模拟角度调制与解调原理电路总结

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模拟角度调制与解调电路总结

• 概述
  • 模拟调制
    • 幅度调制
      • 普通调幅AM
      • 双边带调幅DSB-AM
      • 单边带调幅SSB-AM
      • 残留边带调幅VSB-AM
    • 角度调制
      • 调频FM
      • 调相PM
• 角度调制与解调原理
  • 调制原理
    • 调频
      • 直接调频：调频信号的瞬时频率随调制信号成线性变化这一基本特性,可以将调制信号作为压控振荡器的控制电压,使其产生的振荡频率随调制信号规律而变化,压控振荡器的中心频率即为载波频率。
      • 间接调频：将调制信号积分后调相,是实现调频的另外一种方式,称为间接调频。或者说,间接调频是借用调相的方式来实现调频的。
    • 调相
      • 可控相移网络调相
        • 使角频率为ωc的高频载波uc(t)通过一个可控相移网络,此网络产生的相移Δφ受调制电压uΩ(t)控制,满足Δφ=kpuΩ(t)的关系。
      • 可控时延网络调相
        • 调相信号表示为一个可控时延信号,时延τ与调制电压uΩ(t)成正比。
  • 解调原理
    • 鉴相原理
    • 鉴频原理
      • 波形变换鉴频（FM——>FM-AM）：先将调频信号通过频幅转换网络变成调频—调幅信号（指瞬时频率和振幅中都含有与调制信号电压成正比分量的高频已调波信号）,然后利用包络检波的方式取出调制信号。
      • 相移乘法鉴频（FM——>FM-PM）：先将调频信号通过频相转换网络变成调频—调相信号（指瞬时频率和瞬时相位中都含有与调制信号电压成正比分量的高频已调波信号）,然后利用鉴相方式取出调制信号。
      • 锁相鉴频
• 鉴频电路
  • 鉴频电路性能指标
    • 鉴频线性特性：输出低频解调电压与输入调频信号瞬时频偏的关系称为鉴频特性,理想的鉴频特性应是线性的。
    • 鉴频线性范围：鉴频特性曲线位于载频附近,其中线性部分大小称为鉴频线性范围。
    • 鉴频灵敏度：在鉴频线性范围内,单位频偏产生的解调信号电压的大小称为鉴频灵敏度Sd。
  • 斜率鉴频器
    • 原理：
    • 优点：uΩ为单斜率的2倍；输出无直流，无偶次谐波成分，失真小；B较宽，可用于宽带通信接收机。
    • 缺点：调试不方便，难以做到严格对称。
  • 相位鉴频器
    • 先将调频信号通过频相转换网络变成调频—调相信号,然后利用鉴相方式取出调制信号。
    • 优点：性能好，便于集成，是发展方向。
• 调频电路
  • 调频电路的主要性能指标
    • 调频线性特性：调频电路输出信号的瞬时频偏与调制电压的关系称为调频特性（线性）。
    • 调频灵敏度：单位调制电压变化产生的角频偏称为调频灵敏度kf
    • 载频稳定度：调频电路的载频(即中心频率)稳定性是接收电路能够正常工作而且不会造成邻近信道互相干扰的重要保证。
    • 最大线性调制频偏(简称最大线性频偏)：调频特性线性部分能够实现的最大频偏称为最大线性频偏。Δfm表示，最大频偏与调频指数和带宽都有密切关系。
  • 调频电路分类
    • 直接调频电路：调制信号直接控制振荡器的瞬时频率变化
      • 变容二极管调频电路
        • 变容二极管：变容二极管是利用ＰＮ结的结电容随反向电压变化这一特性制成的一种压控电抗元件。
        • 应用：高频电路中用作自动调谐、调频、调相等
        • 变容二极管结电容：
        • 调频波瞬时角频率：
        • 最大线性角频偏：
        • 最大相对线性角频偏：
        • 优点：1.电路简单、工作频率较高，易获得较大频偏；2.若频偏不大，非线性失真可以做的很小
        • 缺点：调频波的中心频率稳定度不高（变容二极管结电容容易受环境温度、电源电压影响）
      • 晶振变容二极管调频电路
        • 为了提高调频波的中心频率稳定度,可采用晶振压控振荡器；晶振压控振荡器高频等效电路中,晶振作为一个电感元件。控制电压调节变容二极管的电容值,使其与晶振串联后的总等效电感发生变化,从而改变振荡器的振荡频率。
        • 优点：载频(中心频率)稳定度高,可达10-5左右,因而在调频通信发送设备中得到了广泛应用。
        • 缺点：晶振的频率控制范围很窄,仅在串联谐振频率fs与并联谐振频率fp之间,所以晶振调频电路的最大相对频偏Δfm/fc只能达到0.01%左右,最大线性频偏Δfm也就很小。
    • 间接调频电路：将调制信号积分后调相
      • 变容二极管相移网络
  • 扩展直接调频电路最大线性频偏的方法
    • 提高载频
    • 倍频和混频
  • 间接调频电路
    • 变容二极管相移网络
  • 扩展间接调频电路最大线性频偏的方法
    • 倍频和混频