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1、会计学1第第 角的调制角的调制(tiozh)本科简化本科简化第一页，共43页。调频缺点： 只能工作(gngzu)在超短波以上波段 电路结构复杂第8章 角度调制电路第1页/共43页第二页，共43页。 在模拟通信中，系统带宽相同(xin tn)时，调频系统接收机输出端的信噪比明显优于调相系统，故广泛采用调频制。广泛用于广播、电视、通信、遥感技术。第8章 角度调制电路第2页/共43页第三页，共43页。8.1 调角(dio jio)波的性质8.1.1 瞬时瞬时(shn sh)频率与瞬时频率与瞬时(shn sh)相位的关相位的关系系结论结论1：瞬时频率：瞬时频率(pnl)(t)是瞬时相位角是瞬时相位角(
2、t)对时间的对时间的微分。微分。 dtdtt ot0dttt结论结论2：瞬时相位角瞬时相位角(t)是是瞬时频率瞬时频率(t) 对时间的积分。对时间的积分。第3页/共43页第四页，共43页。8.1 调角(dio jio)波的性质8.1.2 调频调频(dio pn)波的数学表达式及波形波的数学表达式及波形一、调频一、调频(dio pn)波的数学表达式波的数学表达式低频调制信号： Ftcos2UtcosUtumm高频载波信号： tfcos2UtcosUtuccmccmc调频波的定义：调频波的定义：载波的振幅不变，载波的瞬时频率与调制信号载波的振幅不变，载波的瞬时频率与调制信号u(t)呈线性关系。呈线
3、性关系。 灵灵敏敏度度由由电电路路结结构构决决定定为为比比例例常常数数，也也叫叫调调制制fmfcfcktcosUktukt第4页/共43页第五页，共43页。8.1 调角(dio jio)波的性质一、调频波的数学一、调频波的数学(shxu)表达表达 tcosUktuktmfcfc tcosUk-ttmfc角角频频偏偏mmfmf2Uk最最大大角角频频偏偏2Ukfmfm 最最大大频频偏偏第5页/共43页第六页，共43页。 omfct0ot0dttosUkdtttc8.1 调角(dio jio)波的性质oUkctsintmfofctsinmt tsinmtt0fco，时时当当Ukfmfm：调制指数或调
4、频指数调制指数或调频指数调频(dio pn)信号（已调波）的表达式： tsinmtcosUtcosUufccmcmFM第6页/共43页第七页，共43页。8.1 调角(dio jio)波的性质Ukfmfm：调频指数调频指数结论1：调制信号的幅度越大，调频指数(zhsh)mf 越大， 调制信号的频率越大，调频指数(zhsh)mf 越小，通常mf1 tsinmtcosUtcosUufccmcmFM结论2：调制信号的幅度越大，调频(dio pn)信号的调频(dio pn)范围越大， 即m。 mmfmf2Uk最最大大角角频频偏偏Fm2Ukffmfm 最最大大频频偏偏第7页/共43页第八页，共43页。二、
5、调频二、调频(dio pn)波的波形波的波形第8页/共43页第九页，共43页。8.1 调角(dio jio)波的性质8.1.3 调相波的数学调相波的数学(shxu)表达式及波形表达式及波形一、调相波的数学一、调相波的数学(shxu)表达式表达式低频调制信号： Ftcos2UtcosUtumm高频载波信号： tfcos2UtcosUtuccmccmc调相波的定义：调相波的定义：载波振幅不变，载波的瞬时相位与调制信号载波振幅不变，载波的瞬时相位与调制信号u(t)呈线性关系呈线性关系 灵灵敏敏度度由由电电路路结结构构决决定定为为比比例例常常数数，也也叫叫调调相相pmpcpcktcosUktukttt
6、第9页/共43页第十页，共43页。8.1 调角(dio jio)波的性质mppUkm：调相指数调相指数调相信号(xnho)（已调波）的表达式： tcUktcosUtcosUumPccmcmPMos tcosUktmpcttcmtcosUPccmos与调制信号的频率无关与调制信号的频率无关调制信号的振幅调制信号的振幅pmmU结论(jiln)： 第10页/共43页第十一页，共43页。8.1 调角(dio jio)波的性质结论：调制信号的幅度结论：调制信号的幅度(fd)与频率增大与频率增大最大频偏越最大频偏越大。大。 tcosmt-ttpc相相偏偏 tcmtcosUtcosUuPccmcmPMos
7、tcosUktmpct dtdt瞬时频率：瞬时频率：tsinm-dttcosmtdpcpctsinmp角角频频偏偏Fmmfpp 2 2大大频频偏偏最最pmm最最大大相相偏偏pmm最最大大角角频频偏偏第11页/共43页第十二页，共43页。8.1 调角(dio jio)波的性质二、调相波的波形二、调相波的波形(b xn) 三、作业三、作业(zuy)：1.教材教材P206 填空题填空题2.教材教材P206习题习题8.3.1-8.3.4第12页/共43页第十三页，共43页。 tsinmtcosUtcosUufccmcmFM8.1 调角(dio jio)波的性质8.1.4 调角调角(dio jio)波的
8、频谱与带宽波的频谱与带宽一、调角一、调角(dio jio)波的波的频谱频谱 tcmtcosUtcosUuPccmcmPMos tmsintcosUtuccm统一为：统一为： tmsinsintsinU-tmsincostcosUtuccmccmsinsin-coscoscos由由第13页/共43页第十四页，共43页。cos(msin t)=J0(m)+2J2(m)cos2t+2J4(m)cos4t+ sin(msint)=2J1(m)sint+2J3(m)sin3t+2J5(m)sin5t+利用利用(lyng)2个贝塞尔函数：个贝塞尔函数：其中(qzhng)Jn(m)是宗数为m的n阶第一类贝塞
9、尔函数u(t)=UcmJ0(m)cosct-2J1(m)sintsinct+2J2(m)cos2tcosct -2J3(m)sin3tsinct+2J4(m)cos4tcosct+u(t)= UcmJ0(m)cosct+J1(m)cos(c+)t-cos(c-)t +J2(m)cos(c+2)t+cos(c-2)t +J3(m)cos(c+3)t-cos(c-3)t +J4(m)cos(c+4)t+cos(c-4)t+贝塞尔函数(hnsh)带入调角波表达式得： tmsinsintsinU-tmsincostcosUtuccmccm第14页/共43页第十五页，共43页。第一类贝塞尔函数(hnsh
10、)曲线mJn (m)m第15页/共43页第十六页，共43页。8.1 调角(dio jio)波的性质体会：由调角波的表达式和贝塞尔函数的特点体会：由调角波的表达式和贝塞尔函数的特点(tdin), 可以看出单频调角信号频谱可以看出单频调角信号频谱具具 有以下几个特点有以下几个特点(tdin):u(t)= UcmJ0(m)cosct+J1(m)cos(c+)t-cos(c-)t +J2(m)cos(c+2)t+cos(c-2)t +J3(m)cos(c+3)t-cos(c-3)t +J4(m)cos(c+4)t+cos(c-4)t+(1)由载频(zi pn)和无穷多组上、下边频组成, 这些频率分量满
11、足 cn, 振幅为Jn(m)Ucm,n=0, 1, 2, 。Ucm是调角信号振幅。 (2)当n为偶数时, 两边频分量振幅相同, 符号相同； 当n为奇数时, 两边频分量振幅相同, 符号相反。第16页/共43页第十七页，共43页。8.1 调角(dio jio)波的性质(3) 各阶贝塞尔函数随m增大变化的规律均是衰减振荡, 而各边频分量振幅(zhnf)值与对应阶贝塞尔函数成正比。 m边频分量越少，但对应振幅(zhnf)越大即“少”而“大” m边频分量越多，但对应振幅(zhnf)越小即“多”而“小”(4) m值的增大, 具有较大振幅(zhnf)的边频分量数目增加, 载频分 量振幅(zhnf)呈衰减振荡
12、趋势, 在个别地方(如m=2.405, 5.520时), 载 频分量为零。(5)若调角信号振幅不变, m值变化, 则总平均功率不变等于载频的 平均功率, 但载频与各边频分量的功率将重新分配。 1mJ,2RU2RmJUP2iL2CmLiCmo2第17页/共43页第十八页，共43页。调角(dio jio)波的频谱mmmmm载频(zi pn)分量不存在第18页/共43页第十九页，共43页。8.1 调角(dio jio)波的性质(6) 调角波的能量大部分都集中在载波(zib)附近一定范围内。 hz1m2BWrad/s1m2BWF或或与与调调幅幅波波带带宽宽相相同同或或时时若若，hz2BWrad/s2B
13、W1mF是是最最大大频频偏偏的的2 2倍倍或或时时若若，hzf2mBWrad/s2mBW1mm2F工程上认为(rnwi)： 当nm+1时， Jn(m) Um变容二极管DjojUu1CC8.4 变容二极管直接调频电路第26页/共43页第二十七页，共43页。DjojUu1CC变容二极管的电容看：教材(jioci)P192 3.变容二极管的结电容变容二极管的调频(dio pn)电路1超突变结突变结缓变结看：教材P194- P195第27页/共43页第二十八页，共43页。2.变容二极管的调频电路的优缺点（补充(bchng)内容）3.变容二极管调频变容二极管调频(dio pn)电路电路实例：实例：8.4
14、 变容二极管直接调频电路第28页/共43页第二十九页，共43页。 故变容二极管的实际电容值会受到高频振荡的影响。若高频故变容二极管的实际电容值会受到高频振荡的影响。若高频振荡电压振荡电压(diny)振幅太大振幅太大, 还可能使叠加后的瞬时电压还可能使叠加后的瞬时电压(diny)造成变容二极管正偏。采用两个变容二极管对接造成变容二极管正偏。采用两个变容二极管对接, 从图从图 (b)所示高所示高频等效电路可知频等效电路可知, 两管对于高频振荡电压两管对于高频振荡电压(diny)来说是串联的来说是串联的, 故加在每个管上的高频振荡电压故加在每个管上的高频振荡电压(diny)振幅减半。振幅减半。 注意
15、(zh y)：2.对于直流偏压和低频调制电压来说, 两管是并联关系, 故工作状态不受影响。这种方式的缺点是调频灵敏度有所降低(jingd), 因为两变容管串联后总结电容减半。8.4 变容二极管直接调频电路第29页/共43页第三十页，共43页。8.4 变容(bin rn)二极管直接调频电路1.在变容二极管的直流偏压上不仅在变容二极管的直流偏压上不仅(bjn)加有低频调制电压加有低频调制电压, 而且叠加有回路里的高频振荡电压。而且叠加有回路里的高频振荡电压。注意(zh y)：第30页/共43页第三十一页，共43页。一、间接一、间接(jin ji)调频的优调频的优点：点：调制器与振荡调制器与振荡(z
16、hndng)器是分开的，对振荡器是分开的，对振荡(zhndng)回路影响小，频回路影响小，频率稳定度高。率稳定度高。二、间接二、间接(jin ji)调频的原理：调频的原理：二、石英晶体振荡器直接调频：二、石英晶体振荡器直接调频： 见教材见教材P197-P1988.5 石英晶体直接调频电路8.7 调相电路第31页/共43页第三十二页，共43页。 dttoscUkdtttmfct0t0 调频的相位：调频的相位： dttcosUktcosUtcosUut0mfccmcmFM dttoscUktmft0c tcUktcosUumPccmPMos tcosUccm频波。频波。 即可将调相波转化为调即可将
17、调相波转化为调发现：令发现：令与与比较比较，dttcosUkuutmfPMFM 08.7 调相电路(dinl)第32页/共43页第三十三页，共43页。关键关键(gunjin)：调相电路如：调相电路如何实现？何实现？ tcUktcosUumPccmPMos tcosUccm实现调相的目标：实现调相的目标： 信号的相位移信号的相位移(wiy)与调制信号与调制信号cost成线性关系。成线性关系。8.7 调相电路(dinl)第33页/共43页第三十四页，共43页。8.7 调相电路(dinl)实现调相的方法实现调相的方法(fngf)： 第一类：可变移相法。第一类：可变移相法。 第二类：可变时延法第二类：
18、可变时延法 第三类：矢量合成法第三类：矢量合成法第34页/共43页第三十五页，共43页。三、变容三、变容(bin rn)二极管调相电路（可变移相法）二极管调相电路（可变移相法）8.7 调相电路(dinl)第35页/共43页第三十六页，共43页。 设调制信号u=Umcost经4.7F电容耦合到变容二极管上, 则由电感L和变容二极管组成的LCj回路的中心角频率(t)将随调制电压(diny)而变化。显然：调制信号随时间变化 电容Cj变化LCj的谐振频率变化载波信号c LCj的谐振频率回路处于(chy)失谐状态。8.7 调相电路(dinl)第36页/共43页第三十七页，共43页。211 )tcosm(
19、wLC)t (wcj )t (ww)tcosm(wcc 21瞬时瞬时(shn sh)角频角频率差为：率差为： tcosmw)t (ww)t (wc 02 对对LCLC并联谐振回路的分析并联谐振回路的分析, , 当失谐不大时当失谐不大时, , 回路输出电压与回路输出电压与输入电流的相位差可近似输入电流的相位差可近似(jn s)(jn s)表示为表示为: :(t)=-arctan 0eww(t)arctan2QgwL1wc tcosmCCjQj 1第37页/共43页第三十八页，共43页。211 )tcosm(wLC)t (wcj .tcosm!tcosmw)tcosm(wLC)t (wccj 22
20、2122212111由于由于(yuy)m1,因此可忽略因此可忽略m2及其高次项，于是可得：及其高次项，于是可得： tcosmCCjQj 1)t (ww)tcosm(wcc 21第38页/共43页第三十九页，共43页。211 )tcosm(wLC)t (wcj )t (ww)tcosm(wcc 泰勒级数展开式泰勒级数展开式原因：教材P原因：教材P20120121瞬时瞬时(shn sh)角频率角频率差为：差为： tcosmw)t (ww)t (wc 02 对对LCLC并联谐振回路的分析并联谐振回路的分析(fnx), (fnx), 当失谐不大时当失谐不大时, , 回路输出回路输出电压与输入电流的相位
21、差可近似表示为电压与输入电流的相位差可近似表示为: :(t)=-arctan 0eww(t)arctan2QgwL1wc tcosmCCjQj 1第39页/共43页第四十页，共43页。 当变容二极管相移网络的可变中心(zhngxn)角频率(t)对于输入载波角频率c失谐不大时, 载波信号通过相移网络产生的相移可近似表示。tcosmw)t (w 02 0eww(t)-arctan2Q 0oe0etcosmarctan2Q(t)arctan2Q 2 tcos-mtnmcosQpe 可见可见(kjin)：相位移：相位移 与调制信号呈线性关系，实现了调与调制信号呈线性关系，实现了调相。相。第40页/共43页第四十一页，共43页。 变容二极管相移网络能够实现线性调相, 但受回路相频特性非线性的限制, 必须满足mp ,调制范围很窄,属窄带调相。6注意：本质上就是利用(lyng)并联谐振回路的频率和相位呈线性关系。8.7 调相电路(dinl)第41页/共43页第四十二页，共43页。8.7 调相电路(dinl)第42页/共43页第四十三页，共43页。