【正文】 (t) ? ?c Mp? sin? t ? ?c ??msin? t 最大角頻偏 ??m ? Mp? ? kpV?m? ， 與 V?m ? 成正比。第 5 章 角度調(diào)制與解調(diào)電路 概 述 角度調(diào)制信號的基本特性 調(diào)頻電路 調(diào)頻波解調(diào)電路 數(shù)字調(diào)制與解調(diào)電路 概 述 頻譜變換 1． 頻譜搬移：振幅調(diào)制、解調(diào)、混頻 2．非線性變換：角度調(diào)制與解調(diào) 頻譜變換電路 頻譜搬移電路 頻譜非線性變換電路 功 能 用 途 輸入信號頻譜沿頻率軸搬移 輸入信號的頻譜做特定的非線性變換 調(diào)幅、檢波、混頻 角度調(diào)制與解調(diào)電路 特 點 位 置 兩信號僅在頻譜線上移動，不產(chǎn)生與原頻譜無關的頻譜分量 頻譜變換 ， 將產(chǎn)生新的豐富的頻譜分量 。 Vmcos[?ct + kf + ?0] ? t Ω ttv0 d)(類型 物理量 Vm ?(t) ?(t) v(t) 調(diào) 幅 信 號 調(diào) 頻 信 號 調(diào) 相 信 號 Vm0 + kav?(t) ?c ?ct + ?0 [Vm0 + kav?(t)] cos(?ct + ?0) 恒 值 ?c + kfv?(t) 00fc d)( ?? ?? ? ttvkttΩ恒 值 ttvk Ωd)(dpc ???ct + kpv?(t) +?0 Vmcos[?ct + kpv?(t) +?0] 3． 三種調(diào)制方法的基本特性，調(diào)頻、調(diào)相的比較 調(diào)頻信號可以看成 ??(t)按調(diào)制信號的時間積分值規(guī)律變化的調(diào)相信號 調(diào)相信號可看成 ??(t)按調(diào)制信號的時間導數(shù)值規(guī)律變化的調(diào)頻信號 相 同 調(diào) 頻 信 號 調(diào) 相 信 號 ?(t) 和 ?(t) 都同時變化 ??(t )隨調(diào)制信號規(guī)律線性變化 ??(t)隨調(diào)制信號規(guī)律線性變化 聯(lián) 系 區(qū) 別 4． 調(diào)頻與調(diào)相指數(shù) 設單音調(diào)制 ， v?(t) = V?mcos? t (1)調(diào)頻 ① ?(t) = ?c + kfV?mcos? t = ?c + ??mcos? t 式中： ??m = 2??fm = kfV?m ， 最大角頻偏 ， 與調(diào)制信號振幅 V?m 成正比； ② ?(t) = ?ct + sin? t + ?0 = ?ct + Mfsin? t + ?0 ΩVk ΩmfMf = kfV?m/? = FfΩmm ??? ? ， 調(diào)頻指數(shù) ，與調(diào)頻波的最 大相移與 V?m 成正比，與 ? 成反比，其值可大于 1。 調(diào)角信號的頻譜 1． 單音調(diào)頻信號的頻譜 單音調(diào)制時 ， 兩種已調(diào)信號中的 ?? (t) 均為簡諧波 ，因而它們的頻譜結(jié)構(gòu)是類似的 。 當 Mf = ， 1， 5 時調(diào)頻信號頻譜： ① 頻譜不再是調(diào)制信號頻譜的簡單搬移 ， 而是由載波分量和無數(shù)對邊頻分量所組成 ， 每一邊頻之間相隔 Ω。 而調(diào)幅信號平均功率不僅與 Vm 還與 Ma 有關 ， 且隨著 Vm 和 Ma 增大而增大 )211(d)c o s1(2 1 2a02a0av MPttMPP ????? ? ? ?? ??1． 調(diào)角信號的頻寬 調(diào)角信號包括無限多對邊頻分量 ， 頻譜寬度應無限大 。 當 n M + 1 時 ， Jn(M) 恒小于 。 例 1：在調(diào)頻廣播系統(tǒng)中 ， 按國家標準規(guī)定 (?fm)max = 75 kHz， Fmax = 15 kHz， 通過計算求得 k H z1 8 0]1)([2 m a xm a xm a xmCR ???? FFfBW= 2LFmax = 2 ? 8 ? 15 kHz = 240 kHz 故實際選取的頻譜寬度為 200 kHz， 即二值的折中值 。 但工程上 ， 在做某些近似 后 ， 相乘器仍可作為構(gòu)成電路的主要器件 (例：矢量合成法調(diào)相電路 、 乘積型鑒相電路 )。 調(diào)相器是實現(xiàn)間接調(diào)頻的關鍵 ， 其作用是產(chǎn)生受調(diào)制信號振幅 V?m 線性控制的附加相移 ?(?c) 。 3． 調(diào)頻特性的非線性 (1)中心頻率偏離量 若調(diào)頻特性非線性 ， 則由余弦調(diào)制電壓產(chǎn)生的 ?f(t)為非余弦波形 ， 它的傅里葉級數(shù)展開式為 ?f(t) = ?f0 + ?fm1cos? t + ?fm2cos2? t + ??? 式中 ， ?f0 = f0 – fc 為 ?f(t) 的平均分量 ， 表示調(diào)頻信號的中心頻率由 fc 偏離到 f0 ， 稱為 中心頻率偏離量 。 ③ 變?nèi)荻O管 。 Qjc1LC??2)1()1(1 cQjj0o s cnxLCxLCn?????? ??? (5210) 上式為歸一化調(diào)頻特性曲線方程 ， 反映了振蕩角頻率 ?osc 隨 x(即 v? )變化的關系式 。 cm 2 ?? mn?? ③ 變?nèi)荻O管由 PN 結(jié)組成 ， 其性能受溫度影響較大 ，為減少影響 ， 可采用 部分接入 電路 。 二、電路組成 控制電路的接入原則：既可將 VQ 和 v? 加到變?nèi)荻O管上 ， 實現(xiàn)控制作用 ，又不影響振蕩器的正常工作 。 ① T 的直流偏置： 雙電源供電 ② 振蕩電路變?nèi)莨苋尤氲碾姼腥c式 ③ D 的直流偏置 ④ 調(diào)制信號接入 ? 型濾波 (2) 中心頻率為 90 MHz 的直接調(diào)頻電路 ① 振蕩電路：變?nèi)莨懿糠纸尤?、 電容三點式 ② 變?nèi)莨芸刂齐娐? ③ 調(diào)制電路：v?(t) 經(jīng) 47 ?F 隔直電容和 47 ?H 高頻扼流圈加到變?nèi)莨苌? (3) 100 MHz 晶體振蕩器的變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路 T1：音頻放大器； T2 ：皮爾斯晶體振蕩器 諧振回路：調(diào)諧在三次諧波 間接調(diào)頻電路 ——調(diào)相電路 實現(xiàn)間接調(diào)頻電路的關鍵：調(diào)相電路。 因此 ， iS(t) 在回路上產(chǎn)生的電壓將是相位受 v? 調(diào)變的調(diào)相信號 。 R1 和 R2 ：隔離電阻隔離諧振回路輸入和輸出 。 對間接調(diào)頻 Mf = kp(k1V?m/?) = ??m/? (523) 故 ??m = kpk1V?m ， 調(diào)相電路選定后 ， 只與 V?m 有關而與 ?c 無關 ?？梢姳额l器可不失真地將 ?c 和 ??m 同時增大 n 倍 ， 而相對角頻偏 (n ??m /n?c ? ??m /?c) 不變 。 限幅鑒頻實現(xiàn)方法概述 調(diào)頻波解調(diào)電路 斜率鑒頻電路 相位鑒頻電路 1． 概念 2． 作用 從已調(diào)波中檢出反映在頻率或相位變化上的調(diào)制信號 。 圖 531 鑒頻特性 3． 鑒頻跨導 鑒頻特性原點處的斜率 c)( cODffffvS????? 單位 V/Hz。 ② 通過 包絡檢波器 輸出反映振幅變化的解調(diào)電壓。 1． 等幅調(diào)頻波通過 理想微分網(wǎng)絡 的響應特性 一個理想的微分網(wǎng)絡，其頻率特性 A(j?) = jA0? ??????????02)(0)(A0??????　　　　AA幅頻特性：線性 相頻特性：恒值 它的輸出響應為 v2(t) = F ?1 [F 1(j?)A(j?)] = F ?1 [jA0?F1(j?)] 利用傅里葉變換的微分特性 圖 536 )j(j]d )(d[ 11 ?? Ft tv ? FttvAttvAFAFAtvd)(d]}d)(d[{])j(j[])j([j)(101011011012????FFF F????當 v1 = V1mcos(?ct + Mfsin? t) 時 (Mf= ??m/?) v2(t) = ?A0V1m(?c + ??mcos? t) sin(?ct + Mfsin? t) (538) V2m = A0V1m(?c + ??mcos? t) 可見 ， 經(jīng)過 理想微分網(wǎng)絡 ， 等幅 調(diào)頻波變成了幅度按調(diào)制規(guī)律變化的 調(diào)幅 調(diào)頻波 (信號的瞬時頻率變化不失真地反映在輸出調(diào)頻信號的振幅 V2m 上 )， 可通過包絡檢波器解調(diào) 。 / MBW??? 2 BW??? ?? BWM??? ?)]c o s(si nc o s[)c o s(])(si nc o s[)()(mcAfcmc1m)(Afc)(1m2ttMttAVtMtAVtv tt???????????????? ???????????? ??振幅、相位均隨 ?(t) 變化 四、振幅限幅器 作用：將寄生 調(diào)幅 的調(diào)頻信號變換為 等幅 的調(diào)頻信號。 (1)電路 圖 5316 雙失諧回路斜率鑒頻器 vO = vAV1 ? vAV2 圖 5316 中 ， 上諧振回路調(diào)諧在 f01， 下諧振回路調(diào)諧在 f02， 它們各自失諧在輸入調(diào)頻波載波頻率 fc 的兩側(cè) ， 并且與 fc 間隔 ? f 相等 ， 即 ? f ? f01 ? fc = fc? f02。 2．原理 圖 5318 鑒頻特性曲線 特性曲線 如圖 5318(a)所示 。 2． 工作原理 設兩個輸入信號分別為 tVtv ?c o s)( m11 ?)s i n ()2c o s ()( 2m2m2 ???? ???????? tVtVtv 除 90? 固定相移外 ， 它們之間的 相位差 為 ?? 。 在 |??| ?/2 范圍內(nèi) ， 相應的平均分量為 圖 5321 兩個開關波形相乘后的波形 ???????????????????????????022π0000av2]d dd[dItttItII?? 通過低通濾波器 ， 得到鑒相器的輸出電壓為 ， ???? C0O2 RIv 為在 |??| ?/2 內(nèi)的一條通過原點的直線 ， 并向兩側(cè)周期性重復 。 1V?111 j VCI ?? ?? 1I?② 輸出電壓 ξRCVξRIVj1jj11112 ????????在 ?0 附近，網(wǎng)絡的增益 A(j?) 可近似表示為 ξRCξRCVVAj1jj1j)j( 10112??????????或 (5325) ????? a r cta n2)(1)( A210 ????? ，ξRCAξRCξRCVVAj1jj1j)j( 10112??????????或 (5325) ????? a r cta n2)(1)( A210 ????? ，ξRCA式中 ， 定義為 廣義失諧量 ， 其中 00e00e 2)( ???????? ???? RCCLRLRQCCL)()(110e10 ?????? ???? ， ③ 幅頻特性和相頻特性曲線可根據(jù) 式 (5325) 畫出 ，如圖 5326 所示 。 若 arctan? 限制在 ? ?/12 ， 即 |? | 時 ， 由 可近似認為 ，　　 ????? a r c t a n2)(1)( A210 ????? ξRCAA(?) ? A(?0) = ?0C1R 00eA 222 ????? ??????? Q 若輸入調(diào)頻信號的瞬時角率 ?(t) ? ?c ? ??(t)， 且 ?0 = ?c， 代入上式 ， 則 ceA)(2??? tQ ???因而， 由 式 (5327)，可得 )(Δ)](12)[((20)(20)(dce10smTC0A0smTC0OtAtQRCVVRIAVVRItv?????????????式中， 鑒相靈敏度 。 圖 5328 耦合回路疊加型相位鑒頻器電路