22鉴频-山西职业技术学院.DOC

项目五 调角与解调 主要内容： 基础知识 模块介绍 项目训练 1、基础知识 调角时，高频载波的频率和相位都在不断变化，为此必须建立瞬时频率与瞬时相位的概念。 如果一个信号的频率不变，则其相位为 式中，为初始相位，即时的相位。但若信号的频率不断变化，则必须引入瞬时频率： 此时的相位为瞬时相位，表示为： 显然，上式包含了频率不变时相位与频率的关系，因此适应性更强。瞬时频率和瞬时相位的关系，与物理学中的瞬时速度和位移的关系非常相似。 引入瞬时频率和瞬时相位后，高频振荡的电压可表示为： 2、模块介绍 2.1调角波 角度调制可分为两种：一种是频率调制，简称调频（FM）；另一种是相位调制，简称调相（PM）。 角度调制和解调电路都属于频谱非线性变换电路。 2.1.1调角波的基本性质 一、调频波的基本性质 调频（FM）：载波的幅度不变，而瞬时角频率随调制信号作线性变化。 1.调频波数学表达式 设载波为；调制信号为 其瞬时角频率 ：载波角频率，即调频波中心角频率； ：调频灵敏度，表示单位调制信号幅度引起的频率变化，单位rad/s.V或Hz/V； ：调频波最大角频偏，表示FM波频率摆动的幅度，； 为调频系数，是调频时在载波信号的相位上附加的最大相位偏移，单位为rad。则调频波的数学表达式为 2. 调频波波形 调频波的波形如图5-1所示。 图5-1 调频波波形 3.调频波频谱 调频波的频谱如图5-2所示。 图5-2 调频波的频谱图 4.通频带 根据大小的不同，调频分为窄带调频和宽带调频两种。在窄带调频中，，则，即窄带调频波的带宽与调幅波基本相同；在宽带调频中，，则。应该指出，为了发挥调频的长处，一般多采用宽带调频。 5.功率关系 在一定时，调频波的平均功率也就一定，且等于未调制时的载波功率，其值与无关，即：。 二、调相波的基本性质 调相（PM）：载波的幅度不变，而瞬时相位随调制信号作线性变化。 1.数学表达式 瞬时相位 ：载波角频率； ：调相灵敏度，表示单位调制信号幅度引起的相位变化，单位rad/V； ：调相系数，即最大相位偏移，表示PM波相位摆动的幅度，，单位为rad。 ：调相波的瞬时频率， ：PM波最大角频偏，，调相系数。 则调相波的数学表达式为 2. 调相波的波形 调相波的波形如图5-3所示 图5-3 调相波波形 3. 调相波的频谱 调相波的频谱如图5-4所示 图5-4 调相波频谱图 4.通频带 与调频时的计算方法一致，这里不再介绍。 5.功率关系 在一定时，调相波的平均功率也就一定，且等于未调制时的载波功率，其值与无关，即： 三、调频波与调相波的比较 调频信号与调相信号的相同之处在于： (1) 二者都是等幅信号。 (2) 二者的频率和相位都随调制信号而变化,均产生频偏与相偏。 调频信号与调相信号的区别在于： (1) 二者的频率和相位随调制信号变化的规律不一样, 但由于频率与相位是微积分关系, 故二者是有密切联系的。  (2) 从表5-1中可以看出, 调频信号的调频指数与调制频率有关, 最大频偏与调制频率无关, 而调相信号的最大频偏与调制频率有关, 调相指数与调制频率无关。 (3) 从理论上讲, 调频信号的最大角频偏, 由于载频很高, 故可以很大, 即调制范围很大。由于相位以2π为周期, 所以调相信号的最大相偏(调相指数)＜π, 故调制范围很小。 2.1.2调频电路 1、直接调频电路 直接调频：用调制信号直接控制振荡器振荡回路元件的参量，使振荡器的振荡频率受到控制，使它在载频的上、下按调制信号的规律变化。 特点：原理简单，频偏较大，但中心频率不易稳定。 （1）变容二极管直接调频电路 图5-5 变容二极管直接调频电路 变容二极管直接调频电路如图5-5所示。 振荡角频率为： 变容管结电容Cj与外加电压u的关系为： Cj0是u=0时的结电容 γ是电容变化指数，在1/3到6之间。 加在变容二极管两端的电压为： 变容二极管结电容随调制电压变化的规律为： 振荡角频率与调制信号关系: 当γ=2时，可以看到角频率ω的变化量与调制信号电压成正比，实现线性调频。 当γ≠2时，调制特性是非线性的，但调制电压足够小，也可实现近似的线性调频。 将变容二极管全部接入振荡回路来构成直接调频电路时，为减小非线性失真和中心频率的偏离，应设法使变容二极管工作在γ=2的区域，若γ≠2，则应限制调制信号的大小。 为减小γ≠2 所引起的非线性，以及因温度、偏置电压等对CjQ的影响所造成的调频波中心频率的不稳定，在实际应用中，常采用变容二极管部分接入振荡回路方式。 C2 串接Cj然后再并接接C1，降低Cj