第七章-角度调制与解调要点课件.ppt

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1、1.调频(调频(FM):):载信号的频率变化量与调制信号成正比。载信号的频率变化量与调制信号成正比。(振幅保持恒定)(振幅保持恒定)调频信号的解调称为鉴频或频率检波。调频信号的解调称为鉴频或频率检波。2.调相(调相(PM):):载波信号的相位变化量与调制信号成正比。载波信号的相位变化量与调制信号成正比。(振幅保持不变)(振幅保持不变)调相信号的解调称为鉴相或相位检波。调相信号的解调称为鉴相或相位检波。载波信号的瞬时相位按调制信号规律变化,而幅度保持不变。简称频率调制(FM)相位调制(PM角度调制:调)角。第第7章章 角度调制与解调角度调制与解调 幅度调制幅度调制角度调制角度调制调频FM调相PM

2、载波信号载波信号的受控参量的受控参量振幅振幅频率频率相位相位解调方式解调方式包络检波包络检波同步检波同步检波鉴频或鉴频或频率检波频率检波鉴相或鉴相或相位检波相位检波解调方式解调方式的差别的差别频谱频谱线性搬移线性搬移频谱结构不变频谱结构不变频谱频谱非线性非线性搬移搬移频谱结构改变化频谱结构改变化特点特点频带窄频带窄频带利频带利用率高用率高频带宽频带宽频带利频带利用率低、用率低、抗干扰强抗干扰强用途用途广播广播电视电视通信通信遥测遥测数字数字通信通信调幅AM表 调幅(AM)与角度调制的比较00000()cos()()()()cos()()()()cos()()()coscos()mttmmccc

3、ca tAttt dta tAt dtta tAtdttdtFMPMuUtUtu简谐振荡一般表达式:常量 时:可见:调频必调相,调相必调频。鉴频、鉴相可相互利用。、信号的基本瞬时相位:瞬时角频特性及相互关系:设:载波调:制信号率()cos()(1cos)cos()cccftUtAMu tUmttPMttk 则:信号:信号:本章知识点:本章知识点:1.角度调制信号分析角度调制信号分析 2.调频器与调频方法、调频电路调频器与调频方法、调频电路 3.鉴频器与鉴频方法、鉴频电路鉴频器与鉴频方法、鉴频电路则:则:FM信号的信号的瞬时角频率瞬时角频率 FM信号的信号的瞬时相位:瞬时相位:cos()cosc

4、ccuUtutUt1.设:载波调制信号()()co()sccfcmtk u tttu)(tIFM)(tc)(ttttt00000()sinsin()()tmccfcdttttttm 7.1 角度调制信号的基本特性角度调制信号的基本特性00(设)一、一、FM波表达式(时域分析)、基本参数波表达式(时域分析)、基本参数知识点:知识点:FM波的表达式、频谱、带宽、功率波的表达式、频谱、带宽、功率图图7.1 FM波波形波波形2.FM信号的信号的基本参数:基本参数:(75)2mmmfFMfkHz最大频广播:偏:2.:mmfmFmF调 频 指 数(调 频 深 度)(与 载 波 的 最 大 相 位 差 )可

5、得可得FM波表示式:波表示式:sin()cos(sin)RefcjmtjtFMccfcutUtmtU ee:fk描述单位调制电压产生的频偏量,称为。由调制电调制灵敏度路决定。1.mfk U:相对于载频的相对于载频的最大角频偏最大角频偏(峰值角频偏峰值角频偏)。衡量衡量 受调制信号控制的程度。受调制信号控制的程度。c各种干扰主要影响振幅,故各种干扰主要影响振幅,故FM信号抗干扰能力较强。信号抗干扰能力较强。sin()fjnmttfnjneeJm其中二、二、FM波的频谱(频域分析)波的频谱(频域分析)1.FM波的级数展开式波的级数展开式sin()cos(sin)RecfjtFMcctfcjmutU

6、tmteU e():fnfmnJm宗数为的 阶第一类贝塞尔函数。01234567891011120.40.200.20.40.60.81.0Jn(mf)J0J1J2J3J4J5J6J7J8J9J10mf图图7.3 第一类贝塞尔函数曲线第一类贝塞尔函数曲线()()()()nfnfnfnfJmJmnJmJmn的性质:为偶数时为奇数时()0112233()Re()()cos()()cos()cos()()cos()()cos(2)()cos(2)()cos(3)()cos(3)cjt n tFMcnfncnfcncfcfcfcfcfcfcfcutUJmeUJmntU JmtJ mtJ mtJmtJm

7、tJ mtJ mt cmf 1cmf 1mf 2ccmf 2cmf 5cmf 10Qcmf 15mf 5cmf 10mf 20cc(a)(b)mfm不变的情况m不变的情况图图7.4 FM波的振幅谱波的振幅谱(单频调制时单频调制时)2.FM波波频谱的特点:频谱的特点:123.4.cffffnFMnmmmFMannmJJJ 1.为非线性调制:单音调制时,产生无数对边频().各频率分量的幅度随变化,见图7.4。2.相同时,二者频谱包络的形状相同。随着的增大,波的边频分量增多,情况 的频谱要展宽,情况b的频谱不会展宽。为偶数时,上下边频分量的振幅相同,极性相同;为奇数时,上下边频分量的振幅相同,极性相

8、反;较小时(fc时,时,UD1UD2,随着,随着f的增加,两者差值将加大;的增加,两者差值将加大;ffc时,时,UD1UD2,随着,随着f的增加,两者差值也将加大。的增加,两者差值也将加大。2U2.2U2.UD1.U1.UD2.(a)f fc2U2.UD1.UD2.2U2.U1.02U2.UD1.UD2.U1.2U2.00(b)f fc(c)f fc12127.42DDUUUU图合成矢量、随(、)间的相位差变化12,DDfUUf(因故矢量、自然随 变化)12122()cosooodDDduuuK uuK Ut3)鉴频器输出电压鉴频器输出电压Uo0(f0)f(t)f(f)Uot(a)(b)f0U

9、f(或 2 )ffaff0(c)0t0Uo0102000000:2000.dcccKuufffufffufffua包络检波器的检波系数;、:个包络检波器各自的输出。可见:时:时:时:。如图7.43图鉴频特性曲线Uo0(f0)f(t)f(f)Uot(a)(b)f0Uf(或2 )ffaff0(c)0t0Uo0/2/2/2f0ff/2(a)(b)鉴频特性曲线可看成是移相网络的幅频与相频特性乘积可见:为抑制寄生调幅的影响,必须有限幅器。图图7-44 S7-44 SD DA A曲线曲线 SD0123ASD/(SD)lim01234A0.51.0(a)(b)()AkQQ不变时()AkQk不变时max(1)

10、0.8613DDDDDkAQaSAASQAkbSASAS引起 变化,为常数:见图。位于处;时,下降较快。(2)引起 变化,为常数:见图。随A增大而单调上升。时上升缓慢,很大时接近极限值。13A (一般)mDABS对(、)的影响:002.:12/2mDAQ ffkBkQfAfS=1.鉴频输出最大值及对应的频偏值与A有关:时,鉴频输出最大值出现于,即A处也与 有关:二、二、比例鉴频器(条件:比例鉴频器(条件:)是互感耦合相位鉴频器电路的变形。具有自限幅是互感耦合相位鉴频器电路的变形。具有自限幅(软软限幅限幅)能力能力,可减少放大器的级数。广泛应用于调频广播和可减少放大器的级数。广泛应用于调频广播和

11、电视接收机。电视接收机。21()LCRRR足够大、与互感耦合相位鉴频器电路的区别:(1)两个二极管顺接;(2)接地点和输出点改变。(3)并接了大电容C(约10F数量级),使时间常数(R1+R2)C很大(约0.10.25s)远大于低频信号的周期,故C上的电压近似为恒定值E0。.U1ML2LcVD1RLOC1C2DR1R2CEoABCLUo(a)2U2.U1.2U2.VD1uD1uD2uc1uc2ORLC1CLC2R2R1i1i2D2U2.2U2.U1.0fUo(b)(c)VD2VD2VD1VD2比例鉴频12ccuu比例鉴频电路1.电路2.2.工作原理工作原理.U1ML2LcVD1RLOC1C2D

12、R1R2CEoABCLUo(a)2U2.U1.2U2.VD1uD1uD2uc1uc2ORLC1CLC2R2R1i1i2D2U2.2U2.U1.0fUo(b)(c)VD2VD2VD1VD2比例鉴频212112012121()21()1/1221/dDDoccccccccK UUuuuuuEuuuu:灵敏度是互感相位鉴频的1/2。鉴频特性的极性与互感鉴频相反。:输出电压取决于2个检波电容上电压之比,故称为比例鉴频器。限幅作用(输入幅度变化时信号,基本不变。)112121221212021()2()()LLcccoLLLLcLLi RRi RuuuuRRRi RRi RuRRRRRuii R通常有:

13、、简化等效电路 AFC系统中要特别注意。当然,通过改变两个二极管连接的方系统中要特别注意。当然,通过改变两个二极管连接的方向或耦合线圈的绕向向或耦合线圈的绕向(同名端同名端),可以使鉴频特性反向。,可以使鉴频特性反向。.U1ML2LcVD1RLOC1C2DR1R2CEoABCLUo(a)2U2.U1.2U2.VD1uD1uD2uc1uc2ORLC1CLC2R2R1i1i2D2U2.2U2.U1.0fUo(b)(c)VD2VD2VD1VD2比例鉴频比例鉴频特性与互感鉴频特性的极性相反:比例鉴频特性与互感鉴频特性的极性相反:互感鉴频特性互感鉴频特性比例鉴频特性比例鉴频特性比例鉴频器实现较好限幅作用

14、注意事项:比例鉴频器实现较好限幅作用注意事项:a.LC回路无载回路无载Q0值要足够高。值要足够高。以便当检波器输入电阻以便当检波器输入电阻Ri随输入电压幅度变化时,能使随输入电压幅度变化时,能使Qe明显的变化。明显的变化。b.要保证时常数要保证时常数(R1+R2)C大于寄生调幅干扰的几个周期。大于寄生调幅干扰的几个周期。比例鉴频器存在着比例鉴频器存在着过抑制过抑制与与阻塞阻塞现象。现象。3.自动限幅原因的自动限幅原因的2种解释种解释RREo图图7.47 7.47 减小过抑制及阻塞的措施减小过抑制及阻塞的措施00CEuQ1.大容量 的储能作用,使不变,从而抑制输入幅度变化对 的影响。2.是通过鉴

15、频器高 值LC回路的负载变化实现的。0av使检波管反偏电压随输入信号幅度而变化。总偏压:E/2+I R三、正交鉴频器(略)四、其他鉴频器(略)五、限幅电路五、限幅电路 将幅度变化的输入信号变换为幅度恒定的信号的电路。鉴频器中使用限幅器,目的是将带寄生调幅的FM波变换为等幅FM波。限幅器要求输入信号较大(约1-3V),故中放的增益要高、级数要多。限幅器组成:非线性器件限幅器组成:非线性器件+谐振回路。谐振回路。带寄生调幅的带寄生调幅的FM信号由非线性器件削去幅度变化的部分。信号由非线性器件削去幅度变化的部分。但此时波形产生失真(即有新的频率成分出现)。因此必须但此时波形产生失真(即有新的频率成分出现)。因此必须滤除不需要的频率部分,这是靠谐振回路来实现的。滤除不需要的频率部分,这是靠谐振回路来实现的。例例1 双二极管限幅器双二极管限幅器图图7.54 限幅器特性曲线限幅器特性曲线例例2 三极管限幅器:三极管限幅器:功放振幅特性的过压区。功放振幅特性的过压区。

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