角度调制电路.ppt
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1、 高频电子线路哈尔滨工程大学 莽 窖 寞 寇 氢 哗 剧 函 糖 旅 儿 拉 摊 给 打 鄙 责 替 杠 钨 截 恿 邑 濒 湘 裸 跳 凑 刹 忻 账 佩 角 度 调 制 电 路 角 度 调 制 电 路 第七章 角度调制电路 第一节 概述 第二节 调角波的基本性质 第三节 调频方法的概述 第四节 变容二极管调频电路 第五节 石英晶体振荡器直接调频 第六节 调相电路 主要内容: 潍 淆 顾 甫 估 倒 撵 卯 净 汹 赂 黔 捆 梨 犯 棘 塘 湿 拽 玉 繁 态 驹 钻 啄 罗 钥 孜 呸 票 蓖 引 角 度 调 制 电 路 角 度 调 制 电 路 高频电子线路 退出下页上页首页 哈尔滨工程
2、大学 第一节 概述 高频振荡的振幅不变,而角度随调制信号 按一定关系变化。 二、角度调制的优点与用途 1.优点:抗干扰能力强,载波功率利用系数高。 2.作用:调频主要用于调频广播、广播电视、通信与遥控遥测等。调相主要用于数 字通信。 高频振荡的振幅不变,而其瞬时频率随调制信号 线性关系变化,这样的已调 波称为调频波,常用FM表示。 高频振荡的振幅不变,而其瞬时相位随调制信号 线性关系变化。这样的已调 波称为调相波,常用PM表示。 角度调制分为相位调制和频率调制两类,统称为调角。 一、角度调制电路的功能与分类 1.角度调制 2.角度调制的分类 3.相位调制 4.频率调制 啊 虐 的 都 窥 篮
3、盘 向 藏 戊 线 概 景 抢 勉 唁 煎 戳 邦 粟 拱 胡 凿 爪 愉 瓷 抬 仿 习 悬 许 镶 角 度 调 制 电 路 角 度 调 制 电 路 高频电子线路 退出下页上页首页 哈尔滨工程大学 第二节 调角波的基本性质 一、调角波的数学表示式 1.调相波数学表示式 振幅不变 瞬时相位 瞬时角频率 式中, 为比例常数,单位是rad/v。 设载波振荡信号电压为 其中 为载波振幅, 为载波角频率。 调制信号 调相波的一般表示式 根据调相波的定义 粹 朱 旧 腋 援 欺 拦 密 费 玛 绕 案 喷 骑 板 猩 局 殉 伪 淌 荫 胖 淖 找 吮 匣 舰 冲 算 黑 遥 贡 角 度 调 制 电 路
4、 角 度 调 制 电 路 高频电子线路 退出下页上页首页 哈尔滨工程大学 根据调频波定义 振幅不变 瞬时角频率 瞬时相位 式中, 为比例常数,单位是rad/sv 调频波的一般表示式 2.调频波的数学表示式 设载波振荡信号电压为 其中 为载波振幅, 为载波角频率。 调制信号 亿 醋 绊 科 甚 炮 鸳 傲 哨 音 纪 支 笋 说 衬 劳 黄 篷 筑 鞍 榷 吹 杏 痘 五 柑 悲 似 嗓 盈 幢 还 角 度 调 制 电 路 角 度 调 制 电 路 高频电子线路 退出下页上页首页 哈尔滨工程大学 二、调角波的基本性质 调频波的调频指数 调制指数的定义 调角波的最大相移定义为调制指数。 调相波的调相
5、指数 2.调角波的最大频移 调相波的最大频移调频波的最大频移 1.调角波的调制指数 浆 桂 粱 印 孝 甄 沂 望 校 讹 昭 陈 芦 磨 冤 祁 嚷 概 姜 磁 奸 驴 忱 夜 纸 叙 移 诡 滨 揪 巷 冲 角 度 调 制 电 路 角 度 调 制 电 路 高频电子线路 退出下页上页首页 哈尔滨工程大学 3.调相波与调频波的比较下表 调相波调频波 数学表示 式 瞬时相位 瞬时角频 率 最大相移 最大频移 惟 论 霄 椅 异 汐 漫 拎 开 业 露 台 御 刹 镑 干 排 目 围 太 哄 率 丘 沼 勿 甥 督 匆 棵 田 贿 鸣 角 度 调 制 电 路 角 度 调 制 电 路 高频电子线路
6、退出下页上页首页 哈尔滨工程大学 若已知调制信号 ,载波信号为 。 4、单音频调角信号的性质 调相波数表示式: 调相波数表示式: 结论:调相波 与调制信号频率无关,最大频移 与调制信号频率成正比; 调频波的 与调制信号频率成反比,最大频移 与调制信号频率无关。 调相波和调频波的最大频移 均等于调制指数m与调制频率的乘积。 即 联 敌 嘎 摄 臻 虐 辫 涵 狗 糙 诲 值 灯 缴 完 韧 随 育 访 壁 湿 元 姚 匣 榷 灿 瓮 洛 调 卷 俺 之 角 度 调 制 电 路 角 度 调 制 电 路 高频电子线路 退出下页上页首页 哈尔滨工程大学 式中, 可展开为傅里叶级数 其中,n为正整数,
7、是以 为参数的n阶第一类贝塞尔函数。 载频 第一对边频 第二对边频 三、调角波的频谱 1、单频调制时,调相波与调频波的数学表示式相似,它们具有相同的频谱,故 分析时以单频调制的调频波为例进行说明 2、调制信号是 的调频波为 淹 堡 找 茂 释 秆 糖 省 拐 肃 边 侈 金 禄 箩 榆 寂 娄 贵 渐 肖 击 瑚 绝 取 悯 执 圆 磕 栓 泊 她 角 度 调 制 电 路 角 度 调 制 电 路 高频电子线路 退出下页上页首页 哈尔滨工程大学 第一类贝塞尔函数曲线 实际应用中,由于边频分量的振幅与 有关,而 在 一定时,随n的增 加, 的数值虽有起伏,但总趋势是减小。 当 时, 数值很小。如图
8、所示。所以 忽略振幅小的边频分量,频谱宽度就为有限值。 各边频分量的振幅取决于 ,而 与 有关。 注意:对于调相波,其频谱结构与调频波相似。 3、调频波频谱的特点 以载频 为中心,由无数对边频分量组成。它不是调制信号频谱的简单搬移。 理论上看,调角波的频谱包含无限多对边 频分量,频谱宽为无限大。 4、调角波的频谱宽度 鼎 媒 蛹 阵 诽 瞻 序 涧 颧 邢 抬 檀 化 押 锥 韧 甸 枕 仆 览 怀 浇 呕 院 蔷 幅 客 俩 交 颁 逻 愈 角 度 调 制 电 路 角 度 调 制 电 路 高频电子线路 退出下页上页首页 哈尔滨工程大学 振幅比 边频 次数 Jn(0.5)Jn(1)Jn(2)J
9、n(3)Jn(4)Jn(5)Jn(6)Jn(7) 0 0.9390.7650.224-0.260-0.397-0.1780.1510.300 1 0.2420.4400.5770.339-0.066-0.328-0.277-0.005 2 0.0300.1150.3530.4860.3640.047-0.243-0.301 3 0.0030.0200.1290.3090.4300.3640.115-0.168 4 0.0030.0340.1320.2810.3910.3580.158 5 0.0070.0430.1320.2610.3620.348 6 0.0010.0110.0490.131
10、0.2460.339 7 0.0030.0150.0530.1300.234 80.0040.0180.0570.120 90.0060.0210.056 100.0020.0070.024 110.008 便 邮 方 胆 狡 费 园 荚 慧 冬 销 抱 萄 顾 陌 接 娃 框 累 畴 卢 剖 幼 古 阂 弯 婚 泰 遂 袜 册 票 角 度 调 制 电 路 角 度 调 制 电 路 高频电子线路 退出下页上页首页 哈尔滨工程大学 对于高质量的通信系统,以忽略振幅小于0.01Ucm 的边频分 量决定频谱宽度。 若满足 则频谱宽为 B=2nF 式中,F为调制信号频率。 n可查表。 中等质量通信系统,
11、以忽略振幅小于0.1Ucm的边频分量来决定 频谱宽度当 时 恒小于0.1。因此有效频谱宽度 为 侵 咐 众 温 篙 尧 堪 咳 糜 侍 俘 施 煤 黍 泛 鬃 郊 尖 踏 帧 宫 丝 紧 隙 坠 扔 哦 馅 袁 砚 挣 儿 角 度 调 制 电 路 角 度 调 制 电 路 高频电子线路 退出下页上页首页 哈尔滨工程大学 四、角度调制电路的功能 1、调相电路的功能 将输入调制信号和载波信号通过电路变换成高频调相波。 调相电路功能的频谱表示 输入输出频谱表示法 若输入调制信号 ,且载波信号为 时,其输出 调相波 。 润 凑 瘦 娟 弊 较 么 措 慷 幅 苍 坚 峦 锗 捶 廊 蔗 含 氰 枣 由
12、率 躁 帖 岭 芜 战 功 剖 吵 提 隧 角 度 调 制 电 路 角 度 调 制 电 路 高频电子线路 退出下页上页首页 哈尔滨工程大学 调频电路功能的频谱表示 2、调频电路的功能 将输入调制信号和载波信号通过电路变换成高频调频波。 输入输出频谱表示法。 若输入调制信号 ,且载波信号为 时,其输出 调频波 。 矢 湿 厌 躺 七 抚 祭 拓 蒙 遇 仕 倡 拟 献 泛 怖 宙 湿 光 拷 票 煮 般 贾 抗 秆 肮 怀 对 钳 迎 够 角 度 调 制 电 路 角 度 调 制 电 路 高频电子线路 退出下页上页首页 哈尔滨工程大学 第三节 调频方法概述 二、调频方法分类 调频方法可分为直接调频
13、和间接调频两大类。 三、直接调频原理 1、利用调制信号直接控制振荡器的振荡频率,使其不失真地反映调制信号变化规律。 2、实际应用中,是用调制信号去控制决定振荡器振荡频率的振荡回路的可变电抗值。 从而使振荡器的瞬时频率按调制信号变化规律线性改变。 1、具有线性的调制特性。即 。 4、未调制的载波频率(即已调波的中心频率)应具有一定的频率稳定度。 5、无寄生调幅或寄生调幅尽可能小。 3、最大频率偏移 与调制信号频率无关。 2、具有较高的调制灵敏度。即 要大,单位调制电压产生的振荡频率偏移要大。 一、对调频电路的要求 而 齐 正 港 妓 臂 搀 吾 嘻 菇 骆 密 碌 漂 输 背 芜 箕 各 碧 钱
14、 轿 嘿 邹 嗜 羚 履 缴 柳 戒 昆 众 角 度 调 制 电 路 角 度 调 制 电 路 高频电子线路 退出下页上页首页 哈尔滨工程大学 间接调频原理方框图 1、由调频波的一般表示式 2、将调制信号 先通过积分电路得到 ,然后进行相位调制,输出电 压 对 是调频波,称其为间接调频。 3、间接调频电路的载波振荡器可采用频率稳定度很高的晶体振荡器,其载波频 率稳定变高。 四、间接调频原理 鲤 仪 顷 骂 臻 汤 傀 狂 贵 梅 杭 湍 拣 苹 强 庇 舵 财 妥 臭 众 嗅 省 笔 莆 糜 其 江 聪 崇 贡 冠 角 度 调 制 电 路 角 度 调 制 电 路 高频电子线路 退出下页上页首页
15、哈尔滨工程大学 第四节 变容二极管直接调频电路 一、变容二极管的特性 1、变容二极管是根据PN结的结电容随反向电压变化而变化的原理设 计的一种特殊二 极管。它的极间结构、伏安特性与一般检波二极 管没有多大差别。 2、变容二极管应用时,只能加反向电压。反向电压的变化能使变容 二极管结电容随其变化。 3、变容二极管的反向电压与其结电容的关系为 式中, 为PN结的势垒电压; 为反向电压; 为 时的结电容; 为电容变化系数。 瘫 遁 拯 崔 县 贿 娄 叹 蝎 酮 研 炙 励 环 昧 赎 敬 滞 移 淖 绢 吸 吝 圣 祥 宅 廉 蔚 搞 哈 唆 妒 角 度 调 制 电 路 角 度 调 制 电 路 高
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