笫6章調制與解調

一、調制的基本概念二、幅度調制1、標準幅度調制與解調2、抑制載波調幅、單邊帶調幅和殘留邊帶調幅3、正交幅度調制與解調4、數字信號調幅三、角度調制角調調制的基本概念頻率調制信號的性質實現頻率調制的方法與電路調頻波的解調方法與電路四、數字信號的相位調制2023/2/61n變容二極管直接調頻電路（1）變容二極管的特性

變容管是利用半導體PN結的勢壘電容隨反向電壓變化制成的一種二極管。

變容管PN結必須反向偏置。0VC

V為變容管兩端加的電壓，V=0時變容管的等效電容為。

變容指數為，它是一個取決于PN結的結構和雜質分布情況的系數。緩變結變容管，其=1/3；突變結變容管，其=1/2；超突變結變容管，其=2。

接觸電位差為，硅管約為0.7V，鍺管約為0.2V。2023/2/62n（2）變容二極管的調制特性分析

加到變容管兩端的電壓，它由三部分組成：即偏置電壓，調制電壓和回路振蕩電壓。

通常，回路振蕩電壓幅度較小，可以認為變容管所呈現的電容主要由偏置電壓和調制電壓決定。

假定調制信號為單頻余弦信號，，則加于變容管兩端的電壓v為：附圖一返回2023/2/63n（2）變容二極管的調制特性分析（續2）得：式中：表示變容管在只有偏置電壓作用時所呈現的電容。該電容參與決定調頻波的中心頻率。稱為電容調制度，因，故。2023/2/65n（2）變容二極管的調制特性分析（續3）可展開為：可得調制特性為：利用展開式：

可得振蕩頻率的表示式為：返回最大頻偏2023/2/66n（2）變容二極管的調制特性分析（續4）有與調制信號成正比的成分。有常數成分，產生了中心頻率的偏移。有與調制信號頻率各次諧波成比例的成分，從而使頻率調制過程產生了非線性失真。為了減小非線性失真，在變容管調頻電路中，總是設法使變容管工作在的區域。實際調頻電路中變容管上還作用著高頻振蕩電壓，會影響調頻線性、振蕩幅度（產生寄生調幅）、中心頻率穩定度等。實際調頻電路中使變容管部分接入振蕩回路如上圖，這樣頻偏會減小。上圖上式表明：2023/2/67n（3）變容二極管的調頻電路分析（續1）例190MHz調頻電路2023/2/69n90MHz調頻電路的高頻等效電路（3）變容二極管的調頻電路分析（續2）(b)2023/2/610n（3）變容二極管的調頻電路分析（續3）返回例22023/2/611n例3：求調頻波的中心頻率；最大頻偏；和。（0.2vrms）0.260.340.490.310.130.042023/2/613n例3（續1）

調頻波的中心頻率：

最大頻偏：

求：

求：*頻譜圖上有數值時答案是唯一的。變容管上所加電壓有三部分：偏置電壓、調制信號、高頻振蕩2023/2/614n其他直接調頻電路（1）變容二極管直接調頻電路的優缺點電路簡單，變容管本身體積小。工作頻率高。易于獲得較大的頻偏。產生了中心頻率的偏移。由于偏置電壓漂移，溫度變化等會改變變容管呈現的電容，從而影響中心頻率的穩定度等。在頻偏較大時，非線性失真較大。為了減小非線性失真，在變容管調頻電路中，總是設法使變容管工作在的區域。（變容管部分接入振蕩回路）用兩個變容二極管背靠背聯接電路或變容管部分接入振蕩回路這可以減弱變容管對回路Q值的影響。用晶體振蕩器直接調頻電路。2023/2/615n（2）晶體振蕩器直接調頻電路（續1）0晶體與變容二極管串聯，中心頻率的穩定度提高，頻偏很小（相對頻偏量級）。0（3）加大頻偏的措施：串電感，并電感。調頻時，瞬時頻率可在與之間變，所以頻偏加大。隨變2023/2/617n（2）晶體振蕩器直接調頻電路（續2）0并電感當工作頻率很高時，，支路呈電感，再并電感，調頻時，瞬時頻率可在之間變，頻偏可加大。2023/2/618n*間接調頻

先將調制信號進行積分處理，再進行調相而得到調頻波，其方框如下圖所示。上圖優點：載波中心頻率穩定度較好。調相器：

載波通過失諧回路法。矢量合成法。脈沖調相法。2023/2/619n（2）矢量合成法（阿姆斯特朗法）調相電路2023/2/621n

擴展頻偏的方法采用倍頻器擴展頻偏，采用混頻器搬移載頻。

例：在一窄帶調頻中，晶體振蕩器載波頻率為100kHz，調制信號頻率為100Hz。為了保證線性調頻，矢量合成調相器的調制指數mP取0.2441rad。如果發射機要求產生載波頻率為100MHz，頻偏為75kHz的調頻波，如何實現？倍頻：n＝192（4，4，4，3）－－載頻：19.2MHz,頻偏4.687KHz混頻：本振信號頻率25.45MHz－－載頻：6.25MHz,頻偏4.687KHz倍頻：n＝16（4，4）－－載頻：100MHz,頻偏:75KHz2023/2/622n間接調頻發射機倍頻加變頻Armstrong間接調頻192倍頻晶體振蕩器帶通濾波器16倍頻帶通濾波器功率放大器2023/2/623n脈沖形成脈沖展寬低通濾波（a）脈沖計數式鑒頻器示意圖2023/2/625n解調方法（續1）3、將調頻波變換為調相─調頻波，使相位的變化與瞬時頻率的變化成正比，然后用相位檢波器解調，即可得到所需信號。例如：正交鑒頻器。這種方法的方框圖如下所示。

為了實現調頻波到調相──調頻波的變換，通常是用將調頻波延時時間的方法。

在滿足一定條件時，可以得到相位變化與瞬時頻率變化成正比的調相─調頻波。

對于由單頻余弦信號對載波調頻所得到的調頻信號將其延時后可表示為：2023/2/626n解調方法（續2）

如果的值較小，使得，則上式可簡化為：可以看出，這是一個調相-調頻波。其中為原調頻信號的相角；而則為一附加相位，該附加相位與調制信號成正比。因此，這個附加相位部分包含了調制信號的信息。該式表明，調頻波延時后，得到一個調相-調頻波。這里需要注意，這個結果是在假定較小的情況下得到的，通常要求延時。2023/2/627n

對時間域微分；（相位鑒頻器）

對頻率域微分：（雙失諧回路鑒頻器）調頻波對時間取導后仍為一調頻波，其瞬時頻率變化規律與原調頻信號相