第7章++频率调制与解调2

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1、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7.6调频收发信机及特殊电路（了解）7.7调频多重广播（了解）概述频率调制（调频FM）：使高频载波信号的频率按调制信号的规律变化，得到调频波信号相位调制（调相PM）：使高频载波信号的相位按调制信号的规律变化，得到调相波信号调频信号的解调（鉴频FD）：从调频波信号中恢复出调制信号调相信号的解调（鉴相PD）：从调相波信号中恢复出调制信号角度调制频谱的非线性变换载波信号：调制信号：调频波信号：调相波信号：

2、波形：调频与调相的关系：（1）调频必调相，调相必调频（2）鉴频和鉴相也可以相互利用角度调制的优点：抗干扰和噪声的能力较强角度调制的缺点：（1）频带利用率不高（2）原理和电路实现上都要困难一些7.1.1调频信号的参数与波形1.调频信号分析调制信号：uΩ(t)=UΩcosΩt载波电压：uC=Uccosωct瞬时角频率：7.1调频信号分析瞬时相位：FM波的表示式：调频灵敏度最大角频偏调频指数调制深度2.主要调频参数——调频灵敏度——最大角频偏——最大频偏——调频指数，调制深度3.调频波的波形7.1.2调频波的频谱

3、调频波的级数展开式为：1．调频波的展开式特性:Jn(mf)=J-n(mf)n为偶数Jn(mf)=-J-n(mf)n为奇数Jn(mf)是宗数为mf的n阶第一类贝塞尔函数:第一类贝塞尔函数曲线：级数展开式进一步写成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+…］单频的调频波是由许多频率分量构成，

4、属非线性调制2．调频波的频谱结构和特点单频调制时FM波的振幅谱：Ω为常数：Δωm为常数：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+…］（1）概念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。（2）表达式uΩ(t)=UΩcosΩt，uC(t)=UCcosωct则调相波

5、其瞬时相位为：φ(t)=ωct+Δφ(t)=ωct+kpuΩ(t)=ωct+ΔφmcosΩt=ωct+mpcosΩt调相信号为：uPM(t)=UCcos(ωct+mpcosΩt)7.1.5调频波与调相波的比较1．调相波瞬时频率为：（3）主要参数——最大频偏——调相指数——调相灵敏度——最大相偏（3）调相波波形调频波瞬时相位为：2.调频与调相的关系调相波瞬时频率为：3.调频波与调相波的比较调频特性：调频器的调制特性7.2调频器与调频方法调频特性的要求:（1）调制特性线性要好（2）调制灵敏度要高（3）载波性能

6、要好7.2.1调频器调频器（调频电路）：实现调频的电路或部件调频特性曲线：概念：用调制电压直接控制振荡器的振荡频率,使振荡频率f(t)按调制电压的规律变化LC振荡器：控制振荡回路的某个元件(L或C)张驰振荡器：控制电容的充放电速度7.2.2调频方法两类：直接调频法、间接调频法1．直接调频法常用方法：变容二极管直接调频特点：调制器与振荡器合二为一可以获得较大的频偏（优点）频率稳定度差（缺点）实现间接调频的关键是如何进行相位调制。通常,实现相位调制的方法有如下三种：矢量合成法、可变移相法、可变延时法2．间接调频

7、法(阿姆斯特朗法）思想：特点：调制器与振荡器分开频率稳定度好（优点）设备复杂（缺点）（1）矢量合成法主要针对的是窄带的调频或调相信号。对于单音调相信号：uPM=Ucos(ωct+mpcosΩt)=Ucosωctcos(mpcosΩt)-Usin(mpcosΩt)sinωct当mp≤π/12时，上式近似为uPM≈Ucosωct-UmpcosΩtsinωct积分器（2）可变移相法利用调制信号控制移相网络的电抗或电阻元件来实现调相。谐振回路：（3）可变延时法将载波信号通过一可控延时网络，延时时间τ受调制信号控制

8、，即τ=kduΩ(t)输出信号为u=Ucosωc(t-τ)=Ucos［ωct-kdωcuΩ(t)］——调相信号3.扩大调频器线性频偏的方法调制线性与最大频偏Δfmc是两个相互矛盾的指标。（1）对直接调频电路调制特性的非线性随最大相对频偏Δfm/fc的增大而增大。在较高的载波频率上实现调频，可以获得较大的绝对频偏。若要求载波频率较低时，先在较高的载波频率上实现调频，然后通过混频的将载频降下来，频偏的绝对数值保持不变