高频电子技术第6章

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1、第6章角度调制和解调电路6.1角度调制原理6.2调频电路6.3角度调制和解调6.4实训6：变容二极管调频器与相位鉴频器实验第6章角度调制和解调电路角度调制及解调电路与前面讨论的振幅调制与解调电路在变换的实现方法上不同，属于频谱非线形变换电路，在角度调制电路中，用调制信号去控制载波信号的频率或相位使载波信号的瞬时相位受到调变，已调高频已不再保持低频调制信号的频谱结构。若载波信号的频率随调制信号线性变化，则称为频率调制，简称调频(FM);如果载波信号的相位随调制信号线性变化，则称为相位调制，简称调相沁'M)。这两种统称为角度调制

2、，简称为调角。本章首先讨论角度调制的基本原理，然后讨论调频与解调电路的工作原理返回6.1角度调制原理6.1.1调频信号与调相信号调频与调相是广泛采用的两种基本调制方式。其中调频(FM)是使高频振荡波的频率按调制信号规律变化的一种调制方式，调相(PM)是使高频振荡波的相位按调制信号规律变化的一种调制方式。高频振荡波作为载波输出电压为(6.1)下一页返回6.1角度调制原理若用矢量表示，则式(6.1)中的Um是矢量的长度，Ф(t)=(ωct+Ф0)是矢量转动的瞬时角度，作为调频信号。当输入调制信号UΩ(t)后，相应的矢量长度为恒值

3、Um，而矢量的转动角速度在载波角频率ωc上叠加，按调制信号规律变化的瞬时角频率KfUΩ(t)，即(6.2)下一页返回上一页6.1角度调制原理式中，Kf为比例常数，其单位为rad/(S·V)。因而，它的总瞬时相角为(6.3)则调频信号的表示式为(6.4)可见，在调频信号中，叠加在ωc的瞬时角频率按调制信号规律变化，而叠加在(ωct+Ф0)上的瞬时相角则按调制信号的时间积分值规律变化。下一页返回上一页6.1角度调制原理作为调相信号，相应的矢量长度为恒值Um，而矢量的瞬时相角在参效值(ωct+Ф0)上叠加按调制信号规律变化的附加相

4、角,即(6.5)式中，KP为比例常数，单位为rad/V。因而，相应的调相信号表示式为(6.6)而它的瞬时角频率即Ф(t)的时间导数值为(6.7)下一页返回上一页6.1角度调制原理可见，在调相信号中，叠加在(ωct+Ф0)上的附加相角按调制信号规律变化，而叠加在ωc上的瞬时角频率△ω(t)则按调制信号的时间导数规律变化。在上述的信号调制中，无论是调相信号或调频信号，它们的。ω(t)和Ф(t)都同时受到调变，它们之间仅在于按调制信号规律变化的物理量不同。在调相信号中是△Ф(t)，而在调频信号中是△ω(t)。下一页返回上一页6.1

5、角度调制原理例6一1调频、调相信号波形。如图6一1(a)所示为调频信号波形，图6一1(b)所示为调相信号波形。例6一2调频信号与调相信号的关系(见表6一1)调频信号与调相信号，其瞬时频率和瞬时相位都是随时间变化而变化的，只是它们的变化规律不同。对调频信号，其瞬时角频率的变化与调制信号的瞬时值成正比，瞬时相位的变化与调制信号的积分值成正比;对调相信号，其瞬时相位的变化与调制信号的瞬时值成正比，瞬时角频率的变化与调制信号的微分值成正比。由于频率变化和相位变化是相联系的，调频和调相可以互相转换。下一页返回上一页6.1角度调制原理图

6、6-2绘出了当调制信号幅度不变时，△ωm和最大相位偏移mf或mp随变化的曲线。必须强调指出，单音调制时，两种调制波均有含义截然不同的3个频率参数;载波角频率ωc表示瞬时角频率变化的平均值;调制角频率Ω表示瞬时角频率变化的快慢程度，最大角频幅△ωm表示角频率偏离ωc的最大值。下一页返回上一页6.1角度调制原理6.1.2调角信号的频谱与带宽1.调角信号的频谱调频信号与调相信号受同一单音调制信号调变时，它们的频谱结构是类似的，而且它们的分析方法又是相同的，这里以单音调制的调频信号为例，介绍调角信号频谱的分析方法，以及单音调制时调角

7、信号频谱结构上的特点。下一页返回上一页6.1角度调制原理调角信号表示式可写成(6.8)利用三角函数公式将式(6.8)改写成(6.9)在贝塞尔函数理论中，已证明存在下列关系式(6.10)下一页返回上一页6.1角度调制原理式中，J0(m)在贝塞尔函数理论中是以m为宗数的n阶第一类贝塞尔函数，将上面关系式代入式(6.9)，则得(6.11)下一页返回上一页6.1角度调制原理式(6.11表明，单音调制时，调角信号可以用角频率为ωc的载频分量与角频率为ωc±nΩ的无限对上、下边频分量之和表示这些边频分量和载频分量的角频相差nΩ，其中n=

8、1、2、3、…。当n为奇数时，上下两边频分量的振幅相等，极性相反;而n为偶数时，上下两边频分量的振幅相等，极性相同。Um是未调制时的载频振幅，有调制时，载频分量和各边分量的振幅则由Um,和贝塞尔函数Jn(m)决定。当已知m、n后，各阶贝塞尔函数随m的变化曲线如图6一3所示。下一页返回上