文档介绍：第 6 章角度调制和解调(angle modulation and demodulation )
概述
调角信号的分析
调频电路
调频波的解调原理及电路
FM发射机与接收机
调频制的抗干扰性及特殊电路
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任意正弦波信号:
其中:
, 总相角,
振幅,
角频率,
为初相角
如果利用调制信号
去控制三个参量中的某个,
可产生调制的作用:
amphitude modulation AM:
frequency modulation FM :
phase modulation PM:
角度调制
AM调制方式中
AM
DSB
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中
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,调制信息寄生于已调波的频率和相位变化中
SSB
概述
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FM,PM
ω
从已调波中检取出原调制信号的过程称为解调
(AM)振幅解调——检波
(FM)频率解调——鉴频
detection
(frequency discrimination)
(PM)相位解调——检相
(phase detection)
AM
ω
ω
ω
ω
ω
ω
ω
ω
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当进行角度调制(FM或PM)后,其已调波的角频率将是时间的函数
即。可用右图所示的旋转矢量表示
ω(t)
t= t
ω(t)
t =0
实轴
设旋转矢量的长度为
, 且当t=0时,
初相角为,t= t时刻,
矢量与实轴之间的瞬时相角为
,显然有:
而该矢量在实轴上的投影:
调角信号的分析
( instantaneous frequency and phase)
如果设高频载波信号为:
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调制信号:
(1)调频FM:由于已调波频率随调制信号线形变化,则有:
其中:①: 载波角频率,FM波的中心频率.
②: 调频灵敏度,
单位调制信号振幅引起的频率偏移.
③
,瞬时频率偏移(简称频偏),
寄载了调制信息,表示瞬时频率相对于载波频率的偏移.
④最大频偏
另外,由瞬时频率与所对应的瞬时相位的关系,若设
则有:
其中:
⑤
:瞬时相位偏移,
2. 调频信号与调相信号的数学表示:
设:载波:
⑥最大相位偏移:
一般令
,称为FM波的调频指数,于是一般调频信号的
数学表达式:
所以有:
注意:与AM波不同,m f 一般可大于1,且m f 越大,抗干扰性能
越好,但频带越宽。
对于单一频率调制的FM波,由于
由于已调波的相位随调制信号线形变化,则有:
其中:①
:为载波的相位角。
②
:调相灵敏度,
,单位调制信号振幅引起的相位偏移.
③
:瞬时相位偏移,即
相对于
的偏移量。
:
④最大相位移:
(调相指数)
另外,由瞬时相位与所对应的瞬时频率之间的关系,可得:
式中:⑤
; PM波瞬时频偏
⑥最大频偏:
PM波的表达式为:
对于单一频率调制信号
的PM波:
如果设载波:
, 调制信号:
FM波
PM波
(1) 瞬时频率:
3. 调频信号与调相信号的比较
(2)瞬时相位:
(3)最大频偏
(4)最大相位:
(5) 表达式:
讨论:(1)一般调角信号的表达式:
mp
Δωm
Δωm
Ω
mf
Ω
(2)FM波:
(3)PM波:
可以看出调相制的信号带宽随调制信号频率的升高而增加,而调
频波则不变,有时把调频制叫做恒定带宽调制。
(3)调频波的波形
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如果用m代替mf 或 mp ,把 FM 和 PM信号用统一的调角信号来表示
且令
,则单位频率调制的调角信号的表示式可统一
表达成为:
(利用三角公式:
可展开成以下级数:
式中:
称为第一类Bessel function,当m,n一定时,
为定系数,其值可以由曲线和函数表查出。所以:
又利用三角函数积化和差公式:
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所以上式最终可表示为:
讨论:在单一频率信号调制下,调角信号频谱具有的特点:
1 FM/PM 信号的频谱由载频
和无限对上,下边频分量
组成.
其中:
分量:
,其大小决定于m
:
上,下边频分量
,与m和n的大小有关。
ωo-Ω
Ω
Ω
ω
FM / PM的频谱
ωo+Ω
ωo
ωo+2Ω
ωo+3Ω
ωo+4Ω
ωo-2