(diào)頻信號(hào)到調(diào)頻調(diào)相信號(hào)的轉(zhuǎn)換。9899圖6-23 頻相轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)及其相頻特性 (a)頻相轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò) (b)相頻特性100101102103v 式中為輸入信號(hào)角頻率對(duì)回路諧振角頻率的偏移。v 可見，該網(wǎng)絡(luò)不僅產(chǎn)生了90固定相移，而且產(chǎn)生了與角頻率偏移成正比的相移，所以稱為90頻相轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)。104v 2.相位鑒頻相位鑒頻電路電路v 圖6-24所示為雙差分

27、正交移相式鑒頻電路，由90頻相轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)和雙差分乘積型鑒相器組成，根據(jù)（6-27）式調(diào)節(jié)L的電感量，使回路諧振角頻率等于調(diào)頻信號(hào)載波角頻率。105圖6-24 雙差分正交移相式鑒頻電路106v 調(diào)頻信號(hào)uFM（t）經(jīng)VT1射極跟隨器放大后分為兩路，一路由500電阻上輸出大信號(hào)u1，從VT7的基極單端輸入雙差分電路；v 另一路由50電阻上輸出小信號(hào)u4，經(jīng)C1、L、C和R組成的90頻相轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換為調(diào)頻調(diào)相信號(hào)u5，再由VT2射極跟隨器放大為u2，從VT3、VT6的基極雙端輸入雙差分電路。v 電源VCC經(jīng)4個(gè)二極管正向壓降穩(wěn)壓，給VT4、VT5的基極加固定偏置電壓。107108109v6.4.4限幅

28、電路限幅電路v 調(diào)頻信號(hào)在發(fā)送、傳輸和接收過(guò)程中，不可避免地要受到各種干擾。v 這些干擾會(huì)使調(diào)頻信號(hào)的振幅發(fā)生變化，產(chǎn)生寄生調(diào)幅，使鑒頻輸出信號(hào)疊加有干擾信號(hào)而產(chǎn)生失真。v 由于調(diào)頻信號(hào)原本是等幅信號(hào)，可以先用限幅電路，在鑒頻之前，把疊加的寄生調(diào)幅消除，使其重新成為等幅信號(hào)，然后再進(jìn)行鑒頻。110v 1.二極管限幅器v 圖6-25（a）所示為雙二極管限幅器，二極管VD1和VD2正負(fù)極性反向并聯(lián)。v 當(dāng)輸入電壓ui正、負(fù)半周幅度大于二極管截止電壓Vbz時(shí)，二極管VD1和VD2導(dǎo)通，將輸出電壓uo正、負(fù)半周幅度箝位于二極管截止電壓Vbz，達(dá)到限幅目的。v 圖6-25（b）、（c）所示為限幅輸入、輸

29、出波形。v 調(diào)頻信號(hào)要先放大到足夠大，限幅才能起作用。111（a）112 圖6-25 雙二極管限幅器（a）雙二極管限幅器電路（b）輸入信號(hào)（c）限幅輸出信號(hào)113v 2.晶體管限幅器v 圖6-26所示為用晶體管放大器作限幅電路。v 當(dāng)輸入信號(hào)很大時(shí)，超過(guò)了晶體管輸出特性的放大區(qū)域，正半周波峰部分被飽和削波，負(fù)半周波谷部分被截止削波，起了限幅作用。v 為了提高限幅效果，可適當(dāng)降低集電極電源電壓，也可以降低基極偏置電壓，或增大集電極負(fù)載電阻。114圖6-26 晶體管限幅器115v6.5 數(shù)字信號(hào)調(diào)制與解調(diào)數(shù)字信號(hào)調(diào)制與解調(diào)v6.5.1 數(shù)字信號(hào)調(diào)制數(shù)字信號(hào)調(diào)制v 數(shù)字通信傳輸?shù)氖菙?shù)字信號(hào)，數(shù)字調(diào)制

30、與解調(diào)電路是數(shù)字通信系統(tǒng)必不可少的重要部件。v 數(shù)字信號(hào)對(duì)載波的調(diào)制，同樣可以控制載波振蕩信號(hào)的振幅、頻率或相位，分別稱為幅移鍵控（ASK）、頻移鍵控（FSK）和相移鍵控（PSK）。v 如圖6-27所示。116圖6-27 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制的波形和方框圖（a）幅移鍵控（b）頻移鍵控（c）相移鍵控117v 幅移鍵控（ASK）是用數(shù)字信號(hào)u（t）控制鍵控開關(guān)，“1”時(shí)合上有載波fC輸出，“0”時(shí)放開無(wú)載波fC輸出。v 頻移鍵控（FSK）是用數(shù)字信號(hào)u（t）控制鍵控開關(guān)，“1”時(shí)接載波發(fā)生器，輸出載波fC1，“0”時(shí)接載波發(fā)生器，輸出載波fC2。v 相移鍵控（PSK）是用數(shù)字信號(hào)u（t）控制鍵控開關(guān)，“

31、1”時(shí)接載波發(fā)生器，輸出載波fC，“0”時(shí)接移相器，輸出移相的載波fC。118v6.5.2 數(shù)字信號(hào)解調(diào)數(shù)字信號(hào)解調(diào)v 數(shù)字信號(hào)解調(diào)的方法有很多種，例如同步解調(diào)法，包絡(luò)解調(diào)法，相干解調(diào)法，等等。v 部分二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)解調(diào)方框圖如圖6-28所示。v 幅移鍵控（ASK）用包絡(luò)解調(diào)。接收機(jī)接收的UASK（t）信號(hào)經(jīng)帶通濾波器濾去干擾雜波，取出fC載波信號(hào)，由包絡(luò)檢波為高低電平信號(hào)。v 再由取樣判決器，再生輸出方方正正的數(shù)字信號(hào)。119 圖6-28 二進(jìn)制數(shù)字解調(diào)方框圖（a）ASK包絡(luò)解調(diào)（b）FSK同步解調(diào)（c）PSK極性比較解調(diào)120v 頻移鍵控（FSK）用同步解調(diào)。v 接收機(jī)接收的UFSK（t）

32、信號(hào)分為兩路，分別由fC1和fC2帶通濾波器取出頻率為fC1和fC2載波信號(hào)，與同頻同相的本振信號(hào)相乘，分別輸出高低電平信號(hào)。v 再由取樣判決器，再生輸出方方正正的數(shù)字信號(hào)。121v 相移鍵控（PSK）用極性比較解調(diào)。v 接收機(jī)接收的UPSK（t）信號(hào)由fC帶通濾波器濾去雜波，取出頻率為fC和頻率為fC相移的載波信號(hào)，與頻率為fC相位為0的本振信號(hào)相乘，同相輸出為正，反相輸出為負(fù)。v 再由取樣判決器，再生輸出方方正正的數(shù)字信號(hào)。122v6.6 實(shí)訓(xùn)實(shí)訓(xùn)v6.6.1 單片集成調(diào)頻發(fā)射機(jī)裝配與單片集成調(diào)頻發(fā)射機(jī)裝配與調(diào)試調(diào)試v Motorola公司生產(chǎn)的MC2831A和MC2833都是單片集成FM

33、低功率發(fā)射機(jī)電路,適用于調(diào)頻通信、無(wú)線控制設(shè)備。v 圖6-29所示為用MC2833構(gòu)成的調(diào)頻發(fā)射機(jī)電路，產(chǎn)生49.7MHz的調(diào)頻信號(hào)由天線發(fā)射。123圖6-29 用MC2833構(gòu)成的調(diào)頻發(fā)射機(jī)電路124v 話音信號(hào)由5腳輸入，經(jīng)音頻放大器放大后，送入可變電抗器，通過(guò)改變電抗值，實(shí)現(xiàn)對(duì)載波振蕩器振蕩頻率的調(diào)制。v 載波振蕩器的中心頻率由1和16腳外接晶體決定，晶體為基頻晶體。調(diào)頻信號(hào)由緩沖器隔離緩沖后由14腳輸出，外接負(fù)載為L(zhǎng)C并聯(lián)回路。v LC并聯(lián)回路諧振頻率為晶振頻率的3倍，實(shí)現(xiàn)3倍頻，同時(shí)也使調(diào)頻頻偏增加3倍。125v 3倍頻后的調(diào)頻信號(hào)由電容耦合到13腳，輸入到內(nèi)部晶體管VT1的基極。v VT1與11腳外接LC并聯(lián)回路構(gòu)成高頻功率放大器。v 經(jīng)VT1放大后的調(diào)頻信號(hào)由電容耦合到8腳，輸入到內(nèi)部晶體管VT2的基極，由VT2第二級(jí)放大。v VT2放大后的信號(hào)由9腳輸出，由LC并聯(lián)回路濾波