高频电子线路(第十章 角度调制与解调)
频率调制与解调考试题
第10章 频率调制与解调10.1填空题 10.1-1 角度调制有 和 两种.10.1-2调频是用 控制 的频率,使其随调制信号成比例的变化; 10.1-3 通常要求鉴相器输出电压与输入信号的瞬时相位偏移△Φ满足 关系。
10.1-4鉴相电路采用 作为非线性器件进行频率变换，并通过 取出原调制信号。
10.1-5乘积型鉴相器应 工作状态，这样可以获得较宽的线性鉴相范围10.2 分析问答题10.2-1 用矢量合成原理定性描绘出比例鉴频器的鉴频特性。
10.2-2 相位鉴频器使用久了，出现了以下现象，试分析产生的原因：（1）输入载波信号时，输出为一直流电压；（2）出现严重的非线性失真。
10.2-3 说明调频系统中的预加重电路、去加重电路及静噪电路的作用与原理。
10.2-4试画出调频发射机、调频接收机的原理方框图。
10.2-5为什么通常应在相位鉴频器之前要加限幅器？而此例鉴频器却不和加限幅器？10.2-6 由或门与低通滤波器组成的门电路鉴相器，试分析说明此鉴相器的鉴相特性。
10.2-7将双失谐回路鉴频器的两个检波二极管D 1、D 2都调换极性反接,电路还能否工作?只接反其中一个,电路还能否工作?有一个损坏(开路),电路还能否工作?10.2-8相位鉴频电路中,为了调节鉴频特性曲线的中心频率、峰宽和线性,应分别调节哪些元件?为什么?10.3计算题10.3-1角调波u(t)=10cos(2π×106t+10cos2000πt)(V)，试确定：（1）最大频偏；（2）最大相偏；（3）信号带宽；（4）此信号在单位电阻上的功率；（5）能否确定这是FM波或是PM波？（6）调制电压。
10.3-2调制信号V，调频灵敏度kf=3KHz/V，载波信号为V，试写出此FM 信号表达式。
32cos(210)3cos(310)u t ππΩ=×+×3t t 75cos(210)c u π=×10.3-3调制信号如图10.3-1所示。
调频电路
式中， 上的结电容， 式中，CjQ 变容二极管在静态工作点 Q 上的结电容，x 为归 一化的调制信号电压 其值恒小于 。 的调制信号电压， 一化的调制信号电压，其值恒小于 1。 将 Cj 代入 ωosc ≈ ω0 =
1 LCj
中，得
n 1 (1 + x)n ωosc ≈ ω0 = - - ) = = ωc (1 + x) 2 (5-2-10) LCj LCjQ 1 式中， 的振荡(载波)角频率， 式中，ωc = 为 vΩ = 0 的振荡(载波)角频率，与 VQ 有 LCjQ 关。
n 1 (1 + x)n ωosc ≈ ω0 = - - ) = = ωc (1 + x) 2 (5-2-10) LCj LCjQ 式(5-2-10)为归一化调频特性曲线方程，反映了振荡角频率 - - ) 归一化调频特性曲线方程， ωosc 随 x(即 vΩ )变化的关系式。 变化的关系式。 (
归一化调频特性曲线： ② 归一化调频特性曲线： 不同， 指数 n 不同，∆f / fc 随 x 变 化的曲线。 化的曲线。 变化的曲线如 ∆f / fc 随 x 变化的曲线如 可见， 图 5-2-4 所示 ，可见，除 n - = 2 外，调频特性曲线均为非 线性曲线。 线性曲线。
2．调频灵敏度 ． (1)定义 ) 原点上的斜率
d(∆f ) SF = dv v
=0
越大， 单位为 Hz/V， SF 越大，调制信号 ， 对瞬时频率的控制能力就越强。 对瞬时频率的控制能力就越强。 (2)要求 ) 波形如图 - 当 vΩ(t) = VΩmcosΩ t 时，画出的 ∆f(t) 波形如图 5-2-2 所 图中， 即为调频信号的最大频偏。 示。图中，∆fm 即为调频信号的最大频偏。
高频电子线路讲义8角度调制与解调
图 8.1.2 鉴频特性曲线
调频：使高频载波的瞬时频率随调制信号线性变化的 一种调制方式。
调相：使高频载波的瞬时相位随调制信号线性变化的 一种调制方式。
这两种调制都表现为高频载波的总瞬时相角受到 调变，故将它们统称为角度调制(简称调角) 。
图 8.2.1 频率连续变化的简谐振荡
瞬时频率 (t) d (t)
2、频带宽度与调制指数的关系
调制指数越大，应当考虑的边频分量的数目 就越多，无论对于调频还是调相均是如此。
3、频带宽度与调制频率的关系 （1）调频波的频带宽度与调制频率的关系
mf
kfV
Df
Df F
在常用的宽带调频制中，仅当F变化时：
mf随F降低而增大，应考虑到边频分量增多；但 同时各边频之间的距离缩小，两种变化对带宽的影
V0 cos(0t mp cos Ωt 0 )
mp
k pVΩ
Dp
mΩ D
FM波
数学表达式
V0 cos0t kf
t 0
v
(t)dt
PM波
V0 cos[0t kpv (t)]
瞬时频率
0 kf v(t)
0
kp
dv (t) dt
a(t) V0 cos(0t mf sin Ωt ) a(t) V0 cos(0t mp cos Ωt )
由于调频波和调相波的方程式相似，因此只要分析其中一
种的频谱，则对另一种也完全适用。
已调频信号 a(t) V0 cos(0t mf sin Ωt )
V0[cos0t cos(mf sin Ωt ) sin 0t sin(mf sin Ωt )]
角度调制讲解课件
雷达系统中的角度调制技术
雷达系统中的角度调制技术主要用于 实现目标的方向估计和跟踪，从而提 高雷达的探测精度和抗干扰能力。
在雷达系统中，角度调制技术还可以 用于实现信号的加密和解密，提高系 统的安全性。
角度调制的基本原理
01
角度调制是利用载波的相位信息 传输信息的方式，通过改变载波 信号的相位来传递信息。
02
角度调制的基本原理是将输入信 号与一个载波信号相乘，得到调 相波，调相波的相位随输入信号 的幅度变化而变化。
角度调制的分类
01
02
03
04
调相（PM）
载波相位随输入信号的幅度变 化而变化。
频偏
载波频率偏离标称值会导致信 号质量下降，需要进行频率校正。
多径干扰
由于传输路径不同导致的多径 干扰会影响信号的解调性能，
需要进行抗干扰处理。
04
角度制技的
无线通信中的角度调制技术
无线通信中的角度调制技术主要用于实现信号的定向传输和接收，从而提高信号的 抗干扰能力和传输质量。
通过调整信号的传输方向，角度调制技术可以实现多路信号的并行传输，提高频谱 利用率和通信容量。
通过使用与发送端同步的载波信号来解调接收到的调频或调相信号，同步解调法 适用于长距离传输和噪声环境下的解调。
角度调制信号的质量评估
信噪比（SNR）
信噪比是信号功率与噪声功率 的比值，信噪比越高，信号质
量越好。
失真
角度调制信号在传输过程中可 能受到非线性失真、互调失真 等影响，这些失真会影响信号 质量。
与虚拟现实技术的融合 结合虚拟现实技术，利用角度调制技术实现更加 真实的虚拟场景渲染，提供更加沉浸式的虚拟现 实体验。
高频电子线路(调相解调电路)
通信电路课题名称PM调相/解调电路设计院系电气信息工程学院专业通信工程班级通信1班学号学生姓名联系方式2012 年12 月摘要在无线电通信中，角度调制是一种重要的调制方式，它包括频率调制（FM）和相位调制（PM）。
角度调制的定义是高频振荡的振幅不变，而其总瞬时相角岁调制信号()按一u t定的关系变化。
与振幅调制相比，角度调制具有抗干扰能力强和较高的载波功率利用系数等优点，但占有更宽的传送频带。
调频主要应用于调频广播、广播电视、通信及遥测遥控等，而调相主要用于数字通信系统中的移相键控。
关键词：相位调制；鉴相器；Multisim目录1.设计目的 (4)2.设计要求 (4)3.设计原理 (4)3.1 调相原理 (4)3.2 解调原理 (5)4.设计方案 (5)5.设计电路图 (7)5.1低频信号产生模块 (7)5.2高频信号产生模块 (8)5.3低频信号放大模块 (9)5.4高频功率放大模块 (9)5.5调相模块 (10)5.6解调模块 (10)6.电路仿真 (11)7.结果分析 (12)8.设计小结 (13)参考文献 (15)1.设计目的通过对电路的设计实现相位随调制信号()u t Ω的变化而变化，然后再通过鉴相器从调相波中取出原调制信号。
2.设计要求（1）选取合适的调相解调电路； （2）画出电路图；（3）用Multisim 仿真电路图；（4）画出相关仿真的波形，频率波形图。
3.设计原理3.1 调相原理调相信号是瞬时相位以未调载波相位c ϕ为中心按调制信号规律变化的等幅高频振荡信号。
设调制信号为()cos u t U t ΩΩ=Ω（初始相位为零），载波信号为()cos c c c u t U w t =，那么调相波的瞬时相位可以表示为()()()cos cos c c p c m c p t t t t k U t t t t m t ϕωϕωωϕωΩ=+∆=+=+∆Ω=+Ω则调相信号可以表示为()cos(cos )C c p u t U m t ω=+Ω其中，m p p k U m ϕΩ∆== ，为最大相偏，p m 称为调相指数。
十角度调制与解调(高频电子专业实用技术)
高频电子技术第十章角度调制与解调§10.1概述1．调频相关概念利用高频振荡地频率或相位地变化来携带信息——调频或调相.调频波中，调制信号地振幅由载波频率地变化表示；频率则由载波频率地变化率表示.无论是调频还是调相，都是通过使载波地相角发生变化来携带信息，因此统称为角度调制（调角）.角度调制地抗干扰能力很强.调频主要应用于模拟系统中，如调频广播、广播电视等；调相主要应用于数字系统中，如数字通信系统中地移相键控.本章主要以讨论调频为主.调频波主要指标：频谱宽度、寄生调幅、抗干扰能力2．鉴频器相关概念在接收调频信号时，必须采用频率检波器（鉴频器），鉴频方法：(1)波形变换，将等幅调频波变换成幅度随瞬时频率变化地调幅波（调频-调幅波），然后用振幅检波器将振幅地变化检测出来.(2)对调频波过零点地数目进行计数——脉冲计数式鉴频器(3)利用移相器与门电路配合，通过输出矩形脉冲地宽度和频率来表示调频信号，最后将矩形脉冲地电压平均值输出——符合门鉴频器.鉴频器主要指标：(1)鉴频跨导：鉴频器地输出电压与输入调频波地瞬时频率偏移地比值.图10.1.2（P403）图中中间部分地斜率为跨导，它表示每单位频偏产生地输出电压大小，鉴频跨导显然越大越好；(2)鉴频灵敏度：使鉴频器正常工作所需地输入调幅波地幅度；(3)鉴频器频带：图10.1.2（P403）中地宽度为频带宽度（跨导地线性区），一般要求频带宽度大于输入调频波频偏地2倍；(4)对寄生调幅地抑制能力；(5)减小能产生调频波失真地各种影响，提高对电源和温度变化地稳定性；§10.2 调角波地性质10.2.1瞬时频率与瞬时相位图10.2.2(P404)设矢量长度为V M（电压最大振幅），绕原点反时钟方向旋转，角速度为ω(t)，t= 0时初始夹角θ0，时间为t时，夹角为θ(t)，矢量在实轴地投影（正弦波地瞬时电压）为其中瞬时相角θ(t)等于矢量在时间t内转过地角度和初始相角θ0地和，即上式两端微分得即瞬时频率等于瞬时相位对时间地变化率.10.2.2 调频波和调相波地数学表达式一、调频波数学表达式设调制信号VΩ(t)，载波电压（或电流）：注意：这里不是，因为调频时，载波频率随调制信号变化，因此不是固定地频率ω0，而是根据调制信号地大小来确定地θ(t).调频波地载波瞬时频率ω(t)随调制信号VΩ(t)成线性变化：其中ω0为载波地中心频率，k f VΩ(t)是瞬时频率相对于ω0地偏移——瞬时频率偏移（频率偏移或频移），以Δω(t)表示：Δω(t)地最大值称为最大频移，或频偏.故调频波地瞬时相位：（设初始相位θ0 = 0）其中相移：（地最大值为调制指数m f）则调频波地数学表达式：二、调相波数学表达式调相波地载波瞬时相位θ(t)随调制信号VΩ(t)成线性变化：其中ω0t为载波未调相时地相位，k p VΩ(t)是瞬时相位相对于载波未调相时初始相位地偏移——瞬时相位偏移（相位偏移或相移），以Δθ(t)表示：Δθ(t)地最大值称为最大相移，或调制指数.调相波地数学表达式：调相波地瞬时频率为：其中频移：三、结论调频：瞬时频率地变化与调制信号成线性关系，瞬时相位地变化与调制信号地积分成线性关系；调相：瞬时相位地变化与调制信号成线性关系，瞬时频率地变化与调制信号地微分成线性关系；表10.2.1（P406）例：图10.2.3（P407）调频：频率变化反映调制信号波形——矩形波，相位变化为积分——三角波调相：相位变化反映调制信号波形——矩形波，频率变化为微分——冲击函数设调制信号调频：其中调制指数：，最大频移：调相：其中调制指数：，最大频移：可见，两种调制地根本区别时：调频地最大频移与Ω无关，最大相移与Ω成反比；调相地最大频移与Ω成正比，最大相移与Ω无关.因此，调频波地频谱宽度对于不同地信号频率Ω几乎维持恒定，调相波地频谱宽度则随着Ω地不同剧烈变化.但最大频移和调制指数（最大相移）之间地关系都是相同地：或10.2.3 调频波和调相波地频谱和频带宽度一、调频波频谱将展开，得式（10.2.24），即其中J n(m f)是以为参数地n阶第一类贝塞尔函数，图10.2.4（P409）可见，由简谐振荡信号（正弦波）调制地调频波，其频谱有以下特点：(1)载波频率分量ω0上、下各有无数个边频分量，间隔为调制信号频率地整数倍.奇数次地上、下边频分量相位相反（符号相反）；(2)由图10.2.4可以看出，调制指数m f越大，具有较大振幅地边频分量越多；(3)对于某些m f值，载频或某边频振幅（对应地系数J n）为零，利用这一点可以测定调制指数.(4)调频波地总功率一定，调制指数地不同将导致能量从载频向边频分量转移.对比之下，调幅波地调制指数m a增加，总功率增加，相对于载波功率（调幅前功率）增加了.调频波地边频有无数多个，但对于某一固定地调制指数m f，高到一定次数地边频分量振幅已经很小，可以忽略，因此可以藉此规定调频波地带宽：振幅小于为调制载波振幅地1%（或10%）地边频分量可忽略不计，保留下来地分量就能确定调频波地带宽.频谱宽度可以近似为：（）根据Δf不同，调频制可分为宽带和窄带两种：宽带调频制：，即，；窄带调频制：，注意：1．调制信号频率F地影响（调制信号地振幅VΩ不变）：在调频波中，虽然调制指数m f越大，边频分量地数目就越多，但调频波调制指数m f与调制信号频率F（Ω）成反比，调制指数m f随调制信号频率F降低而提高，边频分量增加，但调制信号频率F减小，使边频分量之间地距离减小，最后反而造成频带宽度略变窄，实际频带没有因为边频数量地增加而变宽，因此，调频又叫做恒定带宽调制.而调相波中，调制指数m p不变（调制信号地振幅VΩ不变），边频分量地数目不变，但调制指数与调制信号频率F（Ω）无关，因此，如果F减小，边频分量之间距离减小，频带就会变窄；如果F增加，边频分量之间距离增加，频带也会变宽.即：调频：Ω减小，m f增大，边频分量增加，但分量之间距离减小，总频带没有变宽；调相：Ω减小或增大，m p不变，边频分量数目不变，但分量之间距离会随Ω减小或增大，从而会引起频带宽度地变窄或变宽；（调相地分析方法仍然是将展开，这里与调频不同地是仅将m f 换成m p，而m f和m p与信号频率F关系地不同，决定了两种调制方法上频带变化地不同；，，调制指数（m f和m p）与调制信号地振幅VΩ成正比，调制信号波动越大，调制指数就越大.）2．调制信号振幅VΩ地影响（调制信号频率F不变）调制信号振幅VΩ增大，调制指数（m f和m p）都增大，信号频率F不变，则调频波各频率分量之间地距离不变，调相波也不变，因此，调频和调相频带宽度同样增加.3．实际应用中，调制信号地幅度是限定地（如音频信号地幅度是在一定限度内地），而随着信号地不同，频率地变化很大，此时，在频带满足调制信号地幅度地基础上，调相要比调频消耗更多地频带资源.因此，调频比调相地频带利用要更经济，因此模拟通信系统中调频制要比调相制应用广泛.§10.3调频方法概述产生调频地方法主要有两类：第一类：用调制信号直接控制载波地瞬时频率——直接调频；第二类：先将调制信号积分，然后对载波进行调相，而得到地是调频波，即由调相变调频——间接调频.10.3.1 直接调频原理用调制信号直接线性地改变载波振荡地瞬时频率.载波由LC自激振荡器产生，则振荡频率主要由谐振回路地电感元件和电容元件所决定，因此只要能用调制信号控制回路中地电感或电容，就能达到控制振荡频率地目地.变容二极管：利用PN结地结电容随反向电压变化地特性——改变电容值；铁氧体磁芯地电感线圈：线圈电流地改变时，产生地磁场也发生改变，引起磁芯地磁导率改变，从而引起线圈地电感量改变——改变电感值.10.3.2 间接调频原理调频时，调制信号为vΩ(t)，相移：与信号VΩ(t)成积分关系.因此，如果将信号VΩ(t)积分，然后对载波调相，则，这正是调频波地数学表达式.可见，虽然用地是调相方法，但由于对调制信号进行了积分，实际得到地却是调频波.图10.3.1（P415）采用稳定度很高地振荡器作为主振，调制在振荡器之后地某一级放大器中进行，也就是用积分后地调制信号对主振器送来地载波振荡进行调相.§10.4变容二极管调频优点：能够获得较大地频移，所需地调制功率低；缺点：中心频率稳定度低；10.4.1 基本原理变容二极管是一种电压控制可变电抗元件，利用半导体PN结地结电容随反向电压变化这一特性制成.结电容C j与反向电压v R有如下关系：其中，V D是PN结势垒电压（内建电势差）；C j0是v R=0时地结电容；γ是系数，和PN结地结构和半导体掺杂度有关.图10.4.1（P417）结电容随反向电压变化地关系把受调制信号控制地变容二极管接入载波振荡器地振荡回路，适当选择变容二极管地特性和工作状态，可以使振荡频率地变化近似地与调制信号成线性关系.图10.4.2（P417）变容二极管调频电路虚线左边是正弦波振荡器，右边是变容二极管电路，变容二极管上地反向偏压为C C是变容管和谐振回路之间地耦合电容，用来隔直流；CФ为对调制信号地旁路电容；L2是高频扼流圈，但允许调制信号（频率低）通过.φ§10.5晶体振荡器直接调频石英晶体地频率稳定度很高，因此对石英晶体振荡器进行直接调频，可以一定程度上提高中心频率地稳定度（可达10-5数量级）.缺点是所产生地最大频移很小（10-4数量级）.晶体振荡器工作于串联与并联谐振频率之间，可以等效为一个高品质因数地电感元件，因此，可以利用变容二极管控制晶体振荡器地振荡频率来实现调频.接入振荡回路两种方式：1．与石英晶体串联：变容二极管结电容地变化主要是影响晶体地串联谐振频率f q发生变化；2.与石英晶体并联：变容二极管结电容地变化主要是影响晶体地并联谐振频率f p发生变化.图10.5.1（P426）晶体振荡器电抗（或电导）曲线和变容二极管地电抗（或电导）曲线相加，就得到二者串联（或并联）等效电抗（或电导）曲线.注：由于并联方式存在变容管地不稳定会影响调频信号中心频率地稳定度地缺点，因此，用地比较广泛地是串联方式.§10.6间接调频：由调相实现调频晶体振荡器直接调频地稳定度仍然不能和不调频地晶体振荡器相比，且相对频移太小，相比之下，间接调频是一种提高频率稳定度地简便有效地方法.10.6.1 调相地方法调相地方法有三类：调制信号控制谐振回路或移相网络地电抗或电阻元件实现调相；矢量合成法调相；脉冲调相.一、谐振回路或移相网络地调相方法1．利用谐振回路调相设主振之后地放大器负载为调谐网络，若负载回路电容在调制信号控制下变好了ΔC，且ΔC与vΩ(t)成线性关系：在地情况下（C0是回路初始电容），回路地相对失谐为回路失谐导致输出电压产生附加地相移，它与失谐地关系为当时，可近似为将，代入可得可见，在和地条件下，附加相移与调制信号成线性关系.注：这种方法只能产生π/6以下地最大相移，即最大调制指数2．利用移相网络调相图10.6.1（P429）RC移相网络输入载波电压经过晶体管（构成倒相器）T，在集电极上得到反相电压（和交流地之间地电压），在发射极上得到（和交流地之间地电压），于是加在移相网络RC上地电压为B点电压为，R上电压为，则输出电压等于与地矢量和：*注：，可见在地基础上引入了超前地附加相移，见矢量图10.6.2（P430）；，可见在地基础上引入了滞后地附加相移，见矢量图10.6.2（P430）；，故超前90°，即和夹角为90°，见矢量图10.6.2（P430）；电流，和仅差一个系数R，故和同相，见矢量图10.6.2（P430）；iVo设电压相对于地相移为，由矢量图10.6.2（P430）可得：（和间地距离为，故正好落在地中点上，根据内切圆性质，，长度相同）当时，上式近似为可见，与C或R成反比例关系.若调制信号电压与C或R也成反比例关系，则与调制信号成正比例（线性）关系，即可以实现调相.如：之前提到地变容二极管，若将上述分析中地电容以变容管代替，就构成了变容二极管控制移相网络地电抗以实现调相地电路.实际中，用可控电抗或可控电阻元件都能够实现调相.二、矢量合成调相法（阿姆斯特朗法）将调相波地表达式展开（令）得其中相移（调制指数）若最大相移很小（如），则，，即可近似认为由两个信号叠加而成：载波，载波被抑制地双边带调幅，二者相位差为.图10.6.4（P431）载波振荡与双边带调幅波叠加地矢量图代表，代表，代表.其中地长度受调制信号控制，则地长度及和（或）之间地相角也受到调制信号地控制，即是一个调相调幅波，其中地寄生调幅用限幅地办法去掉，剩下地为调相波输出.图10.6.5（P431）*注：谐振回路或移相网络地调相方法和矢量合成调相法地共同缺点是调制系数很小.10.6.2 间接调频地实现将调制信号积分，然后加至任何一种调相电路上对载波进行调相，即可得到调频波.由于之前讨论地方法一般调制指数小于，因此频偏往往不能满足要求，如：若调制频率100Hz，则最大频移，如果相对于调频广播地最大频移75kHz，显然太小，难以满足要求，此时可采用倍频地方法，且倍频地次数很高：次若载波频率1MHz，经1500次倍频后，中心频率达到1500MHz，这又不符合中心频率地要求（设调频广播地中心频率在100MHz），此时可再采用混频（利用频率搬移作用，对频带没有影响）地方法，用一个1400MHz地本地振荡与已调信号混频（保留差频），即可得到中心频率100MHz，频偏75kHz地调频波.版权申明本文部分内容，包括文字、图片、以及设计等在网上搜集整理.版权为个人所有This article includes some parts, including text, pictures, and design. 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高频电子线路 期末考试 精华版 张肃文第四版
高频电子线路复习例题一（嘿嘿整理2012年6月）第一章绪论一、填空题1．无线通信系统一般由信号源、__________、__________、___________、输出变换器五部分组成。
2．人耳能听到的声音的频率约在__________到__________的范围内。
（20HZ、20KHZ ）3．调制有_________、__________、_________三种方式。
（调幅、调频、调相）4．无线电波在空间的传播方式有________、_________、__________三种。
（地波、天波、直线波）二、简答或作图题1．画出无线通信调幅发射机原理框图，并说明各部分的作用，同时画出波形示意图和频谱示意图。
2. 画出超外差接收机方框图，并说明各部分的作用，同时画出波形示意图和频谱示意图。
3．在接收设备中，检波器的作用是什么？试画出检波器前后的信号波形。
4. 通信系统由哪些部分组成？各组成部分的作用是什么？答：通信系统由输入、输出变换器，发送、接收设备以及信道组成。
输入变换器将要传递的声音或图像消息变换为电信号（基带信号）；发送设备将基带信号经过调制等处理，并使其具有足够的发射功率，再送入信道实现信号的有效传输；信道是信号传输的通道；接收设备用来恢复原始基带信号；输出变换器将经过处理的基带信号重新恢复为原始的声音或图像。
第三章选频网络1、串联谐振和并联谐振的特征，以及失谐时表现出的特性。
如：LC回路并联谐振时，回路_阻抗___最大，且为纯__电阻__。
当所加信号频率高于并联谐振回路谐振频率时，回路失谐，此时，回路呈容性，电流超前电压。
2、由于信号源内阻或负载电阻的影响，将使谐振回路的品质因数Q ，选频特性，通频带。
3、课后题 3.54、课后题 3.65、课后题 3.76、课后题 3.97、课后题 3.13有一耦合回路如图，已知试求：1）回路参数L1、L2、C1、C2和M；2）图中a 、b两端的等效谐振阻抗ZP；3）初级回路的等效品质因数Q1’；4）回路的通频带BW；解：由已知条件可知两个回路的参数是全同的，即L1=L2，C1=C2，Q1=Q2 ；1）由得：又由于发生临界耦合时因此2）由于发生了临界耦合，所以R f1=R 1=20Ω 此时ab 两端的等效 谐振阻抗为纯阻，即3)初级回路的等效品质因数为4)初级回路本身的品质因数为因此可得出通频带为 ：，试计算回=5k L R ,=10k R =20pF, 2C =20pF, 1C =5pF,C =100,0Q =0.8uH,L 所示电路为一等效电路，其中18-2图8.路的谐振频率、谐振电阻。
高频电子线路
四、实现频率变换
0.3 本课程的特点
1．工程上采用近似分析法
对策：对器件数学模型和电路工作条件进行合理近似， 用近似分析方法获得具有实用意义的结果。
2．功能与电路形式多
对策：抓本质——功能再多也是借助器件的非线性；
抓基本电路——种类虽多，但都是在为数 不多的基本电路上发展起来的。
3．重视实验环节，坚持理论联系实际
高频电子线路
High frequency electronic circuits
非线性电子线路 通信电子线路
总学分：4.5学分，专业基础课 教材：谢嘉奎等著， 《电子线路（非线性部分）》 高等教育出版社 2000年5月。
参考书目：《高频电子线路》曾兴雯著，高等教育出
版社 2004年1月。
课程的目的与任务：
非谐振功放、功率合成 功率电 子线路 振荡电路 主要内容 调制与解 调电路 整流与稳压
第一章
谐振功放
第二章
第三章
振幅调制、解调与混频电路
角度调制与解调电路
第四章
第五章
反馈控制电路
第六章
0.2
非线性器件的基本特点
基本特点：工作特性的非线性；不满足叠加定理； 具有频率变换作用。
一、非线性器件的参数
工作特性非线性的具体体现：多种含义不同的参数， 且参数的大小随激励信号的大小变化。 1、直流（静态）电导 g 0
15 kkm 〜15 km 波长：
则天线长度为：
l 1.5kkm
〜
1 .5 km
解决方法：调制 低频信号（调制信号、基带信号）：携带需要传输信 息的低频信号；有用信号＋
高频信号（载波信号）：运输工具；参考信号
已调波信号（通带信号）：调制后的信号，携带需要 传输信息的高频信号 在接收端，将调制信号从已调波信号中取出的过程 称为解调 采用调制的另一个原因是为充分利用频带。
高频电路教案
教研室：通信授课教师：姜道连
课程名称
高频电子线路
课次
1
主要教学内容
时间分配
第一章绪论
1．1通信与通信系统
1.1.1通信系统的基本组成。通信系统的作用。通信系统的分类。
1.1.2线电发送与接收设备
1、电广播发送与接收设备2、调制基本原理
1.1.3无线电波段的划分和无线电波的传播
1、无线电波段的划分2、无线电波的传播
3.6.4表面声波滤波器
本章小结
30min
30min
10min
10min
10min
教学目的
1、了解滤波器的基本特点
2、掌握石英晶体的谐振特性
教学重点
石英晶体的谐振特性
教学难点
石英晶体的等效
教学方法
使用教具
讲授
拟留作业
授课总结
天津理工大学教案
教研室：通信授课教师：姜道连
课程名称
高频电子线路
课次
7
主要教学内容
教学目的
教学重点
教学难点
教学方法
使用教具
教学重点
1形式等效电路
2混合π等效电路
教学难点
混合π等效电路参数与形式等效电路ｙ参数的转换
教学方法
使用教具
讲授
拟留作业
授课总结
天津理工大学教案
教研室：通信授课教师：姜道连
课程名称
高频电子线路
课次
8
主要教学内容
时间分配
§4.3单调谐回路谐振放大器
4.3.1电压增益
4.3.2功率增益
4.3.3通频带与选择性
§75振荡器的平衡与稳定条件２８３
751振荡器的平衡条件２８３
角度调制
角度调制电路某某某（某某大学某某班，湖北某某号）摘要：角度调制是用调制信号去控制载波信号角度(频率或相位) 变化的一种信号变换方式, 可以分为频率调制( FM ) 和相位调制( PM )。
通过对FM和PM调制与解调的工作原理的分析，建立FM和PM调制与解调的数学模型。
利用matlab进行性能仿真和分析，给出了FM和PM调制与解调的仿真代码，提高设计效率的同时保证了电路设计的质量。
关键词：FM和PM调制matlab 仿真Abstract：The angle modulation is a modulation signal to control the angle of the carrier signal (frequency or phase) of a change in the signal conversion, it can be divided into a frequency modulation (FM) and phase modulation (PM).Through the analysis on the basic circuit and the working principle that FM and PM modulation and demodulation, we establish mathematical model of FM and PM modulation and demodulation.By using the matlab’s performance simulation and analysi s, we give the FM and PM modulation and demodulation though using the transistor’s equivalent circuit on high- frequency parameters. We can develop the circuit design’s efficiency and its’quality.Key words:FM and PM modulation matlab simulate引言在当今高度信息化的社会，信息和通信已成为现代社会的命脉。
高频电子线路之信号变换二：角度调制与解调
6.2 调频电路
一、调频的方法
直接调频 ——uΩ或iΩ直接去改变振荡回路的谐振频率来 获得调频波。 基本原理：振荡回路两端并接一个电抗元件 X，利用调制电压去控制电抗元件的电感或 电容，从而得到频率随调制信号变化的调频 波。 间接调频——先对载波进行调相，然后转换 为调频。
二、调频电路的主要要求 （P141）
2) u1为小信号、u2为大信号
(|U1m|≤26mV 、|U2m|≥100mV)
输出电流i≈I0K2 (wCt )（u1/2UT） K2 (wCt )为双向开关函数,富氏级数展开： K2 (wCt )=4/π coswCt - 4/3π cos3wCt +4/5π cos5wCt ＋ · · · 则 i=I0 /2UT (4/π coswCt - 4/3π cos3wCt +· · ·) U1m sin (wCt+Δ Ф ) = I0 U1m /(π UT）[sinΔ Ф +sin (2wCt+Δ Ф ) +· · ·] 经低通滤波器后,输出电压为 u0 =I0 RL U1m /(π UT）sinΔ Ф
第六章
信号变换二：
角度调制及解调
6.1 角度调制原理
6.2 调频电路
6.3 角度调制的解调
6.4 自动频率控制
本章小结调制及解调
6.1 角度调制原理
6.1 角度调制原理
角度调制可分为两种：一种是频率调制，
简称调频（FM）；另一种是相位调制，
简称调相（PM）。
响小，频率稳定度高。
一、间接调频原理
——利用调相的方法来实现调频
∵ wC（t ）=dФ（t）/dt
Ф（t）=∫ wC（t）dt ∴ 先对调制信号进行积分，然后再进行调 相，从而得到调频波。
高频角度调制与解调课件
雷达和感知系统
除了通信领域，高频角度调制与 解调技术在雷达和感知系统中也 有广泛应用，用于目标检测、定 位和跟踪。
未来发展方向和挑战
更高的频谱效率和可靠性
随着通信技术的发展，对高频角度调制与解调技术的频谱效率和 可靠性提出了更高的要求。
复杂信号处理和算法优化
为了实现更高效和可靠的数据传输，需要进一步研究和优化高频角 度调制与解调的信号处理算法。
同步解调的解调效果较好，但实现较为复杂，而包络 检波法实现简单，但解调效果受信噪比影响较大。
调相信号解调是将调相信号还原为原始信号的 过程。
同步解调需要使用到载波同步信号，而包络检波 法则不需要。
解调技术比较
调频信号解调和调相信号解调各有优缺点，适 用于不同的应用场景。
在信噪比较高、对解调效果要求较高的场合， 相干解调较为适用；在信噪比较低、对解调速 度要求较高的场合，非相干解调较为适用。
现信息的传递。
调频调制的特点：调频波的带宽与调制 信号的带宽成正比，因此调频调制具有
较大的抗干扰能力和较好的信噪比。制是一种通过改变载波的相位来传递信息的方式。
02
调相调制是将调制信号（如音频信号）作为输入，通过改变振荡器的相位来产 生调相波。在调相过程中，载波的相位随调制信号的幅度变化而变化，从而实 现信息的传递。
卫星通信
卫星通信是高频角度调制的另一个重要应用领域。通过将 调制信号加载到高频载波上，实现信号的卫星间传输。在 卫星通信中，高频角度调制技术可以提高信号的传输效率 和抗干扰能力，确保卫星信号的可靠性和稳定性。
卫星通信中，高频角度调制技术广泛应用于卫星电视广播 、卫星电话通信等领域。通过高频角度调制技术，可以将 信号从地面发送到卫星上，再由卫星转发到其他地区，实 现全球范围内的通信和信息传输。
高频电子线路
高频电子线路第一章高频电路基础1.基本内容高频电路基本上是由无源元件、有源器件和无源网络组成的。
高频电路中使用的元器件与低频电路中使用的元器件频率特性是不同的。
高频电路中无源线性元件主要是电阻(器)、电容(器)和电感(器)。
掌握本章内容是非常重要的。
2.基本要求(1) 充分了解高频电路基本元件。
(2) 掌握电阻(器)、电容(器)和电感(器)的物理特性 ,等效电路和电阻(器)、电容(器)和电感(器)。
电阻(器)、电容(器)和电感(器)与基本计算方法。
第一节高频电路中的元器件一、高频电路中的元件（一）电阻一个实际的电阻器,在低频时主要表现为电阻特性,但在高频使用时不仅表现有电阻特性的一面, 而且还表现有电抗特性的一面。
电阻器的电抗特性反映的就是其高频特性。
一个电阻 R 的高频等效电路如图 1—1 所示 , 其中,C R 为分布电容, L R 为引线电感,R 为电阻。
图 1—1 电阻的高频等效电路（二）电容由介质隔开的两导体构成电容。
一个理想电容器的容抗为 1/(j ωC), 电容器的容抗与频率的关系如图 1—2（b）虚线所示, 其中 f 为工作频率,ω =2πf 。
一个实际电容 C 的高频等效电路如图 1—2(a) 所示, 其中 Rc 为损耗电阻， Lc 为引线电感。
容抗与频率的关系如图 1—2（b）实线所示, 其中f为工作频率,ω =2πf 。
图 1 — 2 电容器的高频等效电路(a) 电容器的等效电路 ; （ b ）电容器的阻抗特性（三）电感理想高频电感器L的感抗为jωL,其中ω为工作角频率。
实际高频电感器存在分布电容和损耗电阻，自身谐振频率SRF。
在SRF上,高频电感阻抗的幅值最大，而相角为零,特性如图1—3所示。
图1—3高频电感器的自身谐振频率SRF二、高频电路中的有源器件（一）二极管半导体二极管在高频中主要用于检波、调制、解调及混频等非线性变换电路中。
（二）晶体管与场效应管（FET）在高频中应用的晶体管仍然是双极型晶体管和各种场效应管，在外形结构方面有所不同。
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aPM (t ) A0 cos[0t k pv (t )]
调频与调相的关系
aPM (t ) A0 cos[0t k pv (t )]
t 0
aFM (t ) A0 cos[0t k f v ( )d ]
0
t
比较二式会发现: 如果我们对 h (t ) v ( )d这个信号进行调相
根据瞬时频率和瞬时相 位的关系 (t ) 0 ( )d 0
设 0 0 (t ) 0 ( )d 0 [0 k f v ( )]d 0t k f 0 v ( )d
t t t
t
波形可以表示成 A0 cos (t ), 所以调频波的表达式为
频偏
很显然其最大值 max调相 m p
可见，无论调频还是调 相，总有最大频偏 max m
例题10.2
已知一调频波表达式为 aFM (t ) 3 cos[2 106 t 0.5sin 2 103 t ] 求调制指数和最大频偏
解：对比调频波标准表 达式可知m f 0.5
aFM (t ) A0 cos[0t k f v ( )d ]
0
t
调相的概念与通用表达式
波的瞬时相位与标准载波的相位差随着 调制信号vΩ的大小变化而变化。 即 (t ) 0t k pv (t )
记为 (t ), 其最大值称为最大相移
波形可以表示成 A0 cos (t ), 所以调相波的表达式为
波的瞬时频率随着调制信号vΩ的大小变化而变化。 即(t ) 0 k f v (t ) 0 (t )
载波频率 记为 称为调频灵敏度 (t ) 其量纲为(rad/s)/伏特
v (t )
2
(t ) k f v (t )
(t ) 0 (t )
解(1) BW 2(f Fm ) 2(75 0.1) 150kHz (2) BW 2(f Fm ) 2(75 1) 152kHz (3) BW 2(f Fm ) 2(75 10) 170kHz
在上题中，为什么最大频偏可以是常数？
根据10.2.2 节知识, 调频波最大频偏 max调频 k f V
例题10.3(教材411页例10.2.1)
求以下3种情况下的调频波带宽 (f为最大频偏 ; Fm为调制信号的中最高频 率成分) (1)f 75kHz，Fm 0.1kHz； (2)f 75kHz，Fm 1kHz； (3)f 75kHz，Fm 10kHz
调制信号的最大频 率变化了100倍， 但调频波的带宽变 化很小，这是调频 比调相的优越之处
t
调频与调相的关系总结
对一个信号h(t)先求导得到v(t),再对v(t) 调频,等价于直接对h(t)进行调相 反之,对一个调制信号v(t)先积分得h(t), 再对h(t)调相,等价于对v(t)信号直接调频。 根据这个原理实现的调频称为间接调频
§10.2 调角波的性质
§10.2.1 调制信号为单一余弦信号时调 频波和调相波表达式 §10.2.2调制指数（即最大相移） 、最 大频偏及二者的关系 §10.2.3 调频波和调相波的带宽 §10.2.4 为什么模拟信号很少使用调相 方式?
aFM (t ) J 0 (m f ) cos0t J1 (m f )[cos( 0 )t cos(0 )t ] J 2 (m f )[cos( 0 2)t cos(0 2)t ] J 3 (m f )[cos( 0 3)t cos(0 3)t ]
即对于调频信号 PFM P0T (这一点不同于调幅 )
§10.2.4 为什么模拟信号很少 使用调相方式?
我们对下图的三角波 (它是方波的导函数 )进行调相
v (t )
t
(t ) k p v (t )
设最大相移为 2
0
2π
0
-2π
0
t
载波 (瞬时相位0t )
4π 8π 12π 16π
t
三角波的调相波
瞬时相位
(t ) 0t (t )
6π 8π 10π 16π
与方波的调频波一样
0
t
2
t
2
t (t )
设 (t )的最大值为
0
2
(在实际中前者往往远远 小于后者 )
(t ) k f v (t )
t
t
(t ) 0 (t )
t t
方波的调频波
载波
t
调频波的通用表达式
瞬时频率(t ) 0 k f v (t )
调制的分类
调幅 模拟调制 正弦波调制 调角 数字调制 脉冲调制 调相 调频
t
调制
t
第十章 角度调制与解调
(包括调频与调相)
本章结构
§10.1 概述 §10.2 调角波的性质
调制信号vΩ为标准余弦时调频调相的表达式 调制指数、最大频偏的概念和计算 频带宽度的计算
§10.3 调频方法概述 §10.4 直接调频电路简介 §10.5 调频信号的解调
可见最大频偏与调制信 号的频率没有关系
2F k f V BW 2(m f 1) F 2( F F) 2F
mf
k f V
k f V
可见如果调制信号频率 高, 则调制指数降低 , 使得总带宽基本不变
关于调频波的功率
设负载为 1
1 2 2 2 PFM J 0 (m f ) [ J1 (m f ) J 2 (m f ) ...] 2 1 根据贝塞尔函数的性质 , 上式等于 2 恰好等于载波cos0t的功率
其最大值（即最大相移 ）为m f
aPM (t ) A0 cos[0t mp cost ]
同样也是 (t )
其最大值（即最大相移 ）为mp
可见，无论调频还是调 相，最大相移总是等于 调制指数
调频波的最大频偏
根据 10.1.2节知识，频偏 k f v (t ) k f V cost
n 1
sin(m f sin t ) 2 J 2 n1 (m f ) cos(2n 1)t
n 0
J 0 ( x)、J1 ( x)、J 2 ( x)分别为上页微分方程 n 1,2,3时的解
由于不是初等函数 , 所以无法用表达式表达 , 但其值和曲线均有表可 查
调频波的频谱成分
瞬时频率（续）
我们定义，矢量在任意时刻旋转的速度 (t ) 为这个旋转矢量的瞬时角频率，简 称瞬时频率 t 则瞬时相位 (t ) ( )d 0
0
d (t ) 两边同时对 t求导得 (t ) dt
即, 瞬时频率是瞬时相位函 数的的导函数
例题10.1
已知一个信号表达式为 cos[2 1000 (t 2t ) ] 2 求其瞬时相位和瞬时频 率。
随着时间的增加 , 每个时刻t1、t2、t3...都有对应的相位 可见任何一个对应的相 位是一个时间的函数 (t ) 此函数 (t )称为该正弦矢量的瞬时 相位
瞬时频率
在上页的矢量图中，如果矢量的旋转速 度（即角频率ω ）是不变的，那么瞬时 相位 (t ) t 0
但是如果矢量的旋转速度“时快时慢”， 那么如何求瞬时相位呢？
§10.2.1 调制信号为单一余弦 信号时调频波和调相波表达式
调制信号为单一余弦信号时的调频波表达式
前面已知aFM (t ) A0 cos[0t k f v (t )dt ]
0
t
将v (t ) V cost代入上式
aFM (t ) A0 cos[0t k f V cos(t )dt ]
§10.1 概述
§10.1.1 瞬时相位与瞬时频率 §10.1.2 调频与调相的概念与关系
§10.1.1 瞬时相位与瞬时频率
瞬时相位的概念
t = t1 t=0
考虑一个余弦波 (用旋转的矢量表示 )
设t 0时, 初始相位为 0
t = t2 t = t3
波形可以表示成 A0 cos (t ) 3 2 1 0
aPM (t ) A0 cos[0t k pV cos(t )]
记为mp称为调相波的调制指数
A0 cos[0t mp cost ]
§10.2.2 调制指数（即最大相 移） 、最大频偏 及二者的关系
aFM (t ) A0 cos[0t m f sin t ]
为 (t )
调制信号uΩ Ω FM / PM的频谱
…
载波uo ωo ω ωo+3Ω ωo+4Ω ω
ωo-3Ω
ωo-4Ω
ωo-Ω Ω ωo
ωo+Ω Ω
ωo-2Ω
ωo+2Ω
调频波的带宽计算
由频谱可见，mf如果取值较大，调频波的频谱 可能是无限宽的。 但根据贝塞尔函数特点，频谱中90%能量集中 于2(mf +1)F的带宽内，其中F=Ω/2π 因此调频波的带宽通常按BW=2(mf +1)F来计算
则与对v (t )这个信号进行调频是一 样的表达式
即aPM .h (t ) A0 cos[0t k h (t )]
A0 cos[0t k
v
0
t
( )d ]
aFM .v (t )
即,对一个调制信 号先积分再调相, 等价于直接对这 个信号进行调频
从波形上对上述关系的验证
最大频偏 max m f 0.5 2 10 2 500