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整理单元十角度调制电路
单元十角度调制电路
课题:
10.1调角波的基本性质
教学目的:
1.了解瞬时频率和瞬时相位
2.掌握调频波的基本性质
3.掌握调相波的基本性质
教学重点:
调频波的基本性质
调相波的基本性质
教学难点:
调频波的基本性质
调相波的基本性质
教学方法:
讲授
课时:
2学时
教学进程
单元十角度调制电路
10.1调角波的基本性质
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)。
角度调制和解调电路都属于频谱非线性变换电路。
一、调频波的基本性质
调频(FM):
载波的幅度不变,而瞬时角频率WC(t)随调制信号uΩ作线性变化。
1.数学表达式
设载波为uC=UCmcoswCt;调制信号为uΩ=UΩmcosΩt
其瞬时角频率
wC(t)=wC+kfUΩmcosΩt=wC+⊿wfmcosΩt
wC:
载波角频率,即调频波中心角频率
kf:
调频灵敏度,表示单位调制信号幅度引起的频率变化,单位rad/s.V或Hz/V
⊿wfm:
调频波最大角频偏,表示FM波频率摆动的幅度,⊿wfm=kfUΩm
mf=⊿wfm/Ω=kfUΩm/Ω调频系数,是调频时在载波信号的相位上附加的最大相位偏移,单位为rad。
则uFM=UCmcosФ(t)
=Ucmcos(wCt+mfsinΩt)
2.波形
如图10-1
图10-1调频波波形
3.频谱
如图10-2所示
图10-2调频波的频谱图
4.通频带
当m远小于1时:
BW=2F(窄带调角信号)
当m远大于1时:
BW≈2mF=2△fm(宽带调角信号)
5.功率关系
在Ucm一定时,调频波的平均功率也就一定,且等于未调制时的载波功率,其值与mf无关。
即:
Po=Ucm2/2
二、调相波的基本性质
调相(PM):
载波的幅度不变,而瞬时相位ФC(t)随调制信号uΩ作线性变化。
1.数学表达式
其瞬时相位
Ф(t)=wCt+kpUΩmcosΩt=wCt+mpcosΩt
wC:
载波角频率
kp:
调相灵敏度,表示单位调制信号幅度引起的相位变化,单位rad/V
mp:
调相系数,即最大相位偏移,表示PM波相位摆动的幅度,mp=kpUΩm单位为rad。
w(t)=dФ(t)/dt=wC-mpΩsinΩt
=wC-⊿wpmsinΩt
⊿wpm:
PM波最大角频偏⊿wpm=mpΩ=kpUΩmΩ
调相系数mp=⊿wpm/Ω
uPM=UCmcosФ(t)
=Ucmcos(wCt+mpcosΩt)
2.波形
如图10-3所示
图10-3调相波波形
3.频谱
如图10-4所示
图10-4调相波频谱图
4.通频带
与调频时的计算方法致。
这里就再讲了。
5.功率关系
在Ucm一定时,调相波的平均功率也就一定,且等于未调制时的载波功率,其值与mp无关。
即:
Po=Ucm2/2
三、调频波与调相波的比较
调频信号与调相信号的相同之处在于:
(1)二者都是等幅信号。
(2)二者的频率和相位都随调制信号而变化,均产生频偏与相偏。
调频信号与调相信号的区别在于:
(1)二者的频率和相位随调制信号变化的规律不一样,但由于频率与相位是微积分关系,故二者是有密切联系的。
(2)从表10.1中可以看出,调频信号的调频指数Mf与调制频率有关,最大频偏与调制频率无关,而调相信号的最大频偏与调制频率有关,调相指数MP与调制频率无关。
(3)从理论上讲,调频信号的最大角频偏Δωm<ωc,由于载频ωc很高,故Δωm可以很大,即调制范围很大。
由于相位以2π为周期,所以调相信号的最大相偏(调相指数)Mf<π,故调制范围很小。
本课小结:
1.讲解了调频波和调相波的数学表达式、波形、频谱、功率、带宽、功率关系等基本性质。
2.对调频波与调相波进行了比较。
本课作业:
1.若调角波u(t)=10cos(2p×106t+10cos2000pt)(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波还是PM波?
2.设载频fc=12MHz,载波振幅Ucm=5V,调制信号uΩ(t)=1.5cos2π×103t,调频灵敏度kf=25kHz/V,试求:
(1)调频表达式;
(2)调制信号频率和调频波中心频率;(3)最大频偏、调频系数和最大相偏;(4)调制信号频率减半时的最大频偏和相偏;(5)调制信号振幅加倍时的最大频偏和相偏。
课题:
10.2调角电路
教学目的:
1.掌握调频电路
2.掌握调频电路
教学重点:
直接调频电路
调相电路
教学难点:
调相电路
教学方法:
讲授
课时:
2学时
教学进程
10.2调角电路
一、调相电路
1.可变移相法调相电路
可变移相法就是利用调制信号控制移相网络或谐振回路的电抗或电阻元件来实现调相。
原理电路框图如图10-5所示
图10-5可变移相法调相框图
可控相移网络的种类很多。
最常用的是LC并联谐振回路。
2.可变时延法调相电路
将载波信号通过一可控延时网络,延时时间τ受调制信号控制,即
τ=kduΩ(t)
则输出信号为
u=Ucosωc(t-τ)=Ucos[ωct-kdωcuΩ(t)]
由此可知,输出信号已变成调相信号了。
其原理电路框图如图10-6所示
图10-6可变时延法调相框图
二、调频电路
1.直接调频电路
根据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。
显然,这是实现调频的最直接方法,故称为直接调频。
最常用的直接调频电路是变容二极管调频电路
其原理图如图10-7所示
图10-7变容二极管调频电路
振荡频率可由回路电感L和变容二极管结电容Cj所决定,即
变容二极管结电容随调制信号电压变化规律,即
式中,mc为变容管电容调制度;CjQ为UQ处电容。
则可得
当γ=2时,可得到输出信号是一调频波。
变容二极管直接调频动画演示请点击
2.间接调频电路
间接调频的方法是:
先将调制信号uΩ积分,再加到调相器对载波信号调相,从而完成调频。
因此,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。
原理框图如图10-8所示
图10-8间接调频框图
设调制信号uΩ=UΩmcosΩt经积分后得
式中,k为积分增益。
用积分后的调制信号对载波uc(t)=Ucmcosωct进行调相,则得
安全评价的基本原则是具备国家规定资质的安全评价机构科学、公正和合法地自主开展安全评价。
(2)规划编制机关在报送审批专项规划草案时,将环境影响报告书一并附送。
三、扩展线性频偏的方法
发现规划环境影响报告书质量存在重大问题的,审查时应当提出对环境影响报告书进行修改并重新审查的意见。
采用倍频和混频的方法。
设调频电路产生的单频调频信号的瞬时角频率为:
ω1=ωc+kfUΩmcosΩt=ωc+ΔωmcosΩt
经过n倍频电路之后,瞬时角频率变成:
ω2=nωc+nΔωmcosΩt
可见n倍频电路可将调频信号的载频和最大频偏同时扩大为原来的n倍,但最大相对频偏仍保持不变。
若将瞬时角频率为ω2的调频信号与固定角频率为ω3=(n+1)ωc的高频正弦信号进行混频,则差频为
C.环境影响报告书ω4=ω3-ω2=ωc-nΔωmcosΩt
可见混频能使调频信号最大频偏保持不变,最大相对频偏发生变化。
根据以上分析,由直接调频、倍频和混频电路三者的组合可使产生的调频信号的载频不变,最大线性频偏扩大为原来的n倍。
本章中环境影响评价制度,2010年的真题中全部集中在环境影响评价这一节。
环境保护的对象,环境影响评价制度,环境影响评价文件的组成、文件的报批等是历年考试的热点。
本课小结:
1.讲解可变移法和可变时延法两种调相电路。
2.
3.一、环境影响评价的发展与管理体系、相关法律法规体系和技术导则的应用讲解了直接调频和间接调频两种调频电路的工作原理及分析方法。
4.讲解了采用倍频和混频等方法进行扩展线性频偏。
『正确答案』B本课作业:
1.
2.环境,是指影响人类生存和发展的各种天然的和经过人工改造的自然因素的总体。
如下图所示的调频电路,组成无线话筒中的发射机,看图回答问题。
(1)R5、R6、R7的作用是什么。
(2)振荡回路的组成元件有哪些?
(3)VT1的作用是什么?
(4)说明电路的工作原理。
3.
4.
(一)规划环境影响评价的适用范围和责任主体一调频设备,采用间接调频电路。
已知间接调频电路输出载波频率为200kHz,最大频偏为25Hz。
要求产生载波频率为91.2MHz,最大频偏为75kHz的调频波。
试画出扩展最大频偏的框图。
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- 整理 单元 角度 调制 电路