第8章角度调制与解调课件.ppt

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1、第8章角度调制与解调调制就是把调制信号寄载在载波上的过程；解调就是调制的逆过程。角度调制就是把调制信号寄载在载波相角上的过程。角度调制分为两种方式：调频与调相用调制信号控制载波的频率变化---调频FM；用调制信号控制载波的相位变化---调相PM。失真与频谱与功率利用率8.1角度调制信号分析8.2调相信号产生方法8.3调频信号产生方法8.4变容二极管调频电路8.5电抗管调频电路8.6由调频非正弦波信号产生调频正弦波信号电路8.7间接调频电路8.8调角信号的解调方法8.9斜率鉴频电路8.1

2、0相位鉴频器8.11脉冲计数式监频器8.1角度调制信号分析8.1.1调频信号与调相信号1.调频信号假设调制信号为单一频率的余弦信号:uΩ(t)=UΩmcosΩt载波uC(t)=UCmcos(ωCt+φ)调频就是用调制信号去控制载波的频率变化。使调频信号的瞬时角频率：ω(t)=ωC+Δω(t)=ωC+kfuΩ(t)。调频波的频率变化量：Δω(t)=kfuΩ(t)=kfUΩmcosΩt=ΔωmcosΩtΔωm叫最大频偏，Δωm=kfUΩm。式中：kf为调频比例常数，单位为rad/(s·V)，调频比例常

3、数kf是由调频电路决定的一个常数。频率调制波的相位角叫做调频指数。时域调频信号的表示可以写成：uFM(t)=Um0cos(ωCt+mfsinΩt+φ0)它的振幅是恒定的。调频信号的基本参量是振幅Um0、载波中心频率ωC、最大频偏Δωm和调频指数mf。图8.1调频信号波形对确定的调频电路和调制信号幅值。mfΩ=Δωm=kfUΩm最大频偏Δωm、调频指数mf与调制信号的角频率Ω的关系：2.调相信号调相信号是用调制信号控制载波的相位变化。载波的相位变化量：Δφ(t)=kpuΩ(t)=kpUΩmcosΩt=

4、mpcosΩt式中：kp是调相比例常数，单位是rad/V；mp=kpUΩm，叫做调相指数，单位为rad。调相信号的相位：φ(t)=ωCt+mpcosΩt+φ0它的瞬时角频率：调相信号的振幅恒定，时域表示式可以写成uPM(t)=Um0cos(ωCt+mpcosΩt+φ0)图8.3调相信号波形比较调频图8.4调相信号Δωm、mp与Ω的关系对确定的调相电路和调制信号幅值。mp=kpUΩmmpΩ=Δωm最大频偏Δωm、调相指数mp与调制信号的角频率Ω的关系：当调制信号为非正弦波时，可以用一个通用的形式表示

5、：uΩ(t)=UΩmf(t)UΩm为调制信号的幅度，f(t)是它的归一化的通用表示式，

6、f(t)

7、≤1。因此，调制信号为任意函数的调频信号可以写成相应的调相信号8.1.2调角信号的频谱根据调制指数m(mf与mp的通用表示符号)的大小，调角信号可分成两类。1.单频调制的窄带调频信号的频谱---窄带调角信号;---宽带调角信号。单频调制的窄带调频信号的带宽B=2Ω，与AM调幅波信号的带宽相同。uAM信号uFM信号相位变化的同时，振幅也在改变。其相位变化的正切：2.宽带调频信号的频谱单一频率调制的调频信号

8、表示式写为：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：贝塞尔函数具有如下的性质：性质1：n为奇数时,n为偶数时,性质2：当调频指数mf很小时性质3：对任意mf值，各阶贝塞尔函数的平方和恒等于1，即图8.7前8阶贝塞尔函数曲线图8.7前8阶贝塞尔函数曲线图8―7第一类贝塞尔函数曲线因而,调频波的级数展开式为把小于未调制载波幅度Um0的百分之一的各边频分量忽略不计来确定调频信号的带宽，也就是按的条件确定n的最大值nmax，则误差要求为0.01的调频信号的带宽若把小于未调制

9、载波幅度十分之一的边频分量忽略不计的来确定带宽，即按满足的条件确定n的最大值nmax，则误差要求为0.1的调频信号的带宽目前，广泛应用的调频信号带宽的计算公式是卡森公式上述三种带宽计算方法，调频指数mf与nmax(或L)的数值关系列于表8.1中，相应的曲线如图8.8所示。由图、表可见，卡森带宽与误差为0.1确定的带宽基本一致。表8.1mf与nmax的数值关系3.多频调制的调频信号频谱首先讨论调制信号为双频余弦信号的情况，则调频信号用复信号表示∴由此可得双频调制的调频信号展开式当调制信号为多个频率的

10、正弦波之和：调频信号的复信号表示式为：多频调制情况下，信号带宽的计算采用修正的卡森公式。为此，引入一个新的参量——频偏比峰值最大角频偏调制信号的最高角频率多频调制的调频信号带宽近似等于当DFM>>2时它与调制信号的频率无关。从这个角度讲，频率调制又称为恒定带宽调制。调频信号的带宽主要由调制信号的幅度决定，随着调制信号带宽的增加，调频信号的带宽变化不大。正因为这一特点，调频体制比调相体制获得了更广泛的应用。4.调相信号的频谱采用调频信号的分析方法，同样可以得到调相信号的