频率调制与解调
无线通信中的调制与解调技术
无线通信中的调制与解调技术一、调制技术1. 调制的概念和作用- 调制是指将要传输的信息信号与载波信号进行叠加或控制，使其适应信道传输的过程。
- 调制的作用是将低频信息信号转换为高频载波信号，以便在信道中传输和接收。
2. 常见的调制技术- 幅度调制（AM）：通过改变载波的振幅来传输信息。
- 频率调制（FM）：通过改变载波的频率来传输信息。
- 相位调制（PM）：通过改变载波的相位来传输信息。
3. 不同调制技术的特点和应用- AM调制：简单且易于实现，但抗干扰能力较差，适用于电台广播。
- FM调制：对抗干扰能力强，适用于音频广播和无线电通信。
- PM调制：对抗干扰能力较差，适用于调频电视、雷达和导航系统。
4. 调制技术的发展趋势- 数字调制：将数字信号直接调制为模拟信号，提高传输效率和抗干扰能力。
- 复合调制：将多种调制技术结合，以适应不同的传输环境和需求。
二、解调技术1. 解调的概念和作用- 解调是将调制信号还原为原始信号的过程，以便进行信号的恢复和处理。
- 解调的作用是恢复出经过传输信道后被调制过的信号，以获取原始信息。
2. 常见的解调技术- 幅度解调：通过检测载波的振幅变化来还原信息信号。
- 频率解调：通过检测载波的频率变化来还原信息信号。
- 相位解调：通过检测载波的相位变化来还原信息信号。
3. 不同解调技术的特点和应用- 幅度解调：简单且易于实现，适用于AM调制的信号解调。
- 频率解调：对调幅信号解调效果较好，适用于FM调制的信号解调。
- 相位解调：适用于PM调制的信号解调。
4. 解调技术的发展趋势- 软件解调：利用计算机软件实现解调过程，提高解调的灵活性和性能。
- 盲解调：无需事先获得调制参数，直接对信号进行解调，适用于复杂的信号环境。
三、调制与解调技术的步骤1. 调制技术的步骤- 选择适合的调制技术和参数。
- 产生调制信号：将原始信息信号与载波信号进行叠加或控制。
- 调制预处理：添加同步信号、更正信息信号的频谱等。
频率调制与解调
在工作点 EQ 处展开，可得
2
C1 C j
(t ) c (1 A1m cost A2 m cos t ) A2 2 A2 2 c m c A1mc cost m c cos2t 2 2
2
A2 A2 f (t ) m fc [ m A1 cost m cos 2t ] 2 2
制（ωc±nΩ1±kΩ2+…）分量。
调频的频谱结构与mf密切相关。mf大,频带宽。 与AM制相比,角调方式的设备利用率高,因其平 均功率与最大功率一样。
调频波与调相波的比较
第二节 调频器与调频方法
•定义：实现调频的电路或部件称为调频器（频率 调制器）或调频电路。 •调频特性：调频器的调制特性。 •对调频器的主要要求： （1）调制特性线性度要好
f m K f1 ——称为线性调频 EQ u
1 2 2 (t ) c [1 m cos t ( 1)m cos t ] 2 2! 2 2
2
c ( / 2 1)m c / 8
2
m mc / 2
2m ( / 2 1)m c / 8
--------电容调制度
Cj
Cj
CQ o
EQ
u o
t
t (a) f f0 o CQ C o t f
t (b) f f0 o EQ u o t f
变 容 管 线 性 调 频 原 理
t (c)
3、变容二极管全接入调频电路 (1)电路组成
Cc Lc Cc Rb1 C0 Rb2 VD
+
L
Re Ec
-
u Cb
uPM=Ucos(ωct+mpcosΩt) =Ucosωctcos(mpcosΩt)-Usin(mpcosΩt)sinωct
调制与解调的名词解释
调制与解调的名词解释调制和解调是在通信中常用的两种信号处理技术。
调制是指在通信过程中，通过改变一个信号（称为基带信号）的某些特性，将其转换为适用于传输和传递的信号（称为载波信号），以便能够有效地在媒介（例如空气中的无线电波或光纤中的光信号）中传输。
调制主要用于将信息通过传输介质传播给接收端。
调制技术的目的是在不增加功率和频带宽度的情况下，提高信息传输的可靠性、效率和距离。
解调是指在接收端将调制后的信号恢复成起始的基带信号的过程。
解调技术是调制技术的逆向过程，目的是恢复出原始的信息，以便于后续的信号处理和解读。
解调器通常会处理噪声、干扰和失真等问题，以保持准确性和可靠性。
调制和解调是通信系统中必不可少的两个环节，主要作用是实现可靠的信息传输和接收。
常见的调制和解调技术包括：幅度调制（AM）、频率调制（FM）、相位调制（PM）、振幅移键调制（ASK）、频移键调制（FSK）、相移键调制（PSK）等。
幅度调制（AM）是调制信号的幅度和幅度波动与基带信号的振幅及变化相关的一种调制技术。
在AM调制中，基带信号的振幅对应调制波的振幅，它的变化则反映了基带信号的变化。
解调器将AM信号转换为原始的基带信号，在接收端进行解码。
频率调制（FM）是调制信号的频率和频率波动与基带信号的振幅及变化相关的一种调制技术。
在FM调制中，基带信号的振幅对应调制波的振幅，但是基带信号的变化对应调制波的频率的变化，即频率和振幅成正比。
解调器将FM信号转换为原始的基带信号，在接收端进行解码。
相位调制（PM）是调制信号的相位和相位波动与基带信号的振幅及变化相关的一种调制技术。
在PM调制中，基带信号的振幅对应调制波的振幅，但是基带信号的变化对应调制波的相位的变化，即相位和振幅成正比。
解调器将PM信号转换为原始的基带信号，在接收端进行解码。
振幅移键调制（ASK）是将数字信号转换为模拟信号的一种调制技术。
ASK调制器根据待传输的数字信号（比特流）的高低电平来决定于载波的信号在该时间段内为高电平还是低电平。
实验三频率调制与解调
实验三频率调制与解调一、实验目的1、理解频率调制的定义及调频波的实质；2、了解如何用电压控制振荡器（VCO）产生调频信号；3、了解两种调频波解调的方法，即用锁相环路PLL (Phase lock loop)来鉴频和用脉冲计数式鉴频。
二、实验原理调频信号的时域表达式为：s FM(t)=Acos[ωc t+K f∫m(t)dt]式中，K f为频偏常数（调制常数），表示调频器的调制灵敏度，单位为rad/(V·s)。
调频信号的最大频率偏移：ΔωFM=K f∣m(t)∣max调频信号的最大相位偏移(又称调频指数)：βFM=ΔθFM= K f∣∫m(t) dt∣max直接产生调频信号的方法之一是设计一个振荡器，使它的振荡频率随输入电压而变。
当输入电压为0时（或没有输入信号时），振荡器产生一频率为f c的正弦波，可看着载波信号。
当输入基带信号的电压变化时，该振荡频率作相应变化。
称这样的振荡器为电压控制振荡器（V oltage Controlled Oscillator）。
用VCO产生FM信号的原理如图3-1（a）所示。
图3-1（b）显示当输入信号为正弦波的FM信号波形。
(a) (b)图3-1 用VCO产生FM信号的原理及波形图FM信号的解调有很多种方法，在这个实验中我们将使用过零检测法，其原理如图3-2所示。
FM信号经限幅产生矩形波序列，触发脉冲信号发生器，产生与频率变化相对应的脉冲序列。
这个序列代表了调频波的过零点，也就包含了基带信号的信息，经低通滤波后可还原基带信号。
图3-2 过零检测器图3-3所示为一加到过零检测器输入端的FM信号，和对应的脉冲序列产生器的输出波形。
图3-3 FM波形及对应脉冲序列三、实验设备1、主机TIMS-301F2、TIMS基本插入模块（1）TIMS-148音频振荡器（Audio Oscillator）（2）TIMS-155双脉冲信号产生（Twin Pulse Generator）（3）TIMS-156共享模块（Utilities）（4）TIMS-157电压控制振荡器（VCO）3、计算机4、Pico虚拟仪器四、实验步骤1、将VCO的频率选择置于“L0”状态，此时VCO的输出频率为800Hz ~17kHz。
频率调制与解调
通过连续发射载波信号并调制频率，实现目标的测距和定位。
雷达测距与定位的优点
高精度、远距离、实时性强。
05 频率调制与解调的优缺点
优点
抗干扰能力强
频率调制技术通过改变信号的频率来传输信息，能够有效抵抗各种 干扰，如噪声和多径干扰，从而提高信号的传输质量和可靠性。
频带利用率高
频率调制技术可以在有限的频带内传输更多的信息，提高了频谱利 用率。
卫星通信
1 2
卫星电视信号传输
通过将视频和音频信号调制到高频载波上，实现 卫星电视信号的传输。
卫星电话通信
利用频率调制技术，实现远距离的语音通信。
3
卫星导航定位
通过频率调制技术，实现高精度的定位和导航服 务。
雷达测距与定位
脉冲雷达
利用频率调制技术，发射脉冲信号并接收反射回来的信号，通过 测量信号往返时间来计算目标距离。
动态频谱管理
利用智能化的动态频谱管 理技术，实现频谱资源的 灵活分配和高效利用。
新技术的应用与展望
人工智能与机器学习
利用人工智能和机器学习技术对调频信号进行智能分析和优化， 提高信号处理效率和可靠性。
物联网与5G通信
结合物联网和5G通信技术，实现大规模、高密度、低延迟的调 频信号传输和处理。
软件定义无线电
01
03
调频信号的解调方法有多种，包括相干解调、非相干 解调等。相干解调需要使用到载波信号的相位信息，
而非相干解调则不需要。
04
频率调制的基本原理是将输入信号控制载波的频率变 化，从而实现信息的传输。解调则是通过检测载波的 频率变化来还原出原始信息。
对实际应用的指导意义
01
02
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第7章 频率调制与解调
未加调制信号时的频率 若γ=2,则得
一般情况下,γ≠2,这时,上式可以展开成幂级数
忽略高次项,上式可近似为
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二次谐波失真系数可用下式求出:
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调频灵敏度可以通过调制特性或式（7―27）求出。根据调频灵敏 度的定义,有
表明调频灵敏度由二极管的特性和静态工作点确定。
Bs=2nF=2mfF=2Δfm
最大频偏的 两倍 当mf很小时,如mf<0.5,为窄 带调频,此时 Bs=2F 图7―6 |Ｊn(mf)|≥0.01时的n/mf曲线
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对于一般情况,带宽为 Bs=2(mf+1)F=2(Δfm+F) 更准确的调频波带宽计算公式为 根据mf的值来选择 带宽的计算公式
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FM信号的频谱有如下特点： 1）以载频fc为中心，无穷多对以 调制信号频率为间隔的边频分量 组成，各分量的幅度值取决于 Bessel函数。 2）载频分量不总是最大，有时 为零。 3）FM信号的功率大部分集中在 载频附近。 4）频谱结构于mf有密切关系。 思考：哪些参量的变化 能够引起mf的变化，频 谱结构有何影响？ （a）Ω为常数;（b）Δωm为常数
当mp≤π/12时,上式近似为
uPM≈Ucosωct-UmpcosΩtsinωct
当x很小时cosx≈1,sinx≈x
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说明在调相指数很小时，调相波可以由两个信号合成。
先积分再调相 为调频信号
调相原理框图
调幅原理框图
图7―11 矢量合成法调频
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频率调制与解调
混频器的作用： 将接收到的调 频信号与本地 振荡信号混合 产生新的频率
信号
滤波器的作用： 滤除不需要的 频率成分提取 出有用的信息
放大器的作用： 放大解调后的 信号以便于后 续处理或传输
解调后的信号处理
滤波：去除噪声和干扰提高信号质量 放大：提高信号强度便于后续处理 解码：将信号转换为数字信号便于处理和分析 处理：进行信号处理如滤波、放大、解码等以获得所需的信息
调制与解调的作用
提高传输效率：通过调制和解调可以将信号转换为适合传输的形式提高传输效率。
增强信号抗干扰能力：通过调制和解调可以增强信号的抗干扰能力提高信号传输的可靠性。
实现信号的多路复用：通过调制和解调可以实现信号的多路复用提高传输带宽的利用率。 实现信号的加密和解密：通过调制和解调可以实现信号的加密和解密提高信号传输的安全 性。
调频信号的解调方法
直接解调法：通过滤波器直接提取信号中的频率信息 相干解调法：通过相干检测器提取信号中的频率信息 非相干解调法：通过非相干检测器提取信号中的频率信息 数字解调法：通过数字信号处理技术提取信号中的频率信息
频率调制的应用
调频广播
调频广播的优点：音质好抗 干扰能力强传输距离远
调频广播是一种使用频率调 制技术进行广播的通信方式
相干解调：通过相干解调器将调频信号中的载波频率滤出然后进行解调
非相干解调：通过非相干解调器将调频信号中的载波频率滤出然后进行解 调 数字解调：通过数字信号处理技术将调频信号中的载波频率滤出然后进行 解调
调频信号的解调电路
调频信号的解 调原理：通过 检测信号的频 率变化来获取
信息
解调电路的组 成：包括混频 器、滤波器、
量子通信技术的发展：量子通信技术的发展将推动频率调制与解调技术的革命性变革
解析通信技术中的频率调制与解调原理
解析通信技术中的频率调制与解调原理频率调制（Frequency Modulation，简称FM）和解调是通信技术中常用的调制解调方式。
频率调制通过改变信号的频率来表示信息，而解调则是将调制信号转换为原始信号的过程。
本文将对频率调制与解调的原理进行解析。
频率调制是一种常见的调制方式，它利用调制信号的频率变化来传递信息。
调制的基本原理是将原始信号与载波信号相结合，通过改变载波信号的频率来改变信号的特性。
在频率调制中，最常用的调制方式是调频调制（Phase Modulation，简称PM）和频率调制。
调频调制通过改变载波信号的相位来传递信息。
在调频调制中，原始信号被看作是一个不断变化的相位信号，这个相位信号被加到载波信号上。
调频调制的优点是抗噪声性能好，缺点是传输带宽较大。
频率调制是调频调制的一种特殊形式，它通过改变载波信号的频率来传递信息。
频率调制在调频调制的基础上进行简化，使得调制后的信号更容易被解调。
频率调制的原理可以通过调幅调制（Amplitude Modulation，简称AM）来说明。
调幅调制是通过改变载波信号的幅度来传递信息。
在调幅调制中，原始信号与载波信号相乘，产生调制信号。
调制信号的幅度与原始信号的幅度成正比，从而实现信息的传递。
解调时，可以通过简单的电路将调制信号的幅度还原为原始信号。
频率调制的优点是抗干扰能力强，信号质量较好，可以传输较长距离的信号。
然而，频率调制也存在一些局限性，如占用带宽较大和对设备的要求较高。
解调是将调制信号还原为原始信号的过程。
解调的原理与调制相反，它通过一系列的操作将调制信号转换为原始信号。
解调的方法有很多种，常见的有包络检波、同步检波和鉴频检波等。
包络检波是一种简单且常见的解调方法。
它通过将调制信号通过非线性元件，如二极管，使输入信号的幅度和波形发生变化。
然后，通过一个低通滤波器将幅度变化后的信号转换为原始信号。
这种解调方法常用于调幅调制的解调。
同步检波是一种精确的解调方法。
通信技术中的频率调制和解调技术的原理和实际应用
通信技术中的频率调制和解调技术的原理和实际应用频率调制和解调技术是通信技术中重要的调制解调过程，它们被广泛应用于各种无线通信系统以及调制解调设备中。
本文将介绍频率调制和解调技术的原理和实际应用。
一、频率调制技术的原理和应用频率调制技术是将源信号的频率变化与载波信号相结合，以传输信息的一种调制方法。
常见的频率调制技术有频率移键（FSK）和频率调制键（FM）。
频率移键（FSK）是通过改变载波信号的频率来表示数字信号的一种调制方法。
在FSK调制过程中，数字信号的高电平和低电平分别对应载波信号的两个不同频率，从而传输二进制数据。
FSK技术被广泛应用于无线通信系统中的数据传输领域，如调制解调器、语音调制解调器、传真机等。
频率调制键（FM）是通过改变载波信号的频率来表示模拟信号的一种调制方法。
在FM调制过程中，模拟信号的幅度变化与载波信号的频率变化成正比关系。
由于FM调制技术具有抗干扰性好、信息传输质量高等特点，因此被广泛应用于广播、电视、卫星通信等领域。
二、频率解调技术的原理和应用频率解调技术是将经过调制后的信号恢复为原始信号的一种解调方法。
常见的频率解调技术有频率移键解调（FSK）和频率解调键（FM）。
频率移键解调（FSK）是通过检测载波信号的频率变化来恢复数字信号的一种解调方法。
在FSK解调过程中，接收端通过识别载波信号的频率变化，将其恢复为原始的二进制数据。
FSK技术的解调设备被广泛应用于无线通信系统中的数据接收和解码领域。
频率解调键（FM）是通过检测载波信号的频率变化来恢复模拟信号的一种解调方法。
在FM解调过程中，接收端通过检测载波信号的频率变化，将其恢复为原始的模拟信号。
FM解调技术在广播、电视等领域具有广泛的应用，可以实现高质量的音频和视频传输。
三、频率调制和解调技术的实际应用频率调制和解调技术在各种通信系统和设备中都有广泛的应用。
以下是一些实际应用示例：1. 无线通信系统：频率调制和解调技术是无线通信系统中的重要组成部分，用于实现高效的数据传输和通信。
FM立体声广播的调制与解调过程
FM立体声广播的调制与解调过程FM（频率调制）立体声广播是一种广播技术，通过调制与解调过程，实现高质量的立体声音频传输。
下面是FM立体声广播的调制和解调过程的详细解释。
调制过程：1.音频信号调制：音频信号在调制过程中被称为基带信号。
它是立体声音频源产生的低频信号，宽度范围在20Hz至15kHz之间。
调制使得音频信号逐渐变成适用于无线传输的高频信号。
2.预加重：对音频信号进行预加重处理是调制的第一步。
预加重是为了提高高频内容的传输效率。
在这个阶段，音频信号被通过一个高通滤波器进行处理，以强调高频信号的能量。
3.额外的调制：在FM广播中，音频信号通过载波信号调制。
载波信号通常是一个固定频率的正弦波。
调制过程会改变载波频率的偏移量，以根据音频信号的变化而改变。
FM调制通常使用频率偏移调制（Frequency Deviation Modulation），它使得音频信号的频率偏离原始的载波频率。
音频信号的幅度没有改变，只是频率发生了变化。
4.调制指数：调制指数是一个参数，用于控制音频信号对载波频率的影响程度。
调制指数越大，频率的变化范围就越大，音频信号的变化也会更明显。
5.生成左/右声道信号：立体声广播需要将两个声道（左声道和右声道）编码为单一的信号进行传输。
这可以通过矩阵编码方法完成，其中左声道和右声道的音量和相位信息以其中一种方式混合。
6.编码为立体声信号：矩阵编码后的立体声信号通过信号组合器生成两个特殊的信号，分别是左声道信号和右声道信号。
这些信号与FM载波信号进行调制，从而实现立体声的传输。
解调过程：解调是接收器中对收到的FM信号进行处理以恢复原始音频信号的过程。
解调的过程与调制过程相反。
具体步骤如下：1.接收FM信号：接收器接收到调制后的FM信号，该信号包含了经过编码和调制的立体声信号。
2.多频解调：多频解调器分离出FM信号中的左声道和右声道信号。
这是通过使用一个特殊的解调器来完成的，该解调器能够在不同的频率上同时解调出多个频率上的信号。
通信信号的调制和解调技术
通信信号的调制和解调技术随着科技的不断进步，通信技术在我们的生活中扮演着越来越重要的角色。
作为通信技术的核心，调制和解调技术起到了关键的作用。
本文将详细介绍通信信号的调制和解调技术，并分步骤进行说明。
一、调制技术1. 通信信号的调制是指将源信号转换为适合传输的调制信号。
调制技术可以将源信号变成需要传输的信号。
2. 常见的调制技术有：振幅调制（AM）、频率调制（FM）和相位调制（PM）。
3. 振幅调制（AM）是指通过改变调制信号的振幅来实现信号的调制。
这种调制技术广泛应用于广播和电视传输中。
4. 频率调制（FM）是指通过改变调制信号的频率来实现信号的调制。
这种调制技术常用于FM广播和音频传输。
5. 相位调制（PM）是指通过改变调制信号的相位来实现信号的调制。
这种调制技术在通信中也有广泛应用。
二、解调技术1. 通信信号的解调是指将调制后的信号还原为源信号的过程。
解调技术可以从调制信号中还原出源信号。
2. 解调技术主要包括同步、检测和滤波三个步骤。
3. 同步是指在解调过程中确保解调器的接收端和发送端保持同步，以便准确还原信号。
4. 检测是指将同步后的信号转化为模拟信号，以便后续处理。
5. 滤波是指通过滤波器去除解调后的信号中的噪声和杂波。
三、调制和解调的分类1. 数字调制和解调：数字调制和解调是指将数字信号转化为模拟信号或将模拟信号转化为数字信号的过程。
常用的数字调制技术包括正交振幅调制（QAM）和相移键控（PSK）等。
2. 模拟调制和解调：模拟调制和解调是指将模拟信号转化为模拟调制信号或将模拟调制信号转化为模拟信号的过程。
常用的模拟调制技术包括调幅调制（AM）、调频调制（FM）和调相调制（PM）等。
四、应用举例1. 无线通信：无线通信中广泛应用的调制技术包括频率调制和相位调制。
比如，蜂窝通信系统中使用的GSM系统就是用的GMSK（高斯最小频移键控）的调制技术。
2. 数字电视：数字电视通过使用数字调制技术将视频信号转化为数字信号进行传输，并通过解调技术将数字信号还原为视频信号。
无线通信技术的频率调制与解调方法
无线通信技术的频率调制与解调方法随着信息技术的快速发展，无线通信技术在人们的日常生活中扮演着越来越重要的角色。
而信号的频率调制与解调是无线通信技术中最基本也是最重要的环节之一，可谓是无线通信技术的灵魂所在。
本文将从理论和应用两个方面，简要介绍无线通信技术的频率调制与解调方法。
一、频率调制无线通信技术中的频率调制，是指将基带信号转换为高频信号进行传输的过程。
常用的频率调制方法主要有正弦波调制、角度调制、频移键控、离散频移键控和正交频分复用，下面将分别进行介绍。
1.正弦波调制正弦波调制是最简单的一种调制方法，它是将基带信号和高频载波信号直接相乘，生成调制信号。
正弦波调制信号的频率与基带信号的频率相同，其特点是传输距离较短，而且抗干扰能力不强。
2.角度调制角度调制是指将基带信号加入到由两个相互垂直的正弦波组成的信号中，使其中一个正弦波的相位随时间变化，生成调制信号。
角度调制可以分为两种，一种是相移键控调制(PSK)，另一种是频移键控调制(FSK)。
相对于正弦波调制，角度调制具有更高的抗干扰能力和更远的传输距离。
3.频移键控频移键控是指将基带信号的数字信息转化为两种频率，一种低频率表示数字0，一种高频率表示数字1，然后将这些频率加到载波信号上进行传输。
它的特点是传输速率较快但频率带宽较窄。
4.离散频移键控离散频移键控是指将基带信号按照一定的规律转换为多种频率，然后将这些频率加到载波信号上进行传输。
它可以支持更高的数据传输速率和更高精度的频率控制。
5.正交频分复用正交频分复用是指将信号分成多个子信号，然后将每个子信号调制到不同的频率上，统一传输到接收端后再通过正交解调的方式将其从不同的频率上分离出来，使多个子信号能够在同一信道上传输。
正交频分复用的特点是传输速率高且对信道干扰性能较强。
二、解调技术解调是指将接收到的调制信号还原为原始的基带信号的过程。
解调技术主要有同步解调、非同步解调和软件无线解调，下面将分别进行介绍。
第7章 频率调制与解调
第7章 频率调制与解调
只是在mf较小(mf约小于1)时，边频分量随n增大而减小。对 于mf大于1的情况，有些边频分量幅度会增大，只有更远的 边频幅度才又减小，这是由贝塞尔函数总的衰减趋势决定的。 图上将幅度很小的高次边频忽略了。图7-4(a)中，mf是靠增 加频偏Δfm实现的，因此可以看出，随着Δfm增大，调频波中 有影响的边频分量数目要增多，频谱要展宽。而在图7-4(b) 中，它是靠减小调制频率而加大mf。虽然有影响的边频分量 数目也增加，但频谱并不展宽。了解这一频谱结构特点，对 确定调频信号的带宽是很有用的。
第7章 频率调制与解调
7.1.3 调频波的信号带宽 调频波的另一个重要指标是信号的频带宽度。从原理上说，
信号带宽应包括信号的所有频率分量。由于调频波有无穷多分 量，这样定义的带宽显然是无意义的，应根据调频信号的特点 和实际应用来规定它的带宽。
从实际应用出发，调频信号的带宽是将大于一定幅度的频 率分量包括在内。这样就可以使频带内集中了信号的绝大部分 功率，也不致因忽略其它分量而带来可察觉的失真。通常采用 的准则是，信号的频带宽度应包括幅度大于未调载波1%以上 的边频分量，即
第7章 频率调制与解调
图 7-5 调频信号的矢量表示
第7章 频率调制与解调
当调频波的调制指数mf较小时， 由图7-3可知， |J1(mf)|>>|J2(mf)|、|J3(mf)| 、 ……，此时可以认为调频波只由 载波ωc和ωc±Ω的边频构成。这种调频波通常称为窄带调频 (NBFM)， 其振幅谱与一般AM波完全相同。但是应该注意到 一个原则区别，就是此边频的合成矢量与载波垂直，正如图 7-5(b)那样。这种调制也称为正交调制。由于其频谱与调制信 号频谱有线性关系(即调制过程是频谱的线性搬移) ，故也是 一种线性调制。窄带调频对应的调制指数mf一般为0.5以下(也 有定为0.3以下)。以mf=0.5为例，第二边频分量幅度只有第一 边频的约1/8，其它分量就更小，允许忽略。从另一角度看， 只保留第一边频对时，引起的寄生振幅调制也较小，约为 10%。
fm调制解调原理
FM调制解调原理一、FM调制原理FM（Frequency Modulation，频率调制）是一种广泛使用的调制方法，主要用于无线通信领域。
在FM调制中，调制信号的幅度保持不变，而频率则根据输入信号的幅度或相位变化进行调制。
具体来说，FM调制过程可以描述为：首先，将输入信号（通常是音频信号或其他信号）与一个固定频率的载波信号进行调制。
这个载波信号的频率受到输入信号的影响，其变化与输入信号的幅度或相位成正比。
这样，当输入信号发生变化时，载波信号的频率也会相应地发生变化。
二、FM解调原理解调是调制的逆过程。
在FM解调中，接收端接收到的是调频信号，需要将其还原为原始的输入信号。
FM解调的基本原理是：首先，通过一个滤波器将调频信号中的载波成分滤除。
然后，利用一个本地振荡器产生一个与原始载波信号频率相同的振荡信号。
这个振荡信号与滤波后的调频信号进行混频，得到一个差频信号。
这个差频信号的频率与输入信号的幅度或相位变化成正比。
最后，通过一个低通滤波器将差频信号中的高频成分滤除，得到还原后的输入信号。
三、FM解调性能优化为了提高FM解调的性能，可以采用一些优化措施。
例如，选择合适的滤波器以减少噪声和失真；调整本地振荡器的频率以减小混频产生的差频；采用更先进的解调算法以提高解调精度等。
四、FM解调技术发展随着通信技术的发展，FM解调技术也在不断进步。
目前，已经出现了许多先进的FM解调技术，如数字FM解调、自适应FM解调、超宽带FM解调等。
这些技术使得FM解调的性能不断提高，适用范围也越来越广。
五、FM解调技术的应用FM解调技术在许多领域都有广泛的应用，如无线通信、音频处理、雷达探测等。
在无线通信领域，FM解调技术主要用于语音传输、数据传输等；在音频处理领域，FM解调技术可用于音频信号的还原和处理；在雷达探测领域，FM解调技术可用于目标检测和跟踪等。
六、FM调制解调技术与其他技术的比较与其他调制解调技术相比，FM调制解调技术具有一些独特的优势和不足。
频率调制与解调教学课件PPT
7.2 调频器与调频方法
7.2.1 调频器 • 实现调频的电路或部件称为调频器(频率调制器)或调
频电路。 • 对调频器的要求有调制性能和载波性能： （1）调制特性线性要好。 （2）调制灵敏度要高。 （3）载波性能要好。 （4）最大频偏要满足要求，并且在保证线性度的条件
下要尽可能地大一些，以提高线性范围。
c
A2 2
m2c
A1mc
cos t
A2 2
m2c
cos 2t
式中
c
1
L(C1
C2CQ C2 CQ
)
A1 2 p
A2
3 8
2
p2
1 4
( 1)
p
பைடு நூலகம்
2
2p
1 1 p1
p (1 p1)(1 p1 p2 p2 )
第7章 频率调制与解调
p1
CQ C2
p2
C1 CQ
瞬时频移：f
(t)
mfc
制,即
τ=kduΩ(t)
则输出信号为 u=Ucosωc(t-τ)=Ucos［ωct-kdωcuΩ(t)］
输出信号已变成调相信号了。
第7章 频率调制与解调
3.扩大调频器线性频偏的方法
• 对于直接调频电路,调制特性的非线性随最大相对 频偏Δfm/fc的增大而增大。
• 当最大相对频偏Δfm/fc限定时,对于特定的fc, Δfm也 就被限定了,其值与调制频率的大小无关。
uo
(a) f
o C
(b) f
uo
t (c)
t
t
t
图7―14 变容管线性调频原理
第7章 频率调制与解调
二次谐波失真系数可用下式求出:
幅值调制与解调和频率调制与解调
幅值调制与解调和频率调制与解调由于传感器输出的电信号一般为较低的频率重量（在直流至几十千赫兹），当被测量信号比较弱时，为了实现信号的传输尤其是远距离传输，可以采纳直流放大或调制与解调。
信号传输过程中简单受到工频及其他信号的干扰，若采纳直流放大器则在传输过程中必需采纳有限措施抑制干扰信号的影响。
而在实际中，往往采纳更有效的先调制而后沟通放大，即在被测信号上叠加一高频信号，将它从低频区推移到高频区，也可以提高电路的抗干扰力量和信号的信噪比。
对应于信号的三要素：幅值、频率和相位，依据载波的幅值、频率和相位随调制信号而变化的过程，调制可以分为调幅、调频和调相。
其波形分别称为调幅波、调频波和调相波。
一、幅值调制与解调调幅是将一个高频简谐信号（载波信号）与测试信号（调制信号）相乘，使载波信号随测试信号的变化而变化。
调幅的目的是为了便于缓变信号的放大和传送，然后再通过解调从放大的调制波中取出有用的信号。
所以调幅过程就相当于频谱“搬移”过程。
而解调的目的是为了恢复被调制的信号。
把调幅波再次与原载波信号相乘，则频域图形将再一次进行“搬移”,其结果如图5-12所示。
当用一低通滤波器滤去频率大于fm的成分时，则可以复现原信号的频谱。
与原频谱的区分在于幅值为原来的一半，这可以通过放大来补偿。
这一过程称为同步解调，同步是指解调时所乘的信号与调制时的载波信号具有相同的频率和相位。
用等式表示为：二、频率调制与解调调频比较简单实现数字化，特殊是调频信号在传输过程中不易受到干扰，所以在测量、通信和电子技术的很多领域中得到了越来越广泛的应用。
调频是利用信号电压的幅值掌握一个振荡器，振荡器输出的是等幅波，但其振荡频率偏移量和信号电压成正比。
信号电压为正值时调频波的频率上升，负值时则降低；信号电压为零时，调频波的频率就等于中心频率。
调频波的瞬时频率为：式中：f0 为载波频率；Δf 为频率偏移，与调制信号的幅值成正比。
频率调制与解调.
C C0 0 C 0 E U cos EQ U U cos tt t Q E cos (1 ) Q (1 ) (1 ) u u u C 1 C0 1 0 C 1 0 E U EQ U Q E U (1 cos t ) (1 ) Q (1 cos t ) (1 )) (1 E u cos t ) (1 u EQ u u u E Q u Q
图7―14 变容管线性调频原理
18
第7章 频率调制与解调
振荡频率随时间变化的曲线如所示。
/2
1 1 /2 /2 m cos t )(t ) c (1 m cos t ) (1 m 2, t ) c (1 m cos t ) / 2 式 中cos ,若γ= 则得 LC j LCQ (t ) c (1 m cos t )
14
第7章 频率调制与解调
7.3 调频电路
7.3.1 直接调频电路
1.变容二极管直接调频电路 1) 变容二极管调频原理 其结电容Cj与在其两端所加反偏电压u之间存在着 如下关系: C
Cj (1
Cj
u ) u
60 40
0
Cj /pF
＝1 /3 ＝1 /2 ＝2
0 (a ) u /V
3 3 pF 2× 2 CC1E 3 AG8 0 D 1 0 pF 1 5 pF 10 k 4 .3 k 1 k 1 2 H L 1 00 0 p F 2 0 H 1 00 0 p F (a ) 1 00 0 p F 偏置电压 1 2 H 调制信号输入 1 00 0 p F
m
0
t (d )
(t) c
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UC
n k n k
J n (m f 1 )J k (m f 2 )cos(c n1 k 2 )t (7-12)
对于复杂信号的调频，带宽的表示为：
uPM(t)=UCcos(ωct+mpcosΩt)
（7―17）
式中kp 叫 调相灵敏度，单位为rad/V,mp=kpUΩ叫调相指数， 也就是最大的相偏。
18
第 7章 频率调制与解调
则调相波的瞬时频率为： du ( t ) d ( t ) (t ) c k p
dt dt c m p si nt c m si nt
抗干扰能力强、失真小、但所占的频带宽度要比调幅 信号宽。
3
第 7章 频率调制与解调
7.1 调频信号分析
7.1.1 调频信号的参数与波形 设调制信号为单一频率信号uΩ(t)=UΩcosΩt,未调载波电压为 uC=UCcosωct, 根据频率调制的定义,调频信号的瞬时角频率为：
(t ) c (t ) c k f u (t ) c m cos t
(7-18)
其中： m m p
或f m m p F
从分析可以知道FM波的特点： （1）调相信号的瞬时相位与调制信号成线性关系，而瞬时频率 与调制信号的微分成线性关系。 （2）调制指数与调制信号的振幅成正比，表示相位受调制信号 的控制程度。 （3）最大频偏与调制频率成正比，等于调制指数乘调制频率。 图7-7是调相波的波形，图7―8 调相波Δfm、mp与F的关系
(7-7)
10
第 7章 频率调制与解调
2．调频波的频谱结构和特点 （1）单一频率调制的调频信号是由载波分量和无穷多对对称于 载频两侧的边频率分量组成的，每个变频分量的间隔为调制 频率Ω或F。因此调频是非线性频谱的搬移。 （2）载波分量和每对边频分量的振幅由对应的各阶贝塞尔函数 来确定，mf不同，它们的振幅也发生变化，在某些mf值时， 可能会使某些频率分量振幅为零。 （3）偶数的边频分量符号相同。如将这对边频分量相加，则可 合成为一DSB信号，且相位与载波相同。奇数的边频分量符 号相反。如将一对奇频分量相加，则合成矢量与载波垂直， 是正交窄带调频NBFM。见图7-5。 （4）当mf 越大，具有较大振幅的边频分量数目就越多。图7-4 说明了通过改变调Ω和Δωm而改变mf对频谱的影响。
(7-1)
它是在ωc的基础上,增加了与uΩ(t)成正比的频率偏移。式中kf 为比例常数，称为调制灵敏度，单位为Hz/V，或rad/S/V。则调
频信号的瞬时相位φ(t)是瞬时角频率ω(t)对时间的积分。即：
(t ) ( )d 0
t 0
(7-2)
4
第 7章 频率调制与解调
式中,φ0 为信号的起始角频率。为了分析方便,不妨设φ0=0,则 式(7-2)变为:
14
(7-9)
第 7章 频率调制与解调
对于一般情况,带宽为：
Bs=2(mf+1)F=2(Δfm+F)
(7-11)
式(7-11)称为卡森(Carson)带宽公式，在宽带和窄带调频时， 可用公式(7-9)和(7-10)来近似。 当调制信号不是单一频率时,由于调频是非线性过程,其频谱要 复杂得多。比如有F1、F2两个调制频率,则根据式(7-7)可写出
第 7章 频率调制与解调
第7章 频率调制与解调
7.1 调频信号分析
7.2 调频器与调频方法 7.3 调频电路 7.4 鉴频器与鉴频方法 7.5 鉴频电路 7.6 调频收发信机及特殊电路 7.7 调频多重广播
1
第 7章 频率调制与解调
本章计划学时：10学时 主要教学内容： 本章将重点讨论调频和调相信号的数学表示、频谱分析和 调频信号的参数计算，以及实现调频和调相的电路等；还要 重点介绍调频信号的解调，讨论直接调频和间接调频的方法 和实现电路的结构特点、原理分析和参数计算等。 教学目的：
J n ( m f )e jnt
(7-5)
式中Jn(mf)是宗数为mf 的n阶第一类贝塞尔函数,它可以用 无穷级数进行计算:
J n (m f )
m0
( 1) (
n
mf
2 m !( n m )!
)n 2 m
(7-6)
8
第 7章 频率调制与解调
它随mf变化的曲线如图7―3所示,并具有以下特性:
Bs=2(mfmax+1)Fmax=2(Δfmmax+Fmax)
(7-13)
15
第 7章 频率调制与解调
n/mf 4 3 2 1 0 4 8 12 16 20 mf
图7―6 |Ｊn(mf)|≥0.01时的n/mf曲线
16
第 7章 频率调制与解调
u (t ) PAM 调频信号u (t)在电阻R 上消耗的平均功率为:等于各个频率 分量的平均功率之和。由式（7―7）可得 ： RL
20
第 7章 频率调制与解调
至于PM波的频谱及带宽,其分析方法与FM相同。调相信 号带宽为： Bs=2(mp+1)F (7―19） 因为mp与调制频率无关，所以F改变时，带宽也变化，因 此PM信号不是恒定带宽。如按最高调制频率设计信道的话，
那么在系统频带利用上就很不充分。
2．调频波与调相波的比较 （1）受调制信号控制方式不同 虽然都是调角，但调频是由调制信号线性地控制高频载波 的频率。调频信号的瞬时频率与调制信号成线性关系，而瞬 时相位与调制信号的积分成线性关系。而调相由调制信号线 性地控制高频载波的相位。调相信号的瞬时相位与调制信号 成线性关系，而瞬时频率与调制信号的微分成线性关系。21
11
第 7章 频率调制与解调
通过改变 Δωm来改变 mf时， Δωm 越大，mf就 越大，边频数 目就越多，但 边频间隔不变 小，因此频谱 被展宽。
mf＝1 mf＝1
c
mf＝2
c
mf＝2
c
mf＝5
c Nhomakorabea mf＝5
c
mf＝1 0
c
mf＝1 0
通过改变F 来改变mf时， F越小，mf就 越大，边频数 目就越多，但 边频间隔也变 小，因此频谱 并没展宽。这 说明信号带宽 几乎不受调制 频率的影响。
U C J n ( m f ) cos( c n )t U C J 0 ( m f ) cos c t U C J 1 ( m f )[cos( c )t cos( c )t ] U C J 2 ( m f )[cos( c 2 )t cos( c 2 )t ] U C J 3 ( m f )[cos( c 2 )t cos( c 3 )t ] U C J 4 ( m f )[cos( c 4 )t cos( c 4 )t ] .....
c
mf＝1 5
Q
c
mf＝2 0
c
(a)
c
(b)
图7―4 单频调制时FM波的振幅谱 （a）Ω为常数;（b）Δωm为常数
12
第 7章 频率调制与解调
0 载波 － 0 载波
－
合成矢量 (a) AM情况 0
量 矢 成 合
mfsin t
(b) NBFM情况
图7―5 调频信号的矢量表示
J n (m f ) J n (m f ) J n (m f )
Jn (mf) 1 .0 0 .8 0 .6 0 .4 0 .2 0 －0 .2 －0 .4 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 mf
9
n为偶数时 n为奇数时
J0 J1 J2 J3 J4 J5 J6
则FM波的表示式为：
uFM ( t ) U C cos[c t k f u ( t )dt ] U C cos[c t m f sin t ]
(7-4)
5
第 7章 频率调制与解调
从分析可以知道FM波的特点： （1）调频信号的瞬时频率与调制信号成线性关系，而瞬时相 位与调制信号的积分成线性关系。 （2）最大频偏
7.1.4 调频波的功率
FM L
2 FM
PFM
1 2 2 U c J n (m f ) 2 RL n 2 J n (m f ) 1
(7-14)
n
PFM
1 U c2 Pc 2 RL
(7-15)
这个结果表明：FM信号的平均功率等于未调制的载波平均 功率。调制的过程只是进行功率的再分配，而分配原则与mf有 关。
J7
J8
J9
J1 0
图7―3 第一类贝塞尔函数曲线
第 7章 频率调制与解调
因此，调频波的级数展开式为：
u FM
R e[U C e
n n
j c t
e
jm f sin t
] U C R e[ J n ( m f )e j ( c n ) t ]
n
n
m k f U 或f m m 2
与调制信号的振幅成正比，表示受调制信号的控制程度。 FM信号瞬时频率最大变化量为2Δfm （3）调频指数mf
m f m mf F
调频指数实际上是最大的相位偏移，它与调制信号的振幅成 正比，与调制频率成反比，它等于最大频偏除以调制频率。 图7-1是调频波的波形，图7―2 调频波Δfm、mf与F的关系 6
7.1.2 调频波的频谱
1．调频波的展开式