笫6章调制与解调 6.1幅度调制 62角度调制 62.1角调调制的基本概念 622频率调制信号的性质 623实现频率调制的方法与电路 6.2.3.1实现方法:即直接调频和间接调频。 6232调频电路的技术指标 6.2.3.3变容二极管直接调频电路 62.34其他直接调频电路 624调频波的解调方法与电路 62.5数字信号的相位调制
笫6章 调制与解调 6.1 幅度调制 6.2 角度调制 6.2.1 角调调制的基本概念 6.2.2 频率调制信号的性质 6.2.3 实现频率调制的方法与电路 6.2.3.1 实现方法：即直接调频和间接调频。 6.2.3.2 调频电路的技术指标 6.2.3.3 变容二极管直接调频电路 6.2.3.4 其他直接调频电路 6.2.4 调频波的解调方法与电路 6.2.5 数字信号的相位调制
623实现频率调制的方法与电路 62.3.1实现方法:即直接调频和间接调频。 1、直接调频 直接调频就是直接使振荡器的频率随调制信号成线性关系 变化。例如,在一个由LC回路决定振荡频率的振荡器中,将 个可变电抗元件接入回路,使可变电抗元件的电抗值随调 制电压而变化。即可使振荡器的振荡频率随调制信号而变化。 如:变容二极管直接调频电路。 优点:易于得到比较大的频偏。 缺点:中心频率的稳定度不易做得很高
6.2.3 实现频率调制的方法与电路 6.2.3.1 实现方法：即直接调频和间接调频。 1、直接调频 ▪ 直接调频就是直接使振荡器的频率随调制信号成线性关系 变化。例如，在一个由LC回路决定振荡频率的振荡器中，将 一个可变电抗元件接入回路，使可变电抗元件的电抗值随调 制电压而变化。即可使振荡器的振荡频率随调制信号而变化。 如：变容二极管直接调频电路。 ▪ 优点：易于得到比较大的频偏。 ▪ 缺点：中心频率的稳定度不易做得很高
2、间接调频 返回 利用调频波与调相波之间的关系 T()= cosla t+K「v(4)d+ pM(t=cm cosla t+K,v(t)+81 先将调制信号进行积分处理,再进行调相而得到调频波, 其方框如下图所示 优点:载波中心频率稳定度较好。 载波 FM 缓冲级 调相器 振荡器 晶体 振荡器 积分器
▪ 先将调制信号进行积分处理，再进行调相而得到调频波， 其方框如下图所示。 ▪ 优点：载波中心频率稳定度较好。 2、间接调频 ▪ 利用调频波与调相波之间的关系： ( ) cos[ ( ) ] 0 0 = + + v t V t K v d f t FM cm c F ( ) cos[ ( ) ] = + 1 + 0 v t V t K v t PM cm c p f 返回
62.32调频电路的技术指标 1、调制特性 被调振荡器的频率偏移与调制电压 =g(v) 的关系称为调制特性,并表示为: 在一定电压范围内,调制特性应近似为直线特性 2、调制灵敏度 调制电压变化单位数值所产生的 频率偏移称为调制灵敏度。 F△Vf 3、最大频偏An 在调制电压作用下,所能达到的最大频率偏移。 中心频率稳定度 调频信号的瞬时频率是以稳定的中心频率(载波频率)为 基准变化的。如果中心频率不稳定,就有可能使调频信号的 频谱落到接收机通带范围之外,以致不能保证正常通信 因此,对于调频电路,不仅要满足频偏的要求,而且要使 中心频率保持足够高的稳定度
6.2.3.2 调频电路的技术指标 1、调制特性 ▪ 被调振荡器的频率偏移与调制电压 的关系称为调制特性，并表示为： ( ) f c g v f f = ▪ 在一定电压范围内，调制特性应近似为直线特性。 2、调制灵敏度 ▪ 调制电压变化单位数值所产生的 频率偏移称为调制灵敏度。 f F v f S = ▪ 在调制电压作用下，所能达到的最大频率偏移。 3、最大频偏 m f 4、中心频率稳定度 ▪ 调频信号的瞬时频率是以稳定的中心频率（载波频率）为 基准变化的。如果中心频率不稳定，就有可能使调频信号的 频谱落到接收机通带范围之外，以致不能保证正常通信。 因此，对于调频电路，不仅要满足频偏的要求，而且要使 中心频率保持足够高的稳定度
6.2.33变容二极管直接调频电路 (1)变容二极管的特性 变容管是利用PN结来实现的。PN结的 电容包括势垒电容和扩散电容两部分。C( 变容管利用的是势垒电容, (1+11) 所以PN结是反向偏置的。 =0时变容管的等效电容为C。 变容指数为y,它是一个取决于 PN结的结构和杂质分布情况的系数。 缓变结变容管,其y=1/3 突变结变容管,其y=1/2 超突变结变容管,其作=2。 接触电位差为φ,硅管约为0.7V, 锗管约为02V
6.2.3.3 变容二极管直接调频电路 （1）变容二极管的特性 ▪ 变容管是利用PN结来实现的。 PN结的 电容包括势垒电容和扩散电容两部分。 (1 ) 0 V C C + = ▪ 变容管利用的是势垒电容， 所以PN结是反向偏置的。 0 V C ▪ V = 0时变容管的等效电容为 C0 。 ▪ 变容指数为 ，它是一个取决于 PN结的结构和杂质分布情况的系数。 缓变结变容管， 其 = 1/3； 突变结变容管， 其 = 1/2 ； 超突变结变容管，其 = 2。 ▪ 接触电位差为 ，硅管约为0.7V， 锗管约为0.2V。
(2)变容二极管的调制特性分析 () +E 加到变容管两端的电压, 它由三部分组成: R, R 即偏置电压 调制电压v/(t R 和回路振荡电压 附图一 通常,回路振荡电压幅度较小,可以认为变容管所呈现的电容 主要由偏置电压V和调制电压v()决定。 假定调制信号为单频余弦信号,v/(1)=mCOS2t 则加于变容管两端的电压v为: v=V+v cos t
（2）变容二极管的调制特性分析 ▪ 加到变容管两端的电压， 它由三部分组成： 即偏置电压 VB ， 调制电压 和回路振荡电压。 v (t) f ▪ 通常，回路振荡电压幅度较小，可以认为变容管所呈现的电容 主要由偏置电压 和调制电压 决定。 VB v (t) f ▪ 假定调制信号为单频余弦信号， ， 则加于变容管两端的电压 v 为： v t V t f ( ) = m cos v V V t = B + m cos 附图一
大频偏调制特性分析: +e R R BL R,C P C=C1+ C C +C + v=Vn+vo cos ot
1、大频偏调制特性分析： C C C C C C C C C C + = + 2 2 1 (1 ) 0 V C C + = v V V t = B + m cos
0 得 B+VOm cosset B Om 1+ cos Q2tI 0 1+)[+m B+Bs22t](1+m cos st)' 式中:(+Y)表示变容管在只有偏置电压B作用时 所呈现的电容。 nVB十b称为电容调制度,因V∠VB’m2<1 Om
▪ 得： 式中： 表示变容管在只有偏置电压 作用时 所呈现的电容。 (1 ) ' 0 0 VB C C + = VB + 称为电容调制度，因 ，故 。 = B m c V V m Vm VB 1 mc (1 cos ) (1 ) [1 cos ] ) [(1 ) cos ] cos (1 ' 0 0 0 0 m t C t V V V C t V V C V V t C C c B B m B m B m c + = + + + = + + = + + =
返 可得振荡频率的表示式为 [+m cosEt=fll+m cos 2t 2 2n√LCc2z√LC 利用展开式: (1+x)"=1+mx+n(n-1)x2+,n(n-1)(n-2)x3+…x 可展开为: f=f[+m cos Q2t+ l)m2Cosg2)2+… 2!22 +m.cosΩt+ 2 1)m2cos292t+…] 82 可得调制特性为: 1=2mc09+2(-1m2+2(-1m2cos29+ 82 82
可展开为： ( 1)( 2) 1 3! 1 ( 1) 2! 1 (1 ) 1 2 3 + x = + nx + n n − x + n n − n − x + x n 1) cos 2 ] 2 ( 8 1) 2 ( 8 cos 2 [1 1)( cos ) ] 2 ( 2! 2 1 cos 2 [1 2 2 2 = + + − + − + = + + − + f m t m m t f f m t m t c c c c c c c = + − + − + − m t m m t f f f c c c c c 1) cos 2 2 ( 8 1) 2 ( 8 cos 2 2 2 ▪ 可得调制特性为： 利用展开式： ▪ 可得振荡频率的表示式为： / 2 2 ' 0 [1 cos ] [1 cos ] 2 1 2 1 m t f m t LC LC f c c c C = = + = + 返回
上式表明: 有与调制信号成正比的成分V,n1 cosEt 有常数成分,产生了中心频率的偏移。 82 有与调制信号频率各次谐波成比例的成分,从而使频率调制 过程产生了非线性失真。 1)m cos 292t+ 82 为了减小非线性失真,在变容管调频电路中,总是设法使 变容管工作在y=2的区域。 最大频偏△m △f 调制灵敏度SF=Nyf
上式表明： ▪ 有与调制信号成正比的成分。 m t c cos 2 ▪ 有常数成分，产生了中心频率的偏移。 2 1) 2 ( 8 − mc ▪ 有与调制信号频率各次谐波成比例的成分，从而使频率调制 过程产生了非线性失真。 −1)mc cos 2t + 2 ( 8 2 ▪ 为了减小非线性失真，在变容管调频电路中，总是设法使 变容管工作在 = 2 的区域。 上图 最大频偏 m f f F v f S 调制灵敏度 =