第5章角度调制与解调电路-2祥解.ppt

* 第 5 章　角度调制与解调电路 5.2　调频电路 5.2.1　调频电路概述 5.2.2　直接调频 5.2.3　间接调频电路——调相电路 5.2.4　扩展最大频偏的方法 * 5.2.1　调频电路概述 一、直接调频和间接调频 1．直接调频 　(1)定义：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的变化规律。 　(2)被控的振荡器种类 　① LC、晶体振荡器(产生调频正弦波)； 　*② 张弛振荡器(产生调频非正弦波，可通过滤波等方式将调频非正弦波变换为调频正弦波)。 2．间接调频 (1)定义：通过调相实现调频的方法 * 　　(2)方法：由调频与调相的内在联系，将调制信号进行积分，用其值进行调相，便得到所需的调频信号。 　　① 正弦波振荡器产生角频率为 ?c 的载波电压 Vmcos?ct，通过调相器后引入一个附加相移 ?(?c)，即 vO(t) = Vmcos[?ct +?(?c)]。 　　② 若附加相移受到 v?(t) 的积分值 [ k1 ] 的控制，则输出的调制信号为 vO(t) = Vmcos[?ct +kpk1 ] 　　比较调频波的表达式 输出为调频波。 vO(t) = Vmcos[?ct +kf ] 间接调频 * 当 v?(t) = V?mcos? t 时，上式可表示为 vO(t) = Vmcos(?ct + Mfsin?t) vO(t) = Vmcos[?ct + kpk1 ] 式中，Mf = kp(k1V?m/?) = ??m/?，??m = kpk1V?m 　　Mf：调频指数，与调制信号振幅 V?m 成正比。 　　调相器：实现间接调频的关键，作用：产生受调制信号振幅 V?m 线性控制的附加相移 ?(?c) 。 　　优点：可以利用频稳度高的石英晶振，在后级进行调相。 二、调频电路的性能要求 1．调频特性　　 　　(1)定义：描述瞬时频率偏移 ?f (= f - fc) 随调制电压 v? 变化的特性。 * 　　(2)特性：如图所示。 　　(3)要求：在特定调制电压范围内是线性的。 　　2．调频灵敏度 单位为 Hz/V， SF 越大，调制信号对瞬时频率的控制能力就越强。 　　(2)当 v?(t) = V?mcos?t 时，画出的 ?f(t) 波形如图。图中，?fm 即为调频信号的最大频偏。 　　3．调频特性的非线性 　　(1)定义：原点上的斜率 　　(1)中心频率偏离量 * 　　若调频特性非线性，则由余弦调制电压产生的 ?f(t)为非余弦波形，它的傅里叶级数展开式为 ?f(t) = ?f0 + ?fm1cos?t + ?fm2cos2?t + ??? 式中 ?f0 = f0 – fc 为 ?f(t) 的平均分量，表示调频信号的中心频率由 fc 偏离到 f0 ，称为中心频率偏离量。 (2)非线性失真系数：评价调频特性非线性的参数 　　4．中心频率准确度和稳定度 　　使接收机正常接收所必须满足的重要性能指标，否则，将造成信号失真，并干扰邻近电台信号。 * 5.2.2　直接调频 正弦振荡器 *张弛振荡器 实现方法 一、工作原理及其性能分析 　　1．工作原理 　　2．可变电抗器件的种类 　　(2)铁氧化磁芯绕制的线圈。电感可变器件，用在扫频仪中，改变通过附加线圈的电流可控制磁场的变化，使磁芯导磁率变化，从而改变主线圈的电感量。 　　将可变电抗器件接入 LC 振荡回路中，其电容或电感量受调制信号控制，便可实现调频。 　　(1)驻极体话筒或电容式话筒。电容可变器件用于便携式调频发射机，将声波的强弱变化转换为电容量的变化。接入振荡回路当中，可得瞬时频率按讲话声音强弱变化的调频信号。 * 　　(3)变容二极管。利用 PN 结反偏呈现的势垒电容而构成，应用最为广泛。 　　优点：工作频率高、固有损耗小、使用方便。 　　接入方法：全接入、部分接入 　　1．变容管作为振荡回路总电容的直接调频电路 　　(1)原理电路 右图为 LC 正弦振荡器中的谐振回路。 　　Cj ：变容管的结电容，与 L 共同构成振荡器的振荡回路(全接入)。振荡频率近似等 于回路的谐振频率，即 ?osc ? ?0 = 　　(2)性能分析 　　① 归一化调频特性曲线方程 　　已知变容管结电容的变容特性 　　VB ：PN 结的内建电位差，Cj(0)：v = 0 时的结电容， n ：变容指数，由 PN 结工艺结构定，在 1/3 到 6 之间。 　　变容管总电压 v = -( VQ + v? )，且 VQ，代入 (5.2.8)