【正文】 別當 n M 時 ， Jn(M) 的數(shù)值已很小且隨 n 的增加迅速下降 。 2． 調(diào)頻信號的平均功率 根據(jù) 帕塞瓦爾定理 ， 調(diào)頻信號的平均功率等于各頻譜分量平均功率之和 ， 在單位電阻上 ， 其值為 ??????nn MVP )(J2 f22mav由 第一類貝塞爾函數(shù) 的特性： 1)(J f2 ??????nn M22mavVP ? 即 當 Vm 一定時 ， 調(diào)頻波的平均功率等于未調(diào)制時的載波功率 ， 其值與 Mf 無關(guān) 。 ③ n 次邊頻分量的振幅與貝塞爾函數(shù)值 Jn(Mf) 成比例 。 其中 ， n為奇數(shù)的上 、 下邊帶分量的振幅相等 ， 極性相反；而 n為偶數(shù)的上 、 下邊頻分量的振幅相等 ， 極性相同 。 調(diào)制角頻率 ? ：瞬時角頻率變化的快慢程度。 ③ v (t) = Vmcos(?ct + Mpcos? t + ?0) 按調(diào)制信號對時間的導數(shù)值變化的調(diào)頻信號 單音調(diào)制時 ， 盡管兩種已調(diào)信號的 ??(t) 和 ?? (t) 均為簡諧波 ， 但 ??m 隨 V?m 和 ? 的變化規(guī)律不同 。 (3)調(diào)頻信號 矢量長度：恒值 Vm 轉(zhuǎn)動角速度：在載波角頻率 ?c上疊加按調(diào)制信號規(guī)律變化的瞬時角頻率 ??(t) = kfv?(t) 。 第 4 章 第 5 章 角度調(diào)制信號的基本特性 調(diào)頻信號和調(diào)相信號 調(diào)角信號的頻譜 調(diào)角信號的頻譜寬度 小結(jié) 1． 角度調(diào)制 (調(diào)角 ) (1)調(diào)頻 (FM)： 載波信號的 頻率 按調(diào)制信號規(guī)律變化 (2)調(diào)相 (PM)： 載波信號的 相位 按調(diào)制信號規(guī)律變化 兩種調(diào)制方式均表現(xiàn)為載波信號的瞬時相位受到調(diào)變，故統(tǒng)稱為 角度調(diào)制 ，簡稱 調(diào)角 。 調(diào)角優(yōu)點：抗干擾能力強 缺點：頻譜寬度增加 2． 兩種調(diào)制信號的基本特性 載波一般式： v = Vmcos?(t) 矢量表示， Vm ： 矢量的長度 ， ?(t) ： 矢量轉(zhuǎn)動的瞬時角度 (類似于圓周運動中的角位移 )。 調(diào)頻信號的一般表達式 ]d)(c o s [)(00fcm ?? ??? ? t Ω ttvktVtv kf ： 比例常數(shù) ，單位為 rad/s?V。 當 V?m 一定， ? 由小增大時： FM 中的 ??m ( = kf V?m )不變 ， 而 Mf (= kfV?m/? )隨 ? 成反比地減小 。 最大角頻率 ??m ：瞬時角頻率偏離 ?c 的最大值。 為簡化，令 ?0 = 0，則 載波和各邊頻分量振幅隨 Mf 而變化 。 時 ， 載波分量振幅等于零；而當 Mf 為某些其他特定值時 ， 又可使某些邊頻分量振幅等于零 。 ④ 載波與各邊頻分量的振幅均與調(diào)頻指數(shù) Mf 有關(guān) 。 改變 Mf 可引起載波分量和各邊頻分量之間功率的重新分配 ， 但不會引起總功率的改變 。 因此 ， 若忽略振幅小于 ?Vm( ? 為某一小值 )的邊頻分量 ， 則調(diào)角信號實際占據(jù)的有效頻譜寬度是有限的 ， 其值為 BW? = 2LF。 2． 卡森公式 若 L 不是正整數(shù) ，則應用大于并最靠近該值的正整數(shù)取代 。 M 1 時：有 BWCR ? 2MF = 2?fm (M = ) 稱為 寬帶調(diào)角信號 。 但是 ， 實踐表明 ， 復雜信號調(diào)制時 ， 大多數(shù)調(diào)頻信號占有的頻譜寬度仍可用單音調(diào)制時的公式表示 ， 僅需將其中的 F 用調(diào)制信號中 最高 調(diào)制頻率 Fmax 取代 ，?fm 用最大頻偏取代 。 解： BWCR = 2(M + 1)F = 2( ?fm + F ) (1) BWCR= 2 ? (75 + ) kHz ? 150 kHz (2) BWCR= 2 ? (75 + 1) kHz = 152 kHz (3) BWCR= 2 ? (75 + 10) kHz = 170 kHz 盡管調(diào)制頻率變化了 100 倍，但頻帶寬度變化很小。 ③ 調(diào)頻調(diào)相均為頻譜非線性變換的已調(diào)信號 ， 因此 ，理論上 ， 它們的調(diào)制與解調(diào)電路均不能采用相乘器和相應的濾波器所組成的電路模型來實現(xiàn) 。 2． 間接調(diào)頻 (1)定義 通過調(diào)相實現(xiàn)調(diào)頻的方法。 vO(t) = Vmcos[?ct +kf ] ttvt Ω d)(0?vO(t) = Vmcos[?ct +kf ] ttvt Ω d)(0?當 v?(t) = V?mcos? t 時，上式可表示為 vO(t) ? Vmcos(?ct + Mfsin? t) vO(t) = Vmcos[?ct + kpk1 ] ΩtΩV Ω s inm式中， Mf ? kp(k1V?m/?) = ??m/?， ??m = kpk1V?m Mf：調(diào)頻指數(shù) ， 與調(diào)制信號振幅 V?m 成正比 。 (2)特性 如圖 522 所示 。 圖中 ， ?fm 即為調(diào)頻信號的最大頻偏 。 2． 可變電抗器件的種類 ② 鐵氧化磁芯繞制的線圈 。 接入振蕩回路當中 ， 可得瞬時頻率按講話聲音強弱變化的調(diào)頻信號 。 接入方法：全接入 、 部分接入 1． 變?nèi)荻O管作為振蕩回路總電容的直接調(diào)頻電路 (1)原理電路 為 LC 正弦振蕩器中的諧振回路。 j1LC將 Cj 代入 ?osc ? ?0 = 中，得 2)1()1(1 cQjj0o s cnxLCxLCn?????? ??? (5210) 式中， 為 v? = 0 的振蕩 (載波 )角頻率， 與 VQ 有關(guān)。 圖 524 歸一化調(diào)頻特性曲線 因此 ， 變?nèi)荻O管作為振蕩回路總電容 ， 應選用 n = 2 的 超突變結(jié) 變?nèi)莨?。 ② 當 n = 2 時， ??c = 0， ??2m = 0，實現(xiàn)不失真調(diào)頻。 ② 正確選擇 C1 和 C2 的大小。 當 CjQ 一定時 ， C2 越小 ， P1 越大； C1 越大 ， P2 越大 ，其結(jié)果都使 p 值增大 ， 因此 ??m 越小 。 C1：隔直電容 。 (1)中心頻率為 140 MHz 的變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路。 用矢量表示 ， 兩矢量相互正交 ， 其中雙邊帶信號矢量的長度按 VmMpcos? t 的規(guī)律變化 。 (2)工作原理 并聯(lián)諧振回路，阻抗： )(j00ee ze)()(2j1)j(??????? ZQRZ ????其中： j0e0ee1LCLRLRQ ??? ??? ，])(2a rct a n[)(])(2[1)(00e200ee????????? ?????? RZz，若加在變?nèi)荻O管上的電壓 v = ? (VQ+v?) = ? (VQ+V?mcos?t)， 相應的 Cj 為 nnΩ ΩtmCVVvCC)c o s1()1(jBjQj ????? 設(shè) v? = 0， Cj = CjQ ， 諧振回路的諧振角頻率 ?0 等于輸入激勵電流的角頻率 ?c ， 即 ?0 = ?c = 1/ ， 當加上 v? ，?0將隨 v? 而變化 ， 其值 為 jQLC2/c00 )c o s1()()( nΩ Ωtmtv ??? ??? 回路提供的相移 ?z(?) 將隨 v? 即 ?0 而變化 。因此 6)(z????)()(2)()(2a r c t a n)(00e00ez ttQttQ???????? ??????當 ? = ?c 時 e0c00c0ccecz )()(2)()]([2)( QttttQ?????????????????????通常滿足 ??0(t) ?c，上式簡化為 6c o sc o s)(Δ2)(peec0cz????? ΩtMΩtnmt????式中， Mp = Qenm， Mp 應小于 ?/6。 4． 實際電路 (p278，圖 5222) L 、 D ：諧振回路 。 R C4 ：高音頻濾波；音頻積分 (a)實用電路 (b)高頻通路 (c)調(diào)制頻率通路 若 C4 取值較大 ， 則 v? (t) 在積分電路 R3C4 中產(chǎn)生的電流 i?(t) ? v?(t) / R3， 向電容 C4 充電 ，故 D 上的調(diào)制信號電壓 ttvCRttiCtv t Ωt ΩΩ d)(1d)(1)( 04304?? ??? 若 v?(t) = V?mcos? t， D 上的調(diào)制信號電壓 ΩtCΩRVtv ΩΩ s i n)(43m??這樣，調(diào)相電路便轉(zhuǎn)換為 間接調(diào)頻電路 。 四、間接調(diào)頻與直接調(diào)頻電路性能上的差別 調(diào)相電路能夠提供的最大線性相移 Mp 均受到調(diào)相特性非線性的限制 ， 且其值都很小 。 cm 2 ?? mn?? 所以 ， 兩種調(diào)頻受限制的參數(shù)不同 。 2． 擴大最大頻偏的方法 ——倍頻 設(shè)調(diào)頻波瞬時角頻率為 ? = ?c + ??mcos? t， 通過 n 倍頻器 ， 其瞬時角頻率增大 n 倍 ， 變?yōu)? n?c + n??mcos? t。 利用倍頻器 、 混頻器的上述特點 ， 可以實現(xiàn)在要求的載波頻率上擴展頻偏 。 調(diào)相器輸入載波頻率為 100 kHz， 產(chǎn)生的最大頻偏設(shè)為 Hz(已知 100 Hz上能產(chǎn)生的最大線性頻偏為 26 Hz)， 通過三級四倍頻和一級三倍頻 ， 可以得到 fc = MHz， ?fm = kHz 的調(diào)頻波 ，再通過混頻將其載波頻率降低到 MHz， 后通過兩個四倍頻器 ， 就能得到所需的調(diào)頻器 。 在調(diào)頻接收機中 ， 因多種原因 (如頻率特性不均 、 干擾等 )會導致調(diào)頻信號振幅發(fā)生變化 。 2． 鑒頻特性 描述 vO 隨瞬時頻偏 (f ? fc) 的變化特性 ， 如圖 531 所示 。 在傳輸視頻信號時 ， 還必須滿足相位失真和瞬變失真的要求 。 (1)斜率鑒頻器 ① 將輸入調(diào)頻波通過具有合適頻率特性的 線性網(wǎng)絡 ，使輸出調(diào)頻波的 振幅 按照瞬時頻率的規(guī)律變化 。 圖 533 相位鑒頻器的實現(xiàn)模型 (3)脈沖計數(shù)式鑒頻器 ① 調(diào)頻波通過 非線性變換網(wǎng)絡 變成 調(diào)頻等寬 脈沖序列。 當線性網(wǎng)絡輸入端作用著調(diào)頻信號 v1(t) 時 ， 它的輸出 v2(t) 響應為 v2(t) = F 1 [F 2(j?)] = F 1 [F 1(j?)A(j?)] (535) 上述分析十分困難，僅在個別理想情況下才能方便求解，得出所需結(jié)果。 相位鑒頻器的實現(xiàn)模型如下圖 所示 。 故瞬時角頻率為 ?(t) 的輸入調(diào)頻信號，在網(wǎng)絡輸出端的響應為 )()j()( 1)(2 tvAtv t??? ??若 ?(t) = ?c + ??mcos?t， 即 v1(t) ? Vlmcos(?ct + Mfsin?t)，則 ③ 網(wǎng)絡滿足準靜態(tài)的條件：理論證明 ， 若網(wǎng)絡的 3dB帶寬為 ， 輸入調(diào)頻波的最大角頻偏和調(diào)制的頻率分別為 ??m和 ?， 則當 或 或 網(wǎng)絡就可滿足準靜態(tài)條件 。 圖 5312 振福限幅器的作用 2． 差分對管振幅限幅器 (1)電路 圖 5314 差分對管振福限幅器 (2)原理 輸入 vS 較大 ， iC 上下削平 ， 后接諧振回路 ， 可得等幅調(diào)頻波 。 3． 擴大鑒頻特性范圍 單失諧回路鑒頻器：諧振曲線線性范圍小 ， 為擴大鑒頻特性范圍 ， 多采用雙失諧回路構(gòu)成 平衡回路斜率鑒頻器 。 配置恰當 ， 補償兩曲線中的彎曲部分 ，可獲線性范圍較大的鑒頻特性曲線 。 π423 BWBWf ???二、集成電路中采用的斜率鑒頻器 圖 5317 集成電路中廣泛采用的 斜率鑒頻電路 1．電路 L1C1C2：線性網(wǎng)絡 ， 作用： f – V 變換 ， 輸出調(diào)頻調(diào)幅電壓 v1 (t) ， v2 (t)； T1T2：射隨器； T3T4：三極管包絡檢波器 ， 輸出解調(diào)波； T5T6：差分放大器 ， 放大解調(diào)電壓