高频电子线路(第八章 角度调制与解调)PPT课件
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第2章 小信号选频放大器
主要内容：
LC谐振回路
小信号谐振放大器
集中选频放大器
2.1 LC谐振回路—概述
LC 谐振回路是高频电路里最常用 的无源选频网络，包括并联回路和串联回路 两种结构类型。
利用LC谐振回路的幅（度）频（率） 特性和相（位）频（率）特性，不仅可以进 行选频，即从输入信号中选择出有用频率分 量而抑制掉无用频率分量或噪声（例如在选 频放大器和正弦波振荡器中），而且还可以
1.1、通信与通信系统
4）信道：信息的传送通道，又称传输媒介。信道 可分为无线信道和有线信道两大类；
5）接收机：把由信道传送过来的已调信号取出并 进行处理，得到与发送相对应的原基带信号， 把这一过程称为解调；
6）输出变换器：把基带信号恢复成原来形式的信 息。
1.1、通信与通信系统
通信系统按传输的基带信号不同，分为模拟通信系统和 数字通信系统两大类。 1）模拟通信系统：直接传输模拟信号（即基带信号为 模拟信号）的通信系统,称为模拟通信系统。 典型的模拟通信系统的发送设备的组成框图和接收 设备的组成框图分别如图2和图3所示。 图2为调幅发射机的组成框图。 图3为超外差式调幅接收机的组成框图。 2）数字通信系统：传输数字信号（即基带信号为数字 信号）的通信系统,称为数字通信系统。
2.1.1 并联谐振回路的选频特 性
谐振回路
谐振回路由电感线圈和电容器组成，它具有选择 信号及阻抗变换作用。
LC并联谐振回路
图2.1.1是电感L、电容C和外加信号源组成的
并联谐振回路。r是电感L的等效损耗电阻，电容的
.
损耗一般可以忽略。 I
S
为电流源，U
为并联回路两
O
端输出电压。
高频电子线路第八章角度调制和解调104页
调频主要用于调频广播、广播电视、通信及遥测等； 调相主要用于数字通信系统中的移相键控。
调频和调相两者有许多相同的地方，由于调相的缺点较多， 因此在模拟通信系统中，一般都是用调频制。
鉴频：调频信号的解调。 鉴相：调相信号的解调。
本章重点讨论调频和鉴频。
1
§8.2 角波调制信号的分析
8.2.1 瞬时频率和瞬时相位 8.2.2 调角波的数学表达式 8.2.3 调角波的波形 8.2.4 调角波的频谱
调频信号的一般表达式为：
t
vFM V0mco(st)V0mco s0t(kf 0vd)t
当调制信号为单一频率信号： vVco st
k f
t
0 vdt
kf
0tVco stdt
kfV
s
int
mf sint
v F M V 0 m co 0 t sm (fs itn )
7
二、调相（PM）信号的数学表达式
由调频的定义：调频时已调波的瞬时相位(t)与调制信号v成
线性关系，振幅不变。
即：(t)0tkPv0tD(t)
调①相信0t号—的—表未达调式制为载：波的相位角。
v 当②③P 调DkM 制P (信t—V ) 号——0m 为—调c单瞬相一时灵o 频相敏(s t率位度)信偏，k号 移PV 时，0 ：简m D称c vv (相to )移 表所V 。0 示引s t c单起(k o 位的P 调相v st 制位)信偏号移振。幅
瞬间的频率各不相同。
-T -T/2 0 T/2 T
瞬时频率变换规律：
-T -T/2
f(t) 0 T/2
t T3
8.2.1 瞬时频率和瞬时相位的概念
设高频载波信号为：v(t)V m co ts (0)
调频和调相两者有许多相同的地方，由于调相的缺点较多， 因此在模拟通信系统中，一般都是用调频制。
鉴频：调频信号的解调。 鉴相：调相信号的解调。
本章重点讨论调频和鉴频。
1
§8.2 角波调制信号的分析
8.2.1 瞬时频率和瞬时相位 8.2.2 调角波的数学表达式 8.2.3 调角波的波形 8.2.4 调角波的频谱
调频信号的一般表达式为：
t
vFM V0mco(st)V0mco s0t(kf 0vd)t
当调制信号为单一频率信号： vVco st
k f
t
0 vdt
kf
0tVco stdt
kfV
s
int
mf sint
v F M V 0 m co 0 t sm (fs itn )
7
二、调相（PM）信号的数学表达式
由调频的定义：调频时已调波的瞬时相位(t)与调制信号v成
线性关系，振幅不变。
即：(t)0tkPv0tD(t)
调①相信0t号—的—表未达调式制为载：波的相位角。
v 当②③P 调DkM 制P (信t—V ) 号——0m 为—调c单瞬相一时灵o 频相敏(s t率位度)信偏，k号 移PV 时，0 ：简m D称c vv (相to )移 表所V 。0 示引s t c单起(k o 位的P 调相v st 制位)信偏号移振。幅
瞬间的频率各不相同。
-T -T/2 0 T/2 T
瞬时频率变换规律：
-T -T/2
f(t) 0 T/2
t T3
8.2.1 瞬时频率和瞬时相位的概念
设高频载波信号为：v(t)V m co ts (0)
角度调制讲解课件
在移动通信网络中，角度调制技术可以用于实现智能天线和波束成形，增强用户信 号的接收质量，并有效降低干扰和噪声。
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。
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。
高频电子线路_张肃文_第5版课件__第8章
调频波数学表达式 （相位表达式）
a(t ) V0 cos(0t kf v (t )dt 0 )
0
t
瞬时频率 (t ) 0 kfv (t ) 瞬时相位
(t ) [0 kfv (t )]dt 0 0t kf v (t )dt 0 0
鉴频跨导
鉴频灵敏度 鉴频器的指标 鉴频频带宽度 寄生调幅抑制能力
失真和稳定性
End
• 鉴频器输出电压 与输入调频波的 瞬时频偏成正比， 其比例系数称为 鉴频跨导
图 10.1.2 鉴频特性曲线
8.2.1 瞬时频率与瞬时相位 8.2.2 调频波和调相波的 数学表示式
8.2.3 调频波和调相波的 频谱和频带宽度
0
t
(t )
t0
0
0
(t )
实轴
• 瞬时相角θ(t) 等于矢量在 t 时间内转过的 角度与初始相 角θ0 之和
调频
设调制信号为：vΩ (t)， 载波信号为： v ω (t ) V0 cos(0t 0 )
∵瞬时频率与调制信号呈线性 关系，∴瞬时频率为： ω0是未调制时的载波中心频率；
调相波数学(相位)表达式
a(t ) V0 cos(0t kP v (t ) 0 )
已调相信号 a(t ) V0 cos(0t kpV cosΩt 0 )
V0 cos(0t mp cosΩt 0 )
dv (t ) 调相波频偏： Dp kp dt max
a(t ) V0{cos0t [ J 0 (mf ) 2 J 2 n (mf ) cos 2nt ]
n 1
sin 0t [2 J 2 n 1 (mf ) sin(2n 1)Ωt]}
模电)频率变换电路：角度
13
调相系数mp= ⊿wpm / Ω
例1. 已知调制信号uΩ＝5cos（2 ×103t） V， 调角信号表达式u (t)＝10cos〔2 ×106t ＋10cos （2 ×103t）〕V，试指出该调角信号是调频 还是调相信号？调制系数、载波振幅以及最大 频偏各为多少？ （调相、mp＝10rad、10V、10kHz）
2、 ⊿fm =KfUΩm/ 2 =50KHz
3、mf= ⊿fm / F=50KHz /1KHz =50rad
BW=2(mf+1)F=102KHz
15
8.3.2 调频电路
实现调频的方法有两种：直接调频法和间接调频法。
直接调频是用调制信号控制振荡器的频率（通过改变回路 元件参数来实现）。在直接调频电路中，振荡器与调制器合 二为一。这种方法的主要优点是在实现线性调频的要求下， 可以获得较大的频偏；其主要缺点是频率稳定度差。
2
⒉ 调频、调相波形
3
⒊ 数学表达式
⑴ FM ※
设载波uC＝UCmcoswCt 调制信号uΩ＝UΩmcosΩt
① 瞬时角频率
wC（t）= wC＋kf UΩm cosΩt = wC＋⊿wfmcosΩt
wC——载波角频率，即调频波中心角频率 kf——调频灵敏度，表示单位调制信号幅度引
起的频率变化
⊿wfm——调频波最大角频偏，表示FM波频率 摆动的幅度， ⊿wfm = kf UΩm ※最大频偏？
⑵ f＞ fc时，w L2 ＞1/wC2 （感性）， I2滞 后E， U2、U1相位差大于90°，这时 | UD1 |＜| UD2 |，即检波后电压相等且反 相，故输出电压U0 ＜0。
42
⑶ f＜ fc时，w L2 ＜1/wC2 （容性）， I2超 前E， U2、U1相位差小于90°，这时 | UD1 |＞| UD2 |，即检波后电压相等且反 相，故输出电压U0 ＞0。 故 FM波的f随调制信号变化→ U2 、 U1 相位差变化（FM-PM）→加到检波器上 的电压幅度变化（FM-AM） →包络检波 →得到 原调制信号
调相系数mp= ⊿wpm / Ω
例1. 已知调制信号uΩ＝5cos（2 ×103t） V， 调角信号表达式u (t)＝10cos〔2 ×106t ＋10cos （2 ×103t）〕V，试指出该调角信号是调频 还是调相信号？调制系数、载波振幅以及最大 频偏各为多少？ （调相、mp＝10rad、10V、10kHz）
2、 ⊿fm =KfUΩm/ 2 =50KHz
3、mf= ⊿fm / F=50KHz /1KHz =50rad
BW=2(mf+1)F=102KHz
15
8.3.2 调频电路
实现调频的方法有两种：直接调频法和间接调频法。
直接调频是用调制信号控制振荡器的频率（通过改变回路 元件参数来实现）。在直接调频电路中，振荡器与调制器合 二为一。这种方法的主要优点是在实现线性调频的要求下， 可以获得较大的频偏；其主要缺点是频率稳定度差。
2
⒉ 调频、调相波形
3
⒊ 数学表达式
⑴ FM ※
设载波uC＝UCmcoswCt 调制信号uΩ＝UΩmcosΩt
① 瞬时角频率
wC（t）= wC＋kf UΩm cosΩt = wC＋⊿wfmcosΩt
wC——载波角频率，即调频波中心角频率 kf——调频灵敏度，表示单位调制信号幅度引
起的频率变化
⊿wfm——调频波最大角频偏，表示FM波频率 摆动的幅度， ⊿wfm = kf UΩm ※最大频偏？
⑵ f＞ fc时，w L2 ＞1/wC2 （感性）， I2滞 后E， U2、U1相位差大于90°，这时 | UD1 |＜| UD2 |，即检波后电压相等且反 相，故输出电压U0 ＜0。
42
⑶ f＜ fc时，w L2 ＜1/wC2 （容性）， I2超 前E， U2、U1相位差小于90°，这时 | UD1 |＞| UD2 |，即检波后电压相等且反 相，故输出电压U0 ＞0。 故 FM波的f随调制信号变化→ U2 、 U1 相位差变化（FM-PM）→加到检波器上 的电压幅度变化（FM-AM） →包络检波 →得到 原调制信号
角度调制与解调—频谱分析
(7-21)
af(t)=Vocos(ot+ mfsint)
=Vo[cos(mfsint)cosot–sin(mfsint)sinot (7-22)
函数cos(mfsint)和sin(mfsint)，为特殊函数, 采用贝塞尔函数分析，可分解为 cos(mfsint)=J0(mf)+2J2(mf)cos2t+2J4(mf)cos4t +2Jn(mf)cost+… (n为偶数) (7-23)
n
可见，单频调制情况下，调频波和调相波可分解为载频 和无穷多对上下边频分量之和，各频率分量之间的距离均等 于调制频率，且奇数次的上下边频相位相反，包括载频分量 在内的各频率分量的振幅均由贝塞尔函数Jn(mf)值决定。
图7-5所示频谱图是根据式(7-25)和贝塞尔函数值画出 的几个调频频率(即各频率分量的间隔距离)相等、调制系数 mf不等的调频波频谱图。为简化起见，图中各频率分量均取 振幅的绝对值。
而在角度调制中，无论调频还是调相,调制指数均可大于1。
二、调角信号的频谱与有效频带宽度
由于调频波和调相波的方程式相似,因此要分析其中一种 频谱,则另一种也完全适用。 1. 调频波和调相波的频谱 前面已经提到，调频波的表示式为
af(t)=Vocos(ห้องสมุดไป่ตู้t+ mfsint) (Vm=Vo)
利用三角函数关系，可将(7-21)式改写成
率为0时的调频波和调相波。 根据式(7-7)可写出调频波的数学表达式为
K V a f ( t ) Vm cos 0 t f sin t Vm cos( 0 t m f sin t )
(7-14)
根据式(7-9)可写出调相波的数学表达式为
第八章 角度调制与解调
调频波的特点：
调频波是由载波 c 与无数边频c n 组成，这些边频 对称地分布在载频两边，其幅度决定于调制指数 m f 。
mf＝ 1
mf＝ 1
FM
单
c
频 调
mf＝ 2
制
时
c
波
mf＝ 5
的 振
c
幅
谱
mf＝ 10
c
Q
c c c c
mf＝ 2
mf＝ 5
mf＝ 10
mf＝ 15
c
(a)
c
(b)
fm m 2 ：最大频偏
m k f U ：k f 是比例常数，表示U 对最大角频偏的控制 能力，单位调制电压产生的频率偏移量，称为调频灵敏度。
mf m fm F ：调频波的调制指数 。m f 与U成正比, 与 成反比。
调频波的频谱 1.调频波的展开式
因为 e jmf sint 是周期为2π/Ω的周期性时间函数，可以
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。
调频电路的调频特性
1.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。
2.调频特性：调频器的调制特性。
f
3.对调频器的主要要求：
U[c
k
f
u (t)]sin[ct
k
f
t
0 u ( )d ]
（2）斜率微分法 利用调谐回路幅频特性倾斜部分对FM波解调的方法
称为斜率鉴频。
uFM
ui
Uo
uFM 0
ui 0 t
(a) 工作 区(线 性区) Ui
高频角度调制与解调课件
雷达和感知系统
除了通信领域，高频角度调制与 解调技术在雷达和感知系统中也 有广泛应用，用于目标检测、定 位和跟踪。
未来发展方向和挑战
更高的频谱效率和可靠性
随着通信技术的发展，对高频角度调制与解调技术的频谱效率和 可靠性提出了更高的要求。
复杂信号处理和算法优化
为了实现更高效和可靠的数据传输，需要进一步研究和优化高频角 度调制与解调的信号处理算法。
同步解调的解调效果较好，但实现较为复杂，而包络 检波法实现简单，但解调效果受信噪比影响较大。
调相信号解调是将调相信号还原为原始信号的 过程。
同步解调需要使用到载波同步信号，而包络检波 法则不需要。
解调技术比较
调频信号解调和调相信号解调各有优缺点，适 用于不同的应用场景。
在信噪比较高、对解调效果要求较高的场合， 相干解调较为适用；在信噪比较低、对解调速 度要求较高的场合，非相干解调较为适用。
现信息的传递。
调频调制的特点：调频波的带宽与调制 信号的带宽成正比，因此调频调制具有
较大的抗干扰能力和较好的信噪比。制是一种通过改变载波的相位来传递信息的方式。
02
调相调制是将调制信号（如音频信号）作为输入，通过改变振荡器的相位来产 生调相波。在调相过程中，载波的相位随调制信号的幅度变化而变化，从而实 现信息的传递。
卫星通信
卫星通信是高频角度调制的另一个重要应用领域。通过将 调制信号加载到高频载波上，实现信号的卫星间传输。在 卫星通信中，高频角度调制技术可以提高信号的传输效率 和抗干扰能力，确保卫星信号的可靠性和稳定性。
卫星通信中，高频角度调制技术广泛应用于卫星电视广播 、卫星电话通信等领域。通过高频角度调制技术，可以将 信号从地面发送到卫星上，再由卫星转发到其他地区，实 现全球范围内的通信和信息传输。
《高频电子线路》PPT课件
uo(t)
uΩ(t)
Δuc
uo(t)=uΩ(t)+UDC
包含了直流及低频调制分量。
峰值包络检波器的应用型输出电路
+ （a） ui
-
VD
Cd
+
+UDC -
+
C uo R
RL uΩ
-
-
（b）
+ ui
-
VD
Rφ
+
C uo R Cφ
-
t
UDC t
+ UDC -
图(a)：电容Cd的隔直作用，直流分量UDC被隔离，输出信号为解调恢复后 的原调制信号uΩ，一般常作为接收机的检波电路。 图(b)：电容Cφ的旁路作用，交流分量uΩ(t)被电容Cφ旁路，输出信号为直 流分量UDC，一般可作为自动增益控制信号（AGC信号）的检测电路。
rd C R
②对高频载波信号uc来说，电容C的容抗
1 R ，电容C相当于短
cC
路，起到对高频电流的旁路作用，即滤除高频信号。
理想情况下，RC低通滤波网络所呈现的阻抗为分析
+ uD -
当输入信号ui(t)为调幅波时，那么载波正半 +
周时二极管正向导通，输入高频电压通过二 ui
☺调幅解调的分类
振幅调制
AM调 制DSB调制
SSB调制
包络检波 解调
同步检波
峰值包络检波 平均包络检波 叠加型同步检波 乘积型同步检波
☺调幅解调的方法
1. 包络检波
调幅波
t 调幅波频谱
非线形电路
ωc-Ω ωc ωc+Ω ω
低通滤波器
包络检波输出
t 输出信号频谱
第8章调角信号的解调电路高频电子线路精品PPT课件
u1
q 2KT
u2
K M u 1 u 2 K M U 1 m U 2 m c o s [c t 1 ( t ) ] s i n c t
1 2 K M U 1 m U 2 m s i n 1 ( t) 1 2 K M U 1 m U 2 m s i n 2 c t 1 ( t)
低频
① u1为小信号 ，u2 为大信号时，乘法器的输出电流为
iI02 k q Tu 1 th2 k q Tu 2K M u 1 th2 k q Tu 2
②当 u2 的振幅大于100mV时，双曲线函数具有开关函数的形式
th 2k qT u2 11 0 cctt 2
展开为傅氏级数 th 2 K q T u 2 4 s inc t 3 4 s in 3c t 5 4 s in 5c t
4、非线性失真:应尽可能小。
5
FP
第八章调角信号的解调电路
第二节 鉴相器
高频电子线路
一、鉴相器的分类
1、鉴相电路通常可分为模拟电路型和数字电路型两大类。 2、在集成电路系统中，常用的有模拟乘法器构成的乘积型鉴相器和 数字门电路构成的门电路鉴相器。
二、乘积型鉴相电路
1、电路组成框图
调相信号
乘法器
低通滤 波器
10
FP
第八章调角信号的解调电路
高频电子线路
④经低通滤波器滤波，在负载 RL 上得到输出电压
u02KM U1mRLsin[1(t)]2KM U1mRLsin1t
⑤主要技术指标
➢鉴相特性是正弦形
➢鉴相跨导 ➢线性鉴相范围
S
2
KM U1mRL
emax
6
rad
11
FP
第八章调角信号的解调电路
高频电子线路课件
第1章 绪 论
各部分作用： 各部分作用： (1)振荡器 ) 的高频振荡信号，几十千赫以上。 产生 fosc 的高频振荡信号，几十千赫以上。
调幅广播发射机的组成
(2)高频放大器 ) 多级小信号谐振放大器， 放大振荡信号， 多级小信号谐振放大器 ， 放大振荡信号 ， 使频率倍增 并提供足够大的载波功率。 至 fc，并提供足够大的载波功率。 (3)调制信号放大器 ) 多级放大器，前几级为小信号放大器， 多级放大器 ， 前几级为小信号放大器 ， 放大微音器的 电信号；后几级为功放，提供功率足够的调制信号。 电信号；后几级为功放，提供功率足够的调制信号。 (4)振幅调制器 ) 实现调幅功能， 实现调幅功能 ， 将输入的载波信号和调制信号变换为 所需的调幅波信号，并加到天线上。 所需的调幅波信号，并加到天线上。
18
第1章 绪 论
1.1 无线通信系统概述
一、无线通信系统的组成
发送设备
接收设备
超外差形式
19
第1章 绪 论
1.1 无线通信系统概述
一、无线通信系统的组成 图中虚线以上部分为发送设备 发信机 图中虚线以上部分为发送设备(发信机 ， 发送设备 发信机)， 虚线以下部分为接收设备 收信机)， 虚线以下部分为接收设备(收信机 ， 接收设备 收信机 天线及天线开关为收发共用设备。 天线及天线开关为收发共用设备。 为收发共用设备 信道为自由空间。 信道为自由空间。 为自由空间 话筒和扬声器属于通信的终端设备，分别为信源和 话筒和扬声器属于通信的终端设备，分别为信源和 属于通信的终端设备 信宿。 信宿。 接收机一般都采用超外差的形式。 接收机一般都采用超外差的形式。 一般都采用超外差的形式
2
第1章 绪 论
参考书
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8
例题8.1
已知一个信c号 o2s表 [1达 00 (式 t022为 t)]
2 求其瞬时相率 位。 和瞬时频
解 :瞬时 (t) 2 相 10 位 (t2 0 2 t) 0 2
(t) d(t) 2 10 (2 t0 2 ) 0 40 (t 0 1 )0 dt
注意这是一个加的速矢转,量 波 动形示意图为
式中（3） PM波瞬时频偏：
(t)kp
dv(t) dt
（4）最大频偏: kp| ddv(tt)|max
16
调频与调相的关系
t
a F(M t)A 0co0 ts k [f 0v ()d]
a P( M t)A 0co0 ts k [p v (t)]
比较二式 :如会 果发 我 h(t现 )们 0tv 对 ()d这个信号
第八章 角度调制与解调
(包括调频与调相)
1
本章结构
§8.1 概述 §8.2 调角波的性质
调制信号vΩ为标准余弦时调频调相的表达式 调制指数、最大频偏的概念和计算 频带宽度的计算
§8.3 调频方法概述 §8.4 直接调频电路简介 §8.5 调频信号的解调
2
§8.1 概述
任意余弦波信号： v 0 ( t) V 0 m c o s (0 t 0 ) V 0 m c o s( t)
(t)t0
但是如果矢量的旋转速度“时快时慢”， 那么如何求瞬时相位呢？
7
瞬时频率（续）
我们定义，矢量在任意时刻旋转的速度
(t) 为这个旋转矢量的瞬时角频率，简
称瞬时频率
则瞬时相位 (t)0t()d0
两边t求 同导 时 d(t)得 对 (t)
dt
即 : 瞬 时 频 率 是 瞬 时 相 位 函 数 的 的 导 函 数
t
(t)kfv(t)
t
(t)0(t)
t 载波
t
方波的调频波 t
调相的概念与通用表达式
波的瞬时相位与标准载波的相位差随着 调制信号vΩ的大小变化而变化。
即 (t)0tkpv (t)
波形可以A表 0co示 s(t成 ),所以调相波的表
a P( M t)A 0co0 ts k [p v (t)]
t
9
§8.2.2 调频与调相的概念与关系
调频的概念
波的瞬时频率随着调制信号vΩ的大小变化而变化。
设 调 制 信 号 为 v(t) 载 波 信 号 a ( t ) A 0 c o s ( t ) A 0 c o s (0 t 0 )
即 (t)0kf v (t)0(t)
载波频率 记 称为为 调频(灵t)敏度，单位调制信号振幅引起的频率偏移
其量纲为(rad/s)/伏特
10
§8.2.2 调频与调相的概念与关系
即 (t)0kf v (t)0(t)
v (t)
(t)kfv(t)
(t)0(t)
0
2
t
2
t
的最大值称为最大频偏
2
t
（1）(t)kf v(t)瞬时频率偏移
（2）(t)的最大值称为最 k大 f v频 (t)m偏 ax
11
调频波的通用表达式
及二者的关系 §8.2.4 调频波和调相波的带宽 §8.2.5 为什么模拟信号很少使用调相方式?
5
§8.2.1 瞬时相位与瞬时频率
瞬时相位的概念
t = t1
考虑一个余弦 (用波旋转的矢量)表示 t = 0
设t 0时 t =,初 t2 始相位 0 为 波 3 2 形可以表A示 0co成 s(t)
则与v对 (t)这个信号进行样 调的 频表 是达 一式
即 a P.h M ( t) A 0 co 0 t s kh [( t)] 即: 对一个调制信
A 0co0 st [k0 tv ()d]号等信先价号积于进分直行再接调调对频相这。个,
aFM.v(t)
17
从波形上对上述关系的验证
我 们 对 下 图 的 三 角 波 ( 它 是 方 波 的 积 分 函 数 ) 进 行 调 相
12
调频波的通用表达式
t
a F(M t)A 0co0 ts k [f 0v ()d]
(t) 0 t kf0 tv ()d 0 t (t)
(3)瞬时相位 (t)偏 kf 0tv移 ()d
(4)最大相位偏 —调 移频指数
t
mf
(t) m
axkf
0v()d max
13
调频波的波形 设 (t)的最大 0值 (在为 实际中前小 者于 往)后 2 v (t)
其中：(t)0t0 总相角，v 0 m 振幅， 0 角频率， 0 为初相角。
AM调制方式中
AM 属于频谱线性搬移电路，调制信号寄生于已 DSB 调信号的振幅变化中。
SSB
FM
调制方式中：属于频谱的非线性搬移电路，已调波为等幅波， PM 调制信息寄生于已调波的频率和相位变化中。
3
§8.1 概述
v
AM
ω0
FM，PM
ω0
从已调波中检取出原调制信号的过程称为解调
(AM)振幅解调——检波 (FM)频率解调——鉴频 (PM)相位解调——检相
detection
(frequency discrimination)
(phase detection)
4
§8.2 调角波的性质
§8.2.1 瞬时相位与瞬时频率 §8.2.2 调频与调相的概念与关系 §8.2.3 调制指数（即最大相移） 、最大频偏
瞬时 (t频 )0 率 kf v (t)
根据瞬时频率和瞬时相位的关系 (t)0t()d0
设0 0
t
t
t
( t ) 0() d 0 [0 k fv () d ] 0 t k f0 v () d
波形可以A表 0co示 s(t成 ),所以调频波的表
t
a F(M t)A 0co0 ts k [f 0v ()d]
( 1 )瞬 时 相 位 偏 移 (t) k p v (t)
(2)最 大 相 位 偏 移 — 调 相 指 数
mp(t)maxkp v(t)max
15
调相的概念与通用表达式
另外，由瞬时相位与所对应的瞬时频率之间的关系，
可得： (t) d d (t) t o k ຫໍສະໝຸດ d d (tv ) t o (t)
t = t3
1 0
随着时间 ,每的 个增 t1 时 、 t加 2、 刻 t3..都 . 有对应的
可见任何一个位 对是 应一 的个 相时间 (t)的函 此 函 数 ( t ) 称 为 该 矢 量 的 瞬 时 相 位 6
瞬时频率
在上页的矢量图中，如果矢量的旋转速 度（即角频率ω）是不变的，那么瞬时 相位
例题8.1
已知一个信c号 o2s表 [1达 00 (式 t022为 t)]
2 求其瞬时相率 位。 和瞬时频
解 :瞬时 (t) 2 相 10 位 (t2 0 2 t) 0 2
(t) d(t) 2 10 (2 t0 2 ) 0 40 (t 0 1 )0 dt
注意这是一个加的速矢转,量 波 动形示意图为
式中（3） PM波瞬时频偏：
(t)kp
dv(t) dt
（4）最大频偏: kp| ddv(tt)|max
16
调频与调相的关系
t
a F(M t)A 0co0 ts k [f 0v ()d]
a P( M t)A 0co0 ts k [p v (t)]
比较二式 :如会 果发 我 h(t现 )们 0tv 对 ()d这个信号
第八章 角度调制与解调
(包括调频与调相)
1
本章结构
§8.1 概述 §8.2 调角波的性质
调制信号vΩ为标准余弦时调频调相的表达式 调制指数、最大频偏的概念和计算 频带宽度的计算
§8.3 调频方法概述 §8.4 直接调频电路简介 §8.5 调频信号的解调
2
§8.1 概述
任意余弦波信号： v 0 ( t) V 0 m c o s (0 t 0 ) V 0 m c o s( t)
(t)t0
但是如果矢量的旋转速度“时快时慢”， 那么如何求瞬时相位呢？
7
瞬时频率（续）
我们定义，矢量在任意时刻旋转的速度
(t) 为这个旋转矢量的瞬时角频率，简
称瞬时频率
则瞬时相位 (t)0t()d0
两边t求 同导 时 d(t)得 对 (t)
dt
即 : 瞬 时 频 率 是 瞬 时 相 位 函 数 的 的 导 函 数
t
(t)kfv(t)
t
(t)0(t)
t 载波
t
方波的调频波 t
调相的概念与通用表达式
波的瞬时相位与标准载波的相位差随着 调制信号vΩ的大小变化而变化。
即 (t)0tkpv (t)
波形可以A表 0co示 s(t成 ),所以调相波的表
a P( M t)A 0co0 ts k [p v (t)]
t
9
§8.2.2 调频与调相的概念与关系
调频的概念
波的瞬时频率随着调制信号vΩ的大小变化而变化。
设 调 制 信 号 为 v(t) 载 波 信 号 a ( t ) A 0 c o s ( t ) A 0 c o s (0 t 0 )
即 (t)0kf v (t)0(t)
载波频率 记 称为为 调频(灵t)敏度，单位调制信号振幅引起的频率偏移
其量纲为(rad/s)/伏特
10
§8.2.2 调频与调相的概念与关系
即 (t)0kf v (t)0(t)
v (t)
(t)kfv(t)
(t)0(t)
0
2
t
2
t
的最大值称为最大频偏
2
t
（1）(t)kf v(t)瞬时频率偏移
（2）(t)的最大值称为最 k大 f v频 (t)m偏 ax
11
调频波的通用表达式
及二者的关系 §8.2.4 调频波和调相波的带宽 §8.2.5 为什么模拟信号很少使用调相方式?
5
§8.2.1 瞬时相位与瞬时频率
瞬时相位的概念
t = t1
考虑一个余弦 (用波旋转的矢量)表示 t = 0
设t 0时 t =,初 t2 始相位 0 为 波 3 2 形可以表A示 0co成 s(t)
则与v对 (t)这个信号进行样 调的 频表 是达 一式
即 a P.h M ( t) A 0 co 0 t s kh [( t)] 即: 对一个调制信
A 0co0 st [k0 tv ()d]号等信先价号积于进分直行再接调调对频相这。个,
aFM.v(t)
17
从波形上对上述关系的验证
我 们 对 下 图 的 三 角 波 ( 它 是 方 波 的 积 分 函 数 ) 进 行 调 相
12
调频波的通用表达式
t
a F(M t)A 0co0 ts k [f 0v ()d]
(t) 0 t kf0 tv ()d 0 t (t)
(3)瞬时相位 (t)偏 kf 0tv移 ()d
(4)最大相位偏 —调 移频指数
t
mf
(t) m
axkf
0v()d max
13
调频波的波形 设 (t)的最大 0值 (在为 实际中前小 者于 往)后 2 v (t)
其中：(t)0t0 总相角，v 0 m 振幅， 0 角频率， 0 为初相角。
AM调制方式中
AM 属于频谱线性搬移电路，调制信号寄生于已 DSB 调信号的振幅变化中。
SSB
FM
调制方式中：属于频谱的非线性搬移电路，已调波为等幅波， PM 调制信息寄生于已调波的频率和相位变化中。
3
§8.1 概述
v
AM
ω0
FM，PM
ω0
从已调波中检取出原调制信号的过程称为解调
(AM)振幅解调——检波 (FM)频率解调——鉴频 (PM)相位解调——检相
detection
(frequency discrimination)
(phase detection)
4
§8.2 调角波的性质
§8.2.1 瞬时相位与瞬时频率 §8.2.2 调频与调相的概念与关系 §8.2.3 调制指数（即最大相移） 、最大频偏
瞬时 (t频 )0 率 kf v (t)
根据瞬时频率和瞬时相位的关系 (t)0t()d0
设0 0
t
t
t
( t ) 0() d 0 [0 k fv () d ] 0 t k f0 v () d
波形可以A表 0co示 s(t成 ),所以调频波的表
t
a F(M t)A 0co0 ts k [f 0v ()d]
( 1 )瞬 时 相 位 偏 移 (t) k p v (t)
(2)最 大 相 位 偏 移 — 调 相 指 数
mp(t)maxkp v(t)max
15
调相的概念与通用表达式
另外，由瞬时相位与所对应的瞬时频率之间的关系，
可得： (t) d d (t) t o k ຫໍສະໝຸດ d d (tv ) t o (t)
t = t3
1 0
随着时间 ,每的 个增 t1 时 、 t加 2、 刻 t3..都 . 有对应的
可见任何一个位 对是 应一 的个 相时间 (t)的函 此 函 数 ( t ) 称 为 该 矢 量 的 瞬 时 相 位 6
瞬时频率
在上页的矢量图中，如果矢量的旋转速 度（即角频率ω）是不变的，那么瞬时 相位