安徽广播影视职业技术学院

安徽广播影视职业技术学院 教 案 教师姓名 授课班级 授课形式 韩大国 授课日期 年 月 日 第 周 授课时数 第六章 信号变换二:角度调制及解调 授课章节名称 6.1 角度调制原理 1. 了解调频、调相的定义及数学表达式 教学目的 2. 掌握调频波带宽的计算方法 3. 了解调频、调幅的异同点 教学重点 调频波数学表达式、调频系数 教学难点 宽带调频的频谱图 更新、补充、 删节内容 使用教具 6-1 6-2 6-3 6-4 课外作业 课后体会 授 课 主 要 内 容 或 板 书 设 计 第六章 信号变换二:角度调制及解调 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)。 一、调频、调相的定义、波形及数学表达式 ? 定义 ? 调频、调相波形 ? 数学表达式 u, UcosΦ(t)= Ucos( wt+ msinΩt ) FMCmcmCf u, UcosΦ(t)= Ucos( wt+ mcosΩt ) PMCmcmCp ? 调频、调相比较 二、调频波的频谱及带宽 ? 窄带调频(m《1) f 频谱包含一个载频、两个边频 带宽BW=2F ? 宽带调频(m》1) f 频谱包含一个载频和无穷多对边频分量 有效带宽BW=2(1+m)F=2(?f+F)? 2?f f同理调相波有效带宽BW=2(1+m)F p 3. 调频波的平均功率 2 P, U /2 ocm 三、调频、调幅比较 调频优点: ? 抗干扰性强 ? 功率管利用率高 ? 信号传输保真度高 调频缺点: ? 只能工作在超短波以上波段 ? 电路结构复杂 四、调频、调相比较 在模拟通信中，系统带宽相同时，调频系统接收机输出端的信噪比明显优于调相系统，故 广泛采用调频制。 在数字通信中，相位键控的抗干扰能力优于频率键控和幅度键控，因而调相制获 得广泛应用。 安徽广播影视职业技术学院 教 案 教师姓名 授课班级 授课形式 韩大国 授课日期 年 月 日 第 周 授课时数 授课章节名称 6.2 调频电路 1. 了解调频的两种方法 教学目的 2. 会分析变容二极管直接调频电路 3. 了解间接调频原理并会分析间接调频电路 教学重点 变容二极管直接调频电路 教学难点 实际调频电路画出交流等效电路 更新、补充、 电容式话筒(驻极体)调频 删节内容 使用教具 课外作业 课后体会 授 课 主 要 内 容 或 板 书 设 计 6.2 调频电路 一、调频的方法 直接调频——u或i直接去改变振荡回路的谐振频率来获得调频波。 ΩΩ 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 1. 调制特性为线性 2. 调制灵敏度要高 3. 中心频率的稳定度要高 4. 最大频偏 6.2.1 直接调频电路 一、电容式话筒(驻极体)调频 二、变容二极管直接调频 ? 变容二极管的符号及变容特性 变容二极管的电容 r C=C/(1+u/U) tj0 VD C——为未外加电压时的结电容 j0 U——PN结势垒电位差(硅管0.4~ 0.7v、锗管0.2~0.3v) VD r——结电容变化指数，由结的类型和掺杂浓度决定。 2. 变容二极管接入振荡回路 3. 变容二极管直接调频电路 ? 原理图 ? 实际电路分析 ? 变容二极管调频电路的优缺点 6.2.2 间接调频电路 一、间接调频原理——利用调相的方法来实现调频 二、间接调频电路 安徽广播影视职业技术学院 教 案 教师姓名 授课班级 授课形式 韩大国 授课日期 年 月 日 第 周 授课时数 授课章节名称 6.3 角度调制的解调 1. 了解鉴频、鉴相、鉴频特性曲线的含义 教学目的 2. 掌握斜率鉴频器的鉴频原理 3. 了解差分峰值鉴频器 教学重点 斜率鉴频器的鉴频原理 教学难点 双失谐斜率鉴频器的鉴频原理 更新、补充、 差分峰值鉴频器 删节内容 使用教具 课外作业 课后体会 授 课 主 要 内 容 或 板 书 设 计 6.3 角度调制的解调 一、几个基本概念 鉴频:对调频信号进行解调 鉴频器:完成调频信号解调任务的电路称为频率检波器，简称鉴频器。 鉴相器:完成调相信号解调任务的电路称为相位检波器，简称鉴相器。 二、鉴频器的要求 ——通过反映输入信号变化时，输出信号变化特性的鉴频特性曲线来衡量。 1. 灵敏度高 2. 线性范围大 3. 非线性失真小 4. 鉴频特性曲线的的对称性 6.3.1 频率检波电路(鉴频器) 鉴频基本方法:振幅鉴频器、相位鉴频器 一、斜率鉴频器 ? 调频波变换为调幅—调幅波 ——把FM波转换为FM-AM波最简便的方法是利用失谐的LC调谐回路，即FM信号 的中心频率处在LC回路幅频特性曲线的倾斜部分。 FM波瞬时频率随调制信号变化?LC回路阻抗变化?LC回路输出电压幅度随调制 信号变化?FM-AM波 ? 双失谐斜率鉴频器 ? 原理图 ? 鉴频特性曲线 二、差分峰值鉴频器 差分峰值鉴频器是斜率鉴频器的另一种形式，其基本原理是先让FM信号经过LC线性网络，变换成FM-AM信号，再由差分峰值检波器进行幅度解调得到调制信号。 ? 差分峰值鉴频器电路 ? 鉴频原理 LC并联谐振角频率为w 、X与X串联谐振频率为w，当w= w时， LC产生 1 11122 11 1并联谐振， X最大，亦即X+ X最大，此时U最大，U最小。当w= w时， X与 11 21m2m21X 产生串联谐振， X+ X最小，此时U最小，U最大。鉴频器的输出电压U正 21 21m2m0m比于U - U1m2m ? 差分峰值鉴频器的频率特性 安徽广播影视职业技术学院 教 案 教师姓名 授课班级 授课形式 韩大国 授课日期 年 月 日 第 周 授课时数 授课章节名称 6.3 角度调制的解调(续) 1. 了解互感耦合相位鉴频器工作原理 教学目的 2. 了解比例鉴频器工作原理 教学重点 比例鉴频器工作原理 教学难点 比例鉴频器的限幅原理 更新、补充、 删节内容 使用教具 6-6 课外作业 课后体会 授 课 主 要 内 容 或 板 书 设 计 6.3 角度调制的解调 三、相位鉴频器 (一)两种相位鉴频器 ? 叠加型 ? 乘积型 (二)互感耦合相位鉴频器 ? 原理图 ? 工作原理 ? 互感耦合相位鉴频器相量图 ?互感耦合相位鉴频器的鉴频特性 ? 互感耦合相位鉴频器优缺点 优点:频偏大 缺点:无自动限幅 (三)比例鉴频器 ? 原理图 与互感耦合相位鉴频器的区别 (1) V、V接向相反，构成检波直流通路 D1D2 (2)检波负载电阻、电容中点断开，且从这断开点c、d处输出U=K(|U|-|U| ) 0DD2D1 (3)e、f端接一只大电容(10uF)，使 U ?常数 ef ? 工作原理(与互感耦合相位鉴频器相同) U = U/2 +U D12 1 U = U/2 ,U=,( U, U/2 )与互感耦合中U大小不变，只是反相 D22 1 1 2 D2 ? f= f时，输出电压U =0。 c0 ? f, f时，输出电压U ,0。 c0 ? f, f时，输出电压U , 0。 c0 (四)乘积型相位鉴频器 安徽广播影视职业技术学院 教 案 教师姓名 授课班级 授课形式 韩大国 授课日期 年 月 日 第 周 授课时数 授课章节名称 6.4 自动频率控制 1. 了解自动频率控制的任务 教学目的 2. 了解AFC的工作原理 3. 了解AFC的几个典型应用 教学重点 AFC的工作原理 教学难点 采用自动频率控制的稳频过程 更新、补充、 调频接收机方框图 删节内容 使用教具 课外作业 课后体会 授 课 主 要 内 容 或 板 书 设 计 6.4 自动频率控制 一、自动频率控制的任务和分类 任务: 自动调节振荡器的振荡频率，使振荡频率稳定在某一预期的频率附近。 分类:跟踪式、搜索式 二、AFC的工作原理 1. AFC的原理框图 2. 工作原理 标准频率源的振荡频率为f，压控振荡器VCO的振荡频率为f。在频率比较器中将f与f进行issi比较，输出一个与f,f成正比的误差电压u。u作为VCO的控制电压，使VCO的输出振荡频率sidd f趋向f。当f,f时，u,0，VCO不受影响， f不变。当f?f时，u?0，VCO在u的作用下使sisidssidd其输出频率f趋向f 。 si 经过多次循环，最后f与f的误差减小到某一最小值Δf(称剩余频差)。这时VCO将稳定si 在f，Δf。 s 三、AFC的应用 1. 采用AFC的调幅接收机 2. 采用AFC的调频器 (1)组成框图 3. 超外差接收机AFC系统 4. 调频接收机方框图 安徽广播影视职业技术学院 教 案 教师姓名 授课班级 授课形式 韩大国 授课日期 年 月 日 第 周 授课时数 授课章节名称 7.1 锁相环路(PLL) 1. 了解锁相环路的基本工作原理 教学目的 2. 了解锁相环路的相位模型和数学模型 3. 了解锁相环路的几个典型应用 教学重点 锁相环路的工作原理 教学难点 锁相环路的相位模型和数学模型的推导 更新、补充、 删节内容 使用教具 课外作业 课后体会 授 课 主 要 内 容 或 板 书 设 计 7.1 锁相环路 一、锁相环路的基本工作原理 1. 锁相环路的组成框图 2. 工作原理 二、鉴相器的数学模型 ? 瞬时相位差表达式 ? 模拟相乘器的鉴相作用 ? 鉴相器的数学模型 三、环路滤波器的数学模型 环路滤波器具有低通特性，可以起到鉴相器中低通滤波作用，用于把鉴相器输出电压中的 高频分量及干扰分量抑制掉，而让低频分量或直流分量通过。 常用的环路滤波器有无源比例积分滤波器及有源比例积分滤波器。 ?无源及有源比例积分滤波器 ? 环路滤波器数学模型 四、压控振荡器的数学模型 ? 一种简单的压控振荡器 ? 压控振荡器的特性曲线 ? 压控振荡器的数学模型 五、锁相环路的数学模型和相位模型 锁相环路的数学模型为: φ(t), φ(t), φ(t) , φ(t), KKF(p)sinφ(t) e121Vd e 六、锁相环路的捕捉和跟踪 当w ? w时捕捉， w = w时锁定 ViVi 环路锁定条件:当环路锁定时，w= w，u(t)和u(t)间的相位差φ(t)为一恒 Vivie定值 ， 即t无穷大时，lim dφ(t)/dt,0 e 7.2 锁相环的应用简介 一、锁相环路的基本特性 锁定后无频差、自动跟踪特性、具有良好的窄带特性 二、应用简介 ? 锁相接收机(窄带跟踪接收机) ? 锁相调频与解调 ? 频率合成器 安徽广播影视职业技术学院 教 案 教师姓名 授课班级 授课形式 韩大国 授课日期 年 月 日 第 周 授课时数 授课章节名称 乘法器振幅调制器实验 1. 通过实验进一步掌握用乘法器实现全载波调幅与双边带调幅的方法 教学目的 2. 掌握调幅波调幅系数的测量方法 教学重点 调幅波调幅系数的测量方法 教学难点 调幅波调幅系数的测量 更新、补充、 删节内容 使用教具 实验仪器、高频实验箱 课外作业 实验 课后体会 授 课 主 要 内 容 或 板 书 设 计 乘法器振幅调制器实验 一、实验线路(见高频实验指导书P39) 二、实验仪器设备 XFG-7高频信号发生器一台 示波器一台 万用表一台 高频实验箱一台 三、实验内容 1. 对照原理图，看懂实验电路板上各元件和插孔的位置和作用 2. 将高频信号源频率调至指定的频率，调整选择放至“等幅”档，通过0-1伏插孔将此信号作为输入信号输入给电路板，另将低讯频率放至1kHz，作为调制信号输入。 (1)调幅系数的测量 (2)调节高频信号源输出信号幅度，使电路工作在两个不同的工作状态，观察对应输出调幅波。 (3)将低讯输出幅度调至0，得一等幅波，调节高频激励电压使电路工作在两个不同的工作状态。微调电源电压，观察波形幅度变化。 四、实验报告要求 1. 列出实验所测数据、波形 2. 画出全载波调幅与抑制载波调幅波形图 安徽广播影视职业技术学院 教 案 教师姓名 授课班级 授课形式 韩大国 授课日期 年 月 日 第 周 授课时数 授课章节名称 二极管包络检波器实验 1. 测量二极管的检波特性 教学目的 2. 观察不同时间常数RC对检波特性的影响 教学重点 对角线失真、负峰切割失真的改善办法 教学难点 检波器的交流电压传输系数的测量 更新、补充、 删节内容 使用教具 仪器设备、高频实验箱 课外作业 实验报告 课后体会 授 课 主 要 内 容 或 板 书 设 计 二极管包络检波器实验 一、实验线路(见高频实验指导书P42) 二、实验仪器设备 XFG-7高频信号发生器一台 示波器一台 高频实验箱一台 万用表一块 三、实验内容 1. 检波器静态特性的测量 2. 观察对角线失真 3. 观察负峰切割失真 4. 测量该检波器的交流电压传输系数 四、实验报告内容 1. 根据测出的数据绘出检波器的检波特性曲线 2. 根据检波特性曲线，如何选用输入电压的大小才不致使检波输出波 形失真。 3. 解释对角线失真、负峰切割失真的原因，说明加上,6V偏置后对角 线失真和负峰切割失真都得到改善的原因。 安徽广播影视职业技术学院 教 案 教师姓名 授课班级 授课形式 韩大国 授课日期 年 月 日 第 周 授课时数 授课章节名称 变容二极管频率调制器实验 1. 进一步了解变容二极管频率调制器的电路组成，通过实验加深对直接调 频电路工作原理的理解。 教学目的 2. 掌握测试电路频率调制特性的方法 3. 熟悉有关仪器的使用方法 教学重点 示波器观察调频波形 教学难点 读懂实验线路 更新、补充、 删节内容 使用教具 仪器设备、高频实验箱 课外作业 实验报告 课后体会 授 课 主 要 内 容 或 板 书 设 计 变容二极管频率调制器实验 一、实验线路(见高频实验指导书P36) 二、实验仪器设备 示波器一台 高频实验箱一台 万用表一块 数字频率计一台 三、实验内容 1. 静态工作点的测试 2. 静态特性曲线测试 3. 动态特性测试 四、实验报告要求 1. 记录所得数据和结果，画出所需曲线 2. 在实验过程中，发现的故障及排除方法 3. 回答问题 : (1)在测试频率时，为什么一定要把万用表的表棒取下, (2)如果用2AP10二极管代替变容管能否实现调频, (3)在做动态特性测试时，若改变调制信号频率和幅度，输出调频波 如何变化, 安徽广播影视职业技术学院 教 案 教师姓名 授课班级 授课形式 韩大国 授课日期 年 月 日 第 周 授课时数 授课章节名称 相位鉴频器实验 1. 通过实验，进一步了解鉴频器的工作原理 教学目的 2. 掌握使用频率特性测试仪调整和测量鉴频特性曲线的方法 教学重点 鉴频特性曲线的测量和调整 教学难点 扫频仪的正确使用 更新、补充、 删节内容 使用教具 仪器设备、线路板 课外作业 实验报告 课后体会 授 课 主 要 内 容 或 板 书 设 计 相位鉴频器实验 一、实验线路(见高频实验指导书P37) 二、实验仪器设备 扫频仪一台 示波器一台 万用表一块 高频实验箱一台 三、实验内容 1. 静态工作点的测试 2. 调整和测量鉴频特性曲线 3. 观察鉴频器对调频信号的解调 4. 观察电路元件参数变化对S曲线的影响 四、实验报告内容 1. 记录所测的曲线、数据 2. 若实验中得到两条S曲线，从概念上说明发生这种现象的原因，应 如何解决,