通信电子线路精品课件：7 角度调制与解调电路2016-6-21.pptVIP

7.1.3 调角波的频谱和带宽 设F=1kHz，Mf=Mp=12，这时，FM与PM信号的谱宽相等，为26kHz。但是当调制信号幅度不变而频率分别增加到2kHz及4kHz时，对FM波来说，虽然调制频率提高了，但因Mf减小，使有效边频数目减小，所以有效谱宽只增加到28kHz及32kHz，即增加是有限的。对PM波来说，Mp不变，故谱宽随F成正比例地增加到52kHz及104kHz，因而占用的频带很宽，极不经济。 例7-2和7-3 §7.2 调频方法及电路 一、实现调频的方法和基本原理 频率调制是对调制信号频谱进行非线性频率变换，而 不是线性搬移，因而不能简单地用乘法器和滤波器来实现。 实现调频的方法分为两大类：直接调频法和间接调频法。 1. 直接调频法 用调制信号直接控制振荡器的瞬时频率变化的方法称 为直接调频法。如果受控振荡器是产生正弦波的LC振荡器， 则振荡频率主要取决于谐振回路的电感和电容。将受到调 制信号控制的可变电抗与谐振回路连接，就可以使振荡频 率按调制信号的规律变化，实现直接调频。 即ω(t)随时间变化 可变电抗器件的种类： 变容二极管 具有铁氧体磁芯的电感线圈 电抗管电路 直接调频法的优点：原理简单，频偏较大 缺点：但中心频率不易稳定。 在正弦振荡器中，若使可控电抗器连接于晶体振荡器中，可以提高频率稳定度，但频偏减小。 §7.2 调频方法及电路 先将调制信号进行积分处理，然后用它控制载波的瞬时相位变化，从而实现间接控制载波的瞬时频率变化的方法，称为间接调频法。 间接调频法的优点： 实现调相的电路独立于高频载波振荡器以外，所以这种调频波突出的优点是载波中心频率的稳定性可以做得较高。 缺点：可能得到的最大频偏较小。 2. 间接调频法 §7.2 调频方法及电路 即ωc不变 间接调频实现的原理框图如图所示。 §7.2 调频方法及电路 无论是直接调频，还是间接调频，其主要技术要求是： 频偏尽量大，并且与调制信号保持良好的线性关系； 中心频率的稳定性尽量高； 寄生调幅尽量小； 调制灵敏度尽量高。 其中频偏增大与调制线性度之间是矛盾的。 §7.2 调频方法及电路 二、变容二极管直接调频电路 变容二极管调频电路是一种常用的直接调频电路，广泛应用于移动通信和自动频率微调系统。其优点是工作频率高，固有损耗小且线路简单，能获得较大的频偏，其缺点是中心频率稳定度较低。 1. 基本工作原理和定量分析 变容二极管是利用半导体PN结的结电容随反向电压变化这一特性而制成的一种半导体二极管。它是一种电压控制可变电抗元件。 结电容Cj与反向电压uR存在如下关系： §7.2 调频方法及电路 其中，Cj0为uR=0时的结电容； UD为PN结的势垒电压。 加到变容管上的反向电压，包括直流偏压VQ和调制信号电压 用调制信号控制变容二极管结电容 §7.2 调频方法及电路 γ1 γ2 把受到调制信号控制的变容二极管接入载波振荡器的振荡回路，如右图所示，则振荡频率亦受到调制信号的控制。适当选择变容二极管的特性和工作状态，可以使振荡频率的变化近似地与调制信号成线性关系。这样就实现了调频。 §7.2 调频方法及电路 变容二极管调频电路 在右图中，虚线左边是典型的正弦波振荡器，右边是变容管电路。加到变容管上的反向偏压为 uR(t)=VCC-VB+u?(t)=VQ+u?(t) 式中，VQ= VCC-VB 是反向直流偏压。 图中， 是变容管与LC1回路之间的耦合电容，同时起到隔直流的作用；C?为对调制信号的旁路电容；L2是高频扼流圈，但让调制信号通过。 §7.2 调频方法及电路 §7.2 调频方法及电路 等效的谐振网络 设调制信号电压为: 此时变容二极管的结电容为： 当 时， 此时输出的正好为载波信号。 代入通式得到： 其中， §7.2 调频方法及电路 实际的振荡回路的振荡频率则可以推导如下： 载波振荡频率为，（ 时） f1 fc 所以， 因为 进而LC1对于fc而言等效为电感L1，即L1与Cj并联网络的分析。 §7.2 调频方法及电路 设调制信号电压为: 电容Cj为： 直接调频的振荡频率表达式为： §7.2 调频方法及电路 上式表明变容二极管的电容变化系数γ=2的条件可以使振荡频率与调制信号成严格线性关系。否则造成直接调频电路输出的调频波出现非线性失真，以及使载频中心频率fc产生偏离。 γ=2 fc P1