高频电子线路(第八章角度调制与解调)浅析.ppt

调频与调相的关系 即: 对一个调制信号先积分再调相,等价于直接对这个信号进行调频。 * 从波形上对上述关系的验证 t t t 4π 2π 6π 8π 0 8π 12π -2π 10π t 16π 0 16π 与方波的调频波一样 * * (2) 把 先微分后再调频，可以得间接调相（indirect PM） (1) 如果把 先积分后，再经过调相器，也可得到对 而言的调频波，也称为间接调频。（indirect frequency modulation） 调频与调相的关系总结 调制信号为单一余弦信号时调频波和调相波表达式 调制信号为单一余弦信号时的调频波表达式 * 调制信号为单一余弦信号时的调相波表达式 * §8.2.3 调制指数（即最大相移） 、最大频偏 及二者的关系 * 调频波的最大频偏 * 调相波的最大频偏 * * 讨论 m p Δωm Δωm Ω m f Ω （1）FM波： （2）PM波： 例题8.2 已知一调频波表达式为 求调制指数和最大频偏 * §8.2.4 调频波和调相波的带宽 这两个函数不是初等函数，需要用贝塞尔函数将其展开 塞尔函数是微分方程 的解 在物理学中求解圆柱体冷却问题时提出的函数 后来成为一个工具函数，可以用来展开嵌套的三角函数 * 用贝塞尔级数展开嵌套三角函数 * 调频波的频谱成分 … ωo-Ω Ω Ω ω FM / PM的频谱 ωo+Ω ωo ωo+2Ω ωo+3Ω ωo+4Ω ωo-2Ω ωo-3Ω ωo-4Ω Ω ωo ω 调制信号vΩ 载波vo * * ωo-Ω Ω Ω ω FM / PM的频谱 ωo+Ω ωo ωo+2Ω ωo+3Ω ωo+4Ω ωo-2Ω ωo-3Ω ωo-4Ω FM/PM 信号的频谱由载频 和无限对上，下边频分量 组成. 其中： 分量： ，其大小决定于m f 上,下边频分量 : ,与mf和n的大小有关。 一般有 : 各边频分量与载频分量之间的频率间距为nΩ，且当n为偶数时，上下边频分量符号相同，而当n=奇数时，上下边频分量符号相反。 * 3 实际上可以把调角信号认为是有限带宽的信号，那么在决定调角信号的带宽时，要考虑到各高次项的边频分量的取舍，这取决于实际应用中允许解调后信号的失真程度。 凡是振幅小于未调载波振幅的10%—15%的边频分量可以忽略不计。 常用的工程准则： 调频波的带宽计算 根据贝塞尔函数特点，频谱中90%能量集中于2(mf +1)f的带宽内，其中f=Ω/2π 因此调频波的带宽通常按BW=2(mf +1)f来计算 窄带调频与宽带调频 如果mf 1，称为窄带调频，此时 BW≈2f 主要用于警察、政府、消防专用通信 如果mf 1，称为宽带调频，此时 BW≈2 mf f=2Δfmax Δfmax为最大频偏 主要用于高保真度的调频电台 * 例题8.3(教材364/411页例8.2.1) 调制信号的最大频率变化了100倍，但调频波的带宽变化很小，这是调频比调相的优越之处 * 在上题中，为什么最大频偏可以是常数？ * 关于调频波的功率 * §8.2.5 为什么模拟信号很少使用调相方式? * 调制信号对调角波带宽的影响 * 调制信号频率改变时 调频波的有效带宽基本保持不变； 调相波的有效带宽随调制信号频率而变化。 调制信号幅度改变时 调频波和调相波的有效带宽均随调制信号幅度改变。 * 例： 角调波u(t)=10cos(2π×106 t+10cos2000πt)(V)，试确定： （1）最大频偏；（2）最大相偏；（3）信号带宽； （4）此信号在单位电阻上的功率；（5）能否确定这是FM波或是PM波？ 题意分析：这是考查角度调制基本概念的典型题目，包括表达式、最大频偏、最大相偏、带宽和功率等。 解： （1）最大频偏 * （2）最大相偏 （3）信号带宽 （4）单位电阻上的信号功率 不论是FM 还是PM信号，都是等幅信号，其功率与载波功率相等。 （5）由于不知调制信号形式，因此仅从表达式无法确定此信号FM波还是PM波。 §8.3 调频方法概述 根据调频和调相的内在关系，可分为 直接调频 间接调频（对调制信号先积分再调相） * §8.3.1 直接调频原理 用调制信号改变LC器件的值，从而改变谐振频率，完成调频作用 利用C性质器件（如变容二极管）的压控特性 利用L器件的流控特性 利用三端式振荡器中三极管参数受调制信号控制而改变的原理 * 直接调频法： 优点：可获得较大频偏. 缺点：中心频率稳定性差，常采用自动频率微调电路来克服。 §8.3.2 间接调频原理 载波 振荡器 缓冲 电路 防止振荡器受后面电路干扰 调相器 调制信号 积分电路