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第七章 调角与解调 (6.1 概述 (一、角度调制的定义 (频率调制FM：, 相位调制PM：), 四、角度调制的优缺点： (优点：, 缺点：),…
第七章 调角与解调
6.1 概述
一、角度调制的定义
频率调制FM：
相位调制PM：
二、瞬时角频率与瞬时相位的关系
三、调角与调幅的区别
四、角度调制的优缺点：
优点：
缺点：
6.2 调角波的基本性质
一、调频波的数学表达式和波形
(1)瞬时角频率：
①:wc FM波的中心频率
②:调频灵敏度
③:瞬时频率偏移
④最大频偏
(2)瞬时相位：
⑤瞬时相位偏移
⑥最大相位偏移：
(3)调频波的数学表达式
调频指数：
（4）FM波形
二、调相波的数学表达式
（1）瞬时相位
①载波的相位角
②调相灵敏度
③瞬时相位偏移
④ 最大相移
(2)瞬时角频率
⑤PM波瞬时频偏
⑥最大频偏
(3)PM波的一般表达式
三、调角信号的频谱与带宽
1.调角信号的频谱
FM和PM的频率相等
n阶第一类贝塞尔函数
载频
第一对边频
调角的实质：频谱的非线性搬移过程
调角信号频谱具有的特点：*3
n增大时，总趋势使边频分量振幅减小。
m越大，具有较大振幅的边频分量就越多
2.调角波的频谱宽度
mf<1 窄带频 BCR
mf>1 宽带频 BCR
3.频谱宽度与调制信号的关系
(1)保持调制信号频率不变，改变UΩm
(2)保持调制信号UΩm不变，改变调制频率F
FM
PM
4.调角波的平均功率
调角波的平均功率等于未调制的载波功率
调制的作用：
6.3 调频电路
6.3.1 调频电路的实现方法与主要性能要求
一、调频方法
直接调频
优点：频偏较大
缺点：中心频率易不稳定
间接调频（先对调制信号积分，后对载波进行调相）
优点：中心频率较稳定
缺点：不易获得大频偏
二、调频电路的主要性能要求
1）具有线性的调制特性
2）调制灵敏度要高，即kf要大
3）载波的频率稳定度要高
4）最大频偏与调制信号频率无关
5）无寄生调幅
6.3.2 变容二极管直接调频电路
一、变容二极管
（图）
特点：(1)必须工作在反向偏压
(2)结电容随外加的反向电压变化而变化
电容调制度
频振荡器的中心频率
γ=2 线性调频
最大频偏
γ≠2
线性调频所需项
中心角频率偏移项
二次谐波失真项
导致影响*3：
1)中心频率会产生偏移
2)调频波会产生非线性失真
3)调频波的最大频偏
m值要很小对γ的要求就不高
直接接入振荡回路的缺点：调频电路的中心频率稳定度较差。
合理设计C1、Cc， 提高中心频率的稳定度，但调制灵敏度和最大频偏都降低。
6.3.3 晶体振荡器直接调频电路（图）
振荡频率
晶体调频振荡器
只能工作于晶体的串联谐振频率
f q与并联谐振频率f p之间
调频波的最大相对频偏很小
6.5 调角信号的解调
6.5.1 概述
鉴频器
鉴相器
从频谱上看：调角信号的解调
是频谱的非线性搬移的过程
一、鉴频器的主要质量指标
(1)鉴频特性曲线
要实现无失真鉴频，要求鉴频器的输出电压与频偏成线性关系
（2）鉴频跨导(鉴频灵敏度)
SD值越大，鉴频曲线越陡，鉴频能力越强
（3）鉴频线性范围：
（4）非线性失真：应尽可能小
6.5.2 鉴相器
线性鉴相的情况下，输出电压正比 两个输入电压的瞬时相位差
PM信号的解调 解调FM信号
锁相技术及频率合成技术
一、乘积型鉴相器
（一）均为小信号
线性鉴相范围:
（二）u1小 u2大
开关函数
鉴相跨导：
线性鉴相范围:
（三）u1大 u2小
鉴相跨导：
线性鉴相范围:
大信号工作状态
二、门电路鉴相器
或门鉴相器
（一）异或门鉴相器
两个输入电平不同时，输出为“1”，其余为“0”。
6.5.3 鉴频器
一、鉴频器的分类
(1)调频－调幅调频变换型
斜率鉴频器 相位鉴频器 比例鉴频器
(2)相移乘积型
集成电路调频机中较多采用的相移乘积鉴频器
(3)脉冲计数式
(4) 锁相环路鉴频
二、双失谐回路斜率鉴频器
（一）电路结构
（二）鉴频原理
图*6
三、相位鉴频器
互感耦合/电容耦合
(一) 电路结构
（二）工作原理
（1）当输入FM波瞬时频率f 等于调频波中心频率fc
（2）当瞬时频率f<fc时
(次级回路呈容性)
（3）当瞬时频率f<fc时
(次级回路呈感性)
耦合双回路是一个频—相变换器，它把FM波变换成PM—FM波，而FM波与PM—FM波经叠加后变换成两个AM—FM波，经包络检波器后即可恢复原调制信号，
讨论：
（1）相位鉴频器的两个检波二极管D1 、D2都调换极性，电路还能否工作？
（2）只接反一个，电路还能否工作？
（3）一个损坏，电路还能否工作？
(4) 次级回路未调谐在中心频率fc上
(5)初级回路未调谐在中心频率fc上
流程图：
各点波形：
四、 比例鉴频器
（具有鉴频、限幅的功能）
（一 ）电路结构
三处改动：
（二 ）工作原理
f=fc ;f>fc ;f<fc
（三 ）自动限幅原理
（1）当输入信号的频率变化时鉴频
（2）当输入信号振幅变化时自动限幅
6.4 调相电路
实现调相的方法:
一、可变移相法调相（图）
1.电路组成（图）
调相电路
积分电路
间接调频
工作原理
3.调相分析
阻抗幅值和相移
实现线性调相的条件：
多级单回路构成的变容二极管调相电路
二、可变时延法调相
脉冲调相电路:
三、矢量合成法调相
(1) 矢量合成法原理
(2) 矢量合成法实现模型
实现线性调相的条件：
四、 扩展线性频偏的方法
可先用倍频器将载波频率和最大频偏同时扩展n倍，然后再用混频器将调频信号的载波频率改变为所需值。