第四章 角度调制
角度调制
4.7角度调制（非线性调制）系统概述(1)一、角度调制的基本概念在前几节中，我们系统的介绍了线性调制系统，线性调制系统有一定的优点，如它的实现简单，传输信号所需的频带窄(如SSB)，因此，目前仍有许多场合使用线性调制。
随着人类社会的发展，人们对通信质量的要求愈来愈高，随着传送消息的内容愈来愈广泛，特别是广播的出现，传送的消息内容从语言扩展到了音乐，这样人们就有了对音质、音色及抗干扰性的要求，而角度调制系统能比较好的解决这个问题。
角度调制属于非线性调制，即调制后信号的频谱不再是调制前信号频谱的线性搬移，而产生出很多新的频率成分。
1、角度调制的概念一个余弦信号可以写成其中，A0为常数，当θ(t)随基带信号m(t)变化时，则称角度调制。
2、角度调制的方法两种方法：调频FM：角频率随消息信号m(t)变化；调相PM：相位随消息信号m(t)变化。
3、瞬时相位与瞬时角频率为了清楚地介绍调频波和调相波的概念，在这里先引入两个概念：瞬时相位和瞬时角频率。
瞬时相位：公式（4.7-1）中θ(t)称为瞬时相位(或瞬时相角)瞬时角频率：瞬时相位的导数称为瞬时角频率，ω(t)＝dθ(t)/dt二者之间的关系为：4、角度调制的特点角度调制的优点：（1）、抗干扰性强；（2）.实现和解调都较简单。
缺点：频带利用率低(有效性低)。
二、调相信号PM及其性质1、调相信号对于调相信号，其瞬时相位θ(t)有如下形式：式中：KPM是引入的系数，称为调相器的灵敏度（或调相系数），它由调相电路决定，单位是弧度/伏。
调相波的时域表达式为此时，瞬时角频率ω(t)为可见，虽然上PM波，但其角频率仍与m(t)有关。
2、PM波的性质（1）调相波的瞬时相位θ(t)随m(t)线性变化（2）调相波的瞬时角频率ω(t)随dm(t)/dt 线性变化。
3、最大相位偏移ΔθPM公式（4.7-2）如果无m(t)，瞬时相位为ωc t，所以将KPMm(t) 称为相位偏移。
最大偏移量为4、最大角频率偏移ΔωPM5、调相指数βPM定义：βPM就是相位偏移的最大值.。
第四章角度调制
第三节 宽带调频（WBFM）
为使问题简化，我们先研究单音调制的情况， 然后把分析的结果推广到多音情况。
一、单频调制时宽带调频信号 ( t ) A c o s t A c o s 2 f t 设单频调制信号为：f
m m m
m
则单音调频信号的时域表达式为： 利用三角函数将它展开：
s ( t ) A c o s [ t s i n] t F M c F M m
A c o s [ t c o s t ] c P M m
PM
这里的
K A 称为调相指数， P M P M m
2、单频信号的频率调制
进行频率调制时，表达式为：
S （ t ） A c o s [ tK A c o s t d t ] F M c F M m m
（初始相位为0时）
它的瞬时相位：
（ t ） t K （ ft ） c p m
2、频率调制
是指瞬时频率偏移随基带信号而线性变化。
即：
d () t () t K f() t F M d t
它的瞬时相位： 这里的 K F M 是频移常数。 则可得调频信号为：
( t ) ( t ) d t tKf ( t ) d t
A A K m F M S ( t ) At c o s [ c o s ( )c to s ( ) t ] N B F M c c m c m 2
我们再看AM信号的信号和频谱分别为：
A m s ( t ) A c o s t [ c o s ( ) t c o s ( ) t A M c c m c m 2 1 S ( ) A [ ( )( ) F ( ) F ( c ) ] A M 0 c c [ c 2
角度调制讲解课件
雷达系统中的角度调制技术
雷达系统中的角度调制技术主要用于 实现目标的方向估计和跟踪，从而提 高雷达的探测精度和抗干扰能力。
在雷达系统中，角度调制技术还可以 用于实现信号的加密和解密，提高系 统的安全性。
角度调制的基本原理
01
角度调制是利用载波的相位信息 传输信息的方式，通过改变载波 信号的相位来传递信息。
02
角度调制的基本原理是将输入信 号与一个载波信号相乘，得到调 相波，调相波的相位随输入信号 的幅度变化而变化。
角度调制的分类
01
02
03
04
调相（PM）
载波相位随输入信号的幅度变 化而变化。
频偏
载波频率偏离标称值会导致信 号质量下降，需要进行频率校正。
多径干扰
由于传输路径不同导致的多径 干扰会影响信号的解调性能，
需要进行抗干扰处理。
04
角度制技的
无线通信中的角度调制技术
无线通信中的角度调制技术主要用于实现信号的定向传输和接收，从而提高信号的 抗干扰能力和传输质量。
通过调整信号的传输方向，角度调制技术可以实现多路信号的并行传输，提高频谱 利用率和通信容量。
通过使用与发送端同步的载波信号来解调接收到的调频或调相信号，同步解调法 适用于长距离传输和噪声环境下的解调。
角度调制信号的质量评估
信噪比（SNR）
信噪比是信号功率与噪声功率 的比值，信噪比越高，信号质
量越好。
失真
角度调制信号在传输过程中可 能受到非线性失真、互调失真 等影响，这些失真会影响信号 质量。
与虚拟现实技术的融合 结合虚拟现实技术，利用角度调制技术实现更加 真实的虚拟场景渲染，提供更加沉浸式的虚拟现 实体验。
通信原理4-模拟角调制.
一、角调制的基本概念
相位调制：瞬时相位偏移(t)是调制信号f (t)
的线性函数。 – 调相信号时域表达式：
sPM (t) Acos[ct KPM f (t)]
瞬时相角 (t) ct KPM f (t)
瞬时频率
(t)
d (t)
dt
c
KPM
df (t) dt
频率调制：瞬时角频率偏移是调制信号f(t)的线
解：由题知(t)=10000t+5cos10t, 因此(t)=5cos10t， ct=10000t，d (t)/dt= - 50sin10t
因为f(t)=sin10t，与d (t)/dt成正比，所以s(t)是调频信号. KFM=(d (t)/dt)/f(t)
=-50sin10t/sin10t=-50 (rad/sv)
第四章 模拟角调制
本章讨论内容
– 主要研究非线性调制信号的特点、 频谱结构及传输频带
– 介绍调制及解调方法 – 定性分析角调制的抗噪声性能
一、角调制的基本概念
任何一个正弦时间函数，若其振幅不变，有
c(t)=A cos [(t)] 其中， (t)为正弦波的瞬时相角，或称总相角。
瞬时相角与瞬时频率关系 瞬时频率： (t) d(t)
性函数。
– 瞬时频率偏移
d (t )பைடு நூலகம்
dt
KFM
f
(t)
其中，KFM---频偏常数或调频灵敏度，单位：rad/(v•s)
– 瞬时角频率 (t) c KFM f (t)
– 瞬时相位
(t) (t)dt ct KFM f (t)d t
通信原理(陈启兴版)第4章课后习题答案
第四章模拟调制4.1学习指导4.1.1要点模拟调制的要点主要包括幅度调制、频率调制和相位调制的工作原理。
1.幅度调制幅度调制是用调制信号去控制载波信号的幅度，使之随调制信号作线性变化的过程。
在时域上，已调信号的振幅随基带信号的规律成正比变化；在频谱结构上，它的频谱是基带信号频谱在频域内的简单平移。
由于这种平移是线性的，因此，振幅调制通常又被称为线性调制。
但是，这里的“线性”并不是已调信号与调制信号之间符合线性变换关系。
事实上，任何调制过程都是一种非线性的变换过程。
幅度调制包括标准调幅（简称调幅）、双边带调幅、单边带调幅和残留边带调幅。
如果调制信号m(t)的直流分量为0，则将其与一个直流量A0相叠加后，再与载波信号相乘，就得到了调幅信号，其时域表达式为stAmttAtmttAM()0()cosc0cosc()cosc(4-1)如果调制信号m(t)的频谱为M(ω)，则调幅信号的频谱为1S()πA()()M()M()(4-2)AM0cccc2调幅信号的频谱包括载波份量和上下两个边带。
上边带的频谱结构与原调制信号的频谱结构相同，下边带是上边带的镜像。
由波形可以看出，当满足条件|m(t)|A0(4-3)时，其包络与调制信号波形相同，因此可以用包络检波法很容易恢复出原始调制信号。
否则，出现“过调幅”现象。
这时用包络检波将发生失真，可以采用其他的解调方法，如同步检波。
调幅信号的一个重要参数是调幅度m，其定义为m A m(t)Am(t)0max0minAm(t)Am(t)0max0min(4-4)AM信号带宽B AM是基带信号最高频率分量f H的两倍。
AM信号可以采用相干解调方法实现解调。
当调幅度不大于1时，也可以采用非相干解调方法，即包络检波，实现解调。
双边带信号的时域表达式为stmttDSB()()cosc(4-5)其中，调制信号m(t)中没有直流分量。
如果调制信号m(t)的频谱为M(ω)，双边带信号的频谱为1S()M()M()(4-6)DSBcc2与AM信号相比，双边带信号中不含载波分量，全部功率都用于传输用用信号，调制效率达到100%。
角度调制及解调
软件开发环境选择
选择合适的软件开发环境，如MATLAB、C 等。
软件测试与验证
对软件程序进行测试和验证，确保软件工作 正常。
角度调制系统的优化建议
硬件优化
采用高性能的硬件设备，提高系统的处理能 力和稳定性。
系统集成优化
优化系统集成方案，降低系统复杂度和成本。
软件优化
优化软件算法，提高系统的处理速度和精度。
角度调制的基本原理
01
相位调制
通过改变载波信号的相位角度来传递信息。根据不同的相位偏移，可以
表示不同的信息符号。
02
调相方式
常见的调相方式有绝对调相和相对调相。绝对调相是指信号的相位与一
个参考相位之间的关系，而相对调相是指两个信号相位之间的差异。
03
解调方式
解调时需要将相位信息还原为原始的信息符号。常见的解调方式有鉴相
角度调制的应用场景
01
02
03
卫星通信
在卫星通信中，由于传输 距离远，信号衰减严重， 角度调制可以提高信号的 抗干扰能力和传输质量。
移动通信
在移动通信中，由于用户 数量多、环境复杂，角度 调制可以更好地满足用户 高速数据传输的需求。
军事通信
在军事通信中，由于通信 环境恶劣，抗干扰能力要 求高，角度调制是一种重 要的通信方式。
性能指标
衡量抗干扰性能的主要指标包括干扰抑制比（ISR）和共信道抑制能力。干扰抑制比表示系统抑制干扰信号的能 力，共信道抑制能力则表示系统在不同干扰环境下仍能保持正常工作的能力。提高抗干扰性能需要采取有效的抗 干扰措施和技术，如扩频技术、频域滤波等。
05 角度调制系统的实现
硬件实现方案
硬件设备选择
性能指标
信号与系统-模拟角度调制系统
瞬时相位： (t) (t)dt ct KFM f (t)dt
sFM t A0 cosct 0 kFM f t dt
kFM ——调频灵敏度，单位为弧度/秒/伏。
调频波的瞬时频率偏移与f(t)成线性关系。
PM 信号和FM 信号波形如图所示：
满足窄带条件时
sNBFM t A cosct
A FM 1
2
cosc
m1t
A FM 1
2
c
m1t
AFM 2
2
cosc
m2 t
AFM 2
2
cosc
m2 t
有效频带宽度：若m2 m1 BNBFM 2m1
不满足窄带条件时：
sFM t A e j t
取其实部
A
J J e n FM1
f t Am1 cosm1t Am2 cosm2t
t c kFM Am1 cosm1t kFM Am2 cosm2t
t ct FM1 sin m1t FM 2 sin m2t
FM 1
kFM Am1
m1
FM 2
kFM Am 2 m 2
sFM t A cos ct FM1 sin m1t FM 2 sinm2t
有效带宽：（以单音调制为例）
调相波的有效带宽： BPM 2 PM 1 fm
窄带调相波的有效带宽： BPM 2 fm
调相波的的有效带宽与调制频率有关；而调频 波在调制频率变化时，有效带宽基本保持不变；
对于多音调制，调相波的有效带宽取决于最高调 制频率分量，而调频制不存在这个问题；在实际 应用中，调频制比调相制要广泛的多。
调频波的有效带宽：
理论上调频信号的带宽为无限宽。然而实际上各次边频
《角度调制及解调》课件
四进制相移键控（QPSK）
解释QPSK调制技术的工作原理， 讨论其在高速通信中的优势和限 制。
八进制相移键控（8PSK）
介绍8PSK调制技术的特点和应 用，探究其在无线通信系统中的 性能和效率。四、解调方式1
同步解调
介绍同步解调技术的原理和方法，讨论其在信号解码中的作用和挑战。
2
相干解调
详细解释相干解调技术的工作原理，探究其在数字信号处理中的优势和适用范围。
《角度调制及解调》PPT 课件
了解角度调制及解调的原理、应用场景，以及不同调制和解调方式的优缺点。 掌握误码率分析方法和该技术的发展前景。
一、引言
角度调制及解调是一种重要的通信技术，用于将模拟信号转换为数字信号， 并实现信号的传输和解码。本章将介绍其定义和应用场景。
二、角度调制原理
奈奎斯特采样定理
介绍奈奎斯特采样定理的原 理和意义，对模拟信号进行 合理采样以确保信号的完整 性和准确性。
模拟信号的频谱
解释模拟信号的频谱特性， 探讨频谱分析在角度调制中 的重要性。
广义正交振幅调制
介绍广义正交振幅调制 （GMSK）的原理，讨论其 在现代通信中的应用和优势。
三、调制方式
二进制相移键控（BPSK）
详细说明BPSK调制技术的原理， 探讨其在数字通信领域的重要性 和应用。
七、参考资料
• 文献推荐 • 网络资源
3
径向基网络解调
介绍径向基网络解调算法的概念和应用，探讨其在信道估计和解调中的创新性和 效果。
五、误码率分析
• BER计算方法 • 码间干扰的影响 • 多径、多普勒效应对误码率的影响
六、总结
1 优点
说明角度调制及解调的优势和益处，以及其在现代通信系统中的重要性。
角度调制
度 其瞬时频率可写成 ω ( t ) = ω 0 + K PM df ( t )
dt
光机电一体化技术研究所
调频波
S FM ( t ) = A cos[ω 0 t + K FM f ( t )]
(2)调频波 载波的瞬时频率与与基带信号 f(t)成线性函数关系 S FM ( t ) = A cos[ω 0 + K FM f ( t )] 度 其瞬时相位可写成
光机电一体化技术研究所
A cos(ω 0 t + θ ) = A cos ϕ ( t )
调相波
角度调制信号和基带信号的频谱都发生了 变化,角度调制是一种非线性调制 (1)调相波 载波的瞬时相位与基带信号f(t) 成线性函数关系
S PM ( t ) = A cos[ω 0 t + θ 0 + K PM f ( t )]
ϕ ( t ) = ∫ ω (τ )dτ
0
t
光机电பைடு நூலகம்体化技术研究所
角度调制
对于调制载波 如果保持振幅A为常数，使载波瞬时角频 率 ω (t ) 随基带信号f(t)作线性变化,这种调 制方式称为频率调制FM 载波瞬时相位 ϕ (t ) 随基带信号f(t)作线性变 化,这种调制方式称为相位调制PM 无论FM或PM，由于频率或相位的变化最 终都使载波的相位角发生变化，统称FM 和 PM为角度调制
K FM
频率调制指数，或称为频率调制灵敏
ϕ ( t ) = ω 0 t + θ 0 + K FM ∫ f ( t )dt
光机电一体化技术研究所
角度调制
角度调制的分类
c( t ) = A0 cos[ω 0 t + θ 0 + θ ( t )] = A cos ϕ ( t )
角度调制知识点总结归纳
角度调制知识点总结归纳一、角度调制的基本原理角度调制是通过改变载波信号的相位或频率来传输信息的调制技术。
在角度调制中，载波信号的频率或相位会随着基带信号的变化而发生改变，从而携带了基带信号的信息。
角度调制的基本原理可以用下面的数学表达式来表示：\(s(t) = A_c \cdot \cos(2\pi f_c t + \phi(t))\)式中，\(s(t)\)表示角度调制后的信号，\(A_c\)表示载波信号的振幅，\(f_c\)表示载波信号的频率，\(\phi(t)\)表示基带信号调制的相位或频率变化。
通过改变相位或频率，我们就可以实现角度调制。
二、调频调制和调相调制的实现方式在角度调制中，常用的调制方式包括调频调制（Frequency Modulation，FM）和调相调制（Phase Modulation，PM）。
它们的实现方式如下：1. 调频调制（FM）在调频调制中，带调制信号的频率变化导致了载波信号的频率变化。
调频调制的数学表达式如下：\(\phi(t) = 2\pi k_f \int_0^t m(\tau) d\tau\)式中，\(k_f\)表示调制指数，\(m(t)\)表示基带信号，\(\phi(t)\)表示载波信号的相位变化。
2. 调相调制（PM）在调相调制中，带调制信号的相位变化导致了载波信号的相位变化。
调相调制的数学表达式如下：\(\phi(t) = \phi_c + k_p \cdot m(t)\)式中，\(\phi_c\)表示载波信号的初始相位，\(k_p\)表示调制指数，\(m(t)\)表示基带信号，\(\phi(t)\)表示载波信号的相位变化。
通过调频调制和调相调制，我们可以实现角度调制，从而将基带信号的信息传输到载波信号中。
三、调制指数和带宽的关系调制指数是衡量基带信号对载波信号相位或频率变化的影响程度的参数。
在调频调制中，调制指数\(k_f\)与带宽的关系如下：\(\Delta f = k_f \cdot f_m\)式中，\(\Delta f\)表示频率偏移，\(f_m\)表示基带信号的最高频率分量。
角度调制
角度调制电路某某某（某某大学某某班，湖北某某号）摘要：角度调制是用调制信号去控制载波信号角度(频率或相位) 变化的一种信号变换方式, 可以分为频率调制( FM ) 和相位调制( PM )。
通过对FM和PM调制与解调的工作原理的分析，建立FM和PM调制与解调的数学模型。
利用matlab进行性能仿真和分析，给出了FM和PM调制与解调的仿真代码，提高设计效率的同时保证了电路设计的质量。
关键词：FM和PM调制matlab 仿真Abstract：The angle modulation is a modulation signal to control the angle of the carrier signal (frequency or phase) of a change in the signal conversion, it can be divided into a frequency modulation (FM) and phase modulation (PM).Through the analysis on the basic circuit and the working principle that FM and PM modulation and demodulation, we establish mathematical model of FM and PM modulation and demodulation.By using the matlab’s performance simulation and analysi s, we give the FM and PM modulation and demodulation though using the transistor’s equivalent circuit on high- frequency parameters. We can develop the circuit design’s efficiency and its’quality.Key words:FM and PM modulation matlab simulate引言在当今高度信息化的社会，信息和通信已成为现代社会的命脉。
第四章模拟角度调制2
当满足窄带调频条件时，cos[K
f
t
m(
)d
]
1
1
故上式可简化为
t
t
sin[K f
m( )d ] K f
m( )d
t
sNBFM (t) Ac osct [ AK f m( )d ]sin ct
4.2.2 频域表示式
利用以下傅里叶变换对
m(t) M ()
cosct [ ( c ) ( c )]
f
(t) sin ct
j [F(
2
c )
F (
c )]
m(t)dt M () （设m(t)的均值为0，没有直流分量）
j
[
m(t)dt]
sin
ct
1 2
M ( c c
)
M ( c c
)
可得NBFM信号的频域表达式
sNBFM () A[ ( c ) ( c )]
AK f 2
4.1.3 PM与 FM的区别
▪ PM与 FM的区别
sPM (t) A cos[ ct K p m(t)]
sFM (t) Acos[ct K f m( )d ]
比较上两式可见， PM是相位偏移随调制信号m(t)
线性变化，FM是相位偏移随m(t)的积分呈线性变化。
如果预先不知道调制信号m(t)的具体形式，则无法
同
不同的是，NBFM的两个边频分别乘了因式[1/( - c)]和[1/(
+ c)] ，由于因式是频率的函数，所以这种加权是频率加权， 加权的结果引起调制信号频谱的失真。
另外，NBFM的一个边带和AM反相。
NBFM和AM信号频谱的比较举例
以单音调制为例。设调制信号 m(t) Am cosmt
角度调制的基本概念
角度调制的基本概念摘要: 角度调制可分为频率调制（FM）和相位调制（PM）。
即载波的幅度保持不变，而载波的频率或相位随基带信号变化的调制方式。
角度调制信号的一般表示式为我们称为瞬时相位，为瞬时相位偏移；为瞬时角...角度调制可分为频率调制（FM）和相位调制（PM）。
即载波的幅度保持不变，而载波的频率或相位随基带信号变化的调制方式。
角度调制信号的一般表示式为我们称为瞬时相位，为瞬时相位偏移；为瞬时角频率，为瞬时角频率偏移。
定义两个参数：1）最大相移（又称调制指数）：其含义为瞬时相位偏移的最大值。
2）最大频偏：其含义为瞬时频率偏移的最大值。
1.调相信号定义：所谓的调相信号是指瞬时相位偏移随调制信号呈线性关系变化的角度调制信号。
其中为调相器的灵敏度，单位为rad/V。
调相信号的时域表示式调相波的两个基本性质：（1）调相波的瞬时相位偏移随调制信号呈线性关系变化；（2）调相波的瞬时角频率偏移随调制信号得微分呈线性关系变化。
2.调频信号定义：调频信号是指瞬时角频率（或瞬时频率）偏移随调制信号呈线性关系变化的角度调制信号。
其中为调频器的灵敏度，单位为rad/s.V 或Hz/V。
调频信号的时域表示式调频波的两个基本性质：（1）调频波的瞬时频率偏移随调制信号呈线性关系变化；（2）调频波的瞬时相位偏移随调制信号得积分呈线性关系变化。
由调相与调频信号的时域表示式可以看出，调相信号和调频信号的区别仅仅在于调频波的相位偏移是随线性变化，而后者相位偏移是随的积分呈线性关系变化。
如果预先不知道信号的形式，很难判断一个调角波是调相信号还是调频信号，下面举例说明。
例1 当调制信号为时求：1）调相信号的时域表达式、调制指数、最大频偏、时域波形；2）调频信号的时域表达式、调制指数、最大频偏、时域波形。
解：1）首先看调相波则调制指数瞬时角频率最大频偏2）对于调频波调制指数瞬时角频率最大频偏调频波与调相波的波形是幅度恒定的、疏密程度随瞬时频率变化的正弦信号。
角度调制与解调
式中kf为比例常数，即单位调制信号电压引起的角频 率变化，单位为rad/sV。此时调频波的瞬时相角(t)为
(t )
t 0
w(t )dt 0
(8-3)
调频波瞬时频率、瞬时相位随调制信号(单音信号)变化的波形图 v 以及调频波的波形图。
0 图(a)为调制信号v， 2 w 图(b)为调频波，当v为波峰时， v(t) 频率wo+Dwm为最大；当v为波谷 o 时，频率wo–Dwm为最小。 图(c)为瞬时频率的形式， w(t) 是在载频的基础上叠加了随调制 w o 信号变化的部分。 D(t) m 图(d)为调频时引起的附加相位 o 偏移的瞬时值，D(t)与调制信号相差90。
(8-1)
式中，0为载波初相角；w0是载波的角频率，
(t)为载波振荡的瞬时相位。
当没有调制时，v(t)就是载波振荡电压，其角 频率w和初相角0都是常数。
调频时，在式(8-1)中，高频正弦载波的角频率不 再是常数w0，而是随调#43;kfv(t)=w0+Dw(t) (8-2)
t
0
K f v ( t )] dt
w0 t K f
v
0
( t )dt
(8-6)
所以FM波的数学表达式为
af(t)=Vcos(t)=Vcos w0 t K f
v ( t )dt 0
t
(8-7)
同理，根据式(8-4)设0=0 则
(t)=w0t+KPv(t)
Dwm
t
(c)
t
(d)
图8-2画出了调相波的瞬时频率、瞬时相位 随调制信号(单音信号)变化的波形图。
v
0
第四章 模拟角调制
NBFM的一个边带和AM反相。
17
第四章 模拟角调制
NBFM和AM信号频谱的比较举例
以单音调制为例。设调制信号 则NBFM信号为
f (t ) Am cosmt
sNBFM (t ) Acosc t A K FM f (t )dt sinc t 1 Acosc t AAm K FM sinm t sinc t
Acosc t cos K FM f (t )dt Asinct sin K FM f (t )dt
当满足窄带调制条件时，有：
K FM f (t )dt 1 sin K FM f (t )dt K FM f (t )dt cos AK FM f (t )dt sinct 因此： sNBFM (t ) Acosct
其中， PM K PM Am 为调相指数，表示最大的
相位偏移。
9
第四章 模拟角调制
若对载波调频，则有：
sFM (t ) Acos ct K FM Am cosmtdt
Acos ct FMsinmt
m
max
其中， FM
K FM Am
t K FM Am cos m tdt 则宽带调频信号为： sFM (t ) Acos c
利用三角公式展开：
sFM (t ) Acosct cos (
FM
Acos ct FMsinmt
FM
sinmt ) Asinct sin (
m
f max 称为调频指数。 fm
max K FM Am 为最大角频偏
角度调制介绍
{m (t ) m (t )} Ac [m1 (t ) m2 (t )]cos(2 f ct )
下午我们有
m1 (t ) s1 (t ) Ac cos(2 fc t k p m1 (t ))
Now, m2 (t ) s2 (t ) Ac cos(2 fc t k p m2 (t ))
If
m1 (t ) s1 (t ) m2 (t ) s2 (t )
Then
我们为DSB-SC
{m1 (t ) m2 (t )} s1 (t ) s2 (t )
m1 (t ) s1 (t ) Ac m1 (t ) cos(2 f ct ) m2 (t ) s2 (t ) Ac m2 (t ) cos(2 f ct )
角度调制（ FM 和 PM ）介绍
今天演讲的目的是介绍角度调制
角度调制是一种非线性的模拟调制技术，将信息
信号的传输载体的角 基本形式有两种：相位调制（PM）和频率调制 （FM）与后者更常见
相位调制（PM）和频率调制（FM）被称为“角”
调制由于数据变化的传输载波信号的角。
这可以写作
PM信号有正频移后负频移
调频信号可以通过整合信息信号转换为PM发射器
产生:
一个下午，信号可以通过微分信号为调频发射机
产生的：
他们在信号结构非常相似 两者都允许设计师贸易功率带宽效率 FM的优点： 易于实现
实现多种方式： 鉴频器（微分） 锁相接收机广泛应用于实际 零交叉检测器
2 f c tn k t
2 f n
2
n
t0 t0
2 k f tn 2 f ctn
第4章2角度调制
1.NBFM 和AM在和频谱图上看是相似的；带宽为 2Wm。 . 在和频谱图上看是相似的； 在和频谱图上看是相似的 。 2. NBFM频谱中的边带分量幅度很小（∆ θ f 〈 〈 频谱中的边带分量幅度很小（ 频谱中的边带分量幅度很小
6
）。
3. AM的边带分量幅度不会超过载波幅度的一半，否则会产生过调制； 的边带分量幅度不会超过载波幅度的一半，否则会产生过调制； 的边带分量幅度不会超过载波幅度的一半 4. NBFM调制效率极低，所以一般不采用。 调制效率极低， 调制效率极低 所以一般不采用。
§4.8 角度调制的基本概念
我们先回顾一下标准调幅信号的时间表示式: 我们先回顾一下标准调幅信号的时间表示式
s AM ( t ) = [ A0 + f ( t )]cos ω 0 t
用正弦载波信号的幅度随调制信号变化来传输信息的 假设f(t)是一个三角波信号，如何画出它的时域波形呢？ 假设 是一个三角波信号，如何画出它的时域波形呢？ 是一个三角波信号 从它的频谱可看出， 从它的频谱可看出，已调信号的频谱只是基带信号频谱的 简单搬移，而基带频谱的结构保持不变， 简单搬移，而基带频谱的结构保持不变，这种调制方式就叫做 线性调制，线性调制是通过改变载波的幅度而达到。 线性调制，线性调制是通过改变载波的幅度而达到。而非线性 调制通常是改变载波的频率或相位来完成的， 调制通常是改变载波的频率或相位来完成的，即载波的振幅不 而载波频率或相位随调制信号变化。 变，而载波频率或相位随调制信号变化
f (t )dt]
∫ f (t )dt
cos ω 0 t
×
sin ω0 t
−π 2
_
∑
s NBFM ( t )
+
解调： 解调： 相干解调: 相干解调:
角度调制实验
实验八 角度调制一、实验目的1、掌握直接调频的原理；2、掌握直接调频电路的设计方法。
3、掌握锁相调频的原理及其锁相调频电路的设计方法。
二、实验仪器1、示波器 一台2、稳压电源 一台3、频谱分析仪 一台4、高频毫伏表 一台5、万用表 一台6、实验板（小信号放大、正弦波振荡、角度调制） 三套7、高频、低频信号发生器 各一台四、实验原理和相关知识角度调制是指：调制信号控制载波信号的频率或相位变化的一种信号变换方式。
如果受控的是载波的频率，称频率调制(FM ：Frequency Modulation)，简称调频；若受控的是载波信号的相位，则称为相位调制(PM ：Phase Modulation)，简称调相。
角度调制与解调均属于非线性频率变换。
非线性频率变换与线性变换最大的区别在于频率变换前后频谱结构的变化不同，线性频率变换实际上是频谱搬移的过程，变换前后，信号的频谱结构并未发生变化，而非线性频率变换在频率变换前后信号的频谱结构发生了变化。
调频波的解调称为鉴频或频率检波，调相波的解调称鉴相或相位检波。
与调幅波的检波一样，鉴频和鉴相也是从已调信号中还原出原调制信号。
和振幅调制相比，角度调制的主要优点是抗干扰性强，角度调制的主要缺点是占据频带宽，频带利用不经济。
1、 调频波和调相波设高频载波为一简谐振荡，其表达式为：)cos()(cos )(00θωθ+==Ωt V t V t v (8-1)式中，0θ为载波初相角；0ω是载波的角频率，)(t θ为载波振荡的瞬时相位。
调频时，高频正弦载波的角频率不再是常数ω0，而是随调制信号变化的量。
即调频波的瞬时角频率)(t ω为：)()()(00t t K t f ωωωωΔ+=+=Ωv (8-2)式中，为比例常数，即单位调制信号电压引起的角频率变化。
f K 设0θ=0，调频波的瞬时相角)(t θ为(8-3)∫∫Ω+=+⋅=tf tdtt K t dt t t 000)( )()(v ωθωθ所以FM 波的表达式为：(8-4)))((Vcos )(cos )(00∫Ω+==tf f dt t K t t V t v ωθα图8-1画出了调频波瞬时频率、瞬时相位、随调制信号(单音信号)变化的波形图以及调频波的波形图。
- 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)。
sFM (t ) A cos[ct KFM （） f t]
光电工程学院
《通信原理》简明教程
二、单频信号的角度调制
角度调制基本概念 窄带调频 窄带调相 宽带调频 宽带调相
对于单频信号进行角度调制时，即： （ f t） Am cos mt ，则 ： 1、单频信号相位调制时，表达式为：
SPM （t） A cos[ct KPM Am cos mt ]
《通信原理》简明教程
光电工程学院
一、窄带调频（NBFM）
角度调制基本概念 窄带调频 窄带调相 宽带调频 宽带调相
在窄带调频时，时域表达式可以近似写成：
经推导可得NBFM信号的频域表达式：
SNBFM (t ) A[ ( c ) ( c )]
AK FM 2 F( c ) F( c ) c c
光电工程学院
《通信原理》简明教程
第二节 窄带角调制
角度调制基本概念
调制所引起的最大相位偏移 （或调制指 数 ）很小时，则对角度调制的分析可以简 窄带调频 化很多。根据调制后载波瞬时相位偏移的大 窄带调相 小，可将频率调制分为宽带调频（WBFM） 宽带调频 与窄带调频（NBFM）。 宽带调相 当 K FM f (t ) max 6 时，称为窄带调频。 调频信号的产生与 解调 否则，称为宽带调频。 调频系统抗噪性能 调相也是如此，只要满足：K PM f (t ) max 6 ， 预加重和去加重 就是窄带调相（NBPM），否则就是宽带调相 频分复用（FDM） （WBPM）。
S FM （t） A cos[ct K FM Am cos mtdt ]
A cos[ct FM sin mt ]
这里的 FM 称为调频指数
FM
K FM Am
调频信号的产生与 解调 调频系统抗噪性能 预加重和去加重 频分复用（FDM）
K FM Am
m
max
(t )
()t d[ct (t ) 0 ]/ dt
d (t ) / dt
：瞬时相位； ：瞬时相位偏移； ：瞬时频率； ：瞬时频偏。
光电工程学院
《通信原理》简明教程
1、相位调制
角度调制基本概念 窄带调频 窄带调相 宽带调频 宽带调相
当幅度 A 和角频率 ω 保持不变，相位是调制 信号的线性函数。即： (t ) K PM f (t ) 这里的 K PM 是比例常数（相移常数），它取 决于具体的实现电路，它表示调相器的灵 敏度。调相信号可表示为：
调频信号的产生与 解调 调频系统抗噪性能 预加重和去加重 频分复用（FDM）
f (t ) 微分 调频器 PM 信号（间接调相） • 如果将调制信号先积分，再进行调相，则可得到 调频信号； • 如果将调制信号先微分，再进行调频，则可得到 调相信号。 • 从以上分析可见，调频与调相并无本质区别，两 者之间可以互换。
m
f max fm
fmax FM f m
是最大角频率偏移，即：max KFM Am
则
f max
是最大的频率偏移。
光电工程学院
《通信原理》简明教程
3、单频信号角度调制的特点
角度调制基本概念 窄带调频 窄带调相 宽带调频 宽带调相
由它们的表达式和95页图4-4可见，FM和PM非 常相似，如果预先不知道调制信号的具体形式， 则无法判断已调信号是调频信号还是调相信号。 f (t ) 积分 调相器 FM 信号（间接调频）
sNBFM (t ) A cos c t [ AK FM f (t ) dt ]sin c t
调频信号的产生与 解调 调频系统抗噪性能 预加重和去加重 频分复用（FDM）
我们仍以单频信号为例进行窄带调频，那么我 们可以得到调频信号：
S NBFM (t ) A cos ct AAm K FM [cos(c m )t cos(c m )t ] 2
是指瞬时频率偏移随基带信号而线性变化。
即：
d (t ) (t ) K FM f (t ) dt
调频信号的产生与 解调 调频系统抗噪性能 预加重和去加重 频分复用（FDM）
它的瞬时相位： 这里的 K FM 是频移常数。 则可得调频信号为：
(t ) (t )dt ct K FM f (t )dt
调频信号的产生与 解调 调频系统抗噪性能 预加重和去加重
sPM (t ) A cos[ct KPM f (t )]
（初始相位为0时）
它的瞬时相位：
（t） ct K pm （ f t）
光电工程学院
频分复用（FDM）
《通信原理》简明教程
2、频率调制
角度调制基本概念 窄带调频 窄带调相 宽带调频 宽带调相
第一节 角度调制
角度调制基本概念 窄带调频 窄带调相 宽带调频 宽带调相
一、基本概念
角度调制可以定义为具有恒定振幅和瞬时相角 的正弦波，角度调制信号的一般表达式为：
s(t ) A cos[ (t )] A cos[ct (t ) 0 ]
[ (t ) 0 ]
调频信号的产生与 解调 调频系统抗噪性能 预加重和去加重 频分复用（FDM）
《通信原理》简明教程
光电工程学院
1、NBFM与AM比较
角度调制基本概念 窄带调频 窄带调相 宽带调频 宽带调相
单频信号进行窄带调频时的调频信号：
S NBFM (t ) A cos c t AAm K FM [cos(c m )t cos(c m )t ] 2
我们再看AM信号的信号和频谱分别为：
调频信号的产生与 解调 调频系统抗噪性能 预加重和去加重 频分复用（FDM）
A cos[ct PM cos mt ]
这里的
PM
PM KPM Am 称为调相指数，
《通信原理》简明教程
光电工程学院
2、单频信号的频率调制
角度调制基本概念 窄带调频 窄带调相 宽带调频 宽带调相
进行频率调制时，表达式为：