角度调制与解调高频电子技术

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1、第十章角度调制与解调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的频率或相位的变化来携带信息——调频或调相。调频波中，调制信号的振幅由载波频率的变化表示；频率则由载波频率的变化率表示。无论是调频还是调相，都是通过使载波的相角发生变化来携带信息，因此统称为角度调制（调角）。角度调制的抗干扰能力很强。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，如数字通信系统中的移相键控。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

2、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的调幅波（调频-调幅波），然后用振幅检波器将振幅的变化检测出来。(2)对调频波过零点的数目进行计数——脉冲计数式鉴频器(3)利用移相器与门电路配合，通过输出矩形脉冲的宽度和频率来表示调频信号，最后将矩形脉冲的电压平均值输出——符合门鉴频器。鉴频器主要指标：(1)鉴频跨导：鉴频器的输出电压与输入调频波的瞬时频率偏移的比值。图10.1.2（P403）图中中间部分的斜率为跨导，它表示每单位频偏产生的输出电压大小，

3、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的输入调幅波的幅度；(3)鉴频器频带：图10.1.2（P403）中的宽度为频带宽度（跨导的线性区），一般要求频带宽度大于输入调频波频偏的2倍；(4)对寄生调幅的抑制能力；(5)减小能产生调频波失真的各种影响，提高对电源和温度变化的稳定性；9第十章角度调制与解调§10.2调角波的性质10.2.1瞬时频率与瞬时相位图10.2.2(P404)设矢量长度为VM（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)

4、，矢量在实轴的投影（正弦波的瞬时电压）为其中瞬时相角θ(t)等于矢量在时间t内转过的角度和初始相角θ0的和，即上式两端微分得即瞬时频率等于瞬时相位对时间的变化率。10.2.2调频波和调相波的数学表达式一、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，因此不是固定的频率ω0，而是根据调制信号的大小来确定的θ(t)。调频波的载波瞬时频率ω(t)随调制信号VΩ(t)成线性变化：其中ω0为载波的中心频率，kfVΩ(t)是瞬时频率相对于ω0的偏移——瞬时频率偏移

5、（频率偏移或频移），以Δω(t)表示：Δω(t)的最大值称为最大频移，或频偏。故调频波的瞬时相位：（设初始相位θ0=0）其中相移：（的最大值为调制指数mf）则调频波的数学表达式：二、调相波数学表达式调相波的载波瞬时相位θ(t)随调制信号VΩ(t)成线性变化：其中ω0t为载波未调相时的相位，kpVΩ(t)是瞬时相位相对于载波未调相时初始相位的偏移——瞬时相位偏移（相位偏移或相移），以Δθ(t)表示：9第十章角度调制与解调Δθ(t)的最大值称为最大相移，或调制指数。调相波的数学表达式：调相波的瞬时频率为：其中频移：三、

6、结论调频：瞬时频率的变化与调制信号成线性关系，瞬时相位的变化与调制信号的积分成线性关系；调相：瞬时相位的变化与调制信号成线性关系，瞬时频率的变化与调制信号的微分成线性关系；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，两种调制的根本区别时：调频的最大频移与Ω无关，最大相移与Ω成反比；调相的最大频

7、移与Ω成正比，最大相移与Ω无关。因此，调频波的频谱宽度对于不同的信号频率Ω几乎维持恒定，调相波的频谱宽度则随着Ω的不同剧烈变化。但最大频移和调制指数（最大相移）之间的关系都是相同的：或10.2.3调频波和调相波的频谱和频带宽度一、调频波频谱将展开，得式（10.2.24），即9第十章角度调制与解调其中Jn(mf)是以为参数的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）调制的调频波，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的整数倍。奇数次的上

8、、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mf越大，具有较大振幅的边频分量越多；(3)对于某些mf值，载频或某边频振幅（对应的系数Jn）为零，利用这一点可以测定调制指数。(4)调频波的总功率一定，调制指数的不同将导致能量从载频向边频分量转移。对比之下，调幅波的调制指数ma增加，总功率增加，相对于载波功率（调幅前功率）增加了。调