第08讲通信原理角度调制.ppt

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1、角度调制的基本原理角度调制的基本原理频率调制频率调制相位调制相位调制 使高频载波的频率或相位按调制信号的规律变使高频载波的频率或相位按调制信号的规律变化而振幅保持恒定的调制方式，称为化而振幅保持恒定的调制方式，称为频率调制频率调制（FMFM）和和相位调制相位调制(PM)(PM)，分别简称为调频和调相。因为分别简称为调频和调相。因为频率或相位的变化都可以看成是载波角度的变化，频率或相位的变化都可以看成是载波角度的变化，故调频和调相又统称为故调频和调相又统称为角度调制角度调制。角度调制与线性调制不同，已调信号频谱不再角度调制与线性调制不同，已调信号频谱不再是原调制信号频谱的线性搬移，而是频谱的非线

2、性是原调制信号频谱的线性搬移，而是频谱的非线性变换，会产生与频谱搬移不同的新的频率成分，故变换，会产生与频谱搬移不同的新的频率成分，故又称为又称为非线性调制非线性调制。由于频率和相位之间存在微分与积分的关系，由于频率和相位之间存在微分与积分的关系，故调频与调相之间存在密切的关系，即调频必调相，故调频与调相之间存在密切的关系，即调频必调相，调相必调频。调相必调频。角度调制信号的表达式()cos()cS tAtt()ctt()cdttdt()t()dtdt角度调制的基本概念角度调制的基本概念瞬时相位瞬时角频率瞬时相位偏移瞬时角频率偏移()cos()PMcPMStAtkf t()()PMtkf t(

3、)()FMdtkf tdt()cos()tFMcFMStAtkfd()()()ttFMFMtkfdkfd相位调制，是指瞬时相位偏移随调制信号相位调制，是指瞬时相位偏移随调制信号f(t)而线而线性变化性变化。频率调制，是指瞬时频率偏移随调制信号频率调制，是指瞬时频率偏移随调制信号f(t)而而线性变化线性变化。相位灵敏度系数频率灵敏度系数单音调频信号单音调频信号cos()FMcFMSAtKf t dttcosA)t(fmm 其中，其中，为调频指数为调频指数mmFMFMAK coscFMmAtstin调制信号调制信号已调信号已调信号sincmttFM()cosmmttFMmFMFM ()coscos

4、cFMmmcmmtKAttFMttmFM sin)(FMFM 瞬时角频率瞬时角频率瞬时角频偏瞬时角频偏最大瞬时角频偏最大瞬时角频偏瞬时相位瞬时相位瞬时相偏瞬时相偏最大瞬时相偏最大瞬时相偏单音调相信号单音调相信号tcosA)t(fmm ()cos()PMcPMStAtKf t调制信号调制信号已调信号已调信号coscoscPMmmAtKAt其中，其中，为调相指数为调相指数mPMPMAKcoscmttPM()sinmmtt PMmFMPMttmPM cos)(PMPM瞬时相位瞬时相位瞬时相偏瞬时相偏最大瞬时相偏最大瞬时相偏瞬时角频率瞬时角频率瞬时角频偏瞬时角频偏最大瞬时角频偏最大瞬时角频偏sincm

5、mt PMccostt0f(t)t0AM0t0FMPMt0t（a）单频调制信号波形）单频调制信号波形（b）调制载波波形）调制载波波形（c）单频调幅信号波形）单频调幅信号波形（d）单频调频信号波形）单频调频信号波形（e）单频调相信号波形）单频调相信号波形调频与调相的关系（a）斜变信号）斜变信号（b）调相信号波形）调相信号波形（c）调频信号波形）调频信号波形ttt调相与调频的比较调相与调频的比较 在相位调制中，载波相位随着调制信号线性地变化，而频率调制中，载波频率随着调制信号线性地变化。若将调制信号先积分，再对载波进行相位调制，即可得到频率调制信号；反之，如果对调制信号先微分后再对载波进行频率调制

6、，就得到相位调制信号。仅从已调信号的波形是无法区分二者的关系 窄带调频与宽带调频窄带调频与宽带调频当最大相位偏移及相应的最大频率偏移较小时，即一当最大相位偏移及相应的最大频率偏移较小时，即一般认为满足般认为满足()(0.56tFkmd或）时，信号占据带宽窄，属于窄带调频（时，信号占据带宽窄，属于窄带调频（NBFMNBFM）。反之，）。反之，是宽带调频（是宽带调频（WBFMWBFM）。）。例:已知某调角信号为 1)若该信号为调相信号，且 ，试求该调制信号 。2)若该信号为调频信号，且 ，试求该调制信号 。3)求已调信号的最大频偏。63()cos(210100cos210)stAtt4PMk()f

7、 t()f t4FMk 调频信号的产生与解调调频信号的产生与解调 1.调频信号的产生调频信号的产生 产生调频波的方法通常有两种：产生调频波的方法通常有两种：直接法和间接法直接法和间接法。（1）直接法直接法。直接法就是用调制信号直接控制振荡器的直接法就是用调制信号直接控制振荡器的频率，使其按调制信号的规律线性变化。频率，使其按调制信号的规律线性变化。振荡频率由外部电压控制的振荡器叫做压控振荡器振荡频率由外部电压控制的振荡器叫做压控振荡器（VCO）。每个压控振荡器自身就是一个）。每个压控振荡器自身就是一个FM调制器，因为调制器，因为它的振荡频率正比于输入控制电压，它的振荡频率正比于输入控制电压，i

8、(t)=0+Kfm(t)若用调制信号作控制信号，就能产生若用调制信号作控制信号，就能产生FM波。波。（2 2）间接法间接法(倍频法倍频法)。间接法是先对调制信号积分后对载。间接法是先对调制信号积分后对载波进行相位调制，从而产生窄带调频信号波进行相位调制，从而产生窄带调频信号(NBFM)(NBFM)。然后，利。然后，利用倍频器把用倍频器把NBFMNBFM变换成宽带调频信号变换成宽带调频信号(WBFM)(WBFM)。直接法的主要优点：直接法的主要优点：在实现线性调频的要求下，可以获得较在实现线性调频的要求下，可以获得较大的频偏。缺点是频率稳定度不高，往往需要附加稳频电路大的频偏。缺点是频率稳定度不

9、高，往往需要附加稳频电路来稳定中心频率来稳定中心频率。间接调频框图间接调频框图积分器N倍频器相位调器m(t)sNBFM(t)sWBFM(t)Acosct 2.调频信号的解调调频信号的解调 1）非相干解调非相干解调 当输入调频信号为当输入调频信号为()cos()tFMcfStAtkfd()()sin()tFMcFcFdStAAk f ttkfddt 这是一个幅度、这是一个幅度、频率均含调制信息的调幅调频信号，频率均含调制信息的调幅调频信号，用包用包络检波器将其幅度变化取出，并滤去直流后可得调制信号。络检波器将其幅度变化取出，并滤去直流后可得调制信号。设窄带调频信号为，近似有设窄带调频信号为，近似

10、有()cos()sintNBFMcfcStAtAk fdw t相干载波相干载波则相乘器的输出为则相乘器的输出为()(sin)sin2()(1 cos2)22tFMccfcAAsttw tKfdw t 则输出为则输出为()sincC tw t()2fAK f t 2）相干解调相干解调 模拟调制系统的性能比较模拟调制系统的性能比较调制方式传输带宽设备复杂度主要应用AM 较小：调制器简单，解调器采用包络检波，也很简单中短波无线电广播DSB-SC 中等：调制器简单，但要同时传送DSB小导频信号，解调器要采用相干解调，需要同步信号点对点的专用通信；低带宽信号的多路复用SSB较大：调制器较复杂，涉及高性能的滤波或者移相，解调器采用相干解调，需要同步信号短波无线电广播；话音通信，话音频分多路通信FM中等：调制器较复杂，解调器简单微波中继、超短波小功率电台（窄带）；卫星通信、调频立体声广播（宽带）()f tB()2f tB()2f tB()2(1)FMf tB例3-6：见书各种模拟调制系统的性能曲线各种模拟调制系统的性能曲线