《角度调制与解调》PPT课件
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角度调制与解调(5)
uC=UCcosωct，那么根据频率调制的定义，调
频信( 号t ) 的 瞬c 时 角频( t ) 率 为c ： k f u ( t ) c m c o s t
它是在ωc的根底上，增加了与uΩ(t)成正比的频率偏
移，式中kf为调频系数，也称为调频灵敏度。
调频信号的瞬时相位φ(t)是瞬时角频率ω(t)对时间
n
分析上式，可得如下结论： (1) 单频调制下的调频波具有无数多对边频分量，
分别位于ωC两侧相距nΩ的位置上。因此，角度调制
不是调制信号频谱的线性搬移，而是一种频谱的非线 性变换。
(2) 频谱相对ωC对称，奇数对边频奇对称，即幅 度相等，相位相反；偶数对边频偶对称，即幅度相等 ，相位一样。
第七章 角度调制与解调 § 7.1 角度调制信号分析
它随mf变化的前8阶贝塞尔函数曲线如以下图所示:
第七章 角度调制与解调 § 7.1 角度调制信号分析
Jn(mf)
1
n为偶数
0.9 0.8
J0(mf)
0.7
0.6 0.5 0.4
J2(mf)
J4(mf) J6(mf)
0.3
J8(mf)
0.2
0.1
0
-0.1
-0.2
-0.3
-0.4
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 mf
第七章 角度调制与解调 § 7.1 角度调制信号分析
5. 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
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，由式 u F M ( t) U s m J n ( m f)c o s (C n ) t可得
频信( 号t ) 的 瞬c 时 角频( t ) 率 为c ： k f u ( t ) c m c o s t
它是在ωc的根底上，增加了与uΩ(t)成正比的频率偏
移，式中kf为调频系数，也称为调频灵敏度。
调频信号的瞬时相位φ(t)是瞬时角频率ω(t)对时间
n
分析上式，可得如下结论： (1) 单频调制下的调频波具有无数多对边频分量，
分别位于ωC两侧相距nΩ的位置上。因此，角度调制
不是调制信号频谱的线性搬移，而是一种频谱的非线 性变换。
(2) 频谱相对ωC对称，奇数对边频奇对称，即幅 度相等，相位相反；偶数对边频偶对称，即幅度相等 ，相位一样。
第七章 角度调制与解调 § 7.1 角度调制信号分析
它随mf变化的前8阶贝塞尔函数曲线如以下图所示:
第七章 角度调制与解调 § 7.1 角度调制信号分析
Jn(mf)
1
n为偶数
0.9 0.8
J0(mf)
0.7
0.6 0.5 0.4
J2(mf)
J4(mf) J6(mf)
0.3
J8(mf)
0.2
0.1
0
-0.1
-0.2
-0.3
-0.4
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 mf
第七章 角度调制与解调 § 7.1 角度调制信号分析
5. 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
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，由式 u F M ( t) U s m J n ( m f)c o s (C n ) t可得
角度调制与解调 ppt课件
二、间接调频原理
载波的瞬时相位为：
t
(t)0 (t) (t)0 (t) k p0 v (t)d t
调相器输出信号为：
v0(t)V 0cos[0tkp0 tv (t)dt]
第十章
§10.3 调频方法概述 二、间接调频原理
角度调制与解调
载波 振荡器
缓冲级
调频波输出 调相器
积分器
优点：载波振荡器独立，故中心频率稳定度可很高。 缺点：可能得到的最大频偏较小，而电路要复杂些。 调制信号
使 (t)，v就(t)实现了直接调频。
例如，载波由LC正弦振荡器产生，
0
。1如果能够用调制信号去控
LC
制其中的电感L或电容C，并使 或 正L 比于 C ，则就实v 现( t了) 直接调
频。
优点：电路较简单，最大频偏较大。 缺点：中心频率稳定度不够高。
第十章 角度调制与解调
§10.3 调频方法概述
二、间接调频原理
第十章
§10.6 间接调频
角度调制与解调
载波 振荡器
缓冲级
调频波输出 调相器
间接调频的载波振荡器是独立的，故中心频率 的稳定度可以很高。因而广泛用于广播发射机和 电视伴音系统中。
积分器
调制信号
间接调频的关键在于如何实现对载波的调相。
第十章 角度调制与解调
§10.6 间接调频
调相器是一个以LC调谐回路为负载的高频电压放大器，把变容二极管部
三、调频波和调相波的频谱和频带宽度
频带宽度：
若将小于未调制载波振幅10％的边频分量略去不计，则频谱宽度 可由下列近似公式计算：
BW 2 m f 1 F
由于
mf
kfVf F
B W 2 f F
载波的瞬时相位为：
t
(t)0 (t) (t)0 (t) k p0 v (t)d t
调相器输出信号为：
v0(t)V 0cos[0tkp0 tv (t)dt]
第十章
§10.3 调频方法概述 二、间接调频原理
角度调制与解调
载波 振荡器
缓冲级
调频波输出 调相器
积分器
优点：载波振荡器独立，故中心频率稳定度可很高。 缺点：可能得到的最大频偏较小，而电路要复杂些。 调制信号
使 (t)，v就(t)实现了直接调频。
例如，载波由LC正弦振荡器产生，
0
。1如果能够用调制信号去控
LC
制其中的电感L或电容C，并使 或 正L 比于 C ，则就实v 现( t了) 直接调
频。
优点：电路较简单，最大频偏较大。 缺点：中心频率稳定度不够高。
第十章 角度调制与解调
§10.3 调频方法概述
二、间接调频原理
第十章
§10.6 间接调频
角度调制与解调
载波 振荡器
缓冲级
调频波输出 调相器
间接调频的载波振荡器是独立的，故中心频率 的稳定度可以很高。因而广泛用于广播发射机和 电视伴音系统中。
积分器
调制信号
间接调频的关键在于如何实现对载波的调相。
第十章 角度调制与解调
§10.6 间接调频
调相器是一个以LC调谐回路为负载的高频电压放大器，把变容二极管部
三、调频波和调相波的频谱和频带宽度
频带宽度：
若将小于未调制载波振幅10％的边频分量略去不计，则频谱宽度 可由下列近似公式计算：
BW 2 m f 1 F
由于
mf
kfVf F
B W 2 f F
高频电子线路角度调制与解调电路.ppt
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第七章 角度调制与解调电路
调相波的频谱结构带宽
uFM (t) Ucm cos(ct m f sin t) uPM (t) Ucm cos(ct mp cos t)
调相波的表达式与调频波类似，其频谱结构与调频波相同， 因此卡森公式也可用于计算调相波的带宽。
BCR=2(mp+1) F
21
第七章 角度调制与解调电路
时相位
t
t
t
(t)
(t)dt
0
0 [c (t)]dt ct
0 kf u(t)dt
t
ct 0 kf umcostdt
c t
k f u m
sint
c t
m
sint
记m f
kf um
m ，
称为调频指数
3
第七章 角度调制与解调电路
调频信号可表示为
载波频率或 中心角频率
最大角频偏Δωm
其中mp=kpUΩm为最大相偏 其瞬时相位为
(t) c t m p cos t
因此调相信号可表示为
uPM (t) U cm cos(c t m p cos t)
17
第七章 角度调制与解调电路
由调相信号的表达式可以求得它的瞬时角频率为
(t)
d (t )
dt
c
m p sin
t
c
m
sin
t
第七章 角度调制与解调电路
第7章 角度调制与解调
振幅 振幅受调制信号控制Ucm+k uΩ(t)
载波 u c (t) U cm cosc t
相位
相位受调制信号控制 ωct+kpuΩ(t)
频率 频率受调制信号控制ωc+kfuΩ(t)
高频电子线路(第八章 角度调制与解调)PPT课件
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
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
最新第6章角度调制与解调ppt课件
❖ 解：由(6-15)式可知，调相信号的频偏与调制信 号频率成正比，调相指数与调制信号频率无关。
❖
❖
❖ 6.3 调频电路 ❖ 实现频率调制的方式一般有两种：一种是直接调
频，另一种是间接调频，相应有直接调频电路和间 接调频电路两种电路形式。 ❖ 6.3.1 调频电路的主要性能指标 ❖ 1．调频线性 ❖ 调频电路输出信号的瞬时频偏与调制电压的关系 称为调频特性，理想调频特性应该是线性的。
❖ n为偶数时，上、下边频分量相位相同；n为奇数 时，上、下边频分量相位相反。
❖ （2）当M确定后, 各边频分量的振幅随n的增加 ，总趋势是减小，但不是单调减小，而有高低起伏 ，且有时候会为零。
❖ （3）载频分量的振幅有可能为正值也可能为负 值，在个别M 值（如M=2.405、5.520）时，载频 分量振幅为零。
产生频偏与相偏。 ❖ 区别在于： ❖ (1) 二者的频率和相位变化的规律不一样。 ❖ (2)调频信号的调频指数Mf与调制频率有关，调相
信号的最大频偏与调制频率有关。
表6-1 调频信号与调相信号时域参数比较
时域参数
调频信号
调相信号
❖
❖
❖
❖ 图6-7给出了宗数为M的n阶第一类贝塞尔函数曲 线，表6-2给出了M为几个离散值时的贝塞尔函数值 。
第6章角度调制与解调
❖ 6.1 从导频制立体声调频广播谈起 ❖ 6.2 角度调制与解调原理 ❖ 6.3 调频电路 ❖ 6.4 鉴频电路 ❖ 6.5 数字信号调制与解调 ❖ 6.6 实训
❖ 6.1从导频制立体声调频广播谈起 ❖ 调频（FM），是用调制信号控制高频载波的瞬
时频率，使其按调制信号的变化规律变化，振幅 保持不变化。
❖ L+R信号和L-R信号送入矩阵电路加减运算输出 L左声道信号和R右声道信号。
❖
❖
❖ 6.3 调频电路 ❖ 实现频率调制的方式一般有两种：一种是直接调
频，另一种是间接调频，相应有直接调频电路和间 接调频电路两种电路形式。 ❖ 6.3.1 调频电路的主要性能指标 ❖ 1．调频线性 ❖ 调频电路输出信号的瞬时频偏与调制电压的关系 称为调频特性，理想调频特性应该是线性的。
❖ n为偶数时，上、下边频分量相位相同；n为奇数 时，上、下边频分量相位相反。
❖ （2）当M确定后, 各边频分量的振幅随n的增加 ，总趋势是减小，但不是单调减小，而有高低起伏 ，且有时候会为零。
❖ （3）载频分量的振幅有可能为正值也可能为负 值，在个别M 值（如M=2.405、5.520）时，载频 分量振幅为零。
产生频偏与相偏。 ❖ 区别在于： ❖ (1) 二者的频率和相位变化的规律不一样。 ❖ (2)调频信号的调频指数Mf与调制频率有关，调相
信号的最大频偏与调制频率有关。
表6-1 调频信号与调相信号时域参数比较
时域参数
调频信号
调相信号
❖
❖
❖
❖ 图6-7给出了宗数为M的n阶第一类贝塞尔函数曲 线，表6-2给出了M为几个离散值时的贝塞尔函数值 。
第6章角度调制与解调
❖ 6.1 从导频制立体声调频广播谈起 ❖ 6.2 角度调制与解调原理 ❖ 6.3 调频电路 ❖ 6.4 鉴频电路 ❖ 6.5 数字信号调制与解调 ❖ 6.6 实训
❖ 6.1从导频制立体声调频广播谈起 ❖ 调频（FM），是用调制信号控制高频载波的瞬
时频率，使其按调制信号的变化规律变化，振幅 保持不变化。
❖ L+R信号和L-R信号送入矩阵电路加减运算输出 L左声道信号和R右声道信号。
《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。
高频 通信电子线路课件Chapter 7 角度调制与解调
1）在调频广播、移动通信和电视伴音信号的传输中， 准则是：幅度小于未调载频振幅10%的边频分量可以滤除， 这时带宽内边频分量集中调频波总功率98%－99%，这时带宽 应按如下公式计算： BFM 2m f 1F 2( f F ) 例：调频广播的频率范围为88－108MHz，最高调制频率 为 1 5 kHz， 最 大 频 偏 规 定 为 7 5 kHz， 则 调 频 信 号 带 宽 为 180kHz，小于各电台之间的规定的频道间隔200kHz。 2）在要求更严格的场合，准则是：幅度小于未调载频 振幅1%的边频分量可以滤除，这时带宽内边频分量集中了 调频波总功率99%以上。这时带宽按以下公式计算：
Chapter 7 角 度 调 制 与 解 调 ——频谱非线性变换电路
§7.1 §7.2 §7.3 §7.4 §7.5 概述 调角波的性质 调频方法及电路 调角信号解调 调频制的抗干扰性能
§7.1 概述
一、角度调制（调角）的含义
在调制的过程中，如果受控的是载波信号的频率，则 称频率调制（简称调频），以FM表示；若受控的是载波信 号的相位，则称为相位调制（简称调相），以PM表示。 控制瞬时频率与瞬时相位都将改变高频载波信号的角 度，因此调频和调相也通称为调角。
故调相波的数学表达式为：
vPM (t ) V cos[0t K p v (t )]
调相波的瞬时频率为
d (t ) dv (t ) 0 K p dt dt 其中Kp是比例常数（调相灵敏度），它表示单位调制信号电压 所引起的相位偏移，单位为rad/V。
(t )
v 0 (a)
t=t
(t )
t=0
o
实轴
从图中可看出瞬时频率和瞬时相位的关系。 瞬时相位为 瞬时频率为
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。
角度调制与解调-PPT文档资料
12
以单音调制波为例
调频
调制信号 v ( t ) V cos t Ω Ω
( t ) k V cos Ωt 瞬时频率 0 f
k V f ( t ) t sin Ωt 瞬时相位 0 0
已调频信号
k V f a ( t ) V cos( t sin Ωt ) 0 0 0
D ( t ) k v ( t ) p
最大相移，即相偏，表示为 D m p 调制指数 k ( t)max pv d d 瞬时频率 ( t ) [ t k v ( t ) ] k v ( t) 0 p 0 0 p d t d t d 频偏 D ( t ) k v ( t) p p d t max
t t
t 0
0
t
(t )
(t )
实轴
9
0
( t ) V cos( t ) 设调制信号为vΩ (t)， 载波信号 v o 0 0 0
调频
瞬时频率
( t ) k v ( t ) 0 f
ω0是未调制时的载波中心频率；kfvΩ (t)是瞬时频率相对于ω0的 偏移，叫瞬时频率偏移，简称频率偏移或频移。可表示为
m Ω D
14
以单音调制波为例
( t ) V cos t 调制信号 v
( t ) k V cos Ωt 调频 瞬时频率 0 f
瞬时相位
k V f ( t ) t sin Ωt 0 0
kfV D f mf
调相 瞬时相位 ( t ) t k V cos Ωt 0 p 0
t 0
max
以单音调制波为例
调频
调制信号 v ( t ) V cos t Ω Ω
( t ) k V cos Ωt 瞬时频率 0 f
k V f ( t ) t sin Ωt 瞬时相位 0 0
已调频信号
k V f a ( t ) V cos( t sin Ωt ) 0 0 0
D ( t ) k v ( t ) p
最大相移，即相偏，表示为 D m p 调制指数 k ( t)max pv d d 瞬时频率 ( t ) [ t k v ( t ) ] k v ( t) 0 p 0 0 p d t d t d 频偏 D ( t ) k v ( t) p p d t max
t t
t 0
0
t
(t )
(t )
实轴
9
0
( t ) V cos( t ) 设调制信号为vΩ (t)， 载波信号 v o 0 0 0
调频
瞬时频率
( t ) k v ( t ) 0 f
ω0是未调制时的载波中心频率；kfvΩ (t)是瞬时频率相对于ω0的 偏移，叫瞬时频率偏移，简称频率偏移或频移。可表示为
m Ω D
14
以单音调制波为例
( t ) V cos t 调制信号 v
( t ) k V cos Ωt 调频 瞬时频率 0 f
瞬时相位
k V f ( t ) t sin Ωt 0 0
kfV D f mf
调相 瞬时相位 ( t ) t k V cos Ωt 0 p 0
t 0
max
第10章 角度调制与解调2ppt
调角波的性质
由此可知，调频波的最大频移f 与调制频率无关，最大 相移mf 则与 成反比； 调相波的最大频移p与 成正比，最大相移mp 则与调
制
频率 无关。
这是两种调制的根本区别。
正是由于这一根本区别，调频波的频谱宽度对于不同的 几乎维持恒定；调相波的频谱宽度则随 的不同而有剧
烈变化。
第10章 角度调制与解调
第10章 角度调制与解调
mf
mf
调角波的性质
mf
k fV
mf
f k fV
mf
0
0
V
图10.2.2 调频信号 、mf与V 、的关系
第10章 角度调制与解调
调角波的性质
mp
m p k pV mp
p k pV
mp
mp
0
0
V
图10.2.3 调相信号 、mp与V 、的关系
第10章 角度调制与解调
f (t)
p(t)
0
2
t
f (t)
0
2
t
p(t)
0
2
t
(a )调 频
0
2
t
(b)调 相
第10章 角度调制与解调
调角波的性质
在调相时，相位变化反映调制信号的波形，频率变化为 它的微分，成为一系列振幅为正、负无限大、宽度为 零的脉冲。
若调制信号为(t) = Vcost，未调制时的载波频率为0，
[解]单频正弦波为(t)=Vsint
mf
f
F
10103 400
25
p m p
mp
p
第10章 角度调制与解调
调角波的性质
mp
f
F
由此可知，调频波的最大频移f 与调制频率无关，最大 相移mf 则与 成反比； 调相波的最大频移p与 成正比，最大相移mp 则与调
制
频率 无关。
这是两种调制的根本区别。
正是由于这一根本区别，调频波的频谱宽度对于不同的 几乎维持恒定；调相波的频谱宽度则随 的不同而有剧
烈变化。
第10章 角度调制与解调
第10章 角度调制与解调
mf
mf
调角波的性质
mf
k fV
mf
f k fV
mf
0
0
V
图10.2.2 调频信号 、mf与V 、的关系
第10章 角度调制与解调
调角波的性质
mp
m p k pV mp
p k pV
mp
mp
0
0
V
图10.2.3 调相信号 、mp与V 、的关系
第10章 角度调制与解调
f (t)
p(t)
0
2
t
f (t)
0
2
t
p(t)
0
2
t
(a )调 频
0
2
t
(b)调 相
第10章 角度调制与解调
调角波的性质
在调相时，相位变化反映调制信号的波形，频率变化为 它的微分，成为一系列振幅为正、负无限大、宽度为 零的脉冲。
若调制信号为(t) = Vcost，未调制时的载波频率为0，
[解]单频正弦波为(t)=Vsint
mf
f
F
10103 400
25
p m p
mp
p
第10章 角度调制与解调
调角波的性质
mp
f
F
高频第6章角度调制与解调ppt课件
3
6.1 概 述
回顾问题：〔第5章 调幅系统概念〕
1. “调制〞与“解调〞的过程如何实现？ 2. “调制〞与“解调〞的方式有哪些？ 3. “调制〞对应的波形特征？
4.调制器、解调器在无线电收发系统中的位置？
4
1. “调制〞与“解调〞的过程:
低频人信号
高频飞信机号 〔〔载载波体〕〕
控制
调装 载飞波机的的参参数数〔〔如如幅度、 制载
假设设载波： u o(t) U coo ts(o)
调制信号： u (t)U co ts
FM波
PM波
(1) 瞬时频率：
u
(5) FM (
t
表达式: ) U cos
((tt))okF u (t)
(2) 瞬时相位：
uPM( t)(t)U coosk(tp)ddu (tt)
U U U
16
二、调相波数学表达式——类比法
在了解调频过程与调相波数学表达式之间的关后，
根据调相过程，写出调相波数学表达式
调制信号
控制
载波信号 载波信号的相位
已调信号
调相波的相位
即：调相波
17
关键参量：
最大相移 mp kpUm 又称作 调相指数
它与调制信号的幅度成正比， 而与调制频率无关。
18
讨论：调频信号与调置信号的比较
CdC 0Cmco ts
f
1
C0
(1 Cm
1
cost) 2
[1 1
Cm
c o st
C0
2 C0
2 L(C0Cmco st)
3(Cm)2 cos2 t ...]
1
8 C0
2
LC0(1
Cm C0
6.1 概 述
回顾问题：〔第5章 调幅系统概念〕
1. “调制〞与“解调〞的过程如何实现？ 2. “调制〞与“解调〞的方式有哪些？ 3. “调制〞对应的波形特征？
4.调制器、解调器在无线电收发系统中的位置？
4
1. “调制〞与“解调〞的过程:
低频人信号
高频飞信机号 〔〔载载波体〕〕
控制
调装 载飞波机的的参参数数〔〔如如幅度、 制载
假设设载波： u o(t) U coo ts(o)
调制信号： u (t)U co ts
FM波
PM波
(1) 瞬时频率：
u
(5) FM (
t
表达式: ) U cos
((tt))okF u (t)
(2) 瞬时相位：
uPM( t)(t)U coosk(tp)ddu (tt)
U U U
16
二、调相波数学表达式——类比法
在了解调频过程与调相波数学表达式之间的关后，
根据调相过程，写出调相波数学表达式
调制信号
控制
载波信号 载波信号的相位
已调信号
调相波的相位
即：调相波
17
关键参量：
最大相移 mp kpUm 又称作 调相指数
它与调制信号的幅度成正比， 而与调制频率无关。
18
讨论：调频信号与调置信号的比较
CdC 0Cmco ts
f
1
C0
(1 Cm
1
cost) 2
[1 1
Cm
c o st
C0
2 C0
2 L(C0Cmco st)
3(Cm)2 cos2 t ...]
1
8 C0
2
LC0(1
Cm C0
第8章角度调制与解调5 108页PPT
m , mp
m
t
mp
t
0
图8.4 调相信号Δωm、mp与Ω的关系
当调制信号为非正弦波时，可以用一个通用的形
式表示：
uΩ(t)=UΩ mf(t)
UΩm为调制信号的幅度，f(t)是它的归一化的通用 表示式，|f(t)|≤1。因此，调制信号为任意函数的调频信
号可以写成
uFMUm0cos(Ctm t f(t)dt)
性质2：当调频指数mf很小时
J0(m f ) 1
J1(m
f)
mf 2
J n (m f ) 0 (n 1)
性质3：对任意mf值，各阶贝塞尔函数的平方和恒等
于1，即
J
2 n
(m
f
)
1
n
Jn (m f)
1
0.9 0.8
J0 (m f)
0.7
0.6 0.5 0.4 0.3
J2 (m f) J4 (m f) J6 (m f) J8 (m f)
何种调角波？而uΩ(t)又按何种规律变化？ (3) 将u(t)的调制信号幅度减小一半， u(t)是否会变为：
u ( t) 5 s2 i n 1 6 t ( 0 1 .5 c4 o 1 3 s t) 0 V ( ) 为什么？ (4) 若u(t)变为：u ( t) 5 s2 i n 1 6 t( 0 6 c2 o 1 s 3 t) 0 V ( )
0.2 0
－ 0.2
－ 0.4 01
2 34
567
8 9 10 11 12 mf
图8―7 第一类贝塞尔函数曲线
因而,调频波的级数展开式为
uFM(t)Um0 Re[
m
t
mp
t
0
图8.4 调相信号Δωm、mp与Ω的关系
当调制信号为非正弦波时，可以用一个通用的形
式表示：
uΩ(t)=UΩ mf(t)
UΩm为调制信号的幅度，f(t)是它的归一化的通用 表示式，|f(t)|≤1。因此，调制信号为任意函数的调频信
号可以写成
uFMUm0cos(Ctm t f(t)dt)
性质2：当调频指数mf很小时
J0(m f ) 1
J1(m
f)
mf 2
J n (m f ) 0 (n 1)
性质3：对任意mf值，各阶贝塞尔函数的平方和恒等
于1，即
J
2 n
(m
f
)
1
n
Jn (m f)
1
0.9 0.8
J0 (m f)
0.7
0.6 0.5 0.4 0.3
J2 (m f) J4 (m f) J6 (m f) J8 (m f)
何种调角波？而uΩ(t)又按何种规律变化？ (3) 将u(t)的调制信号幅度减小一半， u(t)是否会变为：
u ( t) 5 s2 i n 1 6 t ( 0 1 .5 c4 o 1 3 s t) 0 V ( ) 为什么？ (4) 若u(t)变为：u ( t) 5 s2 i n 1 6 t( 0 6 c2 o 1 s 3 t) 0 V ( )
0.2 0
－ 0.2
－ 0.4 01
2 34
567
8 9 10 11 12 mf
图8―7 第一类贝塞尔函数曲线
因而,调频波的级数展开式为
uFM(t)Um0 Re[
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(t) kpv (t)
最大相移，即相偏，表示为
瞬时频率
(t) d [
dt
(t
)]
p kp
d dt
[0t
v (t)
max
mp
kpv频移）
最大频移（频偏）
0
kp
d dt
v (t)
(t) kp
p
kp
d dt
v
d dt
v
(t
(t )
max
)
8.1.2 调角波的数学表示（续2）
脉冲调相
8.2.2 变容二极管直接调频
主要优点：能够获得较大的频移（相对于间接调频而言），线路简单，并 且几乎不需要调制功率。
主要缺点：中心频率稳定度低。
应用范围：在移动通信以及自动频率微调系统中。
8.2.2 变容二极管直接调频（续1）
变容二极管是一种电压控制的可变电抗元件，主要利用半导体PN结的结电容随 反向电压变化这一特性。
x)
1x
1 (
2!
1) x 2
0 [1
2
m
cos
t
1 2!
2
(
2
1)m2
cos2
t
]
0[1
2
m
cos
t
8
(
2
1)m2
8
(
2
1)m2
cos
2t
]
忽略高次项
0[1
8
(
2
1)m2 ]
2
m0
cos
t
8
(
2
1)m20
cos
2t
(0 0 ) m cos t 2m cos 2t
中心频率偏移
0
8
(
如果将小于调制载波振幅l0％的边频分量略去不计，则频谱宽度BW可由下 列近似公式求出：
BW 2(mf 1)F
8.1.3 调角波的频谱和频谱宽度（续8）
在实际应用中也常区分为：
mf 1, 称为窄带调频,BFM 2F (与AM波频带相同)
mf 1, 称为宽带调频,BFM 2(mf 1)F
结电容Cj与反向电压vR存在如下关系：
Cj
C j0 (1 vR
)γ
VD
Cj0： vR 0 时的电容值（零偏置电容）
＋
Cj vR
－
vR : 反向偏置电压
VD：PN结势垒电位差。
γ：结电容变化指数，通常γ=1/2～1/3，经特殊 工艺制成的超突变结电容 γ=1～5
8.2.2 变容二极管直接调频（续2）
8.2 调频方法概述及直接调频
• 8.2.1 调频方法概述 • 8.2.2 变容二极管直接调频 • 8.2.3 电抗管直接调频 • 8.2.4 晶体振荡器直接调频
8.2.1 调频方法概述
直接调频
变容二极管直接调频 电抗管直接调频
晶体振荡器直接调频
间接调频 调制信号积分＋调相
谐振回路/移相网络调相 矢量合成法调相 （阿姆斯特朗法）
p
kp
dv (t) dt max
mp kp v (t) max
附：上述比较中的调制信号 v(t)，载波V0cos0t
8.1.2 调角波的数学表示（续3）
以单音调制波为例 调制信号 vΩ (t) VΩ cos t
调频 瞬时频率
(t) 0 kfV cos Ωt
瞬时相位
(t)
0t
kfV
sin
max
mf
调制指数
8.1.2 调角波的数学表示（续1）
调制信号： v (t) 载波信号： vc V0 cos(0t 0 ) V0 cos (t)
对于调相：
瞬时相位 (t) 0t kpv (t) 0
ω0t+θ0是未调制时的载波相位；kpvΩ (t)是瞬时相位相对于ω0t+θ0的偏移，叫 瞬时相位偏移，简称相位偏移或相移。可表示为
2) 调制指数mf越大，具有较大振幅的边频分量就越多。这与调幅波不同，在单 频信号调幅的情况下，边频数目与调制指数无关。
3)载波分量和各边带分量的振幅均随mf变化而变化。对于某些mf值，载频或某边 频振幅为零。籍此可以测定调制指数mf。
8.1.3 调角波的频谱和频谱宽度（续5）
4)当V0一定时，不论mf为何值，调频波的平均功率恒为定值，并且等于未 调制时的载波功率。 在电阻R上，调频波的平均功率应为
8.1.3 调角波的频谱和频谱宽度（续1）
a(t) V0{cos0t[J0 (mf ) 2 J2n (mf ) cos 2nt] n1
sin 0t[2 J2n1(mf ) sin(2n 1)Ωt]} n0 V0[J0 (mf ) cos0t 2 J2n (mf ) cos2nt cos0t n1
实轴
8.1.2 调角波的数学表示
调制信号： v (t) 载波信号： vc V0 cos(0t 0 ) V0 cos (t)
对于调频：
瞬时频率 (t) 0 kfv (t)
ω0是未调制时的载波中心频率；kfvΩ (t)是瞬时频率相对于ω0的偏移，叫瞬 时频率偏移，简称频率偏移或频移。可表示为
Cj
CjQ
vR
VQ
v (t)
vR (t) VQ vΩ VQ VΩ cos t
Cj
Cj0 1 (VQ VΩ cos t )
γ
VD
Cj0
(VD VQ )γ (1 VΩ cos t)γ
VD
VD VQ
静态工作点时的结电容值
CjQ
Cj0 (VD VQ
)γ
VD
(1
C jQ m cos
t)γ
CjQ(1 mcos t)-γ
调制深度
m VΩ VD VQ
8.2.2 变容二极管直接调频（续3）
电路分析
C2
LC
C1
＋
C3
Cj L1
vR
－
＋ VCC R1
＋
CC
R2 vΩ
－
C2 C1
C3
Cj
L1
VQ
R2 R1 R2
VCC
中心频率
0
C (C1 C3 ) //(C2 C j ) 瞬时频率
1 L1[(C1 C3 ) //(C2 CjQ )]
FM波
数学表达式
V0 cos 0t kf
t 0
v
(t
)dt
瞬时频率
0 kfv (t)
瞬时相位
t
0t kf 0 v (t)dt
最大频偏 调制指数
f kf v(t) max
t
mf kf 0v (t)dt max
PM波
V0 cos 0t kpv (t)
0
kp
dv (t) dt
0t kpv (t)
2
1)m20
最大频移
m
2
m0
调制信号二次谐波 引起的最大频移
2m
8
(
2
1)m20
Sf
调制灵敏度
m
V 2
m0
V
8.2.3 电抗管直接调频
电抗管是由放大管和90度相移电路组成的二端有源网络。
如图以场效应电抗管为例说明。
AB两端的输入阻抗ZAB的性质取决于Z1和Z2 阻抗的性质。
假设|Z1|>>|Z2|及|ID|>>|I1|，且Z1和Z2中 必须有一个为电阻，不妨设
V0 cos(0t mp cos Ωt 0 )
mp
kpVΩ
p
8.1.2 调角波的数学表示（续5）
调频
mf
kfV
f
mf Δωf
Ω
调相
mp
kpV
p
mΩ m
Δωp mp
Ω
可以看出调相制的信号带宽随调制信号频率的升高而增加，而调频波则不变，有 时把调频制叫做恒定带宽调制。
8.1.3 调角波的频谱和频谱宽度
8.1.3 调角波的频谱和频谱宽度（续2）
载波
m
第一类贝赛尔函数曲线
8.1.3 调角波的频谱和频谱宽度（续3）
第一类贝赛尔函数表
8.1.3 调角波的频谱和频谱宽度（续4）
特点： 1) 单音调制时，调频波的频谱不是调制信号频谱的简单搬移，而是由载波和无 数对边带分量所组成，它们的振幅由对应的各阶贝塞尔函数值所确定。其中，奇 次的上、下边带分量振幅相等、极性相反；偶次的振幅相等、极性相同。
8.2.3 电抗管直接调频（续1）
为使频率变化和VΩ成线性，须保证Ce的变化不能太大。
一、频谱
调制信号 v (t) V cos t
调频信号 调相信号
a(t) V0 cos(0t mf sin Ωt ) a(t) V0 cos(0t mp cos Ωt )
由于调频波和调相波的方程式相似，因此只要分析其中一种的频谱，则对 另一种也完全适用。
调频信号
a(t) V0 cos(0t mf sin Ωt )
Ωt
0
调频信号
a(t)
V0
cos(0t
kfV
sin Ωt
0 )
V0 cos(0t mf sin Ωt 0 )
mf
kfV
f
8.1.2 调角波的数学表示（续4）
调相 瞬时相位
瞬时频率
(t) 0t kpV cos Ωt 0 (t) 0 kpV sin Ωt
调相信号
a(t) V0 cos(0t kpV cos Ωt 0 )
Pf
V02 2R
[
J02
(mf
)
2
n1
J 2n 2
(mf
)
2
n0