頻譜的非線性搬移第1頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月全相角可以用旋轉矢量在橫軸上的投影表示。一、調角信號的時域特性§8-1調角波的基本特性

1、瞬時頻率和瞬時相位0t0=t1tt=)(tw余弦信號全相角:（角頻率是常數(shù)）初始相位瞬時角頻率瞬時相位第2頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月2、調頻信號在頻率調制時，使余弦信號的瞬時角頻率與調制信號成線性關系變化，而初始相位不變。調頻信號ωc為中心角頻率（即載波角頻率）kf為比例常數(shù)，單位是rad/s·v瞬時角頻率為：瞬時相位為：第3頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月3、調相信號相位調制時，保持余弦信號的中心角頻率不變，而使其瞬時相位與調制信號成線性關系變化。調相信號瞬時相位為：kp為比例常數(shù)，單位是rad/v瞬時角頻率為：第4頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月4、單音調角波的數(shù)學表示式、頻移和相移假定未調載波表示為：調制信號為：

調頻波的瞬時角頻率為：頻移的幅度，稱為最大頻偏或簡稱頻偏:瞬時角頻偏：第5頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月調頻波的瞬時相位附加相移部分：調頻波的最大附加相移為調頻指數(shù)Mf：Mf可以小于1，也可大于1

正比于，反比于。第6頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月調頻波的數(shù)學表示式以單頻余弦波作調制信號的調頻波，其主要性質有：頻偏決定于調制信號的振幅，瞬時頻率的變化規(guī)律決定于調制信號的變化規(guī)律。調頻波的幅度為常數(shù)。調頻波的調制指數(shù)可大于1，而且通常應用于大于1的情況。調制指數(shù)與頻偏成正比，與調制頻率成反比。第7頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月調相波的數(shù)學表示式調相波的瞬時相位為：調相波的最大附加相移Mp稱為調相指數(shù)調相波的瞬時角頻率為：調相波：瞬時角頻偏為：第8頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月單音調角信號參數(shù)比較表達式最大附加相移（調制指數(shù)）最大頻偏附加相位瞬時相位瞬時角頻偏瞬時角頻率相位調制頻率調制第9頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月單音調制波形第10頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月二、調角信號的頻域特性調制信號為：調頻波的表示式為：下面分析單頻余弦信號調制下，調頻波的頻譜。式中，出現(xiàn)了兩個特殊函數(shù)。第11頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月利用三角函數(shù)公式，展開可得：第12頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月1、第一類貝塞爾函數(shù)的性質：第13頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月2、調頻波的頻譜結構包含載波頻率分量（但是幅度小于1，與Mf有關。)；還包含無窮多個邊頻分量；各邊頻分量之間的距離是調制信號角頻率；各頻率分量的幅度由貝塞爾函數(shù)決定；奇次旁頻分量的相位相反。0.770.440.440.110.110.020.02第14頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月調頻波的頻譜結構與調制指數(shù)Mf

關系密切。Mf愈大，則具有一定幅度的邊頻數(shù)目愈多。對于某些Mf值，載頻分量或某次邊頻分量的幅度是零。頻率調制不是將信號的頻譜在頻率軸上直接平移,而是將信號各頻率分量進行非線性變換。因此，頻率調制又稱為非線性調制。各頻率分量間的功率分配。調頻波的功率等于未調載波的功率。調制后，已調波出現(xiàn)許多頻率分量，這個總功率就分配到各分量。隨Mf的不同，各頻率分量之間功率分配的數(shù)值不同。頻譜結構特點第15頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月3、調頻波的頻帶寬度調頻波的頻帶寬度有兩種近似：忽略小于0.01的分量：（集中99%以上的功率）忽略小于0.1的分量：（集中98-99%的功率）卡森（Carson）公式理論上，調頻波包含有無窮多個頻率分量，其帶寬是無窮寬的；但實際上，在調制指數(shù)一定時，超過某一階數(shù)的貝塞爾函數(shù)的值已經(jīng)相當小，其影響可以忽略，這時則可認為調頻波所具有的頻帶寬度是近似有限的第16頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月不同Mf時的調頻波帶寬上式表明，在調制指數(shù)較小的情況下，調頻波只有角頻率分別為和的三個分量，它與用同樣調制信號進行標準調幅所得調幅波的頻帶寬度相同。通常，把這種情況的頻率調制稱為窄帶調頻。上式表明，在調制指數(shù)較大的情況下，調頻波的帶寬等于二倍頻偏。通常，把這種情況的頻率調制稱為寬帶調頻。又稱為恒定帶寬調頻。介于前兩種情況之間。第17頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月恒定帶寬調頻槪念調制指數(shù)較大時，調頻波的帶寬等于二倍頻偏。對于調相波，。調相波頻帶寬度在調制信號頻率的高端和低端相差很大，所以對頻帶的利用是不經(jīng)濟的。對于調頻波，，當減小，增加。增加，則具有一定幅度的邊頻數(shù)目愈多，帶寬增加。減小，則各旁頻分量之間的距離減小，帶寬減小。最大頻偏第18頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月復雜頻率信號的調角信號的頻譜當兩個頻率不同的信號同時對一個載波進行頻率調制時，所得調頻波的頻譜中，除有載波角頻率分量及和分量外，還有分量,它們是兩個調制信號頻率之間的組合頻率分量。復雜調角信號頻帶寬度：第19頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月調頻波的功率第20頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月使振蕩器的頻率隨調制信號成線性關系變化。如：變容二極管直接調頻電路?！?-2調頻電路一、調制原理概述1、直接調頻優(yōu)點：易于得到比較大的頻偏。缺點：中心頻率的穩(wěn)定度不易做得很高。2、間接調頻優(yōu)點：載波中心頻率穩(wěn)定度較好第21頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月二、調頻電路的技術指標1、調制特性定義：振蕩器的頻率偏移與調制電壓的關系稱為調制特性，表示為：在一定電壓范圍內，調制特性應近似為直線特性。2、調制靈敏度單位調制電壓變化產生的頻偏在調制電壓作用下，所能達到的最大頻率偏移。3、最大頻偏第22頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月4、中心頻率穩(wěn)定度調頻信號的瞬時頻率是以穩(wěn)定的中心頻率（載波頻率）為基準變化的。如果中心頻率不穩(wěn)定，就有可能使調頻信號的頻譜落到接收機通帶范圍之外，以致不能保證正常通信。因此，對于調頻電路，不僅要滿足頻偏的要求，而且要使中心頻率保持足夠高的穩(wěn)定度。第23頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月三、變容二極管直接調頻電路1、變容二極管的特性PN結反向偏置時，勢壘電容隨反偏電壓改變0VC

C0為V=0時變容管的等效電容。

γ為變容指數(shù)，大小取決于PN結的結構和雜質分布情況。緩變結變容管，其γ=1/3；突變結變容管，其γ=1/2；超突變結變容管，其γ=1～4。

VB為內建電位差，硅管約為0.7V，鍺管約為0.2V。第24頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月因，故。第25頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月2、變容管做回路總電容可展開為：可得調制特性為：利用展開式：變容管調頻電路中，變容管工作在γ=2的區(qū)域中心頻率的偏移非線性失真第26頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月第27頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月3、變容管部分接入的直接調頻電路第28頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月第29頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月電容C1C2對頻率的影響第30頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月變容管部分接入的直接調頻電路90MHz高頻通路第31頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月晶體振蕩器直接調頻電路100MHz無線話筒中的發(fā)射機第32頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月四、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。優(yōu)點：載波中心頻率穩(wěn)定度較好。調相器：矢量合成法?？勺兿嘁品ā？勺儠r延法。第33頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月1、矢量合成法調相電路振蕩器移相網(wǎng)絡相乘器加法器產生窄帶調相信號第34頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月2、可變相移法調相電路振蕩器可控相移網(wǎng)絡＋－回路對載波失諧較小,則并聯(lián)回路失諧產生相移第35頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月第36頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月3、可變時延法調相電路振蕩器可控延時網(wǎng)絡教材P280脈沖調相電路。第37頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月四、間接調頻與直接調頻電路比較直接調頻電路可產生較大頻偏

但最大相對頻偏受調制非線性限制間接調頻電路最大線性相移小，即Mp（Mf）小且最大頻偏受調制非線性限制第38頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月五、擴展最大頻偏的辦法倍頻器：混頻器：直接調頻電路：相對頻偏受限制，可采用高頻率調制，再降低載波。間接調頻電路：最大頻偏受限制，可采用低頻率調制，提高相對頻偏，再提高載波。第39頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月§5-3調頻波解調電路作用：從已調波中撿出反映在頻率或相位上的調制信號。調頻波的解調稱為頻率檢波，簡稱鑒頻調相波的解調稱為相位檢波，簡稱鑒相第40頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月一、鑒頻電路的主要性能指標1、鑒頻線性性3、鑒頻靈敏度2、鑒頻線性范圍鑒頻特性：鑒頻電路輸出低頻解調電壓與輸入調頻信號瞬時頻偏的關系。理想鑒頻特性應該為線性。單位頻偏產生的輸出電壓的大?。ㄨb頻跨導）第41頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月二、調角信號的解調原理1、鑒頻原理方法二：限幅鑒頻方法一：鎖相鑒頻頻幅轉換網(wǎng)絡包絡檢波包絡檢波鑒頻頻相轉換網(wǎng)絡鑒相相位鑒頻變換器限幅器非線性變換網(wǎng)絡低通或脈沖計數(shù)器脈沖計數(shù)式鑒頻第42頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月包絡檢波型鑒頻器頻幅轉換網(wǎng)絡包絡檢波包絡檢波鑒頻據(jù)線性變換網(wǎng)絡不同，分為：

斜率鑒頻、疊加型相位鑒頻包絡檢波第43頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月非線性變換網(wǎng)絡低通或脈沖計數(shù)器脈沖計數(shù)式鑒頻調頻信號的信息寄托在已調波的頻率上。從某種意義上講，信號頻率就是信號電壓或電流波形單位時間內過零點(或零交點)的次數(shù)。對于脈沖或數(shù)字信號，信號頻率就是信號脈沖的個數(shù)。基于這種原理的鑒頻器稱為零交點鑒頻器或脈沖計數(shù)式鑒頻器。第44頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月2、鑒相原理乘法器LP載波提取900相移疊加型相位鑒頻包絡檢波器＋－＋－＋－＋－＋－第45頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月三、LC回路的頻幅和頻相轉換特性第46頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月四、鑒頻器電路1、斜率鑒頻電路LC構成單失諧回路CRL構成低通濾波器＋－＋－＋－第47頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月雙失諧回路斜率鑒頻器由于單諧回路的線性范圍很小，為擴展鑒頻特性的線性范圍，實際電路常采用兩個單失諧回路構成的平衡電路。＋－＋－＋－＋－＋－＋－第48頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月