第7章 角度调制与解调(1)

角度调制与解调(1)

7.1 角度调制的原理一、概念与分类 ◆ 高频载波信号可表示为： v0 (t ) = V0 cos(ω0t + 0 ) 高频载波信号可表示为： 即具有三要素：振幅V 频率ω 即具有三要素：振幅 0 、频率ω0、初相位 0 ◆ 角度调制就是用低频信号去控制高频载波的相角 角度调制就是用低频信号去控制高频载波的相角 ——频率或初相位，使频率或相位随调制信号变 频率或初相位， 频率或初相位 化的规律线性变化，而载波的振幅保持不变。 化的规律线性变化，而载波的振幅保持不变。 ◆ 所以，调角有两种情形： 所以，调角有两种情形 有两种情形：若用调制信号控制载波频率，为频率调制，简称调频(FM) (FM); ① 若用调制信号控制载波频率，为频率调制，简称调频(FM); 用调制信号控制载波相位，为相位调制，简称调相(PM) (PM)。 ② 若用调制信号控制载波相位，为相位调制，简称调相(PM)。 无论是FM PM,都会使载波的相位角发生变化， FM或 无论是FM或PM,都会使载波的相位角发生变化，因此二者 统称为角度调制，简称调角。 统称为角度调制，简称调角。1

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◆ FM、PM波在波形、数学表达式、频谱结构、功率 FM、PM波在波形、数学表达式、频谱结构、 波在波形 特性方面，均很相似。 特性方面，均很相似。 ◆ 但PM制缺点多，主要用于数字通信；在模拟系统 PM制缺点多 主要用于数字通信； 制缺点多， FM优点突出 应用较多， 优点突出， 中，FM优点突出，应用较多，故本章主要介绍 调频技术。 调频技术。

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二、调频波的主要技术指标 1.频谱宽度 1.频谱宽度 理论上无限宽，但略去很小的边带分量 边带分量后 理论上无限宽，但略去很小的边带分量后，仍为 有限宽度；可分为宽带调频 窄带调频，前者用于广 宽带调频与 有限宽度；可分为宽带调频与窄带调频，前者用于广 后者用于通信 通信。 播，后者用于通信。 2.寄生调幅 寄生调幅 调频波应该是等幅波， 调频波应该是等幅波，但实际上在调频过程及传 播过程中，往往会引起振幅起伏，称为寄生调幅， 播过程中，往往会引起振幅起伏，称为寄生调幅，应 越小越好。 越小越好。 3.抗干扰能力 抗干扰能力 宽带调频抗干扰能力比AM强得多； AM强得多 宽带调频抗干扰能力比AM强得多；但在弱信号条 件下还不如AM 故采用窄带调频。 AM, 件下还不如AM,故采用窄带调频。 还有一些指标，如载波频率稳定性， 还有一些指标，如载波频率稳定性，非线性失真 以后结合实际情况继续介绍。 等，以后结合实际情况继续介绍。 3

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三、频率调制的实现方法目录 帮助

◆ 直接调频 ◆ 间接调频

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7.1.1 几个基本概念目

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调角时，载波的频率或相位是随时变化的。为此， 调角时，载波的频率或相位是随时变化的。为此， 首先需要建立瞬时频率 瞬时相位的概念 瞬时频率和 的概念。 首先需要建立瞬时频率和瞬时相位的概念。 一、瞬时频率 ——每一瞬间的频率。 每一瞬间的频率。 每一瞬间的频率 (a)表示高频振荡的 图(a)表示高频振荡的 频率是变化的，ω(t)是时 频率是变化的，ω(t)是时 间的函数； (b)则表示 间的函数；图(b)则表示 ω(t)的图像，说明每一时刻 的图像， 的图像 的频率是不同的， 的频率是不同的，称为瞬 时频率。 时频率。5

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二、瞬时相位目录 帮助

——每一瞬间的相位。 每一瞬间的相位。 每一瞬间的相位 设某简谐振荡矢量 设某简谐振荡矢量，其 简谐振荡矢量， 长度为V 长度为Vm,绕原点O 逆时钟方 向旋转，角速度为ω(t) ω(t), 向旋转，角速度为ω(t),矢 量与实轴之间的夹角即为旋 转矢量的相位角。t=0时 转矢量的相位角。t=0时，初 时间为t 相角为 θ0;时间为t时，相位 角为 θ (t) 。矢量在实轴上的 投影 ： 就是简谐振荡的瞬时位置。 v(t) =Vm cosθ(t) ,就是简谐振荡的瞬时位置。6

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dθ (t) 瞬时角速度： 瞬时角速度： (t) = ω dt —瞬时角频率。 瞬时角频率。 瞬时角频率

瞬时相角 ： (t) = ω(t)dt +θ0 θ ∫0

t

角度调制中的两个基本关系式 上述二式是角度调制中的两个基本关系式。 上述二式是角度调制中的两个基本关系式。

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7.1.2 FM、PM波的数学表达式与波形一、调频波 1.数学表达式 1.数学表达式 调制信号： 调制信号： v (t) = V cos t 载波信号： 载波信号： v0 (t) = Vo cosω0t

瞬时频率： ω(t) = ω0 + k f v (t) = ω0 + k f V cos t 瞬时频率： 频移： 的偏移。 频移：瞬时频率相对于载频 ω0 的偏移。 频偏： 的最大值。 频偏：瞬时频率偏离载频 ω0 的最大值。 ωm = k f V 或 fm = k f V / 2π8

= ω0 + ωm cos t

ω ( t ) = k f v ( t ) = k f V cos t

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瞬时相位： 瞬时相位：

θ(t) = ∫ ω(t)dt0 t

t

= ∫ (ω0 + ωm cos t) dt0

ωm = ω0t + sin t

相偏： 信号中瞬时相位偏离 信号中瞬时相位偏离载波相位 的最大值， 相偏：FM信号中瞬时相位偏离载波相位 ω0t 的最大值， 相移， 调频指数m 即最大相移，亦称为调频指数 f 。 最大相移 亦称为调频指数 ωm fm mf = = F

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FM波的数学表达式： FM波的数学表达式： 波的数学表达式

vFM (t) = Vo cos(ω0t + k f ∫ v (t)dt)0

t

= Vo cos(ω0t + mf sin t)FM波的波形: FM波的波形: 波的波形

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二、调相波目录 帮助

瞬时相位： 瞬时相位：

θ (t) = ω0t + kpV (t)= ω0t + kpV cos

t = ω0t + mp cos t相偏: 信号中瞬时相位偏离载波相位 相偏 PM信号中瞬时相位偏离载波相位 ω0t 的 信号中瞬时相位偏离 最大值，亦称为调相指数 调相指数m 最大值，亦称为调相指数 p。

mp = kpV 11

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瞬时频率： 瞬时频率：目录 帮助

频偏：瞬时频率相对于载频 ω0 的偏移。 的偏移。 频偏：

dθ ω(t) = = ω0 kpV sin t dt = ω0 ωm sin t

ωm = mp = kpV

Q ωm ∝ 很高时， 很宽，设备很难实现， ∴ 当 很高时， ωm很宽，设备很难实现，故PM 调制在模拟系统中几乎不采用。 调制在模拟系统中几乎不采用。12

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数学表达式： 数学表达式：目录 帮助

vPM (t) =Vo cos[ω0t + kpv (t)] =Vo cos(ω0t + mp cos t)PM波波形： PM波波形： 波波形

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三、调频与调相的比较

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7.1 .3 FM、PM波的数学表达式与波形目录 帮助

着重说明两点： 着重说明两点： 1.瞬时频率、 1.瞬时频率、瞬时相位与 v (t) 的关系 瞬时频率 ωf (t) ∝ v (t) θ f (t) ∝ ∫ v (t)dtdv (t) θp (t) ∝ v (t) ωp (t) ∝ dt 调频时， 即： 调频时，载波的瞬时频率 与调制信号成线性关系； 线性关系 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 的瞬时相位与调制信号的积分 成线性关系。 成线性关 …… 此处隐藏：2133字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……