角度調(diào)制與解調(diào)電路課件.ppt

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1、第五章角度調(diào)制與解調(diào)電路重點(diǎn)：1.調(diào)頻波的基本特性（數(shù)學(xué)表達(dá)式，波形圖，頻譜圖，頻帶寬度，）2．變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路的典型電路，工作原理及分析3．變?nèi)荻O管調(diào)相——間接調(diào)頻電路。4．鑒頻的原理與實(shí)現(xiàn)方法。難點(diǎn)：1．調(diào)頻與調(diào)相的區(qū)別。2．變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路。5.1角度調(diào)制信號的基本特性5.1.1角度調(diào)制信號的數(shù)學(xué)表達(dá)式1．調(diào)頻、調(diào)相——統(tǒng)稱調(diào)角調(diào)頻（FM）：用調(diào)制信號去控制高頻振蕩頻率，使高頻振蕩的瞬時頻率隨調(diào)制信號規(guī)律作線性變化的過程。調(diào)相（PM）：用調(diào)制信號去控制高頻振蕩相位，使高頻振蕩的瞬時相位隨調(diào)制信號規(guī)律作線性變化的過程。若為振幅調(diào)制（AM），則設(shè)：調(diào)

2、制信號為載波信號為調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表達(dá)式數(shù)，表示單位調(diào)制信號電壓引起的載波振幅的變化量。不變。其中，為由調(diào)制電路決定的比例常FM：不變。PM：不變。1、抗干擾能力強(qiáng)2、FM廣播音質(zhì)好，但BW寬，波段內(nèi)容納的電臺數(shù)??；主要用于超短波波段。如：調(diào)頻廣播：（88~108）MHz，BW=150KHZ。3．解決了電臺擁擠，頻率不夠分配的問題。4．發(fā)射功率小。2．調(diào)角特點(diǎn)：各種已調(diào)制信號比較動畫）一、調(diào)頻波、調(diào)相波的一般表達(dá)式（一）、調(diào)頻信號調(diào)頻（FrequencyModulation簡稱FM）：設(shè)高頻載波調(diào)制信號為根據(jù)定義，F(xiàn)M波的瞬時角頻率為：為中心角頻率。式中為由調(diào)制電路確定

3、的比例系數(shù)，單位是：rad/s.v表示單位電壓引起的角頻率的變化量。調(diào)頻波的一般表達(dá)式：FM波的瞬時相位為：調(diào)頻波的瞬時角頻偏由上分析知：瞬時相位偏移的積分最大角頻偏最大相偏（調(diào)頻波相位變化的最大值）（二）、調(diào)相（PhaseModulation簡稱PM）設(shè)高頻載波為調(diào)制信號為由定義知：調(diào)相信號的瞬時相位瞬時角頻率式中為由調(diào)制電路確定的比例系數(shù)，單位是rad/v，表示單位電壓引起的相位變化量。調(diào)相波的一般表達(dá)式：調(diào)相信號的瞬時相位偏移：瞬時角頻偏：最大相偏：（調(diào)相波相位變化的最大值）最大角頻偏：由上分析知：二、單音頻信號調(diào)制時調(diào)頻波、調(diào)相波的數(shù)學(xué)表達(dá)式調(diào)制信號為單音頻

4、信號時，對進(jìn)行調(diào)頻，調(diào)相。設(shè)可分別寫出調(diào)頻波和調(diào)相波的數(shù)學(xué)表達(dá)式。1.調(diào)頻（FM）時其中為最大角頻偏其中為最大相位偏移，稱為調(diào)頻波的“調(diào)頻指數(shù)”。瞬時角頻率瞬時相位于是得到調(diào)頻波的數(shù)學(xué)表達(dá)式結(jié)論：(1)(2)2.調(diào)相（PM）時其中為最大相位偏移，稱為調(diào)相波的“調(diào)相指數(shù)”。其中于是得到調(diào)相波的數(shù)學(xué)表達(dá)式結(jié)論：（1）（2）三、調(diào)頻波、調(diào)相波的時域波形設(shè)，對進(jìn)行調(diào)頻和調(diào)相，所得到的、及、波形如圖5.1.1所示。圖5.1.1單音頻調(diào)制時調(diào)頻波、調(diào)相波波形（a）調(diào)頻波（b）調(diào)相波（單頻調(diào)制的調(diào)頻，調(diào)相波比較動畫）圖5.1.2三角波調(diào)制時調(diào)頻波、調(diào)相波波形（a）調(diào)頻波（b）調(diào)相

5、波當(dāng)為三角波時，對進(jìn)行調(diào)制，得到的、及、波形如圖5.1.2所示。四、小結(jié)1、單音調(diào)制的調(diào)頻波和調(diào)相波的表達(dá)式均可用和來描述。為載波角頻率，即瞬時角頻率變化的平均值；其中為調(diào)制信號的角頻率，表示瞬時頻率變化快慢的的程度。為最大角頻偏，表示瞬時角頻率偏離中心頻率的最大值。（或）以及定義截然不同的三個角頻率參數(shù)、、2、單音調(diào)制時兩種調(diào)制波的和均為簡諧波，但是它們的最大角頻偏和調(diào)頻指數(shù)（或調(diào)相指數(shù)）隨和變化規(guī)律不同，如圖5.1.3所示圖5.1.3一定時，和（或）隨變化的曲線(單頻率調(diào)制的FM、PM區(qū)別動畫）3、通式：或其中，例5.1.1有一正弦調(diào)制信號，頻率為300～340

6、0Hz，調(diào)制信號中各頻率分量的振幅相同，調(diào)頻時最大頻偏；調(diào)相時最大相移rad。的最大范圍和調(diào)相時最大頻偏試求調(diào)頻時調(diào)制指數(shù)的變化范圍。所以顯然，且大于1。不變；變化時，解：在調(diào)頻時，因?yàn)榕c無關(guān)，當(dāng)F（）而所以顯然調(diào)相時，隨著F（）的變化，會產(chǎn)生很大的變化。而調(diào)相時，因?yàn)榕c無關(guān)，當(dāng)F（）變化時，不變；5.1.2調(diào)角信號的頻譜由于在為單頻率信號時和相似；瞬時相偏和無本質(zhì)區(qū)別，所以，可將單頻率調(diào)制時的調(diào)角信號（調(diào)頻、調(diào)相信號）寫成統(tǒng)一的表達(dá)式：其中M代替或，因而調(diào)頻、調(diào)相信號具有相似的頻譜。式中是的周期性函數(shù)，其傅立葉級數(shù)展開式為：式中是以M為參數(shù)的n階第一類貝塞爾函數(shù)，

7、隨M的變化曲線如圖5.1.4所示。圖5.1.4貝塞爾函數(shù)曲線具有下列性質(zhì)（1）隨著的增加近似周期性地變化，且其峰值下降；（2）（3）（4）對于某些固定的，有如下近似關(guān)系當(dāng)時，于是代入調(diào)角信號表達(dá)式得：其傅立葉級數(shù)展開式為：+++……由上式得到中包含的成分：載頻：振幅：第一對邊頻：振幅：第二對邊頻：振幅：振幅：第n對邊頻：結(jié)論：調(diào)角波的特點(diǎn)（1）單頻率調(diào)制的調(diào)角波，有無窮多對邊頻分量，對稱的分布在載頻兩邊，各頻率分量的間隔為F。所以FM，PM實(shí)現(xiàn)的是調(diào)制信號頻譜的非線性搬移。（2）各邊頻分量振幅為，由對應(yīng)的貝塞爾函數(shù)確定。奇數(shù)次分量上下邊頻振幅相等，相位相反；偶數(shù)