第7章角度調(diào)制與解調(diào)高頻電路ppt課件.ppt

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1、第7章角度調(diào)制與解調(diào)7.1角度調(diào)制信號分析7.2調(diào)頻器與調(diào)頻方法7.3調(diào)頻電路7.4鑒頻器與鑒頻方法7.5鑒頻電路1概述在無線通信中，頻率調(diào)制和相位調(diào)制是又一類重要的調(diào)制方式。1、頻率調(diào)制又稱調(diào)頻(FM)，它是使高頻振蕩信號的頻率按調(diào)制信號的規(guī)律變化(瞬時頻率變化的大小與調(diào)制信號成線性關系)，而振幅保持恒定的一種調(diào)制方式。調(diào)頻信號的解調(diào)稱為鑒頻或頻率檢波。2、相位調(diào)制又稱調(diào)相(PM)，它的相位按調(diào)制信號的規(guī)律變化，振幅保持不變。調(diào)相信號的解調(diào)稱為鑒相或相位檢波。23、角度調(diào)制特點：調(diào)頻和調(diào)相統(tǒng)稱為角(度)調(diào)(制

2、)，角度調(diào)制屬于頻譜的非線性變換，即已調(diào)信號的頻譜結(jié)構(gòu)不再保持原調(diào)制信號頻譜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，且調(diào)制后的信號帶寬通常比原調(diào)制信號帶寬大得多，因此角度調(diào)制信號的頻帶利用率不高，但其抗干擾和噪聲的能力較強。另外，角度調(diào)制的分析方法和模型等都與頻譜線性搬移電路不同。34、調(diào)頻與調(diào)相的關系調(diào)頻波和調(diào)相波都表現(xiàn)為高頻載波瞬時相位隨調(diào)制信號的變化而變化，只是變化的規(guī)律不同而已。由于頻率與相位間存在微分與積分的關系，調(diào)頻與調(diào)相之間也存在著密切的關系，即調(diào)頻必調(diào)相，調(diào)相必調(diào)頻。一般來說，在模擬通信中，調(diào)頻比調(diào)相應用廣泛，而在數(shù)字通信

3、中，調(diào)相比調(diào)頻應用普遍。本章只著重討論模擬調(diào)頻。47.1角度調(diào)制信號分析一、調(diào)頻信號的時域分析1、調(diào)頻信號的表達式與波形設調(diào)制信號為單一頻率信號uΩ(t)=UΩcosΩt，未調(diào)載波電壓為uC=UCcosωct，則根據(jù)頻率調(diào)制的定義，調(diào)頻信號的瞬時角頻率為：(7-1)它是在ωc的基礎上，增加了與uΩ(t)成正比的頻率偏移。式中kf為比例常數(shù)(調(diào)頻靈敏度)。5調(diào)頻信號的瞬時相位φ(t)是瞬時角頻率ω(t)對時間的積分，即：式中，為信號的起始角頻率。為了分析方便，不妨設φ0=0，則式（7-2）變?yōu)椋海?-2）（7-3

4、）6式中，為調(diào)頻指數(shù)。FM波的表示式為(7-4)圖7-1畫出了頻率調(diào)制過程中調(diào)制信號、調(diào)頻信號及相應的瞬時頻率和瞬時相位波形。7圖7-1調(diào)頻波波形82、調(diào)頻信號的基本參數(shù)在調(diào)頻信號中，有三個基本參數(shù)：(1)載波角頻率ωc：是沒有受調(diào)時的載波角頻率。(2)調(diào)制信號角頻率Ω：它反映了受調(diào)制的信號的瞬時頻率變化的快慢。(3)最大角頻偏Δωm：是相對于載頻的最大角頻偏，與之對應的頻偏Δfm=Δωm/2π，也反映了瞬時頻率擺動的幅度。調(diào)頻廣播中規(guī)定最高頻偏為75千赫.在頻率調(diào)制中，最大角頻偏Δωm是衡量信號頻率受調(diào)制的程

5、度的重要參數(shù)，也是衡量調(diào)頻信號質(zhì)量的重要參數(shù)。9(4)調(diào)頻波的調(diào)制指數(shù)mf：mf=Δωm/Ω=Δfm/F，mf與UΩ成正比。10二、調(diào)頻信號的頻域分析1．調(diào)頻波的展開式因為式（7-4）中的是周期為2π/Ω的周期性時間函數(shù)，可以將它展開為傅氏級數(shù)，其基波角頻率為Ω，即（7-5）式中Jn(mf)是宗數(shù)為mf的n階第一類貝塞爾函數(shù)，它可以用無窮級數(shù)進行計算:（7-6）11它隨mf變化的曲線如圖7-3所示，調(diào)頻波的級數(shù)展開式為:（7-7）特殊點驗證：在圖7-3中，除J0(mf)外，在mf=0的其他各階函數(shù)值均為0，這意

6、味著，當沒有角度調(diào)制時，除了載波外，不含其他頻率分量。12圖7-3第一類貝塞爾函數(shù)曲線132．調(diào)頻波的頻譜結(jié)構(gòu)和特點將(7-7)式進一步展開，有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+…］（7-8）由(7-8)式可得，單一頻率調(diào)頻波是由許多頻率分量組成的，而不像振幅調(diào)制那樣，單一低頻調(diào)制時只

7、產(chǎn)生兩個邊頻(AM、DSB)，因此調(diào)頻屬于非線性變換。其分布規(guī)律如圖7-4所示。14圖7-4單頻調(diào)制時FM波的振幅譜（a）Ω為常數(shù);（b）Δωm為常數(shù)(圖中忽略了幅度較小的邊頻分量)15（1）單一頻率調(diào)制的調(diào)頻信號是由載波分量和無窮多對對稱于載頻兩側(cè)的邊頻率分量組成的，每個變頻分量的間隔為調(diào)制頻率Ω或F。因此調(diào)頻是非線性頻譜的搬移。（2）載波分量和每對邊頻分量的振幅由對應的各階貝塞爾函數(shù)來確定，mf不同，它們的振幅也發(fā)生變化，在某些mf值時，可能會使某些頻率分量振幅為零。（3）偶數(shù)的邊頻分量符號相同。如將這對

8、邊頻分量相加，則可合成為一DSB信號，且相位與載波相同。奇數(shù)的邊頻分量符號相反。如將一對奇頻分量相加，則合成矢量與載波垂直。見圖7-5。（4）當mf越大，具有較大振幅的邊頻分量數(shù)目就越多。16圖7―5調(diào)頻信號的矢量表示17當調(diào)頻波的調(diào)制指數(shù)mf較小時，由圖7-3可知，

9、J1(mf)

10、>>

11、J2(mf)

12、>>

13、J3(mf)

14、….,此時可認為調(diào)頻波只由ωc和ωc±Ω邊頻構(gòu)成。這種調(diào)頻波稱為