调频、调相电路

这样引起的失真 , 人的感官觉察不了
练习一
1. 练习题3自己练习； 2. 练习题1~2、4~5做在练习本上。
调频电路
直接调频方式
使用电抗晶体管的调频电路 由调相形成的等效调频电路
直接调频方式
思路：调谐回路的LC决定谐振频率，只
要信号波能直接改变L值或C值，就能实 现调频 两种实现方式： 用电容式话筒实现直接调频 用变容二极管实现直接调频
vAM Vcm 1 m cos st sin ct
调幅波的矢量表示
m m Vcm sin ct Vcm sin c s t Vcm sin c s t 2 2
如果将上式放到极坐标(角度，长度)中如何表示？
m c s t , 2 Vcm m c s t , 2 Vcm
由调相形成的等效调频电路
因由：直接调频稳定性差，用稳定的晶 v PM Vcm sin PM Vcm sin c t mP cos s t
效调频 Vsm ' 思路：比较 4.1 中的调频波和调相 现信号波为 vs P.116 vs dt 表 Vsm cos stdt sin st s 波可知，调相波可以看成为最大角频率 偏移s的调频波，但根据 P.126图4.16 将其代入上式的 vs处, 得 可知，调频波的最大角频率偏移是一定 vc vFM PM V sm 调相器 vPM的，而调相波的最大角频率偏移却与信 Vcm sin t k sin t s c s vs s v’ 号波的角频率成正比。这个差异必须消 除 积分器 V故：在信号波加入调相器前先积分 sin st vFM (P.127 cm sin c t vs s 图4.17)
dt dt
根据上述表达式，可画出调相波的波形，
参见P.115图4.4
调频波和调相波的比较
vFM Vcm sinct mf sin st
调频波、调相波的边带波
Vcm sin ct cosmf sin st cosct sinmf sin st V贝塞尔函数：象 x sin t sin t cos( mf sin t ) 、 cm [ J 0 x sin c t J 1 c s c s s
类似 sin ct sin s t
4 c
m )那样的正弦、余弦函数的变 Jsin( sin s t sin c 2 s t fsin st2 2 x c
c s J量也是三角函数的函数，叫贝塞尔函数 sin c s 3 x J贝塞尔函数的一般展开式： x sin 4 t sin 4 t ]
FM
其中的f为最大频率偏移 t t FM dt ct sin st ct sin st 0 s s 0
已调波
vFM v FM Vcm sin FM
Vcm sin Vcm sin t mf sin sin sstt c tc s
s
1 cos c s t cos c s t 那样的三角变换 2 3 t sin 3 t

c s
其中x sin mf xsin 2 J 2 n1 x sin 2n 1
xsin x , cos J 0 x 2 J 2 n x cos2n 振幅大小 , 它们随 即调制指数的变化
根据调频波的定义：载波的频率按信号波的振幅变 化而变化，即已调波的角频率FM是以载波的角频 率c为中心按信号波的变化而变化的， FM=c+kvs=c+kVsmcosst=c+cos st， 其中的为最大角频率偏移， FM为瞬时角频率 f 由于瞬时角频率随时间变化，只有求出与之对应的 令mf , 称之为调制指数或调频 指数, 任一时刻的相角，才能代入正弦信号表达式。 s fs 瞬时相角：
vPM= vc+vBSB
vc=Vcmsinct
晶体 振荡器
放大器
矢量合成？
阿姆斯特朗调相的矢量分析
vPM= vc+vBSB=Vcmsinct+ (mVcmcosst)cosct
(mVcmcosst) cosct
Vcmsinct
t an1 m cos st 当m cos s t 1时, m cos s t vPM Vcm sin ct m Vcm cos s t cos ct
调频、调相电路
调频波、调相波 --- 介绍调频波、调相波数学表
的基本概念和性 达式，并对其类似性、占用 带宽等调频波、调相波的性 质 质进行讨论，然后讨论调频 练习一 波、调相波的调制方法 调频电路 ---各种调制电路的作用、特征 调相电路 调频发射机 --- 调频发射机的构成和概要 单片芯片 练习二 本章复习内容 下一章预习内容
矢量合成构成的调相电路
电路简单，常用于移动发射机
锯齿波调制
自学，不作要求
调频发射机
缓冲 放大器 倍频 放大器 激励 放大器 功率 放大器
VCO FM
AFC
低通 滤波器
IDC 电路
低频 放大器
用电容式话筒实现直接调频
电容的相对偏移与频率的相对偏移的关系 这种方法从音频到短波均可振荡，
电路简单 频率稳定性比晶体振荡器差，需 AFC电路
f 1 C fc 2 C
用变容二极管实现直接调频
根据P.122图4.8可知，变容二极管需负偏置 电路中的负偏置哪里来？
由调制信号一并提供 振荡元件由三极管、L、C等构成，温度系数大， 频率稳定性差，也需AFC电路
PM=ct+ cos st= ct+mPcos st
已调波
vPM Vcm sin PM Vcm sinct mP cosst
调相波的波形
为了画出调相波，需计算调相波角频率
的瞬时值： d PM d ct mP cos st PM c mP s sin st
使用电抗晶体管的调频电路
电抗晶体管 使用电抗晶体管的调频电路
电抗晶体管
hie Le RC hfe
从集电极看进去的电抗：
hfe Ce RC hie
左图 : jLe 1 右图 : j C e
使用电抗晶体管的调频电路
振荡频率随信号波偏移，容易形成深度调制
频率稳定性差，需AFC
调频波的波形
参见P.113图4.1
调相波如何表示
信号波 载波
vs Vsm cosst Vsm cos2fst vc Vcm sin ct Vcmsin2f ct
根据调相波的定义：载波的相位按信号波的振幅变 化而变化，即已调波的瞬时相位PM是以载波的相 位ct为中心按信号波的变化而变化的， PM=ct+kvs=ct+kVsmcosst=ct+ cos st， 其中的为最大相位偏移，并称之为调制指数或调 相指数， PM为瞬时相位
Vcm 1 2 t 1 m cos s t ( Vcm 1 m 2 cos sin st c 2 2 1 m cos s t Vcm
2 2
m Vcm cos s t t an m cos s t Vcm
调相证明
m cos s t 1 m 2 cos2 s t
而变化, 具体参见P.118 图4.5
n 1
n 0 J 0 x , J1 x , 表示载波和各边带波的
根据经验, 有
mf 1时, 带宽B max(2f ,2 f s ) 根据上页结论，请问调频波的频带有多宽？ f , 带宽B 2(mf 1) f s 2( 1) f s 2(f f s ) mf 1时 以为c中心、s为间隔的无限边带，即带宽为 fs 无限 讨论 : 无限带宽在现实中是否允许？为什么？ 当f固定, f s减少到一定值时 , 带宽几乎与f s无关, 是一定的 不允许，因为带宽资源有限 当f s固定 , f增加时, 边带数目增加 , 带宽变宽 限制带宽是否可以？ 结论 : 理论上可以做到，只要满足下列要求即可 k 调频波的带宽与 f有很大关系 2 2
cos ct )
Vcm 1 m 2 cos2 smV t (cos sin ct sin cos ct ) cmcosst Vcm 1 m 2 cos2 s t sin( ct ) Vcm 1 m 2 cos2 s t sin( ct m cos s t )
调频波、调相波的带宽
根据已调波能量的百分 比 J 0 x 2 J n x 95% 考虑调相波: f f s , 带宽随f s而变化 n 1
f
若信号波的频率范围很 宽, 调相波的带宽也需随信 求出x值(即m 值)不同时的 k , 高次项可以忽略号增宽 这样就不能有效地利用 带宽, 此时调相波就不适合 ,因此 调相波只有在信号波的 频率范围比较窄时才使 用
ct, mVcm cosst
(ct ,Vcm )
两边带波的合成矢量始终与载波矢量同方向 调幅波的最大振幅？调幅波的最小振幅？
1 mVcm
1 mVcm
ห้องสมุดไป่ตู้
阿姆斯特朗调相方法
原理图：
信号波 Vsmcosst 环形 调制器 Vcmcosct 超前 90° 移相器 载波 Vcmsinct vBSB=(mVcmcosst)cosct 加法 电路
载波 Vcmsinct -Vsmcosst
vb=Vcm (1-mcosst)sinct
矢量合成
va=Vcm (1+mcosst)cosct 没有调制时 的合成矢量 当 t 当cos cos s st

为零时 为正时 为负时 vb=Vcm (1-mcosst)sinct
信号波振幅加大，调相波相移也增大 值可正可负，最大值为45，但实际上做不到
调频波、调相波
调频波如何表示
调频波的波形 调相波如何表示
调相波的波形
调频波和调相波的比较
调频波、调相波的边带波
调频波、调相波的带宽
调频波如何表示
信号波 载波
vs Vsm cosst Vsm cos2fst vc Vcm sin ct Vcmsin2f ct
阿姆斯特朗调相的问题
该调相信号的振幅是可变的，存在寄生调
幅，与定义相左 解决办法：用限幅器 存在相位非线性失真，只有当mcosst<<1 时，才能做到线性调相 故：不能进行深调制
由矢量合成形成的调相
原理框图
矢量合成 应用电路
Vsmcosst 信号波 Vsmcosst
va=Vcm (1+mcosst)cosct Vcmcosct 矢 量 合 成 调 相 波
V体振荡器加调相电路进行间接调频或等 cm sin c t kVsm cos s t Vcm sin c t kvs
调相电路
阿姆斯特朗调相
由矢量合成形成的调相 锯齿波调制
阿姆斯特朗调相
调幅波的矢量表示 阿姆斯特朗调相方法 阿姆斯特朗调相的问题