角度調(diào)制與解調(diào)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(hào)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7.6調(diào)頻收發(fā)信機(jī)及附屬電路7.7調(diào)頻多重廣播1概述在無(wú)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)——模擬信號(hào)調(diào)制，它是使高頻振蕩信號(hào)的頻率按調(diào)制信號(hào)的規(guī)律變化(瞬時(shí)頻率變化的大小與調(diào)制信號(hào)成線性關(guān)系)，而振幅保持恒定的一種調(diào)制方式。調(diào)頻信號(hào)的解調(diào)稱為鑒頻或頻率檢波。而數(shù)字信號(hào)頻率調(diào)制稱為頻移鍵控（FSK)2、相位調(diào)制又稱調(diào)相(PM)——模擬信號(hào)調(diào)制，它的相位按調(diào)制信號(hào)的規(guī)律變化，振幅保持不變。調(diào)

2、相信號(hào)的解調(diào)稱為鑒相或相位檢波。類似的，數(shù)字信號(hào)相位調(diào)制稱為相位鍵控（PSK)23、角度調(diào)制的特點(diǎn)：調(diào)頻和調(diào)相統(tǒng)稱為角(度)調(diào)(制)，角度調(diào)制屬于頻譜的非線性變換，即已調(diào)信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)不再保持原調(diào)制信號(hào)頻譜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，且調(diào)制后的信號(hào)帶寬通常比原調(diào)制信號(hào)帶寬大得多，因此角度調(diào)制信號(hào)的頻帶利用率不高，但其抗干擾和噪聲的能力較強(qiáng)。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(guān)系調(diào)頻波和調(diào)相波都表現(xiàn)為高頻載波瞬時(shí)相位隨調(diào)制信號(hào)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(guān)系，調(diào)頻與調(diào)相之間也存在著

3、密切的關(guān)系，即調(diào)頻必調(diào)相，調(diào)相必調(diào)頻。同樣，鑒頻和鑒相也可相互利用，即可以用鑒頻的方法實(shí)現(xiàn)鑒相，也可以用鑒相的方法實(shí)現(xiàn)鑒頻。一般來(lái)說(shuō)，在模擬通信中，調(diào)頻比調(diào)相應(yīng)用廣泛，而在數(shù)字通信中，調(diào)相比調(diào)頻應(yīng)用普遍。本章只者重討論模擬調(diào)頻。47.1角度調(diào)制信號(hào)分析一、調(diào)頻信號(hào)的時(shí)域分析1、調(diào)頻信號(hào)的表達(dá)式與波形設(shè)調(diào)制信號(hào)為單一頻率信號(hào)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(hào)的瞬時(shí)角頻率為：它是在ωc的基礎(chǔ)上，增加了與uΩ(t)成正比的頻率偏移。式中kf為比例常數(shù)。rad/s·V最大角頻偏瞬時(shí)角頻率偏移5

4、調(diào)頻信號(hào)的瞬時(shí)相位φ(t)是瞬時(shí)角頻率ω(t)對(duì)時(shí)間的積分，即：式中，φ0為信號(hào)的起始相位。為了分析方便，不妨設(shè)φ0=0，則：瞬時(shí)相偏調(diào)頻指數(shù)FM波的表示式為6調(diào)頻信號(hào)的瞬時(shí)頻率與調(diào)制信號(hào)成線性關(guān)系，而瞬時(shí)相位與調(diào)制信號(hào)的積分成線性關(guān)系。7圖7―1調(diào)頻波波形uC=UCcosωctuΩ(t)=UΩcosΩt82、調(diào)頻信號(hào)的基本參數(shù)在調(diào)頻信號(hào)中，有三個(gè)頻率參數(shù)：(1)載波角頻率ωc：是沒(méi)有受調(diào)時(shí)的載波角頻率。(2)調(diào)制信號(hào)角頻率Ω：它反映了受調(diào)制的信號(hào)的瞬時(shí)頻率變化的快慢。(3)最大角頻偏Δωm：是相對(duì)于載頻的最大角頻偏，與之對(duì)應(yīng)的頻偏Δfm=Δωm

5、/2π，也反映了瞬時(shí)頻率擺動(dòng)的幅度。在頻率調(diào)制中，最大角頻偏Δωm是衡量信號(hào)頻率受調(diào)制的程度的重要參數(shù)，也是衡量調(diào)頻信號(hào)質(zhì)量的重要參數(shù)。9圖7-2調(diào)頻波Δfm、mf與F的關(guān)系(4)調(diào)頻波的調(diào)制指數(shù)mf：mf=Δωm/Ω=Δfm/F。調(diào)頻指數(shù)實(shí)際上是最大的相位偏移，它與調(diào)制信號(hào)的振幅成正比，與調(diào)制頻率成反比，它等于最大頻偏除以調(diào)制頻率。調(diào)頻波的幾個(gè)參數(shù)之間的關(guān)系如圖7-2所示。101．調(diào)頻波的展開(kāi)式式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(wú)窮級(jí)數(shù)進(jìn)行計(jì)算:是周期為2π/Ω的周期性時(shí)間函數(shù),可以將它展開(kāi)為傅氏級(jí)數(shù),其基波角頻率為Ω,

6、即是mf的函數(shù)二、調(diào)頻信號(hào)的頻域分析11因而，調(diào)頻波的級(jí)數(shù)展開(kāi)式為:122．調(diào)頻波的頻譜結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)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+…］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(shí)只產(chǎn)生兩個(gè)邊頻(AM、DSB)，因此調(diào)頻屬于非線性變換。Jn(mf)=J-n(mf),n為偶數(shù)Jn(mf)=－J-

7、n(mf),n為奇數(shù)1312345678910111213mfJn(mf)1.00.80.60.40.20–0.2–0.4n=0n=1n=2n=3mf一定，并不是n越大，Jn(mf)越小，mf〈1時(shí)才成立。對(duì)于mf大于1的情況，有些邊頻分量會(huì)增大，但隨n增大時(shí)，總趨勢(shì)使邊頻分量振幅減小。mf越大，具有較大振幅的邊頻分量就越多；且有些邊頻分量振幅超過(guò)載頻分量振幅。當(dāng)mf為某些值時(shí)，載頻分量可能為零，mf為其它某些值時(shí)，某些邊頻分量振幅可能為零。圖7-3第一類貝塞爾函數(shù)曲線除J0(mf)外，在mf=0的其他各階函數(shù)值均為0，這意味著，當(dāng)沒(méi)有角度調(diào)制時(shí)

8、，除了載波外，不含其他頻率分量。1415圖7―4單頻調(diào)制時(shí)FM波的振幅譜（a）Ω為常數(shù);（b）Δωm為常數(shù)通過(guò)改變?chǔ)う豰來(lái)改變mf時(shí)，