第6章角度调制与解调分解.doc

第 6 章 角度调制与解调电路 本章的基本内容： （1）掌握调频信号的基本特性 （2）了解调频信号的产生方法，掌握直接调频电路的工作原理，了解间接调频的原理 （3）了解调频波的解调方法，理解典型鉴频电路的工作原理，了解乘积型和叠加型鉴相原理。 本章的重点和难点 重点： 调频信号的数学表达式、频谱带宽及特点。 变容二极管直接调频电路组成、工作原理及分析方法。 斜率鉴频电路与相位鉴频电路的组成及工作原理。 难点： 调频信号的频谱及带宽。 变容二极管调频电路的工作原理。 引言 频率调制：用待传输的低频信号去控制高频载波信号的频率 相位调制：用待传输的低频信号去控制高频载波信号的相位 频率调制和相位调制都使载波信号的瞬时相位受到调变，统称为角度调制。所不同的是：频率调制使载波信号的频率随调制信号线性变化，而相位调制则使载波信号的相位随调制信号线性变化。 解调：从高频已调信号中还原出原调制信号 角度调制电路是频谱的非线性变换电路 6.1 调角信号的基本特性 主要要求： 掌握瞬时角频率与瞬时相位的关系 掌握调频和调相信号的概念、异同和关系 掌握调频和调相信号的典型表达式、主要参数 和波形特点。 了解调角信号的频谱，理解其带宽。 6.1.1 瞬时角频率与瞬时相位 可用长度、与实轴夹角((t)的旋转矢量表示 图6-1 余弦信号的矢量表示 矢量初始相位为(0，以 ((t)的角速度绕O反时针旋转。 瞬时相位 （6-1） 瞬时角频率 （6-2） 当( = (c时： （6-3） 6.1.2 调频信号与调相信号 一、调频信号 载波信号： （6-4） 调制信号： 调频波瞬时角频率：((t) = (c+ k(t) （6-5） 瞬时相位 （6-6） 为方便分析，通常令，则FM信号为 （6-7） 单频调制时，设 则 （6-8） （6-9） （6-10） （6-11） （6-12） 二、调相信号 载波信号： （6-13） 调制信号： 瞬时相位： （6-14） 故调相信号 （6-15） （6-16） 图6-2 调频信号的波形 图6-3 调相信号的波形 三、调频信号与调相信号的比较 调制前后载波振幅均保持不变。将调制信号先微分，然后再对载波调频，则得调相信号；将调制信号先积分，再对载波进行调相，则得调频信号。即调频与调相可互相转换。 图6-4 一定，和随变化的曲线 6.1.3 调角信号的频谱与带宽 一、调角信号的频谱 FM信号和PM信号的数学表达式的差别仅仅在于附加相位的不同，前者的附加相位按正弦规律变化，而后者的按余弦规律变化。按正弦变化还是余弦变化只是在相位上相差π/2 而已，所以这两种信号的频谱结构是类似的。 分析时可将调制指数mf 或mp用m代替，从而把它们写成统一的调角信号表示式 （6-17） 调角信号的频谱 （6-18） 在贝赛尔函数理论重，已证明存在下列关系式 （6-19） 式中的是以m为宗数的n阶第一类贝赛尔函数。 6.1.3 调角信号的频谱与带宽 调角信号频谱不是调制信号频谱的线性搬移。而是由载频分量和角频率为（±nΩ）的无限对上、下边频分量构成。这些边频分量和载频分量的角频率相差。当n为奇数时，上、下边频分量的振幅相同但极性相反； 当n为偶数时，上、下两边频分量的振幅和极性都相同。而且载频分量和各边频分量的振幅均随Jn(m) 而变化 。 Jn(m) 随m、n 变化的规律 图6-5 贝塞尔函数曲线 n增大时，总趋势使边频分量振幅减小。m越大，具有较大振幅的边频分量就越多；且有些边频分量振幅超过载频分量振幅。当m为某些值时，载频分量可能为零，m为其它某些值时，某些边频分量振幅可能为零。 图6-6 m 分别为0.5 、2.4、5 时的调角波频谱图 在相同载波和相同调制信号作用下，m分别为0.5、2.4 、5时的调角波频谱图 二、调角信号的功率 调角波的平均功率等于未调制的载波功率即改变m，仅使载波分量和各边频分量之间的功率重新分配，而总功率不会改变。 三、调角信号的带宽 由于n增