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1、三、调频、调幅比较调频优点：抗干扰性强 功率管利用率高 信号传输保真度高调频缺点：只能工作在超短波以上波段 电路结构复杂第8章 角度调制电路第1页/共43页四、调频与调相的比较 在数字通信中，相位键控的抗干扰能力优于频率键控和幅度键控，因而调相制获得广泛应用。在模拟通信中，系统带宽相同时，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3 38.1 调角波的性质8.1.1 瞬时频率与瞬时相位的关系瞬时频率与瞬时相位的关系结论结论1：瞬时频率：瞬时频率(t)是瞬时相位角是瞬时相位角(t)对时间的微分。对时间的
2、微分。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4 48.1 调角波的性质8.1.2 调频波的数学表达式及波形调频波的数学表达式及波形一、调频波的数学表达式一、调频波的数学表达式低频调制信号：高频载波信号：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载波的振幅不变，载波的瞬时频率与调制信号号u(t)呈线性关系。呈线性关系。第4页/共43页5 58.1 调角波的性质一、调频波的数学表达一、调频波的数学表达第5页/共43页8.1 调角波的性质调频信号（已调波）的表达式：第6页/共43页8.1 调角波的性质结论1
3、：调制信号的幅度越大，调频指数mf 越大，调制信号的频率越大，调频指数mf 越小，通常mf1结论2：调制信号的幅度越大，调频信号的调频范围越大，即m。第7页/共43页8 8二、调频波的波形二、调频波的波形第8页/共43页9 98.1 调角波的性质8.1.3 调相波的数学表达式及波形调相波的数学表达式及波形一、调相波的数学表达式一、调相波的数学表达式低频调制信号：高频载波信号：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第9页/共43页8.1 调角波的性质调相信号（已调波）的表达式：结论：第10页/共43页1
4、1118.1 调角波的性质结论：结论：调制信号的幅度与频率增大调制信号的幅度与频率增大最大频偏越大。最大频偏越大。第11页/共43页8.1 调角波的性质二、调相波的波形二、调相波的波形 三、作业：三、作业：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8.1 调角波的性质8.1.4 调角波的频谱与带宽调角波的频谱与带宽一、调角波的频谱一、调角波的频谱第13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
5、+利用利用2个贝塞尔函数：个贝塞尔函数：其中Jn(m)是宗数为m的n阶第一类贝塞尔函数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+贝塞尔函数带入调角波表达式得：第14页/共43页第一类贝塞尔函数曲线mJn(m)m第15页/共43页
6、8.1 调角波的性质体会：体会：由调角波的表达式和贝塞尔函数的特点由调角波的表达式和贝塞尔函数的特点,可以看出单频调角信号频谱具可以看出单频调角信号频谱具 有以下几个特点有以下几个特点: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)由载频和无穷多组上、下边频组成,这些频率分量满足 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
7、；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8.1 调角波的性质(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，但对应振幅越大即“少”而“大”m边频分量越多，但对应振幅越小即“多”而“小”(4)m值的增大,具有较大振幅的边频分量数目增加,载频分 量振幅呈衰减振荡趋势,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。第17页/共43页1818调角波的频谱mmmmm载频分量不存在第18页/共4
8、3页8.1 调角波的性质(6)调角波的能量大部分都集中在载波附近一定范围内。工程上认为：当nm+1时，Jn(m)Um变容二极管8.4 变容二极管直接调频电路第26页/共43页Cj0为未外加电压时的结电容(u=0)(u=0)UDPN结势垒电位差（硅管0.40.4-0.7v0.7v、锗管0.2-0.3v0.2-0.3v）结电容变化指数，由结的类型和掺杂浓度决定。变容二极管的电容看：教材P192 3.变容二极管的结电容变容二极管的调频电路1超突变结突变结缓变结看：教材P194-P195第27页/共43页优点：电路简单、频偏大缺点：振荡（中心）频率不稳定2.变容二极管的调频电路的优缺点（补充内容）3.
9、变容二极管调频电路实例：变容二极管调频电路实例：8.4 变容二极管直接调频电路第28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。若高频振荡电压振幅太大频振荡电压振幅太大,还可能使叠加后的瞬时电压造成变容二还可能使叠加后的瞬时电压造成变容二极管正偏。采用两个变容二极管对接极管正偏。采用两个变容二极管对接,从图从图(b)所示高频等效电所示高频等效电路可知路可知,两管对于高频振荡电压来说是串联的两管对于高频振荡电压来说是串联的,故加在每个管上故加在每个管上的高频振荡电压振幅减半。的高频振荡电压振幅减半。注意：2.对于直流偏压和低频调制
10、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,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8.4 变容二极管直接调频电路1.在变容二极管的直流偏压上不仅加有低频调制电压在变容二极管的直流偏压上不仅加有低频调制电压,而且叠而且叠加有回路里的高频振荡电压。加有回路里的高频振荡电压。注意：第30页/共43页一、间接调频的优点：一、间接调频的优点：调制器与振荡器是分开的，对振荡回路影响小，频率稳定度高。调制器与振荡器是分开的，对振荡回路影响小，频率稳定度高。二、间接调频的原理：二、间接调频的原理：二、石英晶体振荡器直接调频：二、石
11、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8.7 调相电路第32页/共43页关键：关键：调相电路如何实现？调相电路如何实现？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 调相电路第33页/共43页8.7 调相电路实现调相的方法：实现调相的方法：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：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页三、变容二极管调相电路（可变移相法）三、变容二极管调相电路（可变移相法）8.7 调
12、相电路第35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失谐状态。8.7 调相电路第36页/共43页瞬时角频率差为：瞬时角频率差为：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表示为输入电流的相位差可近似表示为:(t)=-arctan 第37页/共43页由于由于m1,因此可忽略因此可忽略m2及其高次项，于是可得：及其
13、高次项，于是可得：第38页/共43页瞬时角频率差为：瞬时角频率差为：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表示为输入电流的相位差可近似表示为:(t)=-arctan 第39页/共43页 当变容二极管相移网络的可变中心角频率当变容二极管相移网络的可变中心角频率(t)(t)对于输入对于输入载波角频率载波角频率c c失谐不大时失谐不大时,载波信号通过相移网络产生的相载波信号通过相移网络产生的相移可近似表示。移可近似表示。可见：可见：相位移相位移 与调制信号呈线性关系，实现了调相。与调制信号呈线性关系，实现了调相。第40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。注意：本质上就是利用并联谐振回路的频率和相位呈线性关系。8.7 调相电路第41页/共43页8.7.3 矢量合成法调相电路：工作原理：见教材P2068.7 调相电路第42页/共43页