11第七章调角波,直接调频方法(4学时).pptVIP

通信电路 第七章 模拟角度调制与解调电路 （非线性频率变换电路） 调制与解调 7.1概述 7.2角度调制与解调原理 基本概念 频率调制信号的性质 7.3调频电路 技术指标 直接调频电路 间接调频电路 7.4鉴频电路 7.1概述 正弦波的瞬时频率和瞬时相位随调制信号变化的调制，称为角度调制 如果瞬时频率随调制信号线性变化，称为频率调制（Frequency Modulation） 如果瞬时相位随调制信号线性变化，称为相位调制（Phase Modulation） 从考察瞬时频率和瞬时相位的关系入手，研究频率调制和相位调制之间的关系 7.2角度调制与解调原理 余弦信号 全相角 瞬时相位 称某一时刻的全相角为瞬时相位 瞬时频率 称某一时刻的角频率为瞬时频率 如果是纯余弦信号，瞬时频率为?c 7.2.1调角信号的时域特性 频率调制是使余弦信号的瞬时角频率与调制信号成线性关系变化，而初始相位不变 相位调制，保持余弦信号的中心角频率不变，而使其瞬时相位与调制信号成线性关系变化 调频波与调相波 调频波与调相波的关系 频率调制和相位调制都是改变载波信号的相角，只是该相角的变化随调制信号的变化关系不同 如果事先不知道调制信号的动态变化特性，就不能区分调频波和调相波 如果先将调制信号经积分处理后，再进行相位调制，得到的是调制信号的调频波 如果先将调制信号经微分处理后，再进行频率调制，得到的是调制信号的调相波 调角指标：最大频偏与调制指数 调制指数 调频波的调制指数有如下特点 mF等于最大相偏 mF可以小于1，可以大于1 mF正比于频偏??m mF反比于调制信号频率? 调相波 调角波参数比较 7.2.2调角信号的频谱 频率调制过程是一个非线性过程，分析比较复杂 为了避免复杂的计算和分析，我们只讨论最为简单的单频和双频情况，所得结果可以用来揭示一般调频信号的频谱情况 调制信号为单频余弦信号 调制信号为双频余弦信号 调频波的傅立叶展开表示 单频调制信号的调频波可以分解为无穷多个间隔为调制信号频率的余弦波的叠加 调频波除了载波频率外，还有无穷多个旁频分量，其幅度由调制指数的第一类Bessel函数决定 贝塞尔函数的性质 调频波频谱结构 理论上包含无穷多个旁频分量 各旁频分量之间的距离是调制信号频率：?，F 各频率分量的幅度由贝塞尔函数决定：Jn(mF) 奇次旁频分量的相位相反：J-(2k+1)(mF) = -J(2k+1)(mF) 调频波频谱结构特点 调频波的频谱结构与调制指数mF关系密切。mF愈大，则具有一定幅度的旁频数目愈多，这是调频波频谱的主要特点 与标准调幅情况不同，调频波的调制指数可大于1，而且通常应用于大于1的情况 对于某些特殊的mF值，载频分量或某次旁频分量的幅度可以为零：例如，当mF=2.40,5.52,8.65时，没有载频分量 频率调制不是将信号的频谱在频率轴上平移,而是将信号各频率分量进行非线性变换，调频是非线性频率变换 调频波各频谱分量的功率分配 调频波是一个等幅波，所以它的总功率为常数，不随调制指数的变化而变化，并且等于未调载波的功率 调制后，已调波出现许多频率分量，这个总功率就分配到各分量之中 随调制指数的不同，各频率分量之间功率分配的数值不同 7.2.3 调频波的带宽 调频波所占的带宽，理论上说是无穷宽的，因为它包含有无穷多个频率分量 但实际上，在调制指数一定时，超过某一阶数的贝塞尔函数的值已经相当小，其影响可以忽略，这时则可认为调频波所具有的频带宽度是近似有限的 近似公式 窄带调频 mF1时，调频波主要频率分量只有载波频率和两个边频，它与用同样调制信号进行标准调幅所得调幅波的频带宽度相同 通常，把这种情况的频率调制称为窄带调频 宽带调频：恒定带宽调频 在调制指数较大的情况下，调频波的带宽约等于二倍频偏 通常，把这种情况的频率调制称为宽带调频 又称为恒定带宽调频 例：由调制指数得到频谱结构 一个FM调制器的最大频偏为10kHz，调制信号频率为10kHz，载波频率为500kHz，幅度为10V，求 最小带宽(幅值0.01) 最小带宽近似值（幅值0.1） 输出频谱结构图 解 例：由频谱结构确定调制指数 调制信号为双频信号 组合频率 双频调制信号调频波性质 当两个频率不同的信号同时对一个载波进行频率调制时，所得调频波的频谱中，除有载波角频率分量?c及?c?n?1和?c?k?2分量外，还有?c?n?1?k?2分量，它们是两个调制信号频率之间的组合频率分量 频带宽度近似有限，公式相似 调频波的性质 三个频率 中心角频率：?c （fc） 调制信号角频率：? （F） 调制频偏：??m （?fm） 恒定带宽 在调制指数较大的情况下，调频波的带宽近似等于两倍的频偏 和调制信号频率几乎无关 调相波带宽与调制信号频率有关 调相波频带