第7章频率调制与解调ppt课件.ppt

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1、第7章频率调制与解调角度调制包括频率调制和相位调制。调频（FM）：高频振荡信号的频率按调制信号的规律变化（瞬时频率变化的大小与调制信号成线性关系），而振幅保持恒定；调频信号的解调称为鉴频或频率检波。调相（PM）：相位按调制信号的规律变化，振幅保持不变；调相信号的解调称为鉴相或相位检波。角度调制属于频谱的非线性变换，即已调信号的频谱结构不再保持原调制信号频谱的内部结构，且调制后的信号带宽比原调制信号带宽大得多。7.1调频信号分析7.1.1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,

2、未调载波电压为uC=UCcosωct,则调频信号的瞬时角频率为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φ0为信号的初相位。为了分析方便,设φ0=0式中，为调频指数。FM波表示式为Δωm是相对载频的最大角频偏（峰值角频偏）Δωm=kfUΩ，kf表示单位调制电压产生的角频偏值，称为调制灵敏度（由调制电路决定）。图7―1调频波波形图7―2调频波Δfm、mf与F的关系7.1.2调频波的频谱1．调频波的展开式是周期为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

3、Ω,即式中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: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2．调频波的频谱结构和特点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+…］由此可见，单一频率调频波是由许多频率

4、分量组成，故为非线性调制。频谱成分为ωc及ωc±nΩ,边频对称分布在载频两边，其幅度取决于调制指数mf。7.1.3调频波的信号带宽对于一般情况,信号的频带宽度应包括幅度大于未调载波10%以上的边频分量,即

5、Jn(mf)

6、≥0.1带宽为Bs=2(mf+1)F=2(Δfm+F)此式即为卡森（Carson）公式。7.1.4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,总和的方均值等于各项方均值的总和,故可得7.1.5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φ

7、c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+Δφ(t)=ωct+kpuΩ(t)=ωct+ΔφmcosΩt=ωct+mpcosΩt从而得到调相信号为uPM(t)=UCcos(ωct+mpcosΩt)式中Δφm=kpUΩ=mp为最大相偏，mp称为调相指数，kp为调相灵敏度，表示单位调制电压所引起的相位偏移值。调相波的瞬时角频率为图7―8调相波Δfm、mp与F的关系图7―7调相波波形PM波的带宽为Bs=2(mp+1)F图7―9调频与调相的

8、关系调相波也为等幅疏密波，如不知原调制信号，则在单音频调制时无法从波形上分辨是FM波或PM波。应注意以下几点：（1）角度调制是非线性调制,在单频调制时会出现（ωc±nΩ）分量,在多频调制时还会出现交叉调制（ωc±nΩ1±kΩ2+…）分量。（2）调频的频谱结构与mf密切相关。mf大,频带宽。（3）与AM制相比,角调方式的设备利用率高,因其平均功率与最大功率一样。表7―1调频波与调相波的比较表7.2调频器与调频方法7.2.1调频器（1）调制特性线性要好。（2）调制灵敏度要高。（3）载波性能要好。图7―10调频特

9、性曲线7.2.2调频方法1．直接调频法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。若被控制的是LC振荡器,则只需控制振荡回路的某个元件(L或C),使其参数随调制电压变化,就可达到直接调频的目的。在直接调频法中，振荡器与调制器合二为一，其优点是在实现线性调频的要求下，可获得较大的频偏；缺点是频率稳定度差，在许多场合须对载频采取稳频措施或对晶体振荡器实施直接调频。若被控制的是张弛振荡器，因张弛振荡器的振荡频率取决于充放电的速度，故可用调制信号去控制电容的充放电电流，从而控制张弛振

10、荡器的重复频率。对张弛振荡器进行调频，产生的是非正弦波调频信号。三角波调频方框图电压比较器的迟滞特性和输入、输出波形如要得到正弦调频信号,可在其输出端加波形变换电路或滤波器。下图为由三角波变为正弦波的变换器特性。它是一个非线性网络,其传输特性为三角波变为正弦波变换特性2．间接调频法间接调频法先将调制信号积分，然后对载波进行调相。间接调频时，调制器与振荡器是分开的，对振荡器影响小，频率稳定度高，但设备较复杂。实现间