高频第七章技术分析.ppt

第七章 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 第七章 角度调制与解调 频率调制又称调频（FM），是使高频振荡信号的频率按调制信号的规律变化，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。 相位调制又称调相（PM），是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。 频率与相位间存在微分与积分的关系，故调频与调相之间存在着密切的关系，即调频必调相，调相必调频。调频和调相统称为角度调制，属于频率的非线性变换，其抗干扰和噪声的能力较强。 第七章 角度调制与解调 FM，PM调制方式中：属于频谱的非线性搬移电路，已调波为等幅波，调制信号寄生于已调信号的的频率和相位变化中。 角 度 调 制 AM调制方式中，AM，DSB，SSB属于频谱线性搬移电路，调制信号寄生于已调信号的振幅变化之中。 角度调制 （AM）振幅解调——检波 （FM）频率解调——鉴频 （PM）相位解调——鉴相 7.1 角度调制信号分析 第七章 角度调制与解调 （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, 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 调频信号的时域分析 可得FM波的表示式为： 调频信号的时域分析 调频信号的波形 调频信号的时域分析 调频信号的时域分析 ：最大频偏 2、调频信号的基本参数 ωc 载波角频率：是没有受调时的载波频率。 Ω 调制信号角频率：它反映了受调制的信号的瞬时频率变化的快慢。 Δωm 最大角频偏是相对于载频的最大角频偏（峰值角频偏） ：kf是个比例常数，表示UΩ对最大角频偏的控制能力，它是单位调制电压产生的频率偏移量，称为调频灵敏度。 ：调频波的调制指数与UΩ成正比（因此也成为调制深度），与Ω成反比。 调频信号的时域分析 调频波Δfm、mf与F的关系 结论：1、幅度不变，频率（相位）随uΩ(t)变，通过信号 的疏密或通过零点的个数而定； 2、各种干扰主要表现在振幅上，因此，调频波的 抗干扰能力强。 调频信号的时域分析 通过分析可见：调频是将消息寄载在频率上而不是在振幅上，也可以说在调频信号中消息是蕴藏于单位时间内波形数目或者说零交叉点数目中。由于各种干扰作用主要表现在振幅上，而在调频系统中，可以通过限幅来消除这种干扰，因此FM波抗干扰能力较强。 调频信号的时域分析 （二） 调频信号的频域分析 调频信号的频域分析 式中，cos(mfsinΩt)和sin(mfsinΩt)是周期性函数，可以分别将它们展开成傅氏级数，即 将单频调制的调频信号的表示式展开 1、调频波的展开式 是宗数为mf的n阶第一类贝塞尔函数。 调频信号的频域分析 所以： 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0 -0.2 -0.4 第一类贝塞尔函数曲线 调频信号的频域分析 说明：调频波的频谱是由载频和无数边频分量组成的，其振幅由mf决定。理论带宽应为无穷大，但实际应用总做一定限制。 2、调频信号的频谱 调频信号的频域分析 FM信号的频谱有如下的特点： 调频信号的频域分析 ① 以载频fc为中心，由无穷多对以调制信号频率F为间隔的变频分量组成，各分量幅值取决于Bessel函数，且以fc对称分布； ② 载频分量并不是最大，有时为零； ③ FM信号的功率大部分集中在载频附近； ④ 频谱结构与mf有密切关系： 在F一定时，Δfm →mf →有影响的边频数目增加→频谱就会展宽。 在Δfm一定时，F → mf →有影响的边频数目增加→主要频谱宽度基本不变。 调频信号的频域分析 宽带调频（WBFM）： 3、调频信号的带宽 窄带调频（NBFM）： 广泛应用的调频波的带宽公式，又称卡森（Carson）公式： FM举例：调频广播 调频广播的频率范围：88~108MHz，频道间隔为200KHz，最高调制频率Fmax=15kHz；最大频偏Δfm=75kHz，带宽Bs=180kHz。 调频信号的频域分析 4、调频波的功率 由于余弦项的正交性，总和的均方值等于各项均方值的总和， 由FM波的展开式可得： 调频信号的功率： 调