第6章角度調(diào)制與解調(diào)

1、v第第6章章 角度調(diào)制與解調(diào)電路角度調(diào)制與解調(diào)電路v本章重點(diǎn)本章重點(diǎn)v 調(diào)頻和調(diào)相信號(hào)的數(shù)學(xué)表示式和波形,頻偏、相偏、調(diào)制指數(shù)、有效頻帶寬度的計(jì)算;v 變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路和間接調(diào)頻電路的工作原理和電路組成;v 石英晶體振蕩器調(diào)頻的電路組成;v 斜率鑒頻器和相位鑒頻器的電路組成。 12021/3/23v6.1 從導(dǎo)頻制立體聲調(diào)頻廣播談起v6.2 角度調(diào)制與解調(diào)原理v6.3 調(diào)頻電路v6.4 鑒頻電路v6.5 數(shù)字信號(hào)調(diào)制與解調(diào)v6.6 實(shí)訓(xùn)22021/3/23v6.1從導(dǎo)頻制立體聲從導(dǎo)頻制立體聲調(diào)頻廣播談起調(diào)頻廣播談起v 調(diào)頻（FM）,是用調(diào)制信號(hào)控制高頻載波的瞬時(shí)頻率,使其按調(diào)制信號(hào)的變化

2、規(guī)律變化,振幅保持不變化。v 經(jīng)過頻率調(diào)制的載波稱為調(diào)頻波。v 調(diào)相（PM）,是用調(diào)制信號(hào)控制高頻載波的瞬時(shí)相位,使其按調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律變化,振幅保持不變化。v 經(jīng)過相位調(diào)制的載波稱為調(diào)相波。32021/3/23v 角頻率是相位角對(duì)時(shí)間的變化率,調(diào)頻和調(diào)相都會(huì)產(chǎn)生相位角的變化,所以調(diào)頻和調(diào)相合稱為角度調(diào)制。v 通信和廣播一般只用調(diào)頻。42021/3/23v 無線電廣播有調(diào)幅廣播和調(diào)頻廣播兩種方式。v 調(diào)幅廣播的工作頻段為525kHz26MHz,傳送的語言和音樂的頻率范圍定為200Hz4.5kHz。v 調(diào)頻廣播的工作頻段為88MHz108MHz,傳送的語言和音樂的頻率范圍是100Hz15kHz

3、,比調(diào)幅廣播傳送的信號(hào)的頻率范圍寬,所以高、低音豐富,音色飽滿。52021/3/23v 導(dǎo)頻制立體聲調(diào)頻廣播是一種典型的調(diào)頻廣播制式。v 圖6-1（a）、（b）所示為導(dǎo)頻制立體聲調(diào)頻廣播發(fā)送系統(tǒng)組成框圖和信號(hào)頻譜。 v 主信道信號(hào)、副信道信號(hào)、導(dǎo)頻信號(hào)在相加器中混合組成立體聲復(fù)合信號(hào),對(duì)載波進(jìn)行頻率調(diào)制,經(jīng)高頻功率放大后,由天線發(fā)射到空中向接收機(jī)傳送。 62021/3/23（a）發(fā)送系統(tǒng)組成框圖 72021/3/23（b）復(fù)合信號(hào)頻譜 圖6-1 導(dǎo)頻制調(diào)頻立體聲廣播發(fā)送系統(tǒng)組成與信號(hào)頻譜 82021/3/23v 調(diào)頻廣播接收機(jī)即調(diào)頻收音機(jī),由天線、FM接收電路、雙聲道立體聲恢復(fù)電路、功率放大器

4、和揚(yáng)聲器組成,如圖6-2所示。 v FM接收電路包括高頻放大、混頻、中頻放大、鑒頻等電路。92021/3/23圖6-2 調(diào)頻廣播接收機(jī)電路組成 102021/3/23v 鑒頻輸出信號(hào)送到雙聲道立體聲恢復(fù)電路后分為3路。v 一路由低通濾波器取出L+R信號(hào),v 另一路由帶通濾波器取出L-R雙邊帶調(diào)幅信號(hào),v 第三路有調(diào)諧電路取出19kHz導(dǎo)頻信號(hào)。112021/3/23v 導(dǎo)頻信號(hào)2倍頻為38kHz副載波,對(duì)L-R雙邊帶調(diào)幅信號(hào)同步檢波,取出L-R信號(hào)。v L+R信號(hào)和L-R信號(hào)送入矩陣電路加減運(yùn)算輸出L左聲道信號(hào)和R右聲道信號(hào)。v 送功率放大器放大后,由揚(yáng)聲器播放。v 在調(diào)頻發(fā)射系統(tǒng)中,立體聲復(fù)

5、合信號(hào)對(duì)載波進(jìn)行頻率調(diào)制需要用調(diào)頻電路;v 在調(diào)頻收音機(jī)中,從調(diào)頻載波中解調(diào)出立體聲復(fù)合信號(hào)需要用鑒頻電路。 122021/3/23v6.2角度調(diào)制與解調(diào)原理角度調(diào)制與解調(diào)原理v6.2.1調(diào)角信號(hào)的時(shí)域特性調(diào)角信號(hào)的時(shí)域特性v 1. 調(diào)頻電路和調(diào)相電路組成調(diào)頻電路和調(diào)相電路組成v 頻率調(diào)制用調(diào)頻電路來實(shí)現(xiàn),直接調(diào)頻電路的組成如圖6-3所示。v 在振蕩器電路中附設(shè)可變電抗元件,用調(diào)制信號(hào)控制可變電抗元件的電抗值,使之隨調(diào)制信號(hào)變化規(guī)律變化,從而使振蕩器的振蕩頻率隨調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律變化,達(dá)到調(diào)頻的目的。132021/3/23振蕩器可變電抗元件調(diào)制信號(hào)調(diào)頻輸出圖6-3 調(diào)頻電路組成框圖142021

6、/3/23v 調(diào)相電路的組成如圖6-4所示。v 在振蕩器振蕩信號(hào)產(chǎn)生后,在其輸出端附設(shè)可變電抗元件移相電路,用調(diào)制信號(hào)控制可變電抗元件的電抗值,使之隨調(diào)制信號(hào)變化規(guī)律變化,從而使移相電路的移相值隨調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律變化,達(dá)到對(duì)振蕩器振蕩輸出信號(hào)調(diào)相的目的。152021/3/23振蕩器可變電抗元件調(diào)制信號(hào)圖6-4 調(diào)相電路組成框圖移相電路調(diào)相輸出162021/3/23v172021/3/23v182021/3/23圖6-5 調(diào)頻信號(hào)波形及瞬時(shí)頻率偏移192021/3/23v202021/3/23v212021/3/23v222021/3/23v232021/3/23v242021/3/23v25

7、2021/3/23v262021/3/23圖6-6 調(diào)相信號(hào)的波形和瞬時(shí)角頻率偏移272021/3/23v 4. 調(diào)頻信號(hào)與調(diào)相信號(hào)時(shí)域特性的調(diào)頻信號(hào)與調(diào)相信號(hào)時(shí)域特性的比較比較v 相同在于:v (1) 二者都是等幅信號(hào),為高頻載波的振幅。v (2) 二者的頻率和相位都隨調(diào)制信號(hào)而變化,均產(chǎn)生頻偏與相偏。v 區(qū)別在于:v (1) 二者的頻率和相位變化的規(guī)律不一樣。v (2)調(diào)頻信號(hào)的調(diào)頻指數(shù)Mf與調(diào)制頻率有關(guān),調(diào)相信號(hào)的最大頻偏與調(diào)制頻率有關(guān)。282021/3/23時(shí)域參數(shù)調(diào)頻信號(hào)調(diào)相信號(hào)表6-1 調(diào)頻信號(hào)與調(diào)相信號(hào)時(shí)域參數(shù)比較292021/3/23v302021/3/23v312021/3/

8、23v322021/3/23v 圖6-7給出了宗數(shù)為M的n階第一類貝塞爾函數(shù)曲線,表6-2給出了M為幾個(gè)離散值時(shí)的貝塞爾函數(shù)值。 332021/3/23圖6-7 宗數(shù)為M的n階第一類貝塞爾函數(shù)曲線圖342021/3/23Jn(M)nJn(0)Jn(0.5)Jn(1)Jn(2)Jn(3)Jn(4)Jn(5)Jn(6)010.9390.765 0.224 -0.261 -0.397 -0.178 0.15110.2420.440 0.577 0.339-0.066 -0.328 -0.27720.0300.115 0.353 0.4860.3640.047-0.24330.020 0.129 0.

9、3090.4300.3650.11540.003 0.034 0.1320.2810.3910.35850.007 0.0430.1320.2610.36260.001 0.0110.0490.1310.24670.0030.0150.0530.13080.0040.0180.057表6-2 宗數(shù)M為幾個(gè)離散值時(shí)的貝塞爾函數(shù)值352021/3/23v （1）調(diào)角信號(hào)由載頻分量fc和無窮多組上、下邊頻分量組成,這些頻率分量的頻率為fcnF,振幅為Ucm Jn(M),式中n=0,1,2,。v n為偶數(shù)時(shí),上、下邊頻分量相位相同;n為奇數(shù)時(shí),上、下邊頻分量相位相反。362021/3/23v （2）當(dāng)

10、M確定后, 各邊頻分量的振幅隨n的增加,總趨勢(shì)是減小,但不是單調(diào)減小,而有高低起伏,且有時(shí)候會(huì)為零。v （3）載頻分量的振幅有可能為正值也可能為負(fù)值,在個(gè)別M 值（如M=2.405、5.520）時(shí),載頻分量振幅為零。372021/3/23v 圖6-8所示為M3的調(diào)角信號(hào)的頻譜。v 圖中譜線只畫到n7為止,各譜線上標(biāo)注的數(shù)值乘以Ucm即為載波分量或邊頻分量的振幅。圖6-8 M3調(diào)角信號(hào)的頻譜382021/3/23v392021/3/23v402021/3/23v412021/3/23v422021/3/23v 例6.1 已知調(diào)頻廣播的音頻信號(hào)最低頻率Fmin=20Hz,最高頻率Fmax=15kH

11、z,若要求調(diào)頻頻偏fm=75kHz,問相應(yīng)調(diào)頻信號(hào)的調(diào)頻指數(shù)Mf和帶寬BW是多少?在88108MHz調(diào)頻廣播頻段中可以安排多少個(gè)調(diào)頻廣播電臺(tái)?v 解: 由（6-4）式可知,調(diào)頻信號(hào)頻偏由調(diào)頻比例系數(shù)和調(diào)制信號(hào)振幅確定,與調(diào)制信號(hào)頻率無關(guān),高頻、低頻都一樣。432021/3/23v442021/3/23v452021/3/23v 例6.2 已知音頻信號(hào)最低頻率Fmin=20Hz,最高頻率Fmax=15kHz,若進(jìn)行調(diào)相,由電路確定調(diào)相指數(shù)MP為5,問調(diào)相信號(hào)的帶寬為多少?最高頻率和最低頻率的頻偏分別為多少? v 解:由(6-15)式可知,調(diào)相信號(hào)的頻偏與調(diào)制信號(hào)頻率成正比,調(diào)相指數(shù)與調(diào)制信號(hào)頻率

12、無關(guān)。462021/3/23v472021/3/23v482021/3/23v6.3 調(diào)頻電路調(diào)頻電路v 實(shí)現(xiàn)頻率調(diào)制的方式一般有兩種:一種是直接調(diào)頻,另一種是間接調(diào)頻,相應(yīng)有直接調(diào)頻電路和間接調(diào)頻電路兩種電路形式。v6.3.1 調(diào)頻電路的主要調(diào)頻電路的主要性能指標(biāo)性能指標(biāo)v 1調(diào)頻調(diào)頻線性線性v 調(diào)頻電路輸出信號(hào)的瞬時(shí)頻偏與調(diào)制電壓的關(guān)系稱為調(diào)頻特性,理想調(diào)頻特性應(yīng)該是線性的。492021/3/23v 2調(diào)頻靈敏度調(diào)頻靈敏度v 單位調(diào)制電壓產(chǎn)生的角頻偏稱為調(diào)頻靈敏度。 在線性調(diào)頻范圍內(nèi),相當(dāng)于調(diào)頻比例系數(shù)kf。v 3線性頻偏線性頻偏 v 實(shí)際調(diào)頻電路的調(diào)頻特性只有一部分是線性的,其他是非線性

13、的。線性部分稱為最大線性頻偏。v 調(diào)頻廣播系統(tǒng)的要求是75kHz, 調(diào)頻電視伴音系統(tǒng)的要求是50 kHz。502021/3/23v 4載頻載頻穩(wěn)定度穩(wěn)定度v 調(diào)頻電路的載頻穩(wěn)定性是接收電路能夠正常接收,而且不會(huì)造成鄰近信道互相干擾的重要保證,應(yīng)盡可能穩(wěn)定。v 調(diào)頻廣播系統(tǒng)要求載頻漂移不超過2kHz,調(diào)頻電視伴音系統(tǒng)要求載頻漂移不超過500Hz。 512021/3/23v6.3.2直接調(diào)頻直接調(diào)頻電路電路v 直接調(diào)頻是將調(diào)制信號(hào)作為壓控振蕩器的控制電壓,使壓控振蕩器的振蕩頻率不失真地隨調(diào)制信號(hào)規(guī)律變化。v 1變?nèi)荻O管調(diào)頻變?nèi)荻O管調(diào)頻電路電路v 變?nèi)荻O管的pn結(jié)的結(jié)電容隨反向電壓（反偏）變化

14、,將變?nèi)荻O管接入LC振蕩器的振蕩回路,用調(diào)制電壓去控制變?nèi)荻O管的電容量,從而控制振蕩器的振蕩頻率,達(dá)到調(diào)頻的目的。522021/3/23v （1）變?nèi)荻O管的性能v 變?nèi)荻O管是利用PN結(jié)反向偏置的勢(shì)壘電容構(gòu)成的可控電容,其電容量隨所加的反向電壓的變化而變化。v 圖6-9所示為變?nèi)荻O管的結(jié)電容Cj與管子兩端所加的反向電壓uD的關(guān)系曲線和電路符號(hào)。532021/3/23圖6-9 不同值的變?nèi)荻O管特性曲線和電路符號(hào)（a）特性曲線 （b）電路符號(hào)542021/3/23v552021/3/23v （2）變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路v 變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路如圖6-10所示。v 圖中,晶體管和電容C1

15、、C2電感L1組成電容三點(diǎn)式振蕩器,變?nèi)荻O管和電容C3串聯(lián)后與電感L1并聯(lián)。v 加在變?nèi)荻O管VD兩端的電壓為（5V）（u）,分別為直流工作點(diǎn)電壓和調(diào)制信號(hào)電壓,使變?nèi)荻O管的結(jié)電容產(chǎn)生變化,如圖6-11所示。 v 與電感L1并聯(lián)的等效電感也就產(chǎn)生變化,振蕩器的振蕩頻率也就產(chǎn)生變化,達(dá)到調(diào)頻的目的。562021/3/23圖6-10 變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路572021/3/23圖6-11 偏壓固定后變?nèi)荻O管電容值隨調(diào)制信號(hào)變化582021/3/23v 2. 晶體振蕩器調(diào)頻晶體振蕩器調(diào)頻電路電路v 如圖6-12所示,晶體管VT2和兩個(gè)100PF電容,以及晶體JT組成皮爾斯晶體振蕩器電路,晶體J

16、T標(biāo)稱頻率為30MHz,與變?nèi)荻O管VD串聯(lián)。v 9V電源電壓經(jīng)3k電阻降壓后,經(jīng)2.2H高扼圈給VD加負(fù)偏壓。v 傳聲器信號(hào)經(jīng)VT1放大后,經(jīng)2.2H高扼圈加在變?nèi)荻O管兩端。v 592021/3/23圖6-12 晶體振蕩器直接調(diào)頻電路602021/3/23v 變?nèi)荻O管結(jié)電容隨傳聲器信號(hào)變化,則晶體振蕩器振蕩頻率隨傳聲器信號(hào)變化,完成直接調(diào)頻。v VT2集電極所接LC并聯(lián)回路諧振于3倍晶振頻率,作為3倍頻負(fù)載,取出90MHz載波調(diào)頻信號(hào),由天線發(fā)射輸出。612021/3/23v 晶振的頻率控制范圍很窄,僅在串聯(lián)諧振頻率fs與并聯(lián)諧振頻率fp之間,所以晶振調(diào)頻電路的最大相對(duì)頻偏只能達(dá)到0.0

17、1%左右,最大線性頻偏fm也就很小。v 3倍頻輸出可使最大線性頻偏fm增加2倍。v 晶振變?nèi)荻O管調(diào)頻電路的優(yōu)點(diǎn)是載頻穩(wěn)定度高,可達(dá)10-5左右,因而在調(diào)頻通信發(fā)送設(shè)備中得到了廣泛應(yīng)用。622021/3/23v632021/3/23v642021/3/23圖6-13 間接調(diào)頻原理圖652021/3/23v 間接調(diào)頻,調(diào)制不直接作用于振蕩器電路元件,振蕩沒有受到影響,顯然,這時(shí)調(diào)頻信號(hào)的載波頻率穩(wěn)定度就等于LC振蕩器或晶體振蕩器的頻率穩(wěn)定度。v 1. 變?nèi)荻O管變?nèi)荻O管相移網(wǎng)絡(luò)相移網(wǎng)絡(luò)v 相位調(diào)制器是間接調(diào)頻電路的關(guān)鍵部件,通常采用變?nèi)荻O管相移網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)。v 圖6-14(a)所示為變?nèi)荻O管

18、相移網(wǎng)絡(luò),圖(b)是其高頻等效電路。662021/3/23圖6-14 變?nèi)荻O管相移網(wǎng)絡(luò)與高頻等效電路（a）變?nèi)荻O管相移網(wǎng)絡(luò) （b）高頻等效電路672021/3/23v 圖中C3對(duì)高頻載波短路,變?nèi)荻O管結(jié)電容和電感L組成并聯(lián)回路。v 電感L對(duì)直流短路,+9V直流電壓經(jīng)R3和R4以及電感L給變?nèi)荻O管加負(fù)偏壓,以選定靜態(tài)工作點(diǎn)。并聯(lián)諧振角頻率0由靜態(tài)工作點(diǎn)結(jié)電容CjQ和電感L決定,并設(shè)定其等于載波角頻率c。682021/3/23v 調(diào)制信號(hào)經(jīng)電容C4耦合和電阻R3、電容C3濾去高頻雜波后,加到變?nèi)荻O管上,變?nèi)荻O管結(jié)電容則隨調(diào)制電壓變化,并聯(lián)回路的諧振角頻率0也隨調(diào)制電壓而變化。v 當(dāng)結(jié)電

19、容增大時(shí),諧振角頻率減小,阻抗頻率特性和相頻特性向左移;當(dāng)結(jié)電容減小時(shí),諧振角頻率增大,阻抗頻率特性和相頻特性向右移。如圖6-15所示。692021/3/23圖6-15 阻抗頻率特性和相頻特性變化（a）阻抗頻率特性 （b）相頻特性702021/3/23v 載波信號(hào)角頻率c=0,由R1、C1隔直,耦合輸入并聯(lián)回路,由R2、C2隔直,耦合輸出。v 調(diào)制信號(hào)電壓幅度為0時(shí),并聯(lián)回路阻抗對(duì)載波角頻率c呈現(xiàn)為純電阻,相移為零。712021/3/23v 調(diào)制信號(hào)電壓幅度向正值變化時(shí),變?nèi)荻O管結(jié)電容減小,并聯(lián)回路諧振頻率增大,特性曲線向右移。v 并聯(lián)回路阻抗對(duì)載波角頻率c呈現(xiàn)為感性,相移為正相角,相移大小

20、按調(diào)制電壓幅度變化規(guī)律變化722021/3/23v 調(diào)制信號(hào)電壓幅度向負(fù)值變化時(shí),變?nèi)荻O管結(jié)電容增大,并聯(lián)回路諧振頻率減小,特性曲線向左移。v 并聯(lián)回路阻抗對(duì)載波角頻率c呈現(xiàn)為容性,相移為負(fù)相角,相移大小按調(diào)制電壓幅度變化規(guī)律變化。732021/3/23v 圖6-14中,若將R3、C3的數(shù)值加大,也就是將時(shí)間常數(shù)RC加大,則使R3、C3不僅有高頻濾波的功能,而且具有對(duì)低頻調(diào)制信號(hào)積分的功能。v 這樣,加到變?nèi)荻O管相移網(wǎng)絡(luò)的是調(diào)制信號(hào)的積分,并聯(lián)回路輸出的則是調(diào)頻信號(hào)。742021/3/23v LC并聯(lián)回路相頻特性線性范圍很小,只有中間一小段,不超過/6,則最大相偏不能超過/6。v 最大相偏

21、就是調(diào)相指數(shù),在間接調(diào)頻時(shí)就是調(diào)頻指數(shù)。v 這就使得間接調(diào)頻的頻偏不大,調(diào)制不夠深。v 一般可用多級(jí)LC并聯(lián)回路相移疊加的方法增大相移角度,以增大間接調(diào)頻的頻偏。752021/3/23v 圖6-16所示為3級(jí)變?nèi)荻O管相移網(wǎng)絡(luò)間接調(diào)頻電路,可產(chǎn)生的最大相偏為/2。v 圖中470k電阻和0.022F電容組成積分電路,調(diào)制信號(hào)u(t)經(jīng)過5F電容耦合到積分電路。v 3個(gè)0.022F電容上的積分電壓分別控制3個(gè)變?nèi)荻O管的結(jié)電容變化,實(shí)現(xiàn)3級(jí)間接調(diào)頻,輸出調(diào)頻信號(hào)。762021/3/23圖6-16 3級(jí)變?nèi)荻O管相移網(wǎng)絡(luò)間接調(diào)頻電路772021/3/23v2. 擴(kuò)展間接調(diào)頻電路最大線性頻偏的擴(kuò)展間接

22、調(diào)頻電路最大線性頻偏的方方法法v 為了擴(kuò)展間接調(diào)頻電路的最大線性頻偏,可以采用倍頻和混頻的方法。v 圖6-17所示為調(diào)頻廣播電臺(tái)間接調(diào)頻電路組成框圖。v 高穩(wěn)定度晶體振蕩器產(chǎn)生100kHz初始載波信號(hào),音樂和話音信號(hào)經(jīng)積分電路積分后對(duì)初始載波信號(hào)進(jìn)行調(diào)相,實(shí)現(xiàn)間接調(diào)頻。782021/3/23圖6-17 調(diào)頻廣播間接調(diào)頻電路框圖792021/3/23v 調(diào)相器的線性范圍限定調(diào)相指數(shù)MP0.5,對(duì)于間接調(diào)頻來說,就是調(diào)頻指數(shù)Mf0.5。v 根據(jù)音樂和話音信號(hào)電壓幅度Um和公式fmkPUm,選取調(diào)相電路的調(diào)相比例系數(shù)kP（在間接調(diào)頻電路中就是調(diào)頻比例系數(shù)kf）,使頻偏fm24.415Hz。80202

23、1/3/23v 音樂和話音信號(hào)經(jīng)帶通濾波器選通的頻率范圍為100Hz15kHz。v 根據(jù)公式Mffm/F,在低音頻F100Hz時(shí),計(jì)算得到Mf0.25,符合Mf0.5的要求。v 在高音頻F15kHz時(shí),由于頻偏與調(diào)制頻率無關(guān),fm24.415Hz不會(huì)改變,由公式Mffm/F可知,更符合Mf0.5的要求。812021/3/23v 100kHz初始載波頻率,24.415Hz頻偏,經(jīng)1個(gè)3倍頻器、3個(gè)4倍頻器的192次倍頻后,載波頻率增大為19.2MHz,調(diào)頻頻偏增大為4.68768kHz。v 該調(diào)頻信號(hào)再輸入混頻器,與頻率等于25.45 MHz的本振信號(hào)頻率相減,得到載頻為6.25MHz的調(diào)頻信號(hào)

24、,而調(diào)頻信號(hào)的頻偏不會(huì)因混頻而改變,仍為4.68768kHz。822021/3/23v 再通過2個(gè)4倍頻器的16次倍頻,載波頻率增大為超高頻頻率100MHz,頻偏增大為75kHz,送高頻功率放大器放大后,由天線發(fā)射到空中。v 各調(diào)頻廣播電臺(tái)的電路組成基本相同,只是送入混頻器的本振信號(hào)頻率在24.725.95MHz范圍內(nèi)各不相同,從而產(chǎn)生的超高頻載波頻率在88108 MHz范圍內(nèi)各不相同。v 頻偏都是75kHz。832021/3/23v6.4 鑒頻電路鑒頻電路v 調(diào)頻信號(hào)的解調(diào)稱為鑒頻,調(diào)相信號(hào)的解調(diào)稱為鑒相。v 調(diào)頻信號(hào)直接鑒頻的電路實(shí)現(xiàn)很困難,通常采用兩種間接方法來實(shí)現(xiàn)調(diào)頻信號(hào)的鑒頻。842

25、021/3/23v 一種方法如圖6-18（a）所示,先將調(diào)頻信號(hào)通過頻幅轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)變成調(diào)頻調(diào)幅信號(hào), 然后利用包絡(luò)檢波的方式取出調(diào)制信號(hào)。852021/3/23v 另一種方法如圖6-18（b）所示,先將調(diào)頻信號(hào)通過頻相轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)變成調(diào)頻調(diào)相信號(hào), 然后利用鑒相的方式取出調(diào)制信號(hào)。 圖6-18 兩種間接鑒頻方法 （a）調(diào)頻-調(diào)幅轉(zhuǎn)換法 （b）調(diào)頻-調(diào)相轉(zhuǎn)換法862021/3/23v6.4.1 鑒頻電路性能指標(biāo)鑒頻電路性能指標(biāo)v 鑒頻電路的性能指標(biāo)集中表現(xiàn)在鑒頻特性上,鑒頻特性為鑒頻輸出電壓的大小,與輸入調(diào)頻信號(hào)的瞬時(shí)頻率偏移之間的關(guān)系,如圖6-19所示。v 圖中,橫坐標(biāo)f為調(diào)頻信號(hào)瞬時(shí)頻率偏移,f

26、=0對(duì)應(yīng)載波頻率fc,縱坐標(biāo)u為低頻輸出電壓。872021/3/23圖6-19 鑒頻特性曲線882021/3/23v 鑒頻特性技術(shù)指標(biāo)為v 1鑒頻鑒頻線性線性v 輸出電壓與輸入調(diào)頻信號(hào)頻率偏移應(yīng)成正比。v 2鑒頻鑒頻線性范圍線性范圍v 實(shí)際鑒頻電路的鑒頻特性都會(huì)是S形曲線,f =0兩邊的最大線性部分稱為鑒頻線性范圍。v 3鑒頻鑒頻靈敏度靈敏度v 單位頻率偏移輸出的低頻解調(diào)電壓大小。 892021/3/23v6.4.2 斜率鑒頻斜率鑒頻電路電路v 利用頻幅轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)特性曲線的斜線部分,將調(diào)頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成調(diào)頻調(diào)幅信號(hào),然后再經(jīng)過包絡(luò)檢波取出原調(diào)制信號(hào),這種鑒頻電路稱為斜率鑒頻電路。v 1單失諧回路單失

27、諧回路斜率鑒頻器斜率鑒頻器v 用單個(gè)LC并聯(lián)回路做的鑒頻器,稱為單失諧回路斜率鑒頻器,如圖6-20所示。v LC并聯(lián)回路的諧振角頻率為0,在0點(diǎn)幅頻特性輸出最大。902021/3/23圖6-20 單失諧回路斜率鑒頻器912021/3/23v 調(diào)頻信號(hào)載波角頻率為c,位于LC并聯(lián)回路幅頻特性曲線下降段中點(diǎn)A點(diǎn)（或B點(diǎn)）,如圖6-21所示。v 等幅的調(diào)頻信號(hào)通過電感耦合給LC并聯(lián)回路,載波角頻率c附近的瞬時(shí)角頻率偏移,使LC并聯(lián)回路輸出電壓U(t)的幅度發(fā)生變化,通過對(duì)c失諧的LC回路,將頻率偏移攜帶的信息復(fù)制到了包絡(luò)上。v LC并聯(lián)回路輸出的調(diào)頻調(diào)幅信號(hào),經(jīng)二極管VD包絡(luò)檢波,輸出原低頻調(diào)制信號(hào)

28、u(t)。922021/3/23圖6-21 單失諧回路頻幅轉(zhuǎn)換圖形932021/3/23v 2. 雙失諧回路雙失諧回路鑒頻器鑒頻器v 單個(gè)LC并聯(lián)回路諧振特性的斜線部分有彎曲,不夠直,所以單失諧回路鑒頻器的鑒頻特性線性不好。v 圖6-22所示為由兩個(gè)LC并聯(lián)回路組成的雙失諧回路鑒頻器。v 兩個(gè)LC并聯(lián)回路電感的同名端設(shè)置相反,如圖6-22 (a)所示。諧振頻率分別為1和2,諧振特性如圖6-22(b)中兩條虛線所示,載波角頻率c處于1與2的中點(diǎn)。942021/3/23圖6-22 雙失諧回路鑒頻器和鑒頻特性。 (a) 雙失諧回路鑒頻器 (b)鑒頻特性952021/3/23v962021/3/23v

29、6.4.3 相位鑒頻電路相位鑒頻電路v 通過頻相轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)把調(diào)頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成調(diào)頻調(diào)相信號(hào),再用鑒相電路取出調(diào)制信號(hào),這種間接鑒頻電路稱為相位鑒頻電路。v 1. 頻相轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)頻相轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)特性特性v 在LC并聯(lián)回路輸入端串聯(lián)一個(gè)小電容C1,如圖6-23（a）所示,可以組成頻相轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)調(diào)頻信號(hào)到調(diào)頻調(diào)相信號(hào)的轉(zhuǎn)換。972021/3/23982021/3/23圖6-23 頻相轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)及其相頻特性 (a) 頻相轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò) (b) 相頻特性992021/3/23v1002021/3/23v1012021/3/23v1022021/3/23v 式中為輸入信號(hào)角頻率對(duì)回路諧振角頻率的偏移。v 可見,該網(wǎng)絡(luò)不僅

30、產(chǎn)生了90固定相移,而且產(chǎn)生了與角頻率偏移成正比的相移,所以稱為90頻相轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)。1032021/3/23v 2. 相位鑒頻相位鑒頻電路電路v 圖6-24所示為雙差分正交移相式鑒頻電路,由90頻相轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)和雙差分乘積型鑒相器組成,根據(jù)（6-27）式調(diào)節(jié)L的電感量,使回路諧振角頻率等于調(diào)頻信號(hào)載波角頻率。1042021/3/23圖6-24 雙差分正交移相式鑒頻電路1052021/3/23v 調(diào)頻信號(hào)uFM（t）經(jīng)VT1射極跟隨器放大后分為兩路,一路由500電阻上輸出大信號(hào)u1,從VT7的基極單端輸入雙差分電路;v 另一路由50電阻上輸出小信號(hào)u4,經(jīng)C1、L、C和R組成的90頻相轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換為調(diào)

31、頻調(diào)相信號(hào)u5,再由VT2射極跟隨器放大為u2,從VT3、VT6的基極雙端輸入雙差分電路。v 電源VCC經(jīng)4個(gè)二極管正向壓降穩(wěn)壓,給VT4、 VT5的基極加固定偏置電壓。1062021/3/23v1072021/3/23v1082021/3/23v6.4.4限幅電路限幅電路v 調(diào)頻信號(hào)在發(fā)送、傳輸和接收過程中,不可避免地要受到各種干擾。 v 這些干擾會(huì)使調(diào)頻信號(hào)的振幅發(fā)生變化,產(chǎn)生寄生調(diào)幅,使鑒頻輸出信號(hào)疊加有干擾信號(hào)而產(chǎn)生失真。v 由于調(diào)頻信號(hào)原本是等幅信號(hào),可以先用限幅電路,在鑒頻之前,把疊加的寄生調(diào)幅消除,使其重新成為等幅信號(hào),然后再進(jìn)行鑒頻。1092021/3/23v 1. 二極管限幅

32、器v 圖6-25（a）所示為雙二極管限幅器,二極管VD1和VD2正負(fù)極性反向并聯(lián)。v 當(dāng)輸入電壓ui正、負(fù)半周幅度大于二極管截止電壓Vbz時(shí),二極管VD1和VD2導(dǎo)通,將輸出電壓uo正、負(fù)半周幅度箝位于二極管截止電壓Vbz,達(dá)到限幅目的。v 圖6-25（b）、（c）所示為限幅輸入、輸出波形。v 調(diào)頻信號(hào)要先放大到足夠大,限幅才能起作用。1102021/3/23（a）1112021/3/23 圖6-25 雙二極管限幅器（a）雙二極管限幅器電路（b）輸入信號(hào)（c）限幅輸出信號(hào)1122021/3/23v 2. 晶體管限幅器v 圖6-26所示為用晶體管放大器作限幅電路。v 當(dāng)輸入信號(hào)很大時(shí),超過了晶體

33、管輸出特性的放大區(qū)域,正半周波峰部分被飽和削波,負(fù)半周波谷部分被截止削波,起了限幅作用。v 為了提高限幅效果,可適當(dāng)降低集電極電源電壓,也可以降低基極偏置電壓,或增大集電極負(fù)載電阻。1132021/3/23圖6-26 晶體管限幅器1142021/3/23v6.5 數(shù)字信號(hào)調(diào)制與解調(diào)數(shù)字信號(hào)調(diào)制與解調(diào)v6.5.1 數(shù)字信號(hào)調(diào)制數(shù)字信號(hào)調(diào)制v 數(shù)字通信傳輸?shù)氖菙?shù)字信號(hào),數(shù)字調(diào)制與解調(diào)電路是數(shù)字通信系統(tǒng)必不可少的重要部件。v 數(shù)字信號(hào)對(duì)載波的調(diào)制,同樣可以控制載波振蕩信號(hào)的振幅、頻率或相位,分別稱為幅移鍵控（ASK）、頻移鍵控（FSK）和相移鍵控（PSK）。v 如圖6-27所示。1152021/3/

34、23圖6-27 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制的波形和方框圖（a）幅移鍵控 （b）頻移鍵控 （c）相移鍵控1162021/3/23v 幅移鍵控（ASK）是用數(shù)字信號(hào)u（t）控制鍵控開關(guān),“1”時(shí)合上有載波fC輸出,“0”時(shí)放開無載波fC輸出。v 頻移鍵控（FSK）是用數(shù)字信號(hào)u（t）控制鍵控開關(guān),“1”時(shí)接載波發(fā)生器,輸出載波fC1,“0”時(shí)接載波發(fā)生器,輸出載波fC2。v 相移鍵控（PSK）是用數(shù)字信號(hào)u（t）控制鍵控開關(guān),“1”時(shí)接載波發(fā)生器,輸出載波fC,“0”時(shí)接移相器,輸出移相的載波fC。1172021/3/23v6.5.2 數(shù)字信號(hào)解調(diào)數(shù)字信號(hào)解調(diào)v 數(shù)字信號(hào)解調(diào)的方法有很多種,例如同步解調(diào)法,包

35、絡(luò)解調(diào)法,相干解調(diào)法,等等。v 部分二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)解調(diào)方框圖如圖6-28所示。v 幅移鍵控（ASK）用包絡(luò)解調(diào)。接收機(jī)接收的UASK（t）信號(hào)經(jīng)帶通濾波器濾去干擾雜波,取出fC載波信號(hào),由包絡(luò)檢波為高低電平信號(hào)。v 再由取樣判決器,再生輸出方方正正的數(shù)字信號(hào)。1182021/3/23 圖6-28 二進(jìn)制數(shù)字解調(diào)方框圖（a）ASK包絡(luò)解調(diào) （b）FSK同步解調(diào) （c）PSK極性比較解調(diào)1192021/3/23v 頻移鍵控（FSK）用同步解調(diào)。v 接收機(jī)接收的UFSK（t）信號(hào)分為兩路,分別由fC1和fC2帶通濾波器取出頻率為fC1和fC2載波信號(hào),與同頻同相的本振信號(hào)相乘,分別輸出高低電平信號(hào)。v 再由取樣判決器,再生輸出方方正正的數(shù)字信號(hào)。1202021/3/23v 相移鍵控（PSK）用極性比較解調(diào)。v 接收機(jī)接收的UPSK（t）信號(hào)由fC帶通濾波器濾去雜波,取出頻率為fC和頻率為fC相移的載波信號(hào),與頻率為fC相位為0的本振信號(hào)相乘,同相輸出為正,反相輸出為負(fù)。v 再由取樣判決器,再生輸出方方正正的數(shù)字信號(hào)。1212021/3/23v6.6 實(shí)訓(xùn)實(shí)訓(xùn)v6.6.1 單片集成調(diào)頻發(fā)射機(jī)裝配與單片集成調(diào)頻發(fā)射機(jī)裝配與調(diào)試調(diào)試v Motorola公司生產(chǎn)的MC2831A和MC2833都是單片集成FM