角度调制与解调电路ppt课件.ppt

《角度调制与解调电路ppt课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《角度调制与解调电路ppt课件.ppt（34页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、基本内容与基本要求：,重点与难点：调角信号特点；变容管直接调频电路的性能特点；相位鉴频器的性能特点。,基本要求与基本知识点：掌握调角信号特点（时域、频域）及其联系、区别，变容管直接调频电路的组成原理及性能特点；理解变容管间调频电路的工作原理，相位鉴频器的电路组成和工作原理。,角度调制信号的基本特性,调频波解调电路,调角信号的表达式,调角信号的频谱,调角信号的频谱宽度,调频电路概述,调频电路,在正弦波振荡器中实现直接调频,间接调频电路,扩展最大频偏 的方法,限幅鉴频实现方法概述,斜率鉴频电路,相位鉴频电路,概述,5.1角度调制信号的基本特性,5.1.1调频信号和调相信号,5.1.2调角信号的频谱

2、,5.1.3调角信号的频谱宽度,5.1.4小结,1角度调制(调角),(1)调频(FM)：载波信号的频率按调制信号规律变化,(2)调相(PM)：载波信号的相位按调制信号规律变化,两种调制方式统称为角度调制，简称调角。,调角优点：抗干扰能力强 缺点：频谱宽度增加,5.1.1调频信号和调相信号,(1) 调频（FM）信号,使高频载波信号 的频率按调制信号 的规律线性变化，而振幅保持恒定。设：,载波频率，为调频波的中心频率。,由定义，得调频波的角频率：,：单位调制信号产生的频（率）偏（移）；单位为 rad/sV。,2两种调制信号的基本特性,：瞬时频（率）偏（移）,调频波的相位：,调频信号表达式：,（2）

3、、调相信号,使高频载波信号 的相位按调制信号 的规律线性变化，而振幅保持恒定。,调相信号相位表达式：,调相信号表达式：,：单位调制信号产生的相（位）偏（移）；,：瞬时相（位）偏（移）,调相信号频率：,3三种调制方法的基本特性，调频、调相的比较,4调频与调相指数,设单音调制: v(t) = Vmcos t,(1)调频, (t) = c + kfVmcos t = c + mcos t,式中： m = 2fm = kfVm ，最大角频偏，与调制信号振幅 Vm 成正比；, (t) = ct + sin t + 0 = ct + Mfsin t + 0, v(t) = Vmcosct + Mf sin

4、 t +0,(2)调相, (t) = ct + kpVmcos t + 0 = ct + Mpcos t + 0 式中， Mp = kpVm：调相指数，与 Vm 成正比；, (t) = c- Mp sin t = c - msin t,最大角频偏 m = Mp = kpVm ，与 Vm 成正比。, v (t) = Vmcos(ct + Mpcos t + 0),按调制信号对时间的导数值变化的调频信号。,单音调制时，两种已调信号的 (t) 和 (t) 均为简谐波，且 m 随 Vm 和 的变化规律不同。,当 Vm 一定， 由小增大时：,FM 中的 m ( = kf Vm )不变，而 Mf (= k

5、fVm/ )随 成反比地减小。,PM 中的 Mp (= kpVm)不变，而 m ( = Mp )呈正比地增加。,两种已调波均有含义截然不同的三个频率参数：,载波角频率 c ：瞬时角频率变化的平均值。,调制角频率 ：瞬时角频率变化的快慢程度。,最大角频率 m ：瞬时角频率偏离 c 的最大值。,5.1.2调角信号的频谱,1单音调频信号的频谱,将单音调制调频信号 v (t) = Vmcos(ct + Mfsin t) 用指数函数表示：,v(t) = Vmcos(ct + Mfsin t),是 的周期性函数，它的傅里叶级数展开式为,式中,是宗数为 Mf 的 n 阶第一类贝塞尔函数，它满足等式,Jn(M

6、f) =,因而，调频波的傅里叶级数展开式为,v(t) = VmRe (Mf)ej(ct+nt)t = Vm cos(c+n)t,v(t) = Vm cos(c+n)t,= VmJ0(Mf)cosct 载频 + VmJ1(Mf) cos(c + )t - cos(c - )t 第一对边频 + VmJ2(Mf)cos(c+ 2)t + cos(c - 2)t 第二对边频 + VmJ3(Mf)cos(c+3)t - cos(c- 3)t 第三对边频 + ,单音调频信号的频谱由载波分量和无数对边频分量组成:,n 为奇数的上、下边带分量的振幅相等，极性相反；而 n 为偶数的上、下边频分量的振幅相等，极性

7、相同。,载波和各边频分量振幅随 Mf 变化情况。,当 Mf = 0.5，1，5 时调频信号频谱：, 频谱不再是调制信号频谱的简单搬移，而是由载波分量和无数对边频分量所组成，每一边频之间相隔 。, n 为奇数的上、下边频分量振幅相等，极性相反；而 n 为偶数的上、下边频分量振幅相等，极性相同。, n 次边频分量的振幅与贝塞尔函数值 Jn(Mf) 成比例。, 载波与各边频分量的振幅均与调频指数 Mf 有关。Mf 越大，有效边频分量越多。, 对于某些 Mf 值，载波或某边频振幅为零。,1 调频（FM）信号,载波频率，为调频波的中心频率。,调频波的角频率：,：单位调制信号产生的频（率）偏（移）；单位为

8、 rad/sV,一调角信号的基本特性,单音调制的调频波, (t) = c + kfVmcos t = c + mcos t,m = 2fm = kfVm ，最大角频偏, (t) = ct + sin t + 0 = ct + Mfsin t + 0, v(t) = Vmcosct + Mf sin t +0,2 调相（PM）信号,调相信号相位：,：单位调制信号产生的相（位）偏（移）；,按调制信号对时间的积分值变化的调相信号。,单音调制的调相波, (t) = ct + kpVmcos t + 0 = ct + Mpcos t + 0, (t) = c- Mp sin t = c - msin t

9、,最大角频偏 m = Mp = kpVm ，与 Vm 成正比。, v (t) = Vmcos(ct + Mpcos t + 0),按调制信号对时间的导数值变化的调频信号。,Mp = kpVm：调相指数，与 Vm 成正比；,2调频信号的平均功率,根据帕塞瓦尔定理，调频信号的平均功率等于各频谱分量平均功率之和，在单位电阻上，其值为,由第一类贝塞尔函数的特性：,即当 Vm 一定时，调频波的平均功率等于未调制时的载波功率，其值与 Mf 无关。,1调角信号的频宽,忽略振幅小于 Vm( 为某一小值)的边频分量，则调角信号实际占据的有效频谱宽度为 :,L：有效边频对分量的数目，F：调制频率。,在高质量通信系

10、统中，取 = 0.01，相应的 BW 用 BW0.01表示；,在中等质量通信系统中，取 = 0.1，相应的 BW 用 BW0.1 表示。,5.1.3调角信号的频谱宽度,BW = 2LF,图 5-1-5L 随 M 的变化特性,2卡森公式,若 L 不是正整数，则应该用大于并最靠近该值的正整数取代。,当 n M + 1 时，Jn(M) 恒小于 0.1。工程上，为了方便起见，调角信号的有效频谱宽度可用卡森公式进行估算,BWCR = 2(M + 1)F,当 M 1 时，有 BWCR 2F ，调角信号的频谱由载波分量和一对幅值相同，极性相反的上、下边频分量组成，称窄带调角信号。,M 1 时：有 BWCR

11、2MF = 2fm (M = )称为宽带调角信号。,讨论：, 作为调频信号时，由于 fm 与 Vm 成正比，因而，当 Vm 即 fm 一定时，BWCR 也就一定，与 F 无关。, 作为调相波时，由于 fm = MPF ，其中 MP 与 Vm 成正比(MP = kpVm)，因而当 Vm 一定时， BWCR 与 F 成正比的增加。,3复杂调制信号谱宽,复杂信号调制时，调频信号占有的频谱宽度仍可用单音调制时的公式表示，仅需将其中的 F 用调制信号中最高调制频率 Fmax 取代，fm 用最大频偏取代。,例 1：在调频广播系统中，按国家标准规定 (fm)max = 75 kHz， Fmax = 15 k

12、Hz，通过计算求得,BW0.01= 2LFmax = 2 8 15 kHz = 240 kHz,因此，实际选取的频谱宽度为 200 kHz，即二值的折中值。,例 2：利用近似公式计算以下情况的调频波的频带宽度。,(1) fm = 75 kHz， Fmax = 0.1 kHz， (2) fm = 75 kHz， Fmax = 1 kHz， (3) fm= 75 kHz， Fmax = 10 kHz。,解： BWCR = 2(M + 1)F = 2( fm + F ),(1) BWCR= 2 (75 + 0.1) kHz 150 kHz(2) BWCR= 2 (75 + 1) kHz = 152

13、kHz(3) BWCR= 2 (75 + 10) kHz = 170 kHz,尽管调制频率变化了100 倍，但频带宽度变化很小。,5.1.4小结, 调频和调相是两种幅度 Vm 恒定的已调信号，它们的平均功率 Pav 仅取决于 Vm，而与 Mf (或 Mp)无关。, 调频和调相均是由无限频谱分量组成的已调信号，它没有确定的频谱宽度，工程上根据一个准则来确定有效的频谱宽度，且其值与 M 的大小密切相关。, 实现方法：工程上，调制与解调电路，在做某些近似后，相乘器仍可作为构成电路的主要器件(例：矢量合成法调相电路、乘积型鉴相电路)。,1）、此调角波是调频波还是调相波？写出数学表达式。,2）、求,2）、若为调相波，求BW、,