《频率调制与解调》PPT课件

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1、第7章频率调制与解调第7章频率调制与解调7.1调频信号分析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8/11/2021角度调制：包括频率调制（FM）和相位调制（PM）调频FM：瞬时频率的变化与调制信号的大小（幅度）成线性关系，振幅恒定检波称为：鉴频调相PM：瞬时相位的变化与调制信号的大小（幅度）成线性关系，振幅恒定检波称为：鉴相他们都属于频谱的非线性搬移，在调制过程中，频谱成份及比例关系发生变化。我们知道，角频率与相位之间的关系：所以调频必调相，注意二者之间的关系8/11/20217.1调频信号分析7

2、.1.1调频信号的参数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。调频信号的瞬时相位φ(t)是瞬时角频率ω(t)对时间的积分,即（7―2）（7―1）最大频偏8/11/2021式中,φ0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―3）式中，为调频指数。FM波的表示式为在调幅信号中ma为调幅指数，（调制度）调频信号中mf为调频指数调相信

3、号中mp为调相指数注意它他们的区别和联系以及计算方法(7―4)8/11/2021图7―1调频波波形8/11/20217.1.2调频波的频谱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Jn(mf)是宗数为mf的阶第一类贝塞尔函数,它可以用无穷级数进行计算:（7―6）（7―4）8/11/2021它随mf变化的曲线如图7―3所示,并具有以下特性Jn(mf)=J-n(mf),n为偶数Jn(mf)=－J-n(mf),n为奇数因而,调频波的级数展开式为（7―7

4、）偶函数和奇函数n由负无穷到正无穷，所以频率分量关于载频对称8/11/2021图7―3第一类贝塞尔函数曲线8/11/20212．调频波的频谱结构和特点将上式进一步展开,有8/11/2021图7―3第一类贝塞尔函数曲线8/11/2021图7―4单频调制时FM波的振幅谱（a）Ω为常数;（b）Δωm为常数FM信号的频谱有如下特点：1）以载频fc为中心，无穷多对以调制信号频率为间隔的边频分量组成，各分量的幅度值取决于Bessel函数。2）载频分量不总是最大，有时为零。3）FM信号的功率大部分集中在载频附近。4）频谱结构于mf有密切关系。思

5、考：哪些参量的变化能够引起mf的变化，频谱结构有何影响？8/11/20217.1.3调频波的信号带宽通常采用的准则是,信号的频带宽度应包括幅度大于未调载波1%以上的边频分量,即

6、Ｊn(mf)

7、≥0.01由图可见,当mf很大时,n/mf趋近于1。因此当mf>>1时,应将n=mf的边频包括在频带内,此时带宽为Bs=2nF=2mfF=2Δfm当mf很小时,如mf<0.5,为窄带调频,此时Bs=2F图7―6

8、Ｊn(mf)

9、≥0.01时的n/mf曲线最大频偏的两倍8/11/2021对于一般情况,带宽为Bs=2(mf+1)F=2(Δfm+F)

10、更准确的调频波带宽计算公式为当调制信号不是单一频率时,由于调频是非线性过程,其频谱要复杂得多。比如有F1、F2两个调制频率,Bs根据mf的值来选择带宽的计算公式8/11/20217.1.4调频波的功率调频信号uFM(t)在电阻RL上消耗的平均功率为由于余弦项的正交性,总和的均方值等于各项均方值的总和,由式（7―7）可得FM8/11/20217.1.5调频波与调相波的比较1．调相波调相波是其瞬时相位以未调载波相位φc为中心按调制信号规律变化的等幅高频振荡。如uΩ(t)=UΩcosΩt,并令φ0=0,则其瞬时相位为φ(t)=ωct+Δ

11、φ(t)=ωct+kpuΩ(t)=ωct+ΔφmcosΩt=ωct+mpcosΩt从而得到调相信号为uPM(t)=UCcos(ωct+mpcosΩt)与调幅信号相比：mp=kpUΩmf=kfUΩ/ΩΔφ(t)：瞬时相偏kp：调相灵敏度Δφm：最大相位偏移mp：调相指数(mp=Δφm)8/11/2021调相波的瞬时频率为PM波的频谱及带宽,其分析方法与FM相同。调相信号带宽为：Bs=2(mp+1)F8/11/2021图7―7调相波波形8/11/2021从图中可见，FM信号与PM信号相比只是有了一个相位的延时，若不知道原始调制信号，

12、从单频调制信号的波形上无法分辨是FM波还是PM波。若先对调制信号积分，再调相，则输出信号为调频波；若先对调制信号微分，再调频，则输出信号为调相波。图7―9调频与调相的关系8/11/20212．调频波与调相波的比较8/11/2021在本节结束前,要强