4.2--频率调制与相位调制及解调电路PPT课件

式中，f是调制作用引起的频率偏移；fc为中心频率 （载频）；u为调制信号电压。理想的调频电路应使 f随u成正比改变，即实现线性调频，但在实际电路
中总是要产生一定程度的非线性失真。
2021/3/10
4
（2）调制灵敏度S
调制电压变化单位数值所产生的振荡频率偏移称为调
制灵敏度。如果调制电压变化u，相应的频率偏移为 f，那么调制灵敏度S表示调频原理
变容二极管利用半导体PN结的结电容随外加反向电压 而变化这一特性制成，等效为一个可变电容器，是一 种电压控制的可变电抗器件。例如2CC1A～F系列的变 容二极管，在反向偏压为4V时的结电容为40～85pF， 结电容的变化范围为10～220pF。
2021/3/10
由于调相和调频有一定的内在联系，所以只要附加一 个简单的变换网络，就可以从调相中获得调频。所以 间接调频，就是先进行调相，再由调相变为调频。
2021/3/10
3
调频电路的主要性能指标如下：
（1）调制特性
受调振荡器的频率偏移与调制信号电压的关系称为调 制特性，表示为
f fc
f (u)
（4.2.1）
LC0
1
Cm C0
cos
t
（4.2.9）
2021/3/10
14
在Cm/C0 <<1的条件下，将式（4.2.9）用二项式定理展
开，并略去平方项以上各项，可得
f
1
1
1
2 LC0 2
Cm C0
cos t
3 8
Cm C0
2
cos2
t
fc
1
1 Cm
2 C0
cos
t
比较图4.2.2（a）和图4.2.2（e），可见频率f随调制 电压u变化而变化，从而可实现频率调制，即调频。
从图4.2.2可以看出，由于C-u和C-f两条曲线并不是完 全全成一正致比，的即， 存最在后调得制到失的真。f-t曲调线制形失状真将的不程与度u不仅-t曲与线变完
4.2 频率调制与相位调制 及解调电路基础
2021/3/10
1
在调制中，载波信号的频率随调制信号而变，称为频 率调制或调频，用FM（Frequency Modulation）表示； 载波信号的相位随调制信号而变，称为相位调制或调 相，用PM（Phase Modulation）表示。
在这两种调制过程中，载波信号的幅度都保持不变， 而频率的变化和相位的变化都表现为相角的变化，因
11
如图4.2.2（a）和图4.2.2（b）所示，在变容二极管上
加一固定的反向直流偏压U偏和调制信号电压u，调制
信号电压为 u(t)U mcost。
此时，变容二极管电容Cd由两部分组成，一部分是由
反向直流偏压U偏设置的固定值C0；另一部分是随调制
信号变化的变化值C ，C =Cm cost，Cm是变化部
此，把调频和调相统称为角度调制或调角。
2021/3/10
2
4.2.1 频率调制（调频）与解调
1．调频电路的性能指标 调频就是利用调制电压去控制载波的频率。最常用的
调频方法可分为两大类：直接调频和间接调频。
直接调频就是用调制电压直接去控制载频振荡器的频 率，以产生调频信号。
间接调频就是保持振荡器的频率不变，而用调制电压 去改变载波输出的相位，即调制不是在振荡器上直接 进行的，而是在振荡器后边的调相器中进行。
调频信号随调制信号的变化情况如图4.2.1所示。
2021/3/10
7
2021/3/10
图4.2.1 调频信号随调制信号的变化情况
8
在调制电压的正半周，载波振荡频率随调制电压变化 而高于载频，到调制电压的正峰值处，已调高频振荡
角波频振率荡为频最率大 随值调制m电ax=压变c+化而。低在于调载制频信，号到负调半制周电，压载 负峰。值而处瞬，时已角调频高率频振则荡按角调频制率信为号最同小样值的规min律=变c化，
分的幅值。变容二极管的电容量Cd（Cd=C0+C 随u 变化而改变。
）将
2021/3/10
12
2图0214/3.2/1.02 变容二极管电容与调制信号电压和频率变化之间的关系 13
一个由变容二极管的电容Cd和电感L组成LC振荡器的谐 振电路，其谐振频率近似为。将代入f的公式，得
f 2
2
1
L(C0 Cm cos t) 1
1。
fc 2 LC0
f是频率的变化部分，而
1 2
fc
Cm
C 0 是变化部分的幅值，称
为频偏。f公式中的负号表示当回路电容增加时，频
率是降低的。
2021/3/10
16
电4.2容.2C（d随c）时、间图的4变.2化.2（曲d线）如和图图44.2.2.2.2（（c）e）所，示可。以通得过到图
频率和时间的关系。
S f u
（4.2.2）
显然，S越大，调频信号的控制作用越强，越容易产生
大频偏的调频信号。
2021/3/10
5
（3）最大频偏fm 在正常调制电压作用下，所能达到的最大频偏值用fm表示，它是
根据对调频指数mf的要求来选定的。通常要求fm的数值在整个
波段内保持不变。 （4）载波频率稳定度 载波频率的稳定度如下所示
频率稳定度 f 时间间隔 （4.2.3）
fc
式中，fc为载频的中心频率；f为经过一定“时间间隔”后中心
频率的偏移值。
2021/3/10
6
2．频率调制（调频） 设调制信号为
u(t)U mcost
载波信号为
（4.2.4）
u C ( t) U cc mo c t U scc m2 o fc ts （4.2.5）
fc
1 2
fc
Cm cos t
C0
fc f
式中，f
1 2
fc
Cm C0
cost
。
（4.2.10）
2021/3/10
15
在载频振荡器电路中，接入一个由变容二极管的电容
Cd和电感L组成LC振荡器的谐振电路。根据式
（4.2.10），fc是Cm=0时由L和固定电容C0所决定的谐
振频率，称为中心频率（即载频），
即
ccost （4.2.6）
式角中频，率偏 移c为。载波角频率；为由调制信号u所决定的
2021/3/10
9
称频偏或频移，与u(t)成正比，即
KfUm
（4.2.7）
式中，Kf为比例系数。
将上面各式整合可以得到调频波的表达式如下：
u(t)Umcos(ct sint)（4.2.8）
式中，假定初相角=0，/是调频波的调制指数mf。