通信电子线路:第六章 角度调制与解调第1~4节_图文

本章内容 返回总目录 6.1 引 言 6.2 调角波的性质 6.3 调频信号的产生 6.4 调频电路 6.5 调频信号的解调 6.6 限幅器 6.7 调制方式的比较 6.8 集成调频、鉴频电路芯片介绍 本章重点与难点 (一)本章重点 1)调频的概念以及调频信号的基本性质及特点 2)变容二极管调频电路及典型电路分析; 3)电抗管调频电路及典型电路分析; 4)晶体振荡器调频电路; 5)调频信号的产生及调频波的频谱; 6)鉴频的概念,相位、比例鉴频器。 (二)本章难点 1)调相的概念与调相波形 2)相位鉴频器 6.1 引 言 一、调制 FM : 用调制信号控制载波信号的频率,使 载波信号频率随调制信号而变,称为频率调 制或调频; PM : 用调制信号控制载波信号的相位,使 载波信号的相位随调制信号而变,称为相 位调制或调相。 在这两种调制过程中,载波信号的幅 度都保持不变,而频率的变化和相位的变 化都表现为相角的变化,因此,把调频和 调相统称为角度调制或调角。 二、调频和调相统称为调角的原因 一个固定频率的等幅载波 u ? Um cos(?ct ? ?) Um ——载波信号的幅度; ?c ——载波信号的角频率; ? ——载波信号的初相角。 在时间间隔 ?t ? t2 ? t1 内, 相角改变 ?? (t) ? ? 2 ??1 , 当△t足够小时,角频率就是 ?(t) ? d? (t) dt ? (t) ? ??(t)dt ?? (6-3) 用旋转矢量在横轴上的投影表示高频信号, 有 u(t) ? Um cos? (t) (6-4) 将式(6-3)代入式(6-4)中得 ? u(t) ? Um cos[ ?(t)dt ??] (6-5) ? 这说明了无论角频率的变化或相角的变化 都可以归结为式(6-5)中载波角度? (t) 也即 ??(t)dt ?? 的变化,这正是调频与 调相统称“角度调制”的原因。 6.2 调角波的性质 一、调频及其数学表示式 二、调相及其数学表达式 三、调频与调相的关系 四、调角波的频谱 五、调角信号的频带宽度 六、调角信号频谱与调制信号的关系 一、调频及其数学表示式 设调制信号为 u? (t) ? U?m cos ?t 载波信号为 uc (t) ? Um cos?ct ??(t)是由调制信号u? (t)所引起的角频率偏移, 称频偏或频移。它与调制信号成正比,调频时, 载波高频振荡的瞬时频率随调制信号 呈线性变化,其比例系数为Kf 即 ?(t) ? ?c ? ??(t) ? ?c ? Kf u? (t) (6-7) ? ?c ? KfU?m cos ?t ? ?c ? ?? cos ?t 式中,?? 是最大频偏。 ??(t) 的最大值称为最大频偏,用 ?? 表示。 将式(6-7) ?(t) ? ?c ? ?? cos ?t 代入式(6-5) u(t) ? Um cos[??(t)dt ??] 就得到调频信号的数学表达式,即有 ? u(t) ? Um cos[ (?c ? ?? cos ?t)dt ??] (6-8) ? Um cos(?ct ? ?? ? sin ?t ? ? ) ? ?? ? 叫调频m波f ?的??调? 制指数,以符号mf 表示 它是最大频偏与调制信号角频率之比。 mf 值可以大于1(这与调幅波不同,调幅指数 总是小于1的)。所以调频波的数学表达式为 u(t) ? Um cos??ct ? mf sin ?t ?? ? (6-11) 若 ? ? 0,u(t) ?Um cos??ct ? mf sin ?t ? 二、调相及其数学表达式 对于调相波,其瞬时相位除了原来的 载波相位??ct ??? 外,又附加了一个变化 部分,这个变化部分与调制信号成比例关 系,因此总的相角可表示为 ? ?t ? ? ?ct ?? ? KpU?m cos?t (6-12) ? KpU? 称为调相指数,以符号 mp 表示, 即 mp ? KpU?m 将式(6-12) 代入式 u(t) ? Um cos? (t) ? ? u ? Um cos ?ct ?? ? mp cos ?t (6-14) 图6-3 调频波的波形示意图 图6-4 调相波的波形示意图 三、调频与调相的关系 1) 两者在相位上相差 ? 2) 调制指数 ? 调频时调制指数, mf 与调制信号的振幅成正 ? ??f ? ? KfU? ? 比,而与调制频率成反 比。 ? 调相时调制指数,它与 调制信号的振幅成正比, 而与调制频率无关。 mp ? KpU? 3)最大频率偏移的比较 调频时,它的最大频偏 ??f ? KfU?m 与调制信号的振幅成正比,而与调制信号 频率无关。 调相时的最大频偏 ??p ? mP? ? KPU?m? 不仅与调制信号的振幅成正比,而且还和调制 信号的角频率成正比。 调相时,因调相波相位变化,必然产生频率变化。 此时角频率的瞬时值为 ?(t) ? d? (t) ? d dt dt (?ct ? ? ? mp cos ?t) ? ?c ? mp? sin ?t ? ?c ? ??p sin ?t 图6-5 ?? 和 m 随 ? 的变化关系 四、调角波的频谱与有效频带宽度 设 ? ? 0 ,得 u(t) ? Um cos(?ct ? mf sin ?t) ? Um[cos?ct cos(mf sin ?t) ? sin?ct sin(mf sin ?t)] ? ? cos(mf sin ?t) ? J0 (mf ) ? 2 J2n (mf ) cos 2n?t n?1 ? J0 (mf ) ? 2J2 (mf ) cos 2?t ? 2J4 (mf ) cos 4?t ? ...... ? ? sin(mf sin ?t) ? 2 J2n?1(mf )

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