高频电子第六章技术分析.ppt

第 6 章 角度调制和解调 （angle modulation and demodulation ） 6.1 概述 6.2 调角信号的分析 6.3 调频电路 6.4 调频波的解调原理及电路 6.6 FM发射机与接收机 6.5 调频制的抗干扰性及特殊电路 任意正弦波信号： amphitude modulation AM: frequency modulation FM : phase modulation PM: 角度调制 AM调制方式中 AM DSB 属于频谱线性搬移电路,调制信号寄生于已调信号的振幅变化中 FM PM 调制方式中：属于频谱的非线性搬移电路,已调波为等幅波,调制信息寄生于已调波的频率和相位变化中 SSB 6.1 概述 休息 1 休息 2 从已调波中检取出原调制信号的过程称为解调 (AM)振幅解调——检波 (FM)频率解调——鉴频 detection (frequency discrimination) (PM)相位解调——检相 (phase detection) 休息 1 休息 2 t= t t =0 而该矢量在实轴上的投影： 6.2 调角信号的分析 一.调角信号的分析与特点 1.瞬时频率和瞬时相位（ instantaneous frequency and phase） 如果设高频载波信号为 ： 休息 1 休息 2 调制信号： （1）调频FM：由于已调波频率随调制信号线形变化，则有： 单位调制信号振幅引起的频率偏移 . ③ ,瞬时频率偏移（简称频偏）, 寄载了调制信息，表示瞬时频率相对于载波频率的偏移 . ④最大频偏 另外，由瞬时频率与所对应的瞬时相位的关系，若设 则有： 其中： ⑤ ：瞬时相位偏移， 2. 调频信号与调相信号的数学表示： ⑥最大相位偏移： 所以有： 由于已调波的相位随调制信号线形变化，则有： 2．相位调制： 另外，由瞬时相位与所对应的瞬时频率之间的关系，可得： 3. 调频信号与调相信号的比较 讨论：（1）一般调角信号的表达式： （2）FM波： （3）PM波： （3）调频波的波形 休息1 休息2 如果用m代替mf 或 mp ，把 FM 和 PM信号用统一的调角信号来表示 且令 ，则单位频率调制的调角信号的表示式可统一 表达成为： （利用三角公式： 可展开成以下级数： 6.2.3调角信号的频谱与带宽 又利用三角函数积化和差公式： 休息1 休息2 讨论：在单一频率信号调制下，调角信号频谱具有的特点： 各边频分量与载频分量之间的频率间距为nΩ ，且当n为偶数时，上下边频分量符号相同，而当n=奇数时，上下边频分量符号相反。 凡是振幅小于未调载波振幅的10%—15%的边频分量可以忽略不计。 实际上可以把调角信号认为是有限带宽的信号，这取决于实际应用中允许解调后信号的失真程度。 工程上有两种不同的准则： (1) 比较精确的准则：FM信号的带宽包括幅度大于未调载波振幅1%以上的边频分量，即 如果在满足上述条件下的最高边频的次数为n max，则FM信号的带宽为 BFM=2nmax Ω 或 BFM=2nmaxF， 其中 利用B e s s e l function可得近似公式: (2) 常用的工程准则： 由Bessel function可得 BFM=2(mf+1)F 在实际应用中也常区分为： 休息1 休息2 2．调频信号的带宽 对有限频带的调制信号，即F= F min—F max， 调角信号的频带为： 6.3 调频电路 休息1 休息2 6.3.1 实现调频、调相的方法 6.3.2 变容二极管直接调频电路 6.3.3 晶体振荡器直接调频电路 6.3.4 间接调频电路 由相位与频率之间的关系： 以上的过程为直接调频或直接调相 6.3 调频电路 仿真 休息1 休息2 6.3.1实现调频、调相的方法 继续 返回 仿真 休息1 休息2 VCO的特点：瞬时频率随外加控制信号的变化而变化。 式中：U为振荡信号的振幅， 6.3.2 压控振荡器直接调频电路 用调制信号电压控制振荡回路的参数，如回路电容C或回路电感L，并使振荡频率ω正比于所加调制信号电压，即可实现调频。 在直接调频法中常采用压控振荡器（Voltage Control Oscillator）作为频率调制器来产生调频信号。 VCO中最常用的压控元件： 压控振荡器直接调频：优点：可获得较大频偏.缺点：中心频率稳定性差，常采用自动频率微调（automatic frequency control ，AFC）电路来克服载频偏移。 仿真