通信电子电路 教学课件 作者 解月珍 第5章.ppt

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1、第5章角度调制与解调本章讨论的主要问题什么是角度调制调角波的性质调频波与调相波的异同实现调频的方法及电路调频波的解调方法及电路●什么是角度调制?角度调制：调制信号控制高频振荡的频率或相位，使之随调制信号的变化规律而变化。调频和调相，统称调角。●角度调制与解调是非线性频率变换角度调制是将调制信号的频谱搬到载波频率附近。在频率搬移过程中，对调制信号的频谱来说，产生了新的频率分量，故称为非线性频率变换。5.1调角信号分析5.1.1调频和调相信号的数学表达式与波形1.瞬时角频率和瞬时相位的概念调频与调相波若用统一的表达式：在未调制时，，分别是载波的角频率和初相角

2、，它们是常数。调制后，和是随调制信号变化的。●运动学中距离S与速度V的关系♦匀速运动：♦变速运动：，●角度调制中，瞬时角频率与瞬时相位的关系……瞬时角频率……瞬时相位可见，瞬时角频率与瞬时相位的关系类似于变速运动中距离S与速度V的关系，都是微积分的关系。设调制信号为单一余弦波，讨论调频与调相信号的数学表达式和波形。2.单一余弦信号调制下的调频信号设调制信号为：●调频波的数学表达式根据定义，调频波是角频率随调制信号的变化规律而变化的。即角频率的变化值与调制信号电压的大小成正比。在单一余弦信号调制下，调频波的瞬时角频率为：其中Sf为调制灵敏度，表示单位电压的

3、角频率偏移值。为最大频偏。瞬时相角是瞬时角频率的积分，即∴调频波的数学表达式为其中是调频系数，表示最大相位偏移。●调频波的波形在单一余弦信号调制时调频波的波形如图(C)所示。uΩ(t)uc(t)uFM(t)000(a)(b)(c)2.单一余弦调制下的调相信号●调相波的数学表达式：根据定义，调相波是瞬时相角随调制信号的变化规律而变化，则瞬时相角：其中，是调相系数，为调相灵敏度，表示单位调制电压的相位变化。∴调相波的数学表达式为瞬时角频率为其中是最大频偏。●调相波的波形单一余弦调制下的调相波的波形如图5-2(C)所示，它与调频波相位相差900。5-2uΩ(t

4、)uc(t)uPM(t)000♦调相波的波形5.1.2．调频波和调相波的基本性质1.调频波和调相波的共同之处(1)调制系数与最大频偏的关系有相同的形式。(2)调制系数m一般都大于1（不同于调幅系数）,正因为此，调频或调相波抗干扰能力优于调幅波。但须满足，否则也会失真。(1).最大频偏Δω和调制系数m随调制信号的振幅UΩ的变化规律不同。♦调频：，♦调相：，当调制信号振幅不变，而角频率变化时，、和、随变化规律不同。2.调频波与调相波的重要区别调频波的最大频偏不变，而随的增大成反比地减小；调相波的不变，而随的增大成正比地增大（见下图）。调频调相ΩΩΔωfmfΔ

5、ωfΔωpmpmp5.1.3调频波和调相波的频谱、频带宽度1.频谱设调角信号表达式其中是Ω的周期函数，它的傅立叶级数展开式为则其中是宗数为m的n阶第一类贝塞尔函数。且满足n为偶数n为奇数将前式展开即在单一余弦波调制情况下，调频波的频谱含有载波分量和无限多对上下边频分量,说明它的频谱无限宽。表5-1不同mf时的Jn(mf)值mfJ0(mf)J1(mf)J2(mf)J3(mf)J4(mf)J5(mf)J6(mf)J7(mf)0.20.990.100.50.940.241.00.770.440.112.00.220.580.350.133.00.260.340

6、.490.310.134.00.390.060.360.430.280.135.00.180.330.050.360.390.260.136.00.150.280.240.110.360.360.250.13下图示出当mf=4时的频谱图。ωOω0+5Ω....ω0+5Ω....由频谱图可以看出：（1）它有载频ω0和边频ω0±nΩ(n=1,2,…)所组成，其中第n个边频的幅度为An=A0Jn(m);（2）虽然调频波的频谱由载波和无数多对边频组成，但是边频的幅度随着n值得增大振荡性的减小,且越来越小。2.频带宽度∵载波和边频分量的振幅为:。当m一定，随着n值

7、的增大，振荡性地减小。当时，边频功率<载波功率的1%，略去的边频分量，并不影响调频信号的特性。由贝塞尔理论证明:时，故边频数取n＝m＋1，则调频信号占据的频带宽度：3.调频和调相波的频带宽度随调制信号的振幅和频率的变化关系●不变，变化时调频：调相：∴当增大时，调频和调相波的频带宽度BW均成正比地增大，如右图所示频谱图。●不变，变化时调频：不变，当Ω增大时，BW略有增大。如BW=2(2+1)x8=48kHzBW=2(4+1)x4=40kHz调相：不变，变化。随着的增大，和成正比地增大。如BW=2(2+1)X8=48kHzBW=2(2+1)X4=24kHz可

8、见，当调制信号振幅不变而频率变化时，调频波的频带宽度变化不大，而调相波的频带宽度