[信息与通信]角度调制与解调

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1、第7章角度调制与解调7.1角度调制信号分析7.2调频方法及电路7.3鉴频方法及电路如果受控的是载波信号的频率，称频率调制，简称调频(FM)若受控的是载波信号的相位，称为相位调制，简称调相(PM)任意正弦波信号：调制信号如果利用调制信号去控制三个参量中的某个，可产生调制的作用:AM:FM:PM:角度调制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。无论是FM还是PM，载波信号的幅度都不受调制信号的影响。振幅调制方式:AMDSB属于频谱线性搬移电路,调制信号寄生于已调信号的振幅变化中FMPM调制方式：属于频谱的非线性搬移电路,已调波为等幅波,调制信息寄生于

2、已调波的频率和相位变化中SSB角度调制与解调和振幅调制与解调最大的区别在频率变换前后频谱结构的变化不同。调频波的解调称为鉴频或频率检波，调相波的解调称鉴相或相位检波。与调幅波的检波一样，鉴频和鉴相也是从已调信号中还原出原调制信号。角度调制的主要优点:抗干扰性强.FM广泛应用于广播、电视、通信以及遥测方面，PM主要应用于数字通信。角度调制主要缺点:占据频带宽，频带利用不经济。FM，PMω从已调波中检取出原调制信号的过程称为解调(AM)振幅解调——检波(FM)频率解调——鉴频detection(frequencydiscrimination)(PM)相位解调——检相(phasedete

3、ction)AMωωωωωωωω当进行角度调制（FM或PM）后,其已调波的角频率将是时间的函数即ω(t)。可用右图所示的旋转矢量表示t=tω(t)t=0实轴t=t时刻，矢量与实轴之间的瞬时相角为而该矢量在实轴上的投影：7.1调角信号的分析一、调角信号的分析与特点1.瞬时频率和瞬时相位（instantaneousfrequencyandphase）如果设高频载波信号为：初相角为设旋转矢量的长度为Uc,且当t=0时，调制信号：(1)调频FM：由于已调波频率随调制信号线形变化，则有：①载波角频率：FM波的中心频率②调频灵敏度单位调制信号振幅引起的频率偏移.③瞬时频率偏移（简称频偏）寄载了

4、调制信息，表示瞬时频率相对于载波频率的偏移.2.调频信号与调相信号的数学表示：载波信号：④最大频偏另外，由瞬时频率与所对应的瞬时相位的关系，若设则：⑤瞬时相位偏移⑥最大相位偏移：一般令，称为FM波的调频指数一般调频信号的数学表达式：对于单一频率调制信号调频波波形图(a):调制信号u图(c):瞬时频率调频波的波形图当u为波峰时，频率c+m为最大当u为波谷时，频率c–m为最小φ(t)与调制信号相差90。图(b):调频波是在载频的基础上叠加了随调制信号变化的部分。图(d):调频时引起的附加相位偏移的瞬时值由于已调波的相位随调制信号线形变化，则有：①载波的相位角②调相

5、灵敏度单位调制信号振幅引起的相位偏移③瞬时相位偏移相对于的偏移。(2)相位调制：④最大相位移（调相指数）由瞬时相位与所对应的瞬时频率之间的关系，可得：⑤瞬时频偏⑥最大频偏PM波的表达式为：对于单一频率调制信号瞬时频率调相波的波形图u0p2p2pWtΔf(t)o0DwmWtWtw(t)调制信号(单音信号)调相波瞬时相位随调制信号变化u0p2p2pWtΔf(t)00DwmWtWtw(t)调频时，载波的瞬时频率与调制信号成线性关系，载波的瞬时相位与调制信号的积分成线性关系；调相时，载波的瞬时频率与调制信号的微分成线性关系，载波的瞬时相位与调制信号成线性关系。载波信号：调制信号：FM波

6、PM波1)瞬时频率：(3)调频信号与调相信号的比较2)瞬时相位：3)最大频偏4)最大相偏：调制指数5)表达式:一般调角信号的表达式：mpΔωmΔωmΩmfΩFM波：PM波：频偏和调制指数与调制频率的关系(当u恒定时)(a)调频波；(b)调相波调频、调相二种调制方法的根本区别调频波的频偏与调制频率无关，调频指数mf则与成反比；调相波的频偏m与成正比，调相指数则与无关。讨论：无论调频还是调相，最大频移(频偏)与调制指数之间的关系都是相同的。若调制指数都用m表示，则频偏m与m之间满足以下关系m=m或fm=mF需要说明:在振幅调制中，调幅度ma≤1，否则会产生过调

7、制失真。而在角度调制中，无论调频还是调相，调制指数均可大于1。FM波：PM波：二、调角信号的频谱与带宽1.调频波和调相波的频谱如果用m代替mf或mp，把FM和PM信号用统一的调角信号来表示式中：函数cos(msint)和sin(msint)，为特殊函数,采用贝塞尔函数分析，可分解为第一类贝塞尔函数曲线图为阶数n=0-12的Jn(m)与m值的关系曲线。由图可知，阶数n或数值m越大，Jn(m)的变化范围越小；Jn(m)随m的增大作正负交替变化；m在某些数值上，Jn(m