调制(高频电子技术)
合集下载
高频电子技术
高频电子技术第章数字调制与解调如同模拟信号需要调制一样数字信号也需要调制。
由于数字信号具有丰富的低频成分不适宜直接进行无线传输或长距离电缆传输因此必须对数字基带信号进行调制。
数字调制是指调制信号是数字信号载波为余弦波的调制。
数字调制称为“键控”数字调制的调制信号是和的离散取值所以把数字调制称为“键控”。
与模拟调制一样数字信号可以对载波的振幅、频率和相位进行调制分别称为振幅键控(ASK:amplitudeshiftkeying)、移频键控(FSK:frequencyshiftkeying)和移相键控(PSK:phaseshiftkeying)。
数字调制的分类前面已经谈到数字调制的基本类型有振幅键控、移频键控和移相键控。
又根据数字调制信号是二进制数字信号还是多进制数字信号分为二进制数字调制和多进制数字调制根据传递信息是利用载波参量的绝对值还是载波参量的相对变化又可分为绝对调制和相对调制。
现代通信系统广泛采用数字调制技术。
这是因为与模拟调制相比数字调制具有抗干扰能力强、保密性能好可以同时传递语音、图像和数据等优点。
随着大规模集成电路（VeryLargeScaleIntegratedcircuitVLSI）和数字信号处理（DigitalSignalProcessingDSP）技术的发展使数字调制系统向着更为可靠和小型化发展而且除了用硬件实现外还广泛采用软件实现使其具有更大的灵活性。
．二进制调制和多进制调制二进制调制中信号参数只有两种可能的取值二进制信号对载波进行调制载波的幅度、频率或相位只有两种变化状态。
图给出了二进制振幅键控移频键控和移相键控的波形图。
多进制调制中信号参数有M种可能取值在实际应用中通常取M=n为大于的正整数。
M进制调制可以使信息传输率增加提高频带利用率其代价是增加了信号功率和实现上的复杂性。
图二进制调制波形图．绝对调制和相对调制绝对调制是利用载波参数的绝对值来传递信息。
例如利用载波幅度的绝对跳变的ASK、利用载波频率值的绝对跳变的FSK、利用载波相位值的绝对跳变的PSK等。
高频电子线第7章频率调制与解调详解
第7章 频率调制与解调
7.1 角度调制信号分析
二、信号的频域分析 1. 调频波的展开式
因为 e jmf sin t 是周期为2π/Ω的周期性时间函数,可以将它展开为傅氏
级数,其基波角频率为Ω,即
e jm f sin t
J n (m f )e jnt
n
式中Jn(mf)是宗数为mf的n阶第一类贝塞尔函数。
计算。
西安电子科技大学ISN国家重点实验室——付卫红
第7章 频率调制与解调
7.1 角度调制信号分析
三、调频信号的功率
调频信号uFM(t)在电阻RL上消耗的平均功率为
PFM
uF2M (t) RL
因为 uFM Uc Jn (mf ) cos(Ct nt) n-
由于余弦项的正交性,总和的均方值等于各项均方值的总和, 则：
第7章 频率调制与解调
7.1 角度调制信号分析
二、信号的频域分析
3. 调频信号的带宽
当mf很小时,如mf<0.5,为窄频带调频,此时
uFM (t) UC [J0 (m f ) cosct J1(m f ) cos(c )t -
J1(mf ) cos(c )t]
－
0
由于边频分量的合成 矢量与载波垂直，故 也叫正交调制
|Jn(mf)| ≥0.01
n/mf 4 3 2 1
0 4 8 12 16 20
mf
|Jn(mf)|≥0.01时的n/mf曲线
西安电子科技大学ISN国家重点实验室——付卫红
第7章 频率调制与解调
7.1 角度调制信号分析
二、信号的频域分析 3. 调频信号的带宽
n/mf 4
由图可见,当mf很大时,n/mf趋近于
高频电子线路 第7章 频率调制与解调
当mf很小时,如mf<0.5,为窄频带调频,此时 Bs=2F （7―10）
《高频电路原理与分析》
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(∆fm+F) 更准确的调频波带宽计算公式为
Bs = 2( m f + m f + 1) F
（7―12）
（7―11）
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 jωc t
0 (a) uΩ 0 t (b) ∆ωm t
ω (t) ωc
0 (c) IFM(t) 0 (d)
t
t
ϕ (t)
ϕc
4π 2π 0
∆ϕ (t) mf Tc 2Tc (e) t
图7―1 调频波波形 《高频电路原理与分析》
第7章 频率调制与解调
∆fm mf ∆fm mf 0 F
图7―2 调频波∆fm、mf与F的关系
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:
C0 Cj = u γ (1 + ) uϕ
（7―21）
《高频电路原理与分析》
第7章 频率调制与解调
Cj
C j/pF
γ ＝1/3 γ ＝1/2 γ ＝2
0 (a) u/V
第7章 频率调制与解调
(2）可变移相法。可变移相 法就是利用调制信号控制移相网络或谐振回路的 电抗或电阻元件来实现调相。 (3）可变延时法。将载波信号通过一可控延时网络, 延时时间τ受调制信号控制,即 τ=kduΩ(t) 则输出信号为 u=Ucosωc(t-τ)=Ucos［ωct-kdωcuΩ(t)］ 由此可知,输出信号已变成调相信号了。
高频电子技术第六章
调幅电路的原理是一致的。
第六章 振幅调制与解调
❖6.3.2 双边带调幅电路
❖ 一般调幅电路都可以产生双边带信号，只要在一 般调幅电路的输出端外接一个陷波器即可以产生 双边带信号。
第六章 振幅调制与解调
❖6.3.3 单边带调幅电路
❖ 只要传送一个边带就能在接收端完全的恢复调制 信号。
❖ 产生单边带信号主要有两种方法：滤波法和相移 法，前者是从频域观点得到的方法，后者是从时 域观点得到的方法。
第六章 振幅调制与解调
❖6.3.1 普通调幅电路
❖ 1.低电平调幅电路 ❖ （1）模拟乘法器调幅电路 ❖ 模拟乘法器输出为：
u'0 Kxyus (t)uc (t) KxyUsmUcm cosst cosct
❖ 加法器的输出为：
u0 K xyU smUcm cosst cosct Ucm cosct Ucm(1 KxyUsm cosst) cosct Ucm(1 ma cosst) cosct
❖ 可采用BG314模拟乘法器构成调幅电路
第六章 振幅调制与解调
第六章 振幅调制与解调
❖ （2）二极管平衡调幅器 ❖ 二极管平衡调幅器的调制信号经低频变压器在次级
获得两个幅度相等的电压加在两个二极管上；载波 信号经高频变压器加在两个二极管上；输出信号由 变压器次级输出。 ❖ 输出信号的数学表达式为：
第六章 振幅调制与解调
❖6.2调幅波的基本性质 ❖6.2.1 调幅波的数学表达式与波形
❖设高频载波信号为：uc (t) Ucm cos(ct ) ❖设调制信号为：us (t) U sm cos st ❖ 因此，调幅波的数学表达式为：
U AM (t) (Ucm kaus (t)) cos(ct )
第六章 振幅调制与解调
❖6.3.2 双边带调幅电路
❖ 一般调幅电路都可以产生双边带信号，只要在一 般调幅电路的输出端外接一个陷波器即可以产生 双边带信号。
第六章 振幅调制与解调
❖6.3.3 单边带调幅电路
❖ 只要传送一个边带就能在接收端完全的恢复调制 信号。
❖ 产生单边带信号主要有两种方法：滤波法和相移 法，前者是从频域观点得到的方法，后者是从时 域观点得到的方法。
第六章 振幅调制与解调
❖6.3.1 普通调幅电路
❖ 1.低电平调幅电路 ❖ （1）模拟乘法器调幅电路 ❖ 模拟乘法器输出为：
u'0 Kxyus (t)uc (t) KxyUsmUcm cosst cosct
❖ 加法器的输出为：
u0 K xyU smUcm cosst cosct Ucm cosct Ucm(1 KxyUsm cosst) cosct Ucm(1 ma cosst) cosct
❖ 可采用BG314模拟乘法器构成调幅电路
第六章 振幅调制与解调
第六章 振幅调制与解调
❖ （2）二极管平衡调幅器 ❖ 二极管平衡调幅器的调制信号经低频变压器在次级
获得两个幅度相等的电压加在两个二极管上；载波 信号经高频变压器加在两个二极管上；输出信号由 变压器次级输出。 ❖ 输出信号的数学表达式为：
第六章 振幅调制与解调
❖6.2调幅波的基本性质 ❖6.2.1 调幅波的数学表达式与波形
❖设高频载波信号为：uc (t) Ucm cos(ct ) ❖设调制信号为：us (t) U sm cos st ❖ 因此，调幅波的数学表达式为：
U AM (t) (Ucm kaus (t)) cos(ct )
高频电子电路振幅调制和解调ppt
集电极直流电源 Vcc 提供的功率: P PT VccIcoT
调制信号提供得平均功率:
Pc
P=ow
P
1 2
ma 2 PT
1 2
ma 2Vcc IcoT
平均输出功率:
1
POCW 2
1 2
I
R 2
cm1 p
d
(t
)
PoT
(1
1 2
ma2 )
Pcav
P=av
Poav
载波输出功率
PCT
(1
1 2
调幅度:
ma
2a2V a1
结论:
(1)调幅度得大小由调制信号电压振幅及调制器得特性曲线
所决定
(2)通常,a2<<a1因此用这种方法所得到得调幅度不大。
在平方律调幅中,管子工作于甲类非线性状态,效率低,只适用
于低电平调幅、
图 9、3、2 串联双二极管平衡调幅器简化电路
i1 a0 a1(V0 cos0t V cos Ωt) a2 (V0 cos0t V cos Ωt)2
3、 修正得移相滤波法 sin[(2 1) Ωt]
在单边带调幅与双边带调幅之间,有一种折衷方 式,即残留边带调幅。她传送被抑制边带得一部分,同 时又将被传送边带也抑制掉一部分。为了保证信号无失 真地传输,传送边带中被抑制部分与抑制边带中得被传 送部分应满足互补对称关系。
特点: 所占频带比单边带略宽一些; 她在ω０附近 得一定范围内具有两个边带,因此在调制信号(例如电 视信号)含有直流分量时,这种调制方式可以适用; 残
3、 检波得分类
检波
二极管检波器 器件
三极管检波器 小信号检波器
信号大小 大信号检波器 包络检波器
高频电子技术第6章角度调制和解调电路的应用
上一页 下一页 返回
6.2 调频电路
uΩ( t)为调制信号电压;C1为隔直电容，用来防止直流电压 UQ通过L短路，其高频率容抗很小，可视为短路;L1为高频扼 流圈，它对高频视为开路，对调制信号视为短路，使调制信
号电压有效地加到变容二极管两端;C2为高频旁路电容，对高 频可视为短路，为了防止调制信号被分流，要求其低频容抗
上一页 下一页 返回
6.1 角度调制原理
作为调相信号，相应的矢量长度为恒值Um ，而矢量的瞬时
相角在参效值(ωct+ Ф0)上叠加按调制信号规律变化的附加相
角
,即
(6. 5)
式中，KP为比例常数，单位为rad/V 。因而，相应的调相信 号表示式为
而它的瞬时角频率即Ф(t)的时间导数值为
(6. 6)
由于调角信号的振幅不变，当Um 一定时，调频率波的平均 功率也就一定，且等于未调制的载波功率，其值与调制指数 无关，也就是说，改变m仅引起载波分量和各边频分量之间 的重新分配，但不会引起总功率的改变。
上一页 下一页 返回
6.1 角度调制原理
2.调角信号的频谱宽度 调频波的频谱包含无限多对边频分量，它的频谱宽度就应
6.1 角度调制原理
调角信号表示式可写成
利用三角函数公式将式(6. 8)改写成
(6. 8)
在贝塞尔函数理论中，已证明存在下列关系式
(6. 9) (6. 10)
上一页 下一页 返回
6.1 角度调制原理
式中，J0( m)在贝塞尔函数理论中是以m为宗数的n阶第一 类贝塞尔函数，将上面关系式代入式(6. 9)，则得
无限大。 实际上，由图6 -4可见，当m一定时，随着n的增加， Jn (m)
的数值虽有起伏，但它的趋势是减少的。在传送和放大的过 程中，如果忽略这些高载频较远的边频振幅很小的边频分量， 则调角波实际占据的有效频谱宽度是有限的。
6.2 调频电路
uΩ( t)为调制信号电压;C1为隔直电容，用来防止直流电压 UQ通过L短路，其高频率容抗很小，可视为短路;L1为高频扼 流圈，它对高频视为开路，对调制信号视为短路，使调制信
号电压有效地加到变容二极管两端;C2为高频旁路电容，对高 频可视为短路，为了防止调制信号被分流，要求其低频容抗
上一页 下一页 返回
6.1 角度调制原理
作为调相信号，相应的矢量长度为恒值Um ，而矢量的瞬时
相角在参效值(ωct+ Ф0)上叠加按调制信号规律变化的附加相
角
,即
(6. 5)
式中，KP为比例常数，单位为rad/V 。因而，相应的调相信 号表示式为
而它的瞬时角频率即Ф(t)的时间导数值为
(6. 6)
由于调角信号的振幅不变，当Um 一定时，调频率波的平均 功率也就一定，且等于未调制的载波功率，其值与调制指数 无关，也就是说，改变m仅引起载波分量和各边频分量之间 的重新分配，但不会引起总功率的改变。
上一页 下一页 返回
6.1 角度调制原理
2.调角信号的频谱宽度 调频波的频谱包含无限多对边频分量，它的频谱宽度就应
6.1 角度调制原理
调角信号表示式可写成
利用三角函数公式将式(6. 8)改写成
(6. 8)
在贝塞尔函数理论中，已证明存在下列关系式
(6. 9) (6. 10)
上一页 下一页 返回
6.1 角度调制原理
式中，J0( m)在贝塞尔函数理论中是以m为宗数的n阶第一 类贝塞尔函数，将上面关系式代入式(6. 9)，则得
无限大。 实际上，由图6 -4可见，当m一定时，随着n的增加， Jn (m)
的数值虽有起伏，但它的趋势是减少的。在传送和放大的过 程中，如果忽略这些高载频较远的边频振幅很小的边频分量， 则调角波实际占据的有效频谱宽度是有限的。
高频电子线路第7章 频率调制与解调讲解
J
2 n
(mf
)
n
Uc2 2RL
Pc ,
J
2 n
(mf
)
1
n
说明：调频波的平均功率和未调载波的平均功率相等。因此调
频器可以理解为功率分配器，它的功能是将载波功率分配给每
个边频分量，而分配的原则与调频指数mf有关。
4、调频波和调相波的比较
调制信号：u U cost 载波信号：uc Uc cosct
15
二、调频器与调频方法
1、调频器：实现调频的电路或部件称为调频器。
调频特性：用瞬时频偏Δf～uΩ的关系曲线来表示 (1) 调制特性线性要好；
(2) 调制灵敏度要高，调制特性曲线在原点处的斜率就是调制
灵敏度；
(3) 载波性能要好。
f
0
U
2020/10/2
16
2、调频方法: 直接法和间接法。
(1)直接法：用调制信号直接去控制高频振荡器的频率。包括： 变容二极管直接调频、电抗管直接调频。
Jn (m f )
m0
2 m!(n m)!
调频波的级数展开式为：
uFM (t) UC cos(ct m f sin t) UC Jn (m f ) cos(c n)t n
2020/10/2
7
Bessel函数的特点:
(1) m f =0：J0(m f )=1，其它各阶Bessel函数为0。这意味着当没 有调制信号时，uFM只包含载波分量。 (2) 所有Bessel函数都是正、负交替变化的非周期函数，而且在
(4) 频谱结构与mf的关系 F一定：Δfm↑→ mf↑→频谱就会展宽； Δfm一定：F↓→ mf↑→频谱宽度基本不变。 FM和PM有相似的频谱结构，都包含有无穷多个边频分量，
《高频电子技术(第2版)》电子教案 课程思政PPT 6.1调角信号基本特性
0
EXIT
高频电子线路
6.1 调角信号的基本特性
m mP
EXIT
高频电子线路
6.1 调角信号的基本特性
[例] 已知 u(t) = 5 cos (2 103 t)V ， 调角信号表达式为
uo(t) =10 cos [ (2 106 t ) +10cos (2 103 t)]V 试判断该调角信号是调频信号还是调相信号，并求调制 指数、最大频偏、载波频率和载波振幅。
dt
当 = c 时： (t ) ct 0
EXIT
高频电子线路
6.1 调角信号的基本特性
6.1.2 调频信号与调相信号
一、调频信号
载波信号： uc (t ) Um cos(ct 0 )
调制信号： u (t )
rad / s·V 角频偏
调频波瞬时角频率：(t) = c+ kf u(t) = c +
0 t
（d）
图6.1.3 调相信号波形 （a）调制信号 （b）附加相位变化 （c）瞬时角频率变化 （d）调相信号
EXIT
高频电子线路
6.1 调角信号的基本特性
三、调频信号与调相信号的比较
载波信号 uc(t) = Um cos c t 调制信号u(t) = U m cos t
调频
调相
瞬时角频率
(t)
高频电子线路
6.1 调角信号的基本特性
第 6 章 角度调制与解调电路
频率调制：用待传输的低频信号去控制高频载波信号的频率 相位调制：用待传输的低频信号去控制高频载波信号的相位
频率调制和相位调制都使载波信号的瞬时相位受到调变， 统称为角度调制。所不同的是：频率调制使载波信号的频率 随调制信号线性变化，而相位调制则使载波信号的相位随调 制信号线性变化。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
问题
区分 信号 天线 尺寸
ω
ω
问题
二、调制的概念
1、调制定义
调制是用基带信号（信息信号）去控制 高频载波的参量的过程。
类比：车拉货
二、调制的概念
2、调制分类
按被调制的参数不同来分，调制 包括调幅、调频、调相三种主要方式。 基带信号设为f(t) 高频载波设为U cos [ωc (t)+ φ]
振荡器
倍频器
)
课堂练习
已知： 中波广播波段的波长范围为187~560米。 语音信号的最大频率是20KHz。问其频率范围为 多少？在此频率范围之内能够容纳多少电台同时 传输？ 解：1、∵ƒ＝C/λ， ∴ λ＝560米时， ƒ ＝ 3×108 ∕560≈536 KHz λ＝187米时， ƒ ＝ 3×108∕187≈1604 KHz 频率范围为536 KHz ～1604 KHz。 2、∵语音信号的最大频率是20KHz ， ∴ N=(1604-536)/20=53台语音信号。
调幅 AM 调频FM 调相PM
统称为调角
三、如何实现调制
简化方程：设U=1 Φ=0
得： U cos[ωc (t) +φ]
①若与常数k相乘 得：k cos ωc (t)
三、如何实现调制
②若与变量f(t)相乘
得： f(t) cosωc (t)
③若f(t)为语音信号
四、调制应用实例
例：广播电台
cosωc (t) [K+ f(t) ] cosωc (t)
高频电子技术课程 ——调制技术
主讲人：冯暖 信息与控制学院
2012-7-23 1
上节回顾
通信系统的组成
调 制 发送端
解 调 接收端
引言
丰富多样的电子通信产品
2012-7-23
3
拨号上网
f<300Hz f：300Hz-3400Hz
2012-7-23 4
内容提要
一、调制的必要性
二、调制的概念 三、如何实现调制 四、调制应用实例
2012-7-23 5
一、调制的必要性
通信的目的：实现5W Whoever——任何人 Whenever——任何时间 Wherever ——任何地点 Whomever ——任何其他人 Whatever ——任何信息
2012-7-23
如 何 传 的 更 远 ？
6
一、调制的必要性
远 有线 距 离 传 输 无线
小结
(提出问题)为什么调制？ (分析问题)什么是调制？ (解决问题)如何调制？ (案例应用)中波调幅发射机为例。 (课后思考)调制是将信号发射到空间，接收端应 采取什么样的方式进行解调—收音机的工作原理？
课后作业p189-1、3
Thank you for your time! 谢谢大家！