第7章 模拟角度调制与解调.ppt

7.1 概述 模拟频率调制和相位调制合称为模拟角度调制(简称调角)。 相位是频率的积分, 故频率的变化必将引起相位的变化, 反之亦然。调频信号与调相信号在时域特性、 频谱宽度、 调制与解调的原理和实现方法等方面都有密切的联系。 模拟角度调制与解调属于非线性频率变换, 比属于线性频率变换的模拟振幅调制与解调在原理和电路实现上都要困难一些。 由于角度调制信号在抗干扰方面比振幅调制信号要好得多, 因此，虽然要占用更多的带宽, 但仍得到了广泛的应用。 在模拟通信中, 调频制比调相制更加优越, 故大都采用调频制。 本章在介绍电路时, 以模拟调频电路、 鉴频(频率解调)电路为主题, 但由于调频信号与调相信号的内在联系, 调频可以用调相电路间接实现, 鉴频也可以用鉴相(相位解调, 也称相位检波)电路间接实现, 因此实际上也介绍了一些调相与鉴相电路。 7.2 角度调制与解调原理 7.2.1 调角信号的时域特性 1. 调频信号 假设 高频载波为： 调制信号为： 则 调频信号的瞬时角频率为： 瞬时相位为： 调频信号： 其中， kf 为比例系数， 初相位 。 调频信号的振幅恒定, 瞬时角频率是在固定的载频上叠加一个与调制信号电压成正比的角频率偏移(简称角频偏) 瞬时相位是在随时间变化的载波相位 上叠加了一个与调制电压积分成正比的相位偏移(简称相偏) 。 其最大角频偏Δωm和调频指数(最大相偏)Mf分别定义为： 若调制信号是单频信号, 即 则相应的调频信号， 即 2. 调相信号 假设 高频载波为 调制信号为 则 调相信号的瞬时相位为 瞬时角频率为 调相信号为 其中， kp为比例系数， 初相位 。 调相信号的振幅恒定, 瞬时相位是在随时间变化的载波相位 上叠加了一个与调制电压成正比的相偏 瞬时角频率是在固定载频上叠加了一个与调制电压的导数成正比的角频偏 最大角频偏Δωm和调相指数(最大相偏)Mp分别定义为: 若调制信号是单频信号, 即 则相应的调相信号， 即 3. 调频信号与调相信号时域特性的比较 如图所示，调制信号分别为单频正弦波和三角波时调频信号和调相信号的相关波形。 结论： 调频信号与调相信号的相同之处: ① 都是等幅信号。 ② 频率和相位都随调制信号而变化, 均产生频偏与相偏， 成为疏密波形。 正频偏最大处， 即瞬时频率最高处， 波形最密； 负频偏最大处， 即瞬时频率最低处， 波形最疏。 调频信号与调相信号的不同之处: ① 频率和相位随调制信号变化的规律不一样。 例如， 对于调频信号来说， 调制信号电平最高处对应的瞬时正频偏最大， 波形最密； 对于调相信号来说， 调制信号电平变化率（斜率）最大处对应的瞬时正频偏最大， 波形最密。 ②从下表数据可以看出, 调频信号的调频指数Mf与调制频率有关, 最大频偏与调制频率无关, 而调相信号的最大频偏与调制频率有关, 调相指数Mp与调制频率无关。 ③从理论上讲, 调频信号的最大角频偏Δωm＜ωc, 由于载频ωc很高, 故Δωm可以很大, 即调制范围很大。 由于相位以2π为周期, 因此调相信号的最大相偏(调相指数)Mp＜π,故调制范围很小。 7.2.2 调角信号的频谱 单频调制时, 调频信号与调相信号的时域表达式是相似的, 仅瞬时相偏分别随正弦函数或余弦函数变化, 无本质区别, 故可写成统一的调角信号表达式， 即 式中用调角指数M 统一代替了Mf 与 Mp。 调角信号表达式可展开为： 贝塞尔函数理论中的两个公式: 注： Jn(M)是宗数为M的n阶第一类贝塞尔函数。 下面是宗数为M的n阶第一类贝塞尔函数曲线, 和M为几个离散值时的贝塞尔函数值。 将两个贝塞尔公式代入调角信号表达展开式，可得 单频调角信号频谱的特点: 单频调角信号频谱由载频和无穷多组上、下边频组成, 这些频率分量满足ωc±nΩ, 振幅为 Jn(M) Ucm , n=0, 1, 2, …。 Ucm是调角