第7章角度调制与解调高频电路ppt课件.ppt

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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调频器与调频方法7.3调频电路7.4鉴频器与鉴频方法7.5鉴频电路1概述在无线通信中，频率调制和相位调制是又一类重要的调制方式。1、频率调制又称调频(FM)，它是使高频振荡信号的频率按调制信号的规律变化(瞬时频率变化的大小与调制信号成线性关系)，而振幅保持恒定的一种调制方式。调频信号的解调称为鉴频或频率检波。2、相位调制又称调相(PM)，它的相位按调制信号的规律变化，振幅保持不变。调相信号的解调称为鉴相或相位检波。23、角度调制特点：调频和调相统称为角(度)调(制

2、)，角度调制属于频谱的非线性变换，即已调信号的频谱结构不再保持原调制信号频谱的内部结构，且调制后的信号带宽通常比原调制信号带宽大得多，因此角度调制信号的频带利用率不高，但其抗干扰和噪声的能力较强。另外，角度调制的分析方法和模型等都与频谱线性搬移电路不同。34、调频与调相的关系调频波和调相波都表现为高频载波瞬时相位随调制信号的变化而变化，只是变化的规律不同而已。由于频率与相位间存在微分与积分的关系，调频与调相之间也存在着密切的关系，即调频必调相，调相必调频。一般来说，在模拟通信中，调频比调相应用广泛，而在数字通信

3、中，调相比调频应用普遍。本章只着重讨论模拟调频。47.1角度调制信号分析一、调频信号的时域分析1、调频信号的表达式与波形设调制信号为单一频率信号uΩ(t)=UΩcosΩt，未调载波电压为uC=UCcosωct，则根据频率调制的定义，调频信号的瞬时角频率为：(7-1)它是在ωc的基础上，增加了与uΩ(t)成正比的频率偏移。式中kf为比例常数(调频灵敏度)。5调频信号的瞬时相位φ(t)是瞬时角频率ω(t)对时间的积分，即：式中，为信号的起始角频率。为了分析方便，不妨设φ0=0，则式（7-2）变为：（7-2）（7-3

4、）6式中，为调频指数。FM波的表示式为(7-4)图7-1画出了频率调制过程中调制信号、调频信号及相应的瞬时频率和瞬时相位波形。7图7-1调频波波形82、调频信号的基本参数在调频信号中，有三个基本参数：(1)载波角频率ωc：是没有受调时的载波角频率。(2)调制信号角频率Ω：它反映了受调制的信号的瞬时频率变化的快慢。(3)最大角频偏Δωm：是相对于载频的最大角频偏，与之对应的频偏Δfm=Δωm/2π，也反映了瞬时频率摆动的幅度。调频广播中规定最高频偏为75千赫.在频率调制中，最大角频偏Δωm是衡量信号频率受调制的程

5、度的重要参数，也是衡量调频信号质量的重要参数。9(4)调频波的调制指数mf：mf=Δωm/Ω=Δfm/F，mf与UΩ成正比。10二、调频信号的频域分析1．调频波的展开式因为式（7-4）中的是周期为2π/Ω的周期性时间函数，可以将它展开为傅氏级数，其基波角频率为Ω，即（7-5）式中Jn(mf)是宗数为mf的n阶第一类贝塞尔函数，它可以用无穷级数进行计算:（7-6）11它随mf变化的曲线如图7-3所示，调频波的级数展开式为:（7-7）特殊点验证：在图7-3中，除J0(mf)外，在mf=0的其他各阶函数值均为0，这意

6、味着，当没有角度调制时，除了载波外，不含其他频率分量。12图7-3第一类贝塞尔函数曲线132．调频波的频谱结构和特点将(7-7)式进一步展开，有uFM(t)=UC［J0(mf)cosωct+J1(mf)cos(ωc+Ω)t-J1(mf)cos(ωc-Ω)t+J2(mf)cos(ωc+2Ω)t+J2(mf)cos(ωc-2Ω)t+J3(mf)cos(ωc+3Ω)t-J3(mf)cos(ωc-3Ω)t+…］（7-8）由(7-8)式可得，单一频率调频波是由许多频率分量组成的，而不像振幅调制那样，单一低频调制时只

7、产生两个边频(AM、DSB)，因此调频属于非线性变换。其分布规律如图7-4所示。14图7-4单频调制时FM波的振幅谱（a）Ω为常数;（b）Δωm为常数(图中忽略了幅度较小的边频分量)15（1）单一频率调制的调频信号是由载波分量和无穷多对对称于载频两侧的边频率分量组成的，每个变频分量的间隔为调制频率Ω或F。因此调频是非线性频谱的搬移。（2）载波分量和每对边频分量的振幅由对应的各阶贝塞尔函数来确定，mf不同，它们的振幅也发生变化，在某些mf值时，可能会使某些频率分量振幅为零。（3）偶数的边频分量符号相同。如将这对

8、边频分量相加，则可合成为一DSB信号，且相位与载波相同。奇数的边频分量符号相反。如将一对奇频分量相加，则合成矢量与载波垂直。见图7-5。（4）当mf越大，具有较大振幅的边频分量数目就越多。16图7―5调频信号的矢量表示17当调频波的调制指数mf较小时，由图7-3可知，

9、J1(mf)

10、>>

11、J2(mf)

12、>>

13、J3(mf)

14、….,此时可认为调频波只由ωc和ωc±Ω边频构成。这种调频波称为