通信电子线路高如云第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8.10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.调频信号为了便于理解，首先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)调频是用调制信号去控制载波的频率变化。载波频率的变化为Δω(t)

2、=kfuΩ(t)=kfUΩmcosΩt=ΔωmcosΩt(8.1―1)式中，kf为调频比例常数，单位为rad/(s·V),Δωm叫最大频偏Δωm=kfUΩm(8.1―2)调频信号的瞬时角频率ω(t)=ωC+Δω(t)=ωC+kfuΩ(t)(8.1―3)它的相位(8.1―4)(8.1―5)mf叫做调频指数，时域调频信号的表示可以写成(请记住!!)uFM(t)=Um0cos(ωCt+mfsinΩt+φ0)(8.1―6)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。调频比例常数

3、kf是由调频电路决定的一个常数。在时域，调频信号的波形如图8.1所示。最大频偏Δωm、调频指数mf与调制信号的角频率Ω及调制信号振幅UΩm的关系如图8.2所示。图8.1调频信号波形图8.2调频信号Δωm、mf与UΩm、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=mpcosΩt(8.1―7)式中mp=kpUΩm(8.1―8)叫做调相指数，单位为rad。kp是调相比例常数，单位是rad/V。调相信号的相位φ(t)=ωCt+mpcosΩt+φ0(8

4、.1―9)调相信号的时域表示式可以写成(请记住!!)uPM(t)=Um0cos(ωCt+mpcosΩt+φ0)(8.1―10)其振幅恒定。它的瞬时角频率(8.1―11)(8.1―12)这种调相信号的时域波形如图8.3所示。图8.4示出了调相信号的mp、Δωm与Ω、UΩm的关系曲线。当调制信号为非正弦波时(既为多频信号)，可以用一个通用的形式表示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，

5、f(t)

6、≤1。因此，调制信号为任意函数的调频信号可以写成图8.3调频信号波形相应的调相信号图8

7、.4调相信号Δωm、mp与UΩm、Ω的关系8.1.2调角信号的频谱1.单频调制的窄带调频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。满足(8.1―13)条件的调角信号叫窄带调角信号。不满足这个条件的调角信号叫宽带调角信号。根据窄带调角信号的定义，可引用三角函数的近似关系。当θ≤π/6时，sinθ≈θ，cosθ≈1。因此，单一频率调制的窄带调频信号的表示式可近似为(8.1―14)图8.5窄带调频信号的频谱根据此式，单频调制的窄带调频信号的频谱可以用图8.5表示。信号的带宽B=2Ω，与AM调

8、幅波信号的带宽相同。它与AM调幅信号的不同可通过矢量图加以说明。图8.6(a)示出了用载波矢量与边带矢量和合成得到AM调幅波的过程。由图可见，它仅仅是幅度大小的改变，而无相位的改变。图8.6(b)示出了用载波矢量与边带矢量和合成得到调频信号的过程。由图可见，合成矢量在相位变化的同时，振幅也在改变。其相位变化的正切图8.6调制信号矢量图(a)uAM信号矢量图；(b)uFM信号矢量图相应振幅的相对变化小于11%。随着mf的减小，振幅的变化越小，相位的变化也就越接近于mfsinΩt。当Δφ(t)≤π/6时2.宽带调频信号的频谱利

9、用三角函数展开式，可单一频率调制的调频信将号表示式展开(8.1―15)其中，cos(mfsinΩt)和sin(mfsinΩt)可以进一步展开成以贝塞尔函数为系数的三角函数级数(8.1―16)贝塞尔函数贝塞尔函数具有如下的性质：第1：n为奇数时,n为偶数时,第2：当调频指数mf很小时第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阶贝塞尔函数曲线根据上述的性质，将式(8.1―16)、式(8.1―17)代入式(8.1―15)，再利用三角函数的积化和差公式，可以导出(8.1―19)把

10、小于未调制的载波幅度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(8.1―20)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