1、會計學1第第 角的調制角的調制(tiozh)本科簡化本科簡化第一頁，共43頁。調頻缺點： 只能工作(gngzu)在超短波以上波段 電路結構復雜第8章 角度調制電路第1頁/共43頁第二頁，共43頁。 在模擬通信中，系統帶寬相同(xin tn)時，調頻系統接收機輸出端的信噪比明顯優于調相系統，故廣泛采用調頻制。廣泛用于廣播、電視、通信、遙感技術。第8章 角度調制電路第2頁/共43頁第三頁，共43頁。8.1 調角(dio jio)波的性質8.1.1 瞬時瞬時(shn sh)頻率與瞬時頻率與瞬時(shn sh)相位的關相位的關系系結論結論1：瞬時頻率：瞬時頻率(pnl)(t)是瞬時相位角是瞬時相位角(

2、t)對時間的對時間的微分。微分。 dtdtt ot0dttt結論結論2：瞬時相位角瞬時相位角(t)是是瞬時頻率瞬時頻率(t) 對時間的積分。對時間的積分。第3頁/共43頁第四頁，共43頁。8.1 調角(dio jio)波的性質8.1.2 調頻調頻(dio pn)波的數學表達式及波形波的數學表達式及波形一、調頻一、調頻(dio pn)波的數學表達式波的數學表達式低頻調制信號： Ftcos2UtcosUtumm高頻載波信號： tfcos2UtcosUtuccmccmc調頻波的定義：調頻波的定義：載波的振幅不變，載波的瞬時頻率與調制信號載波的振幅不變，載波的瞬時頻率與調制信號u(t)呈線性關系。呈線

3、性關系。 靈靈敏敏度度由由電電路路結結構構決決定定為為比比例例常常數數，也也叫叫調調制制fmfcfcktcosUktukt第4頁/共43頁第五頁，共43頁。8.1 調角(dio jio)波的性質一、調頻波的數學一、調頻波的數學(shxu)表達表達 tcosUktuktmfcfc tcosUk-ttmfc角角頻頻偏偏mmfmf2Uk最最大大角角頻頻偏偏2Ukfmfm 最最大大頻頻偏偏第5頁/共43頁第六頁，共43頁。 omfct0ot0dttosUkdtttc8.1 調角(dio jio)波的性質oUkctsintmfofctsinmt tsinmtt0fco，時時當當Ukfmfm：調制指數或調

4、頻指數調制指數或調頻指數調頻(dio pn)信號（已調波）的表達式： tsinmtcosUtcosUufccmcmFM第6頁/共43頁第七頁，共43頁。8.1 調角(dio jio)波的性質Ukfmfm：調頻指數調頻指數結論1：調制信號的幅度越大，調頻指數(zhsh)mf 越大， 調制信號的頻率越大，調頻指數(zhsh)mf 越小，通常mf1 tsinmtcosUtcosUufccmcmFM結論2：調制信號的幅度越大，調頻(dio pn)信號的調頻(dio pn)范圍越大， 即m。 mmfmf2Uk最最大大角角頻頻偏偏Fm2Ukffmfm 最最大大頻頻偏偏第7頁/共43頁第八頁，共43頁。二、

5、調頻二、調頻(dio pn)波的波形波的波形第8頁/共43頁第九頁，共43頁。8.1 調角(dio jio)波的性質8.1.3 調相波的數學調相波的數學(shxu)表達式及波形表達式及波形一、調相波的數學一、調相波的數學(shxu)表達式表達式低頻調制信號： Ftcos2UtcosUtumm高頻載波信號： tfcos2UtcosUtuccmccmc調相波的定義：調相波的定義：載波振幅不變，載波的瞬時相位與調制信號載波振幅不變，載波的瞬時相位與調制信號u(t)呈線性關系呈線性關系 靈靈敏敏度度由由電電路路結結構構決決定定為為比比例例常常數數，也也叫叫調調相相pmpcpcktcosUktukttt

6、第9頁/共43頁第十頁，共43頁。8.1 調角(dio jio)波的性質mppUkm：調相指數調相指數調相信號(xnho)（已調波）的表達式： tcUktcosUtcosUumPccmcmPMos tcosUktmpcttcmtcosUPccmos與調制信號的頻率無關與調制信號的頻率無關調制信號的振幅調制信號的振幅pmmU結論(jiln)： 第10頁/共43頁第十一頁，共43頁。8.1 調角(dio jio)波的性質結論：調制信號的幅度結論：調制信號的幅度(fd)與頻率增大與頻率增大最大頻偏越最大頻偏越大。大。 tcosmt-ttpc相相偏偏 tcmtcosUtcosUuPccmcmPMos

7、tcosUktmpct dtdt瞬時頻率：瞬時頻率：tsinm-dttcosmtdpcpctsinmp角角頻頻偏偏Fmmfpp 2 2大大頻頻偏偏最最pmm最最大大相相偏偏pmm最最大大角角頻頻偏偏第11頁/共43頁第十二頁，共43頁。8.1 調角(dio jio)波的性質二、調相波的波形二、調相波的波形(b xn) 三、作業三、作業(zuy)：1.教材教材P206 填空題填空題2.教材教材P206習題習題8.3.1-8.3.4第12頁/共43頁第十三頁，共43頁。 tsinmtcosUtcosUufccmcmFM8.1 調角(dio jio)波的性質8.1.4 調角調角(dio jio)波的

8、頻譜與帶寬波的頻譜與帶寬一、調角一、調角(dio jio)波的波的頻譜頻譜 tcmtcosUtcosUuPccmcmPMos tmsintcosUtuccm統一為：統一為： tmsinsintsinU-tmsincostcosUtuccmccmsinsin-coscoscos由由第13頁/共43頁第十四頁，共43頁。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個貝塞爾函數：個貝塞爾函數：其中(qzhng)Jn(m)是宗數為m的n階第一類貝塞

9、爾函數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+貝塞爾函數(hnsh)帶入調角波表達式得： tmsinsintsinU-tmsincostcosUtuccmccm第14頁/共43頁第十五頁，共43頁。第一類貝塞爾函數(hnsh

10、)曲線mJn (m)m第15頁/共43頁第十六頁，共43頁。8.1 調角(dio jio)波的性質體會：由調角波的表達式和貝塞爾函數的特點體會：由調角波的表達式和貝塞爾函數的特點(tdin), 可以看出單頻調角信號頻譜可以看出單頻調角信號頻譜具具 有以下幾個特點有以下幾個特點(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)由載頻(zi pn)和無窮多組上、下邊頻組成, 這些頻率分量滿

11、足 cn, 振幅為Jn(m)Ucm,n=0, 1, 2, 。Ucm是調角信號振幅。 (2)當n為偶數時, 兩邊頻分量振幅相同, 符號相同； 當n為奇數時, 兩邊頻分量振幅相同, 符號相反。第16頁/共43頁第十七頁，共43頁。8.1 調角(dio jio)波的性質(3) 各階貝塞爾函數隨m增大變化的規律均是衰減振蕩, 而各邊頻分量振幅(zhnf)值與對應階貝塞爾函數成正比。 m邊頻分量越少，但對應振幅(zhnf)越大即“少”而“大” m邊頻分量越多，但對應振幅(zhnf)越小即“多”而“小”(4) m值的增大, 具有較大振幅(zhnf)的邊頻分量數目增加, 載頻分 量振幅(zhnf)呈衰減振蕩

12、趨勢, 在個別地方(如m=2.405, 5.520時), 載 頻分量為零。(5)若調角信號振幅不變, m值變化, 則總平均功率不變等于載頻的 平均功率, 但載頻與各邊頻分量的功率將重新分配。 1mJ,2RU2RmJUP2iL2CmLiCmo2第17頁/共43頁第十八頁，共43頁。調角(dio jio)波的頻譜mmmmm載頻(zi pn)分量不存在第18頁/共43頁第十九頁，共43頁。8.1 調角(dio jio)波的性質(6) 調角波的能量大部分都集中在載波(zib)附近一定范圍內。 hz1m2BWrad/s1m2BWF或或與與調調幅幅波波帶帶寬寬相相同同或或時時若若，hz2BWrad/s2B

13、W1mF是是最最大大頻頻偏偏的的2 2倍倍或或時時若若，hzf2mBWrad/s2mBW1mm2F工程上認為(rnwi)： 當nm+1時， Jn(m) Um變容二極管DjojUu1CC8.4 變容二極管直接調頻電路第26頁/共43頁第二十七頁，共43頁。DjojUu1CC變容二極管的電容看：教材(jioci)P192 3.變容二極管的結電容變容二極管的調頻(dio pn)電路1超突變結突變結緩變結看：教材P194- P195第27頁/共43頁第二十八頁，共43頁。2.變容二極管的調頻電路的優缺點（補充(bchng)內容）3.變容二極管調頻變容二極管調頻(dio pn)電路電路實例：實例：8.4

14、 變容二極管直接調頻電路第28頁/共43頁第二十九頁，共43頁。 故變容二極管的實際電容值會受到高頻振蕩的影響。若高頻故變容二極管的實際電容值會受到高頻振蕩的影響。若高頻振蕩電壓振蕩電壓(diny)振幅太大振幅太大, 還可能使疊加后的瞬時電壓還可能使疊加后的瞬時電壓(diny)造成變容二極管正偏。采用兩個變容二極管對接造成變容二極管正偏。采用兩個變容二極管對接, 從圖從圖 (b)所示高所示高頻等效電路可知頻等效電路可知, 兩管對于高頻振蕩電壓兩管對于高頻振蕩電壓(diny)來說是串聯的來說是串聯的, 故加在每個管上的高頻振蕩電壓故加在每個管上的高頻振蕩電壓(diny)振幅減半。振幅減半。 注意

15、(zh y)：2.對于直流偏壓和低頻調制電壓來說, 兩管是并聯關系, 故工作狀態不受影響。這種方式的缺點是調頻靈敏度有所降低(jingd), 因為兩變容管串聯后總結電容減半。8.4 變容二極管直接調頻電路第29頁/共43頁第三十頁，共43頁。8.4 變容(bin rn)二極管直接調頻電路1.在變容二極管的直流偏壓上不僅在變容二極管的直流偏壓上不僅(bjn)加有低頻調制電壓加有低頻調制電壓, 而且疊加有回路里的高頻振蕩電壓。而且疊加有回路里的高頻振蕩電壓。注意(zh y)：第30頁/共43頁第三十一頁，共43頁。一、間接一、間接(jin ji)調頻的優調頻的優點：點：調制器與振蕩調制器與振蕩(z

16、hndng)器是分開的，對振蕩器是分開的，對振蕩(zhndng)回路影響小，頻回路影響小，頻率穩定度高。率穩定度高。二、間接二、間接(jin ji)調頻的原理：調頻的原理：二、石英晶體振蕩器直接調頻：二、石英晶體振蕩器直接調頻： 見教材見教材P197-P1988.5 石英晶體直接調頻電路8.7 調相電路第31頁/共43頁第三十二頁，共43頁。 dttoscUkdtttmfct0t0 調頻的相位：調頻的相位： dttcosUktcosUtcosUut0mfccmcmFM dttoscUktmft0c tcUktcosUumPccmPMos tcosUccm頻波。頻波。 即可將調相波轉化為調即可將

17、調相波轉化為調發現：令發現：令與與比較比較，dttcosUkuutmfPMFM 08.7 調相電路(dinl)第32頁/共43頁第三十三頁，共43頁。關鍵關鍵(gunjin)：調相電路如：調相電路如何實現？何實現？ tcUktcosUumPccmPMos tcosUccm實現調相的目標：實現調相的目標： 信號的相位移信號的相位移(wiy)與調制信號與調制信號cost成線性關系。成線性關系。8.7 調相電路(dinl)第33頁/共43頁第三十四頁，共43頁。8.7 調相電路(dinl)實現調相的方法實現調相的方法(fngf)： 第一類：可變移相法。第一類：可變移相法。 第二類：可變時延法第二類：

18、可變時延法 第三類：矢量合成法第三類：矢量合成法第34頁/共43頁第三十五頁，共43頁。三、變容三、變容(bin rn)二極管調相電路（可變移相法）二極管調相電路（可變移相法）8.7 調相電路(dinl)第35頁/共43頁第三十六頁，共43頁。 設調制信號u=Umcost經4.7F電容耦合到變容二極管上, 則由電感L和變容二極管組成的LCj回路的中心角頻率(t)將隨調制電壓(diny)而變化。顯然：調制信號隨時間變化 電容Cj變化LCj的諧振頻率變化載波信號c LCj的諧振頻率回路處于(chy)失諧狀態。8.7 調相電路(dinl)第36頁/共43頁第三十七頁，共43頁。211 )tcosm(

19、wLC)t (wcj )t (ww)tcosm(wcc 21瞬時瞬時(shn sh)角頻角頻率差為：率差為： tcosmw)t (ww)t (wc 02 對對LCLC并聯諧振回路的分析并聯諧振回路的分析, , 當失諧不大時當失諧不大時, , 回路輸出電壓與回路輸出電壓與輸入電流的相位差可近似輸入電流的相位差可近似(jn s)(jn s)表示為表示為: :(t)=-arctan 0eww(t)arctan2QgwL1wc tcosmCCjQj 1第37頁/共43頁第三十八頁，共43頁。211 )tcosm(wLC)t (wcj .tcosm!tcosmw)tcosm(wLC)t (wccj 222122212111由于由于(yuy)m1,因此可忽略因此可忽略m2及其高次項，于是可得：及其高次項，于是可得： tcosmCCjQj 1)t (ww)tcosm(wcc 21第38頁/共43頁第三十九頁，共43頁。211 )tcosm(wLC)t (