角度调制与解调ppt课件.ppt

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1、Chapter8角度调制与解调—频谱非线性变换电路1§8.1概述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。如果受控的是载波信号的频率，则称频率调制(FrequencyModulation)，简称调频，以FM表示；若受控的是载波信号的相位，则称为相位调制(PhaseModulation)，简称调相，以PM表示。无论是FM还是PM，载频信号的幅度都不受调制信号的影响。2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。3wo–Dwmwo+DwmAMF

2、M调幅与调频的波形图4FMAMffff调幅与调频的频谱FFf0f0f0f05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。角度调制:频率变换前后频谱结构发生了变化，属于非线性频率变换。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中的移相键控。角度调制的主要缺点:占据频带宽，频带利用不经济。6§8.2调角波的性质一、调频波和调相波的波形和数学表达式设未调高频载波为一简谐振荡，其数学表达式为a(t)=A0cos(t)=A0cos(0t+0)(1)式中，0为载波初相角；

3、0是载波的角频率，(t)为载波振荡的瞬时相位。当没有调制时，a(t)就是载波振荡电压，其角频率0和初相角0都是常数。7调频时，在式(1)中，高频正弦载波的角频率不再是常数0，而是随调制信号变化的量。即调频波的瞬时角频率(t)为(t)=0+kfv(t)=0+(t)(2)式中kf为比例常数，即单位调制信号电压引起的角频率变化，单位为rad/sV。此时调频波的瞬时相角(t)为(3)8设0=0(4)所以FM波的数学表达式为af(t)=A0cos(t)=A0cos(5)9将瞬时频率偏移的最大值称为频偏，记为m=max。瞬时相位偏移

4、的最大值称为调制指数，m=max。对调频而言，频偏m=kf(6)调频指数mf=kf(7)10调频波瞬时频率、瞬时相位随调制信号(单音信号)变化的波形图以及调频波的波形图。调频时的波形图图(a)为调制信号v，图(b)为调频波，当v为波峰时，频率o+m为最大；当v为波谷时，频率o–m为最小。图(c)为瞬时频率的形式，是在载频的基础上叠加了随调制信号变化的部分。图(d)为调频时引起的附加相位偏移的瞬时值，(t)与调制信号相差90。11由图可知：调频波的瞬时频率随调制信号成线性变化，而瞬时相位随调制信号的积分线性变化。12调相时，高频

5、载波的瞬时相位(t)随v线性变化，(t)=0t+0+kpv(t)(8)式中kp为比例系数，代表单位调制信号电压引起的相位变化，单位为rad/V。此时调相波的瞬时频率为(9)13同理，根据式(8)设0=0则(t)=0t+kPv(t)(10)所以PM波的数学表达式为ap(t)=A0cos(t)=A0cos[0t+kpv(t)](11)14对调相而言，频偏(12)调相指数(13)15(t)=是角度调制的两个基本关系式，它说明了瞬时相位是瞬时角速度对时间的积分，同样，瞬时角频率为瞬时相位对时间的变化率。由于频率与相位之间存在着微积分关

6、系，因此不论是调频还是调相，结果使瞬时频率和瞬时相位都发生变化。只是变化规律与调制信号的关系不同。和168.2：求v(t)=5cos(t+sin5t)在t=0时的瞬时频率。解∵(t)=t+sin(5t)∴(t)=在t=0时，(0)=+5rad/S∴≈160kHz17根据以上分析得出如下结论：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。调频与调相的比较可参见下表。18FM波和PM波的比较[调制信号v(t)，载波A0c

7、os0t]FM波PM波数学表达式A0cos[0t+kpv(t)]瞬时频率0+kfv(t)瞬时相位0t+kpv(t)最大频移最大相移mf=kfm=kf19下面分析当调制信号为v(t)=Vcost，未调制时载波频率为0时的调频波和调相波。根据式(5)可写出调频波的数学表达式为(14)根据式(11)可写出调相波的数学表达式为(15)20从以上二式可知，此时调频波的调制指数为(16)调相波的调制指数为mp=kpV(17)根据式(6)可求出调频波的最大频移为f=kfV(18)根据式(12)可求出调相波的最大频移为p=kpV

8、(19)21由此可知，调频波的频偏与调制频率无关，调频指数mf则与成反比；调