高频电子技术教学课件作者刘旭高频电子技术第6章.ppt

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1、第6章角度调制与解调6.1概述6.2角度调制原理6.3调频电路6.4鉴频器本章小结返回6.1概述频率调制和相位调制合称为角度调制。因为相位是频率的积分，故频率的变化必将引起相位的变化，反之亦然。所以调频信号与调相信号在时域特性、频率宽度、调制与解调的原理和实现方法等方面都有密切关系。角度调制和解调属于非线性频率变换，比属于线性频率变换的振幅调制与解调在原理和电路实现上都要困难一些。由于角度调制信号在抗干扰方面比振幅调制信号要好得多，因此，虽然要占用更多的带宽，但仍得到广泛的应用。其中，在模拟通信方面，调频制比调相制更加优越，故大多采用调频制。所

2、以，本章在介绍电路时，以调频电路、鉴频（频率解调）电路为主题，但由于调频信号与调相信号的内在联系，调频可以用调相电路间接实现，鉴频也可以用鉴相（相位解调，也称相位检波）电路间接实现，因此也需要介绍一些调相与鉴相电路的作用。返回6.2角度调制原理6.2.1调角信号的基本性质1.调频、调相——统称调角调频（FM）：用调制信号去控制高频振荡频率，使高频振荡的瞬时频率随调制信号规律作线性变化的过程。调相（PM）：用调制信号去控制高频振荡相位，使高频振荡的瞬时相位随调制信号规律作线性变化的过程。2.调角特点调角的特点有如下几点。（1）调角波是等幅波。（2

3、）角度调制及解调属于频谱的非线性变换电路。（3）角度调制抗干扰能力强，信号传输保真度高，功放管利用率高。下一页返回6.2角度调制原理6.2.2调频原理1.调频信号的数学表达式调频（FrequencyModulation，简称FM），设高频载波为调制信号为vΩ(t)，根据定义，FM波的瞬时角频率为式中，Kf为由调制电路确定的比例系数，单位是rad/sV，单位电压引起的角频率的变化量。FM波的瞬时相位为设，则瞬时角频率为上一页下一页返回6.2角度调制原理瞬时角频偏最大角频偏瞬时相位瞬时相偏最大相偏调频指数上一页下一页返回6.2角度调制原理调频波的数

4、学表达式为2.调频信号波形调频信号的波形图如图6−1所示。6.2.3调相原理1.调相信号的数学表达式调相（PhaseModulation，简称PM）设高频载波，调制信号为vΩ(t)。根据定义，FM波的瞬时相位为上一页下一页返回6.2角度调制原理式中，Kp为由调制电路确定的比例系数，单位是rad/V，表示单位电压引起的相位变化量。FM波的瞬时相角频率为设，则瞬时相位为瞬时相偏最大相偏瞬时角频率瞬时角频偏上一页下一页返回6.2角度调制原理最大角频偏调相指数调相波的数学表达式为2.调相信号波形调相信号的波形如图6−2所示。上一页下一页返回6.2角度调

5、制原理6.2.4调角信号的频谱与带宽1.调角信号的频谱调频波和调相波的数学表达式基本上是一样的，由调制信号引起的附加相移是正弦变化还是余弦变化并没有根本差别，两者只是在相位上相差π/2。所以只要用调制指数m代替相应的mf或mp，它们就可以写成统一的调角表达式，即根据三角函数公式有在贝塞尔函数理论中，存在下列关系式。上一页下一页返回6.2角度调制原理式中Jn(m)是n阶第一类贝塞尔函数，则有从式（6−25）可以如下结论。（1）单频率调制的调角波，有无穷多对边频分量，对称的分布在载频两边，各频率分量的间隔为F。所以FM，PM实现的是调制信号频谱的非

6、线性搬移。上一页下一页返回6.2角度调制原理（2）各边频分量振幅为vcmJn(m)，由对应的贝塞尔函数确定。奇数次分量上下边频振幅相等，相位相反；偶数次分量上下边频振幅相等，相位相同。（3）由贝塞尔函数特性知：对应于某些m值，载频和某些边频分量为零，利用这一点，可以将载频功率转移到边频分量上去，使传输效率增加。调角波的频谱结构与调制指数m密切相关。调幅波在调制信号为单音频余弦波时，仅有两个边频分量，边频分量的数目不会因调幅指数ma的改变而变化。调角波则不同，它的频谱结构与调制指数m有密切关系，m越大，具有较大振幅的边频分量数越多，这是调角波频谱

7、的主要特点。对于一定的m，Jn(m)值的大小虽有起伏，但总趋势是减小的，这表明离开载频较远的边频振幅都很小。上一页下一页返回6.2角度调制原理（4）当Vcm一定时，调角信号的平均功率与调制指数m无关，其值等于未调制的载波功率，改变m仅使载波分量和各边频分量之间的功率重新分配，而总功率不变。2.调角信号的带宽理论上，调角信号的带宽为无限宽，但通常规定振幅小于载频振幅10%的边频分量都略去，即。可以证明，当n＞(m+1)时，Jn(m)的数值都小于0.1。所以调角波频谱的宽度为当m远小于1时，有BW=2F（窄带调角信号）当m远大于1时：BW≈2fm=

8、2Δfm（宽带调角信号）上一页返回6.3调频电路6.3.1直接调频电路实现调频的方法有直接调频法和间接调频法。直接调频电路有变容二极管调频电路、晶体振