第8章__角度调制与解调—频谱.ppt

Chapter 8 角度 调制与解调 —频谱非线性变换电路 §8.1 概述 §8.2 调角波的性质 §8.3 调频方法及电路 §8.4 调角信号解调 §8.5 调频制的抗干扰(噪声)性能 §8.1 概述 角度调制是用调制信号去控制载波信号角度(频率或相位)变化的一种信号变换方式。如果受控的是载波信号的频率，则称频率调制(Frequency Modulation)，简称调频，以FM表示；若受控的是载波信号的相位，则称为相位调制(Phase Modulation)，简称调相，以PM表示。无论是FM还是PM，载频信号的幅度都不受调制信号的影响。 调频波的解调称为鉴频或频率检波，调相波的解调称鉴相或相位检波。与调幅波的检波一样，鉴频和鉴相也是从已调信号中还原出原调制信号。 角度调制与解调和振幅调制与解调最大的区别在频率变换前后频谱结构的变化不同。其频率变换前后频谱结构发生了变化，所以属于非线性频率变换。 和振幅调制相比，角度调制的主要优点是抗干扰性强，因此FM广泛应用于广播、电视、通信以及遥测方面，PM主要应用于数字通信。 角度调制的主要缺点是占据频带宽，频带利用不经济。 §8.2 调角波的性质 一、调频波和调相波的波形和数学表达式 调频时，在式(8-1)中，高频正弦载波的角频率不再是常数?0，而是随调制信号变化的量。即调频波的瞬时角频率?(t)为 图(c)为瞬时频率的形式，是在载频的基础上叠加了随调制信号变化的部分。 图(d)为调频时引起的附加相位偏移的瞬时值，由式(8-3)可知，??(t)与调制信号相差90?。 图8-2画出了调相波的瞬时频率、瞬时相位随调制信号(单音信号)变化的波形图。 例8-1 求v(t)=5cos( t+sin5? t)在t=0时的 瞬时频率。 根据以上分析得出如下结论：调频时，载波的瞬时频率与调制信号成线性关系，载波的瞬时相位与调制信号的积分成线性关系；调相时，载波的瞬时频率与调制信号的微分成线性关系，而载波的瞬时相位与调制信号成线性关系。调频与调相的比较可参见表8-1。 二、调角信号的频谱与有效频带宽度 三、调频波与调相波的联系与区别 设F=1kHz，mf= mp=12，这时，FM与PM信号的谱宽相等，为26kHz。但是当调制信号幅度不变而频率增加到2kHz及4kHz时，对FM波来说，虽然调制频率提高了，但因mf减小，使有效边频数目减小，所以有效谱宽只增加到28kHz及32kHz，即增加是有限的。对PM波来说，mp不变，故谱宽随F成正比例地增加到52kHz及104kHz，因而占用的频带很宽，极不经济。 §8.3 调频方法及电路 可变电抗器件的种类： 变容二极管 具有铁氧体磁芯的电感线圈 电抗管电路 直接调频法的优点：原理简单，频偏较大 缺点：但中心频率不易稳定。 在正弦振荡器中，若使可控电抗器连接于晶体振荡器中，可以提高频率稳定度，但频偏减小。 先将调制信号进行积分处理，然后用它控制载波的瞬时相位变化，从而实现间接控制载波的瞬时频率变化的方法，称为间接调频法。 间接调频法的优点： 实现调相的电路独立于高频载波振荡器以外，所以这种调频波突出的优点是载波中心频率的稳定性可以做得较高。 缺点：可能得到的最大频偏较小。 二、变容二极管直接调频电路 变容二极管调频电路是一种常用的直接调频电路，广泛应用于移动通信和自动频率微调系统。其优点是工作频率高，固有损耗小且线路简单，能获得较大的频偏，其缺点是中心频率稳定度较低。 加到变容管上的反向电压，包括直流偏压V0和调制信号电压v?(t)=V?cos?t， vR(t)=V0+V?cos?t 由振荡器的等效电路可见，这是电容三点式电路，变容管部分接入振荡回路，它的固定反偏电压由+9V电源经电阻56k?和22k?分压后取得，调制信号v?经高频扼流圈47?H加至变容管起调频作用。图中各个1000pF电容对高频均呈短路作用，振荡管接成共基极组态。 变容二极管调频电路的优点是电路简单，工作频率较高，容易获得较大的频偏，在频偏不需很大的情况下，非线性失真可以做得很小。 其缺点是变容管的一致性较差，大量生产时会给调试带来某些麻烦；另外偏置电压的漂移、温度的变化会引起中心频率漂移，因此调频波的载波频率稳定度不高。 三、