第21讲角度调制与解调.ppt

,第二级,第三级,第四级,第五级,第,8,章,角度调制与解调,教学基本要求,1.,重点掌握调频波与调相波的基本特性。,2.,重点掌握直接调频、调相、间接调频（移相法）电路的特点及工作原理。,3.,了解扩大频偏方法。,4.,理解实现鉴频的思想方法，重点掌握各种线性频相变换网络的电路及工作原理。,5.,理解各鉴频电路及特点，重点掌握集成斜率鉴频和正交鉴频电路、特点与工作原理。,6.,了解用矢量法画出互感耦合相位鉴频与比例鉴频特性的方法。理解用矢量分析法画出各电压的波形图。,8.4,变容二极管调频电路,8.4.1,调频电路的质量指标,产生调频信号的设备叫频率调制器，简称调频器。下面将分别通过几个典型电路说明调频信号的产生原理和影响调频信号质量的因素，,以使同学们学会调频电路的分析方法，掌握调频电路的构成原则,。为此首先要知道衡量一个调频器性能好坏的指标是什么。,主要的性能指标有：,(1),调制特性的线性。,调制特性是,电压,-,频率转换特性,，简称压控特性，如图,8.20,所示。,图,8.20,压控特性,压控特性线性越好，调频的非线性失真越小；压控特性曲线的线性范围越宽，实现线性调频的范围也越宽，调频信号的最大频偏也越大。,(2),压控灵敏度。,压控灵敏度又称为调制灵敏度，用,k,f,表示。其定义是调制特性原点的斜率。,(3),载波中心频率的稳定度。,因调频信号的频率是,以载波中心频率为基准,变化的，,若载波中心频率不稳，必然会带来失真。此外，载波中心频率不稳还会使调频信号的频带展宽，造成对邻近频道的干扰。,(4),振幅要恒定,寄生调幅要小。,8.4.2,变容二极管特性,根据似稳态理论可知，利用可控电抗元件改变,LC,并联回路的谐振频率，可以实现频率调制。,可控电抗元件的种类很多，其中最常用的是：,变容二极管,电抗管。,变容二极管,变容二极管,变容二极管正是利用,PN,结反向偏置的势垒电容构成的可控电容，它的,表示符号,如图,8.21(a),所示。,变容二极管的结电容,C,j,与,管子两端的反向电压,u,D,的关系曲线如图,8.21(b),所示。,C,j,与,u,D,的关系为：,U,B,是变容二极管的势垒电压，通常取,0.7V,左右。,C,j0,是,u,D,=0,时变容二极管的结电容。,u,D,是加在二极管两端的反向电压,。,r,是变容指数。,变容指数,r,不同的变容二极管由于,PN,结杂质掺杂浓度分布的不同，,r,也不同。如,扩散型,r=1/3,，,称为缓变结变容二极管；,合金型,r=1/2,，,称为突变结变容二极管；,r=15,之间的，称其为,超越突变结变容二极管。,图,8.22,并联、串联电容对变容管特性曲线的影响,变容二极管馈电电路,在实际应用中，,变容二极管作为可控电抗元件接入到,LC,振荡回路中,，如图,8.23(a),所示。,图,8.23,变容二极管馈电电路,变容二极管的结电容,C,j,与,C,1,、,C,2,共同构成回路的电容。,变容二极管两端的电压包括静态电压,U,Q,和调制电压,u,(t,),。,电压的正确馈入是保证二极管正常工作的必要前提。,图,8.23,变容二极管馈电电路,图,8.23(b),示出了直流馈电等效电路。,根据图示可以求得二极管静态偏置电压,根据图示可以求得二极管静态偏置电压,调制信号溃入的交流等效电路如图,8.23,（,c),所示。,二极管两端的电压：,u,D,=,U,Q,+,u,(t),在此电压的作用下，变容二极管的结电容,Cj,将随,u,的变化而变化。如图,8.24,图,8.24,变容管结电容随时间变化曲线,反向偏压,静态电容,表示电容调制深度的,调制指数,8.4.3,全部接入式变容二极管调频电路,图,8.25(a),是全部接入式变容二极管调频,振荡器电路。,变容二极管的直流电压,U,Q,从电位器,R,7,上获得,调制信号通过,C,3,、,L,2,馈入，,L,2,是高频扼流圈,C,1,、,C,2,、,C,4,C,6,C,12,是高频滤波或隔直流电容，高频阻抗近似为零,R,5,是防止寄生振荡电阻。,C,5,是输出耦合电容,L,1,和,C,j,构成,LC,并联振荡回路。其他部分为直流供电、稳压电路。,由于变容二极管两端的回路接入系数为,1,，所以称其为,全部接入式变容二极管调频电路,。,该电路的交流等效电路如图,8.25(b),所示。,它是一个电感回授式三点式振荡器,。,回路的电感,L,1,与变容二极管并联，振荡器的工作频率近似等于回路的自然谐振频率,表示式可以写为,第二项是线性频率调制项，最大频偏,第三项是二次谐波调制项，是失真项。二次谐波调制的最大频偏,由此引入的非线性失真系数,从以上分析可见，,C,、,m,、,2m,、,k,f2,均随着,r,的增大和,m,和增大而增大。为了减小失真，,m,应尽量取小，,r,最好取为,2,。,m,的减小，必然使,m,下降，,所以减小失真与增大频偏是矛盾的，在实际应用中必须折衷考虑。,K,f,越大说明调制电压对频率的控制能力越大。从这个角度讲，变容二极管调制电路又叫压控振荡器（,VCO,）。,这种电路也称为,电压,-,频率变换电路。,这种电路属于窄带调频电路。,图,8.26,电压频率转换框图,8.4.4,部分接入式变容二极管调频电路,图,8.27(a),示出的是部分接入式变容二极管调频电路。,图中，,C,3,、,C,9,、,C,10,、,C,11,都是高频滤波电容。,R,1,、,R,4,、,R,5,是晶体管的直流偏置电阻。,R,6,是自偏置电阻。,R,2,、,R,3,是变容二极管的静态偏置电阻，,R,7,是变容二极管直流通路电阻。,L,3,是高频扼流圈。,C,8,是调制信号耦合电容。,L,1,、,C,2,、,C,4,C,7,、,C,j,构成振荡回路。,该电路的,交流等效电路,如图,8.27(b),所示。由图可见，它是电容回授式基极接地三点式振荡器电路，振荡回路如图,8.27(c),所示。,图中,C,1,是,C,4,、,C,5,、,C,6,、,C,7,的等效电容，,C,是回路总的等效电容。,C,j,与,C,2,串联后与回路电感,L,1,并联，所以变容二极管两端的回路接入系数小于,1,，因此,称此电路为部分接入式电路,。,振荡器的工作频率,图,8.27,当,时,(8.49),(8.410),(8.411),图,8.28,双变容管调频电路,