第7章 频率调制与解调ppt课件.ppt

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1、第7章频率调制与解调调频信号分析调频器与调频方法调频电路鉴频器与鉴频方法鉴频电路调频收发信机及特殊电路7/29/20211一、调频信号分析角度调制：包括频率调制(FM)和相位调制(PM)。角度调制和解调过程属于频谱的非线性搬移，分析方法和模型也与频谱的线性搬移电路不同。FM：高频信号的频率按调制信号的规律变化，FM信号的解调称为鉴频或频率检波。PM：高频信号的相位按调制信号的规律变化，PM信号的解调称为鉴相或相位检波。FM与PM关系：由于频率和相位之间存在微分和积分的的关系。因此在实际实现的过程中，调频可以用调相

2、的方法实现；同样调相也可以用调频的方法来实现。本章的重点是调频和鉴频。7/29/202121、调频信号的时域分析7/29/20213调频波波形：7/29/20214调频波的三个基本参数：Δfm、kf和mf(1)峰值频偏Δfm:反映频率受调制的程度，是衡量调频质量的重要指标。瞬时角频偏：Δω(t)=kfUΩcosΩt，峰值频偏：Δfm=kfUΩ/2π；瞬时频率的变化范围：fc－Δfm～fc+Δfm；瞬时频率的最大变化值：2Δfm；(2)调频灵敏度kf：反映调制信号对瞬时角频率控制能力。kf=Δωm/UΩ(3)调频指

3、数mf：单音调制信号引起的最大瞬时相位偏移量。mf=Δωm/Ω=Δfm/F=Δφm=kfUΩ/ΩΔφm：峰值相偏。mf可以小于1，也可以大于1。7/29/202157/29/202162.调频信号的频域分析通过分析下面复周期函数的傅立叶级数展开，可以了解调频波的频谱特点。Jn(mf)：宗数为mf的n阶一类贝塞尔(Bessel)函数，可以用无穷级数进行计算：调频波的级数展开式为：7/29/20217Bessel函数的特点:(1)mf=0：J0(mf)=1，其它各阶Bessel函数为0。这意味着当没有调制信号时，uF

4、M只包含载波分量。(2)所有Bessel函数都是正、负交替变化的非周期函数，而且在mf的某些值上，函数为0。7/29/20218单频调制时FM波的频谱：左列Ω为常数；右列Δωm为常数7/29/20219调频波的频谱结构和特点:(1)有无穷多个频率分量：在以fc为中心、以F为间隔对称分布，各分量的幅值取决于Bessel函数；(2)载频分量不总是最大，有时为0；(3)功率大部分集中在载频附近；(4)频谱结构与mf的关系F一定：Δfm↑→mf↑→频谱就会展宽；Δfm一定：F↓→mf↑→频谱宽度基本不变。FM和PM有相似

5、的频谱结构，都包含有无穷多个边频分量，因此都属于非线性调制。(5)窄带调频(NBFM)：虽与AM波的频谱相同，但有原则区别7/29/202110调频波的信号带宽：虽然从理论上讲，调频波带宽为无穷大，但由于FM信号的能量主要集中在fc附近，因此在工程实践中通常忽略其它振幅很小的边频分量。FM信号带宽(Carson公式)：Bs=2(mf+1)F=2(Δfm+F)(1)mf<<1：属于窄带调频(NBFM)，Bs=2F；(2)mf>>1：属于宽带调频(WBFM)，Bs=2Δfm。举例：调频广播。Δfm＝75kHz，Fma

6、x=15kHz，Bs=180kHz>>2Fmax=30kHz。适用频段：由于FM信号的带宽较宽，因此FM只用于超短波和频率更高的波段。7/29/2021113、调频波的功率：设负载阻抗为RL说明：调频波的平均功率和未调载波的平均功率相等。因此调频器可以理解为功率分配器，它的功能是将载波功率分配给每个边频分量，而分配的原则与调频指数mf有关。4、调频波和调相波的比较7/29/202112调频和调相的相互转化：积分调相微分调频PM的频谱：分析方法与FM相同。特点：由于mp和F无关，所以Bs与F成正比。如果按照最高调制

7、信号频率Fmax设计信道，则调制信号频率较低时，系统频带利用率利用的不充分。因此在模拟通信中，很少采用调相方式。7/29/202113调频波与调相波的比较表：7/29/2021145、小结(角度调制的特点)(1)角度调制是非线性调制：即便是单音调制，在角度调制信号中包含无穷多个边频分量；(2)FM的频谱结构与mf密切相关：mf越大，频带越宽，同时调频的抗干扰能力也越强；在实际选择调频指数时要兼顾带宽和抗干扰能力。宽带调频：如调频广播、电视伴音，信号质量要求高，mf值选得大；窄带调频：一般通信，信道带宽较窄，mf值

8、选得小。(3)角度调制的设备利用率高：原因是角度调制的平均功率和最大功率相等；(4)调频制的抗干扰能力：是通过限幅器去掉寄生调幅来实现的。而干扰引起的频偏可以忽略。7/29/202115二、调频器与调频方法1、调频器：实现调频的电路或部件称为调频器。调频特性：用瞬时频偏Δf～uΩ的关系曲线来表示(1)调制特性线性要好；(2)调制灵敏度要高，调制特性曲线在原点处的斜率就是调