第7章角度调制及解调——高频电路.ppt

第7章 角度调制与解调 7.1 角度调制信号分析 7.2 调频器与调频方法 7.3 调频电路 7.4 鉴频器与鉴频方法 7.5 鉴频电路 概 述 在无线通信中，频率调制和相位调制是又一类重要的调制方式。 1、频率调制又称调频(FM)，它是使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)，而振幅保持恒定的一种调制方式。调频信号的解调称为鉴频或频率检波。 2、相位调制又称调相(PM) ，它的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。 3、角度调制特点：调频和调相统称为角(度)调(制)，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通常比原调制信号带宽大得多，因此角度调制信号的频带利用率不高，但其抗干扰和噪声的能力较强。 另外，角度调制的分析方法和模型等都与频谱线性搬移电路不同。 4、调频与调相的关系 调频波和调相波都表现为高频载波瞬时相位随调制信号的变化而变化，只是变化的规律不同而已。由于频率与相位间存在微分与积分的关系，调频与调相之间也存在着密切的关系，即调频必调相，调相必调频。 一般来说，在模拟通信中，调频比调相应用广泛，而在数字通信中，调相比调频应用普遍。本章只着重讨论模拟调频。 7.1 角度调制信号分析 一、调频信号的时域分析 1、调频信号的表达式与波形 设调制信号为单一频率信号uΩ(t)=UΩcosΩt，未调载波电压为uC=UCcosωct，则根据频率调制的定义，调频信号的瞬时角频率为： 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： 式中， 为信号的起始角频率。为了分析方便，不妨设φ0=0，则式（7-2）变为： 式中， 为调频指数。FM波的表示式为 2、调频信号的基本参数 在调频信号中，有三个基本参数： (1) 载波角频率ωc：是没有受调时的载波角频率。 (2) 调制信号角频率Ω：它反映了受调制的信号的瞬时频率变化的快慢。 (3) 最大角频偏Δωm：是相对于载频的最大角频偏，与之对应的频偏Δfm=Δωm/2π，也反映了瞬时频率摆动的幅度。调频广播中规定最高频偏为 7 5 千赫. 在频率调制中，最大角频偏Δωm是衡量信号频率受调制的程度的重要参数，也是衡量调频信号质量的重要参数。 二、调频信号的频域分析 1．调频波的展开式 因为式（7-4）中的 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Ω，即 它随mf变化的曲线如图7-3所示，调频波的级数展开式为: 2．调频波的频谱结构和特点 将(7-7)式进一步展开，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） 当调频波的调制指数mf较小时，由图7-3可知，|J1(mf)| |J2(mf)| |J3(mf)|….,此时可认为调频波只由ωc和ωc±Ω边频构成。这种调频波称为窄带调频(NBFM)。 3、调频信号的带宽 从原理上讲，调频波包含无穷多频率分量，其带宽是没有意义的。但从工程上看，幅度较大的边频分量是不多的。 (1) 确定带宽的准则 通常选取有影响边频分量的的准则是：信号的频带宽度应包括幅度大于未调载波1%以上的边频分量，即 |Jn(mf)| ≥0.01 不过，在要求不高的场合，此标准也可定为5%甚至10%。 对于不同mf值，有用边频数目(2n)可查贝塞尔函数表。 满足|Jn(mf)|≥0.01的n/mf与mf的关系曲线如图7-6所示。 (2) 宽带调频与窄带调频及带宽 由图可见，当mf很大时，n/mf趋近于1。 宽带调频(WBFM)：是指调频时其调制指数mf1的调频。因此宽带调频时，应将n=mf的边频包括