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正文內(nèi)容

[信息與通信]角度調(diào)制與解調(diào)(參考版)

2024-12-10 22:55本頁面
  

【正文】 比例鑒頻器具有自動限幅的功能,能夠抑制寄生調(diào)幅干擾。前三種鑒頻器的基本原理都是由實現(xiàn)波形變換的線性網(wǎng)絡和實現(xiàn)頻率變換的非線性電路組成。 與調(diào)幅波的檢波一樣,鑒頻和鑒相也是從已調(diào)信號中還原出原調(diào)制信號。 直接調(diào)頻可獲得大的頻偏,但中心頻率的頻率穩(wěn)定度低;間接調(diào)頻時中心頻率的頻率穩(wěn)定度高,但難以獲得大的頻偏,需采用多次倍頻、混頻加大頻偏。 ,直接調(diào)頻與間接調(diào)頻。 。 , 但其中調(diào)頻波的 mf與調(diào)制頻率 F成反比,而調(diào)相波的 mp則與調(diào)制頻率 F無關。 ,但其能量集中在中心頻率 f0附近的一個有限頻段內(nèi)。 調(diào)頻的瞬時頻率隨調(diào)制信號線性變化,調(diào)相波的瞬時相位隨調(diào)制信號線性變化。因而很好地起到了穩(wěn)幅的作用。 經(jīng)推導比例鑒頻器的輸出電壓 ` ` 6 3 46 3 6 ` `4 3 ` `42613= ( )221 2 1( ) [ 1 ] [ 1 ] [ ]2 2 2 2 11a b C C CC C C a bo C C d a bCDCDCV V V VV V V VV V V K VVVVVV??? ? ? ? ? ? ? ???由 比例鑒頻器不需要前置限幅器,它本身就具有抑制寄生調(diào)幅所產(chǎn)生的干擾的能力,在比例鑒頻器中,由于C6的電容量很大,因此電壓 Va?b?基本穩(wěn)定不變,它只決定于調(diào)頻波的載波振幅,而與其頻偏及寄生調(diào)幅都無關 . 當輸入信號振幅由于干擾突然變大時,由于電壓 Va?b?基本恒定,就使得檢波管的電流明顯加大,加重了對輸入回路的負載,即 回路 Q值下降 ,可迫使信號振幅減小。 (2)R1和 R2兩端并接大電容 C6(一般為 10?F),使得在檢波過 程中 a?b?間的端電壓基本保持不變。 而比例鑒頻器具有自限幅功能,因而采用它可以省去外加的限幅器。調(diào) 號 前面介紹的相位鑒頻器,當輸入調(diào)頻信號的振幅發(fā)生變化時,輸出電壓也會發(fā)生變化,因此由各種噪聲和干擾引起的輸入信號寄生調(diào)幅,都將在其輸出端反映出來。39。abVf ?因 此 , 出 反 映 了 入 信 瞬 率 的 偏 移 。0 00in D D a bin D D a bin D D a bf f V V Vf f V V Vf f V V V??? ? ?? ? ?, 因 , 所 以 ;, 因 , 所 以 ;, 因 , 所 以 ,當 時 為 =當 時 為當 時 為可以看出: 39。0 1 2 39。0 1 2 39。 亦即實現(xiàn)了調(diào)頻波的解調(diào) 0 1 2 39。39。 可以證明 VD1 VD2矢量長度的變化在 θ較小 (小于 )時與 θ角度成線性關系。 這樣,在估算初級回路電流時,就不必考慮初級回路自 身的損耗電阻和從次級反射到初級的損耗電阻。 22???角 度 可 能 是 , 可 能 大 于 , 也 可 能 小 于這 個12 abVV起 就 是 : 超 前 于 一 角 度 。 正是由于這種相位關系與信號頻率有關,才導致兩個檢波器的輸入電壓的大小產(chǎn)生了差別。 V a ?b ? C 1 L 1 M + – C 2 L 2 c b b ? a D 1 D 2 R 2 R 1 C 3 C 4 a ? + – V 12 C 5 L 3 V 12 + – 2. 工作原理 初級回路電流經(jīng)互感耦合 ,在次級回路兩端感應產(chǎn)生次級回路電壓 .加在兩個振幅檢波器的輸入信號分別為 12ab12ac1D VV21VVV ????? ????12 abVV里 是 弄 清 與 的 相 位 系 。 負載電阻 R通常比旁路電容 C3的高頻容抗大得多,而耦合電容 C5與旁路電容 C3的容抗則遠小于高頻扼流圈 L3的感抗。 一、疊加型相位鑒頻電路 鑒頻電路 輸入電路的初級回路 CL1和次級回路 C L2均調(diào)諧于調(diào)頻波的中心頻率 fc。 常用的相位鑒頻器電路有兩種 : 即電感耦合相位鑒頻器和電容耦合相位鑒頻器。再與原來的調(diào)頻進行相位比較得出附加相差也就得出原調(diào)制信號。由于相位比較器一般都選用乘法電路,所以此類鑒頻電路就稱為相移乘法電路。 它是將輸入 FM信號經(jīng)移相網(wǎng)絡后生成與 FM信號電壓正交的參考信號電壓 , 它與輸入的 FM信號電壓同時加入相乘器 , 相乘器輸出再經(jīng)低通濾波器濾波后 ,便可還原出原調(diào)制信號 。 這是利用調(diào)頻波單位時間內(nèi)過零信息的不同來實現(xiàn)解調(diào)的一種鑒頻器。 首先將輸入調(diào)頻波通 過限幅器變?yōu)檎{(diào)頻方波,然后 微分變?yōu)榧饷}沖序列,用其中正脈沖去觸發(fā)脈沖形成電路,這樣調(diào)頻波就變換成脈寬相同而周期變化的脈沖序列,它的周期變化反映調(diào)頻波瞬時頻率的變化。 非線性變換網(wǎng)絡 低通濾波器或 脈沖計數(shù)器 uFM 調(diào)頻脈 沖序列 uΩ 限幅器v1v2v3脈沖形成電路微分電路低道濾波器vS0v10v20v30ttttvovA V0t( f)( e )( d )( c)( b )( a )vS脈沖計數(shù)式鑒頻器實現(xiàn)方框圖和波形圖 因為調(diào)頻波的頻率是隨調(diào)制信號變化的 ,當瞬時頻率高時 ,過零的數(shù)目就多 。也可將調(diào)頻脈沖序列通過脈沖計數(shù)器,直接得到反映瞬時頻率變化的解調(diào)電壓。 把這種鑒頻器稱為 相位鑒頻器 。 把這種鑒頻器稱為 斜率鑒頻器 , 或稱振幅鑒頻器 。這個數(shù)值又可能不符合對中心頻率的要求。如有必要,可以如此進行多次。 因此,最后獲得中心頻率為100MHz,頻偏為 75kHz的調(diào)頻波。對于此處的例子,可用一個頻率為 1400MHz(如用石英晶體振蕩器再加上若干次倍頻的辦法來得到 )的本地振蕩電壓與之混頻。 即: m f1,這是間接調(diào)頻法的主要缺點 . mf? 線性調(diào)相的范圍很窄,因此轉(zhuǎn)換成的調(diào)頻波的最大頻偏 很小, 例如,調(diào)頻廣播的中心頻率假定要求 100MHz。如果調(diào)頻的頻偏只有 50Hz,則需要的倍數(shù)次數(shù)為 (75?103)/50=1500倍,可見所需的倍頻次數(shù)是很高的。 調(diào)相法所獲得頻偏一般是不能滿足需要的 例如,調(diào)頻廣播所要求的最大頻移為 75kHz。 間接調(diào)頻法就是利用調(diào)相方法來實現(xiàn)調(diào)頻。 他們還可以經(jīng)過濾波器或波形變換器 , 形成正弦波調(diào)頻信號 。 為了加大晶體振蕩器直接調(diào)頻電路的頻偏,可在圖 (a)中的AB支路內(nèi)串聯(lián)一個電感 L 3. 張弛振蕩器直接調(diào)頻電路 前面所述電路均為調(diào)制信號調(diào)制正弦波振蕩器 。 這個偏移值不會超出石英晶體串聯(lián)、并聯(lián)兩個諧振頻率差值的一半。 C 2 C j C 1 C j L A C q L q C 0 L A A B B B ( a ) ( b) ( c ) C j ? q 石英晶體振蕩器的頻率穩(wěn)定度很高,電壓參數(shù)的變 化對振蕩頻率的影響是微小的。 qpff種 的 比可 以 看 出 小 了 ,不 , 而 展了 感 性 。對晶體振蕩器調(diào)頻可得到高穩(wěn)定度調(diào)頻信號,是穩(wěn)頻的一種簡單方法。 晶體振蕩器直接調(diào)頻 例如: 88108MHz的調(diào)頻廣播中,各個 調(diào)頻臺的中心頻率對穩(wěn)定度不可超過 ?2kHz,否則相鄰電臺就要發(fā)生相互干擾。 如何穩(wěn)定調(diào)頻波的中心頻率呢? 通常采用以下三種方法: 第一, 用晶體振蕩器直接調(diào)頻; 第二, 采用自動頻率控制電路; 第三, 利用鎖相環(huán)路穩(wěn)頻。 變?nèi)荻O管調(diào)頻電路的特點: 優(yōu)點: 電路簡單 ,工作頻率較高 ,容易獲得較大的頻偏 ,在頻偏不需很大的情況下 ,非線性失真可以做得很小。這樣就實現(xiàn)了調(diào)頻。為 靜 態(tài) 點 結(jié) 電QUmUu ???? 表 示 容 制 深 度 的 制 指結(jié) 電 調(diào) 調(diào) 數(shù)Cj u UQ u t C j t CjQ 00c os[ 1 ( ) ][ 1 c os ][ 1 ][ 1 c os ]j QjQCCU U tuC UtU UuuC m t???? ???????????? ? ???? ? ? 把受到調(diào)制信號控制的變?nèi)荻O管接入載波振蕩器的振蕩回路,如圖所示 . C j L 1 C 1 C c 變?nèi)荻O管是一種電壓控制可變電抗元件。 變?nèi)莨艿?Cj~ u曲線 0Cj?? = 2?? = 1 / 3?? = 1 / 2u /V( a )0Cj/ p Fu /V( b )2060402 4 6 8 可以看出 Cj與 u之間是非線性關系 , 即 變?nèi)荻O管屬于非線性電容 , 這種非線性電容基本上不消耗能量 , 產(chǎn)生的噪聲量級也較小 , 是較理想的高效率 ,低噪聲非線性電容 。 勢壘電容 :反向偏置 , 勢壘區(qū)呈現(xiàn)的電容效應 。 其優(yōu)點是工作頻率高,固有損耗小且線路簡單,能獲得較大的頻偏,其缺點是中心頻率穩(wěn)定度較低。這樣,調(diào)相輸出的信號相對積分后的調(diào)制信號而言是調(diào)相波,但對原調(diào)制信號而言則為調(diào)頻波 實現(xiàn)間接調(diào)頻的關鍵是如何進行相位調(diào)制 間接調(diào)頻實現(xiàn)的原理框圖 載波振蕩器緩沖級調(diào)頻波輸出調(diào)相器積分器調(diào)制信號借助于調(diào)相器得到調(diào)頻波 (2)可變移相法 可變移相法就是利用調(diào)制信號控制移相網(wǎng)絡或諧振回路的電抗或電阻元件來實現(xiàn)調(diào)相 (3)可變延時法 將載波信號通過一可控延時網(wǎng)絡 , 延時時間 τ受調(diào)制信號控制 , 即 τ=kduΩ(t) 則 輸出信號為 u=Uccosωc(tτ)=Uccos[ ωctkdωcuΩ(t)] 由此可知 , 輸出信號已變成調(diào)相信號 了 。 缺點: 可能得到的最大頻偏較小 先將調(diào)制信號進行積分處理,然后用它控制載波 的瞬時相位變化,從而實現(xiàn)間接控制載波的瞬時頻率變化的方法,稱為間接調(diào)頻法。 可變電抗器件的種類: 變?nèi)荻O管 具有鐵氧體磁芯的電感線
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