调频波解调电路.

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射频通信电路- 调制与解调电路

故多数情况下都采用开关函数的工作方式，我们也就以开关函数分析方法来分析二极管调制器的工作原理。
2020/7/28
Information&Communication Engineering Dept. XJTU
4
9·1 调制与解调器
1、平衡调制器电路
vD1 vc vW , iD1 gD (vc vW )s(wct)
R
C
vo
设输入信号（普通调幅波AM信号）
vi (t) Vim (1 ma cos Wt) coswct
RC滤波器的取值原则一般为：
➢ RC>>1/wc，以保证电容C对高频载波近似短路，
滤除输出信号的高频部分； ➢ RC<1/Wmax，保证低频调制信号可以通过RC低通滤波器。
2020/7/28
Information&Communication Engineering Dept. XJTU
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9·2 包络检波电路
把二极管用折线特性逼近，并考虑到平均直流偏压Vo对二极管构成的负偏压，可以得到：
i
gD 0
(vD
VD
)
vD VD vD 0
vD vi Vo Vim coswct Vo i gD (Vim coswct Vo VD )
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9·2 包络检波电路
输入信号vi(t)是一普通调幅波AM信号:
vi (t) Vim (1 ma cos Wt) coswct iD (t) a0 a1Vim (1 ma cos Wt) coswct

高频电路原理和分析课件第7章_频率调制和解调

第7章角度调制与解调
第7章角度调制与解调
7.1 角度调制信号分析 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 调频收发信机及附属电路 7.7 调频多重广播
第7章角度调制与解调
概述
在无线通信中，频率调制和相位调制是又一类重要的调制方式。
1、频率调制又称调频(FM)——模拟信号调制，它是使高频振荡信号的频率按调制信号的规律变化(瞬时频率变化的大小与调制信号成线性关系)，而振幅保持恒定的一种调制方式。调频信号的解调称为鉴频或频率检波。
些边频对称地分布在载频两边，其幅度取决于调制指数mf ；
(2) 由于mf=Δ ωm/Ω=Δ fm/F，且Δ ωm=kfUΩ，因此调制指数mf既取决于最大频偏，又取决于调制信号频率F。 (3) 由于相邻两根谱线的间隔为调制信号频率，因此调制信号频率越大，谱线间隔越大，在相同的调制指数mf时，最大频偏也越大。
（7-3）
第7章角度调制与解调
式中， m

m f 为调频指数。FM波的表示式为
u F M ( t ) U C c o s (c t m fs i n t ) R e [ U C e j e t e j m fs i n t ]
(7-4)
图7-1画出了频率调制过程中调制信号、调频信号及相应的瞬时频率和瞬时相位波形。
J
2 n
(mf
)

1
n
PFM

1 2RL
Uc2
Pc
（7-14）（7-15）
第7章角度调制与解调
(7-15)式说明，调频波的平均功率与未调载波的平均功率相等。当调制指数mf由零增加时，已调制的载波功率下降，而分散给其他边频分量。这就是说，调频的过程就是进行功率的重新分配，而总功率不变，即调频器可以看作是一个功率分配器。

调制解调电路

第六章频谱变换电路⎩⎨⎧非线性：调频、限幅频线性：调幅、混频、倍6.1概述频谱变换电路：频谱搬移，使之适合于传输.具备将输入信号频谱进行频谱变换，以获取具有所需频谱的输出信号这种功能的电路就叫做频谱变换电路。

6.2乘法器变跨导式模拟乘法器是以恒流源式差动放大电路为基础，并采用变换跨导的原理而形成的。

变跨导式模拟乘法器（恒流源式差分放大器）双入双出()()EQT EQT b b be i beco I U I U r r u r R u βββ+≈++=⋅-='111()21I U Tβ+= ∴I u U R u i TCo ⨯⋅-≈12若I u i ∞2成正比，则21i i o u u u ⨯∞ei e BE i e R u R u u I I 232≈-==∴21212i i e i i TC o U U R R u u U R u ⋅⋅=⋅⋅-=跨导222121i eI T T TEQ m u R UU U IU I g ∞⋅===∴称为变跨导乘法器.6.3调幅波一、幅度调制（AM ）()t u Ω－低频 ()t u c －高频定义：用()t u Ω去控制()t u c 的幅度，使幅度()t u Ω∞，称为调制称()t u Ω为调制信号，()t u c 为载波信号.1、调幅特性.令()t U t u m Ω=ΩΩcos ()t w U t u c cm c cos = 则)()t w t M U t u c a cm AM cos cos 1⋅Ω+=其中cmm a U U k M Ω⋅=称为调制指数.（k 由电路决定的一个常数）()t w t M U t w U t u c a cm c cm AM cos cos cos ⋅Ω⋅⋅+⋅=()()[]t w t w M U t w U c c a cm c cm Ω-+Ω+⋅⋅+⋅=cos cos 21cos∴调幅波有3个频率分量c w 、Ω+c w 、Ω-c w .称Ω+c w 为上边频，Ω-c w 为下边频m AM B Ω=2载波不携带()t u Ω的信息，而且占用较大的发射功率，可以只发射边带。

调频解调电路工作原理

调频解调电路工作原理
调频解调电路工作原理：
调频解调电路是一种用于将调频信号还原为原来的频率信号的电路。

其工作原理基于调频信号的特点，即频率会随着信号中的信息内容而变化。

调频信号可以表示为：fm(t) = Ac * cos(2π * (fc + kf * m(t)) * t)，其中fm(t)为调频信号，Ac为载波幅度，fc为载波频率，kf为
调制系数，m(t)为调制信号。

调频解调电路主要包括两个部分：解调器和滤波器。

解调器的作用是提取调频信号中的调制信号，一般采用频率鉴频器或相干解调器来完成。

频率鉴频器通过与载波频率同步，将调频信号的频率变化转换为振幅变化，然后通过一个包络检波器来提取调制信号。

相干解调器则通过与载波信号相干检波的方式，将调频信号还原为基带信号。

滤波器的作用是去除解调过程中产生的干扰，保留所需的调制信号。

解调过程中可能会引入一些高频噪声或者其他信号，需要使用滤波器将它们滤除，只保留所需的调制信号。

通过解调器和滤波器的协同工作，调频解调电路可以将调频信号还原为原来的频率信号，从而实现对调频信号的解调。

调频解调实验

频率调制解调实验李祖明 131180016一、实验目的1．熟悉电子元器件和高频电子线路实验系统； 2．掌握用变容二极管调频振荡器实现FM 的方法； 3．理解静态调制特性、动态调制特性概念和测试方法。

4．了解调频波产生和解调的全过程以及整机调试方法，建立起调频系统的初步概念； 5．了解斜率鉴频与相位鉴频器的工作原理；6．熟悉初、次级回路电容、耦合电容对于电容耦合回路相位鉴频器工作的影响。

二．实验内容1．用示波器观察调频器输出波形，考察各种因素对于调频器输出波形的影响； 2．变容二极管调频器静态调制特性测量； 3．变容二极管调频器动态调制特性测量。

4．调频-鉴频过程观察：用示波器观测调频器输入、输出波形，鉴频器输入、输出波形； 5．观察初级回路电容、次级回路电容、耦合电容变化对FM 波解调的影响。

三．实验原理频率调制工作原理: (1)调频及其数学表达式设调制信号为()cos m c u t U t ωΩΩ=Ω，载波信号为()cos c m c u t U t ω=。

调频时，载波高频振荡的瞬时频率随调制信号()u t Ω呈线性变化，其比例系数为f K ，即()()()c f c t K u t t ωωωωΩ=+=+∆，式中，c ω是载波角频率，也是调频信号的中心角频率。

()t ω∆是由调制信号()u t Ω所引起的角频率偏移，称频偏或频移。

()t ω∆与()u t Ω成正比，()()f t K u t ωΩ∆=。

()t ω∆的最大值称为最大频偏，用ω∆表示：max max ()()f t K u t ωωΩ∆=∆=单音频调制时，对于调频信号，它的()t ω为()cos cos c f m c t K U t t ωωωωΩ=+Ω=+∆Ω由此就得到调频信号的数学表达式，即有()cos (cos )cos(sin )m c m c u t U t dt U t t ωωωϕωϕ∆⎡⎤=+∆Ω+=+Ω+⎣⎦Ω⎰假定初相角0ϕ=，则得()cos(sin )m c u t U t t ωω∆=+ΩΩ式中，ω∆Ω叫调频波的调制指数，以符号f m 表示，即 f m ω∆=Ω它是最大频偏ω∆与调制信号角频率Ω之比。

(高中物理)调频波是如何解调的呢

调频波如何解调呢在《电磁波的发射与接收》一节学习时，同学们比较容易理解调幅波的接收和解调，但是很多人对于调频波如何进行接收的问题产生疑问，下面我们一起来分析一下吧。

首先，一起回顾一下什么是调频波？它有什么特点呢？如图所示，为了利用波的传播特性来传递信息，将所需传递的信息(例如声音或图像信号)对波的频率进行调制，频率被调制的波调制称为调频波。

接收端只要对调频波的频率解调，即可得到该波所携带的信息，因为外界的噪声干扰对频率的干扰很小，因此被解调的信号质量较高。

调频波的波形，就像是个被压缩得不均匀的弹簧，振幅保持不变。

调频波用英文字母FM表示。

调频波的特点是：其频率随调制信号振幅的变化而变化，而它的幅度却始终保持不变。

当调制信号的幅度为零时，调频波的频率称为中心频率。

当用一完整的调制信号（即调制信号的幅度作正负变化）对高频载波进行调频时，调频波的频率就围绕着而随调制电压线性地改变。

当调制信号向正的方向增大时，调频波的频率就高于中心频率；反之，当调制信号向着负的方向变化时，调频波的频率就低于中心频率。

可见，调制信号的幅度越大，频率的偏移也越大，调频波以其频率的变化代表着调制信号的特征。

知道了什么是调频波了，接下来再来分析一下如何接收的问题。

当接收电路的固有频率跟收到的电磁波频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最强，这种现象叫做电谐振现象。

因此许多同学产生疑问，调频波的频率是变化的不是固定的，怎么接收呢？如图所示，怎样将信号还原回来呢？解决的方法很多，根据我们高中物理知识水平，可以利用鉴频方法帮助大家来理解。

根据电谐振现象，同学知道可以用一个LC谐振回路组成一个滤波器，当滤波器的中心频率与调频信号的中心频率重合的时候，则信号几乎全部通过，所以输出幅度最大。

反之，当滤波器的中心频率远离调频信号的中心频率的时候，信号几乎全部被滤波器阻止通过，所以输出幅度很小。

综上分析可知，当滤波器的中心频率靠近调频信号的频率时，把这个滤波器的频率固定下来。

调频波解调电路

（相）器。
就其功能而言，尽管鉴频器的输出 o (t ) 是在输入信号
i (t ) 作用下产生的，但二者却是截然不同的两种信号，
如图5.6.1(a)所示。
鉴频器将输入
调频波的瞬时频率
f (t )[或频偏 f (t ) ]的
图5.6.1 （a）鉴频器的功能
变化变换成了输出电压ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
o (t ) 的变化，将这种变换特性称为鉴频特性。
2、晶体管限幅器晶体管限幅器电路如图 5.6.9所示，从形式上看，它和一般调谐放大器没有什么区别，只是作为限幅使用，
工作点的设计应使放大器的
线性范围小，使得调频信号正半周时的寄生调幅部分进
入饱和区。而负半周时的寄
生调幅部分进入截止区，从而消除寄生调幅。如图
图5.6.9 晶体管限幅器电路
5.6.10中负载线Ⅱ所示。
D1、 2 并联反接在回路两端，是一个零偏二极管限幅 D
器，当信号电平小于 0.5 V时，二极管基本不导通，对回路影响很小，但当信号电压
大于0.5V时，二极管
导通，信号被二极管旁路，所以输出电压被限制在峰一峰值
Vp p 1V 上。
图5.6.8 150 MHz晶体管调频接收机中的限幅器
设上、下两回路的幅频特性分别为 A1 ( f ) 和 A2 ( f )，并认为上、下两包络检波器的检波电压传输系数均为 d 则双失谐回路斜率鉴频器的输出电压为：
o (t ) o1 o 2 d [Vi1m (t ) Vi 2 m (t )]
dVsm [ A1 ( f ) A2 ( f )]
用曲线表示为解调输出电压与输入高频信号瞬时频率 f (t )[或频偏 f (t )] 之间的关系曲线，称为鉴频特性曲线。

cd4046构成的fsk调制解调电路

cd4046构成的fsk调制解调电路全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：CD4046是一种集成电路，常用于FSK调制和解调电路中。

FSK （Frequency Shift Keying）调制技术是一种数字调制技术，通过改变信号的频率来携带数字信息。

在通信系统中，FSK调制技术被广泛应用于数据传输和调频调制解调。

本文将详细介绍CD4046构成的FSK 调制解调电路的原理和应用。

一、CD4046简介CD4046是一种集成数字数字锁相环PLL（Phase Locked Loop）电路，由德州仪器公司生产。

它由一个相位比较器、一个VCO （Voltage Controlled Oscillator）和一个低通滤波器组成。

CD4046可以将输入信号的频率与VCO的频率进行比较，并自动调节VCO的频率，使得输入信号与VCO的频率同步。

这种锁相环的原理可以用于FSK调制和解调电路中。

二、FSK调制解调电路原理1. FSK调制原理：在FSK调制中，输入的数字信号被转换成两种不同频率的信号，并分别控制两个不同频率的载波信号。

这两种载波信号通过一个开关切换器，使得输出信号在两种频率之间切换，从而携带数字信息。

2. FSK解调原理：在FSK解调中，接收到的信号经过解调器解调，得到两种不同频率的信号。

这两种信号再经过一个比较器比较，得到解调后的数字信号。

CD4046通过其内部的相位比较器和VCO实现了FSK调制解调电路。

其电路连接如下：1. 输入信号经过一个低通滤波器，去除噪声和高频成分，然后输入到CD4046的相位比较器。

2. CD4046的VCO的频率由输入信号的频率控制，当输入信号的频率高于VCO的频率时，VCO的频率会增加；反之，当输入信号的频率低于VCO的频率时，VCO的频率会减小。

3. CD4046的输出信号通过一个比较器进行信号处理，得到FSK调制或解调后的数字信号。

1. 数据传输：FSK调制技术可以将数字信号转换成模拟信号进行传输，提高数据传输效率和可靠性。

[高频电子电路(第4版)][王卫东等][电子课件] (35)[10页]

6.4 调频波的解调原理及电路
6.4.1 鉴频方法及其实现模型 6.4.2 振幅鉴频器 6.4.3 相位鉴频器
6.4.4 比例鉴频器 6.4.5 移相乘积鉴频器 6.4.6 脉冲计数式鉴频器
6.4 调频波的解调原理及电路
6.4.1 鉴频方法及其实现模型
1. 鉴频方法（1）FM波的解调方法
利用锁相环路实现频率解调；
AM-FM信号
uFM C1
R1
微分器
由虚短、虚断的概念有
VD
A+
uo1
C2
-
+
uo1 R1Leabharlann C1duFM dt
R2
uo
-
即有 uo1
R1C1
duFM dt
调后失真较大，是一种原始类型的鉴频器，现在已很少采用，但它
对理解振幅鉴频器对FM波的解调有很直观的意义。
为了扩大鉴频特性的线性范围，实用的斜率鉴频器常采用双失谐回路振幅鉴频器。
2.差分峰值振幅鉴频器 ——集成电路中常用的振幅鉴频器
（1）电路结构 VT1，VT2：射随器； + VT3，VT4，C3和C4：峰 u-i 值包络检波器；
3.微分式振幅鉴频器
uFM
频频频 uo1 频频频频频
uo
频-幅变换网络
设FM信号为 uFM (t) U cos ct k f
t 0
u
(
)d
微分后的信号为
uo1
duFM dt
U (c k f u ) sin ct k f
t 0
u
(
)d
设包络检波器的检波系数为Kd ，则
uo KdU (c k f u ) u
Ec

2FSK调制解调电路的设计

2FSK调制解调电路的设计引言：调频键控(Frequency Shift Keying, FSK)是一种常见的数字调制解调技术，其原理是通过改变载波频率来传输数字信号。

二进制FSK(2FSK)是最基本的FSK调制方式，其中两个不同的频率代表了二进制中的0和1、本文将介绍2FSK调制解调电路的设计。

一、2FSK调制电路1.频率可调的带通滤波器频率可调的带通滤波器用于接收输入信号，并将频率转换为两个不同的预设频率。

该滤波器通常由一个带可调中心频率的VoltageControlled Oscillator (VCO)和一个窄带滤波器组成。

输入信号经过一级放大后进入VCO，VCO将输入信号频率转换为预设频率。

滤波器用于滤除不需要的频率成分，只保留希望传输的频率分量。

2.相位锁定环路(PLL)相位锁定环路是2FSK调制电路的核心。

它由一个相频比较器(Phase-Frequency Detector, PFD)、一个环路滤波器(Loop Filter)、一个VCO和一个除频器(Divider)组成。

相频比较器用于比较参考信号和VCO输出信号的相位差，产生一个频率和相位误差的输出。

这个输出信号经过环路滤波器后，将调整VCO的输出频率，使其与参考信号的相位差最小化。

除频器将VCO输出的频率除以一个预设的常数，得到一个比输入信号低的频率，在输入信号的两种频率之间切换。

二、2FSK解调电路2FSK解调电路主要由一个鉴频器和一个比较器组成。

1.鉴频器鉴频器用于提取输入信号中的频率信息，并将其转换为与输入信号频率相同的模拟信号。

鉴频器通常由一个窄带滤波器和一个包络检波器组成。

窄带滤波器用于滤除不需要的频率成分，只保留输入信号中的目标频率分量。

包络检波器将滤波后的信号变为其包络信号，将其转换为模拟信号。

2.比较器比较器用于将模拟信号转换为数字信号，实现2FSK信号的解调。

比较器通常由一个阈值电路和一个数字信号输出端口组成。

FM电路实现调制解调

FM电路实现调制解调调制解调，即我们常说的Modem，其实是Modulator（调制器）与Demodulator （解调器）的简称，中文称为调制解调器。

也有人跟据Modem的谐音，亲昵地称之为“猫”。

调制: 将各种转换成适于传输的数字调制信号(已调信号或频带信号)；解调: 在接收端将收到的数字频带信号还原成数字基带信号一、概述FM调制电路将代表不同信息的信号频率，搬移到频率较高的频段，以电磁波的方式将信息通过信道发送出去。

FM解调电路将接收到的包含信息的高频信号的频率搬移到原信号所处的频段。

锁相环是一种相位负反馈的自动相位控制电路，它广泛应用于广播通信、频率合成、自动控制及时钟同步等技术领域它是通过比较输入信号的相位和压控振荡器输出信号的相位，取出与这两个信号的相位差成正比的电压，并将该电压该电压作为压控振荡器的控制电压来控制振荡频率，以达到输出信号的频率与输入信号的频率相等的目的。

锁相环主要由相位比较器、压控振荡器和低通滤波器三部分组成。

调制电路还需要另设计一个高频信号放大器和加法器。

解调电路需要设计一个低通滤波器，来取出解调信号。

技术指标：1．载波频率fc=,载波信号的电压Vp-p≥3V；2．FM调频信号的电压Vp-p≥6V，最大频率偏移∆fm≥5KHz；3．解调电路输出的FM调制信号的电压Vp-p≥200mV。

二、方案设计与分析调频是用调制信号直接线性地改变载波振荡的瞬时频率，即使载波振荡频率随调制信号的失真变化而变化。

其逆过程为频率解调（也称频率检波或鉴频）。

本实验是用CD4046数字集成锁相环（PLL）来实现调频/解调（鉴频）的。

调频电路原理图（如图1所示）将调制信号加到压控振荡器（VCO）的控制端，使压控振荡器得输出频率（在自振频率（中心频率）o f 上下）随调制信号的变化而变化，于是生成了调频波。

当载波频率与自由振荡频率相近时，载波频率与压控振荡器的振荡频率锁定。

低通滤波器只保证压控振荡中心振荡频率与载波频率锁定时所产生的相位误差电压通过，该电压与调制信号同经加法器，用以控制压控振荡器的频率，从而获得与载波频率具有同样频率稳定度的调频波。

4.2 频率调制与相位调制及解调电路

图4.2.3 调频波的解调
鉴频器的输出电压uΩ与输入调频信号瞬时频偏∆f的关系，可用图4.2.4所示的鉴频特性曲线表示。由于曲线形状近似S，一般称为S曲线。所谓鉴频跨导gd是指在S曲线的中心频率f0附近，输出电压u Ω与频偏∆f的比值，gd又叫鉴频灵敏度，它表示单位频偏所产生输出电压的大小。鉴频曲线越陡，鉴频灵敏度越高，说明在较小的频偏下就能得到较大的电压输出。鉴频频带宽度B是指鉴频特性接近于直线的频率范围，如图4.2.4所示。一般要求B大于输入调频波频偏的两倍。在频带宽度B内，鉴频特性只是近似线性，因此鉴频器也存在着非线性失真。
显然，调制电压愈大，则失真愈大。为了减小失真，调制电压不宜过大，但也不宜太小，因为太小则频移太小。应兼顾二者，一般取调制电压比偏压小一半多，即
U Ωm U 偏 ≤0.5
（4.2.11）
4．调频波的解调从调频波中取出原来的调制信号，称为频率检波，又称鉴频。完成鉴频功能的电路，称为鉴频器。在调频波中，调制信号包含在高频振荡载波信号的频率变化量中，所以要求鉴频器的输出信号与输入调频波的瞬时频移为线性关系。鉴频器包含两部分，一是借助于谐振电路将等幅的调频波转换成幅度随瞬时频率变化的调幅调频波；二是用二极管检波器进行幅度检波，以还原出调制信号。由于调制信号的最后检出是利用高频振幅的变化，这就要求输入的调频波本身“干净”，不带有寄生调幅。否则，这些寄生调幅将混在转换后的调幅调频波中，使最后检出的信号受到干扰。为此，在输入到鉴频器前的信号要经过限幅，使其幅度恒定。
图4.2.5 调相波形随调制信号的变化情况
2．调相波的解调从调相波中取出原来的调制信号，称为相位检波，又称鉴相。完成鉴相功能的电路，称为鉴相器。在调相波中，调制信号包含在高频振荡载波信号的相位变化量中，所以调相波的解调任务就是要求鉴相器输出信号与输入调相波的瞬时相位变化为线性关系。电路结构方框图与调频波的解调类似。

FM调频与解调原理

二,调频立体声编码 MPX=(L+R)+38KHZ*(L-R)+19KHZ
立体声广播频谱图
导
载
L+R 频 L-R 频 L-R
下边带上边带
辅助通信通道
15 19 23
38
53 59
75
f(KHZ)
立体声广播信号的产生
左声道
Ｌ－Ｒ
－
Ｌ
右声道Ｒ
38Ｋhz振荡器
除２
Ｌ＋Ｒ
衰减
去调频发射机
立体声广播的解调
单位以M调频的一些基本参数计算
Stereo Separation：立体是声分离度 VL=Vin , VR=0 Sep. = 20 log [V / L(Demod) V ] R(Demod)
Channel Balance：声道平衡度 VL=VR=Vin C.B. = 20 log [V / L(Demod) V ] R(Demod)
½ (L+R)
L
LPF 0-15KHZ
来自鉴频信号
BPF 23-53KHZ
导频滤波 19KHZ
＊２
LPF 0-15KHZ
－
½ ((L-R)
R
AGND
4
AVDD
7
GND_VCO 11
GND_PA 12
VDD_PA 14
VDD_VCO 15
DGND 18
DVDD 24
SELTC_PIN
REX
1
32
X’TAL_SEL S3 S2 S1 S0 OSCOUT
31 30 29 28 27
26
OSCIN 25
SINGLE TO
DIFEERENTIAL

1、调频波的调制与解调

实验一、调频波的调制与解调一、实验内容1．调频波的调制2．调频波的解调二、实验目的和要求1．熟悉MATLAB系统的基本使用方法2．掌握调制原理和调频波的调制方法3．掌握解调原理和调频波的解调方法三、预习要求1．熟悉有关调频的调制和解调原理2．熟悉鉴频器解调的方法并了解锁相环解调四、实验设备〔软、硬件〕1．MATLAB软件通信工具箱,SIMULINK2．电脑五、实验注意事项通信仿真的过程可以分为仿真建模、实验和分析三个步骤.应该注意的是,通信系统仿真是循环往复的发展过程.也就是说,其中的三个步骤需要往复的执行几次之后,以仿真结果的成功与否判断仿真的结束.六、实验原理1调频波的调制方法1.1 调制信号的产生产生调频信号有两种方法,直接调频法和间接调频法.间接调频法就是可以通过调相间接实现调频的方法.但电路较复杂,频移小,且寄生调幅较大,通常需多次倍频使频移增加.对调频器的基本要求是调频频移大,调频特性好,寄生调幅小.所以本实验中所用的方法为直接调频法.通过一振荡器,使它的振荡频率随输f的正弦波；当输入基带入电压变化.当输入电压为零时,振荡器产生一频率为信号的电压变化时,该振荡频率也作相应的变化.1.2 调频波的调制原理与表达式此振荡器可通过VCO〔压控振荡器〕来实现.压控振荡器是一个电压——频率转化装置,振荡频率随输入控制电压线性变化.在实际应用中有限的线性控制范围体现了压控的控制特性.同时,压控振荡器的输出反馈在鉴相器上,而鉴相器反应的是相位不是频率,而这是压控相位和角频率积分关系固有的,所以需要压控的积分作用,压控输出信号的频率随输入信号幅度的变化而变化,确切的说输出信号频率域输入信号幅度成正比,若输入信号幅度大于零,输出信号频率高于中心频率；若小于零,则输出信号频率低于中心频率.从而产生所需的调频信号.利用压控振荡器作为调频器产生调频信号,模型框图如图1所示：图1 利用压控振荡器作为调制器在本章的调频仿真中,用到的调制信号为单音正弦波信号.因此,这里讨论调制信号为单频余弦波的情况.在连续波的调制中,调制载波的表达式为()cos()C C t A t ωφ=+ (1)如果幅度不变,起始相位为零时,而瞬时角频率时调制信号的线性函数,则这种调制方式为频率调制.此时瞬时角频率偏移为()FM K f t ω∆= (2)瞬时角频率为()C FM K f t ωω=+ (3)其中()f t 为调制信号,FM K 为频偏常数.由于瞬时角频率与瞬时相位之间互为微分或积分关系,即()()C FM d t K f t dtφωω==+...........................〔4〕 ()()C FM t dt t K f t dt φωω==+⎰⎰ (5)故调频信号可表达为()cos[()]FM C FM S t A t K f t dt ω=+⎰ (6)在本章的调频仿真中,用到的调制信号为单音正弦波信号.因此,这里讨论调制信号为单频余弦波的情况.调制信号为()cos m m f t A t ω= (7)如果进行频率调制,则由公式〔6〕可得调频信号表达式为〔8〕调制指数………………………………〔9〕其中、取具体数值：采样频率fs=10000Hz振荡器的振荡频率〔即调频波的调制信号的频率〕实验要求800Hz ——17KHz初始相位信号灵敏度Kc=0.12 调频波的解调原理和解调方法解调主要方法：调频收音机的核心部件是调频解调器,其中调频解调器有三种：普通鉴频器、调频负反馈解调器和利用锁相环的调频解调器.2.1普通鉴频器的原理图2 普通鉴频器原理框图普通鉴频器是先将调频信号变换为调幅调频信号,使该调幅调频信号幅度与调频信号的瞬时频率成比例,然后再利用调幅解调器提取其包络,恢复出原基带信号.2.2调频负反馈解调器原理图3 调频负反馈解调框图在调频解调器中引入负反馈,使得加于鉴频器输入端的调频信号的调制指数很小,这样使得鉴频器前的带通滤波器的带宽是窄的,它对抑制鉴频前的加性噪声有益处.带通滤波器输出的调频信号,其调制指数远远小于接收输入调频信号的调制指数,因此带通滤波器输出的调频信号是窄带调频信号,所以调频负反馈接收机的带通滤波器与鉴频器的带宽均是窄带,低通滤波器的限制于基带信号的带宽,输出即是所需的原基带信号.调频负反馈解调器可降低门限信噪比大约3dB.2.3利用锁相环作调频解调器原理]sin cos[)(S ϕωω++=t A K t A t m m FM c FM c fmK 2K π=c f πω2c =0=ϕ图4 利用锁相环作调频解调器锁相环解调器一种低门限的解调电路,与调频负反馈不同之处在于该锁相环在锁定时,VCO 输出的调频信号与接收输入的调频信号是同频且几乎是同相的,两者的相位差甚小.环路滤波器频率相应的带宽与基带信号的带宽相同,因而对在环路滤波器输出端的噪声也进行了限带,而VCO 的输出是宽带调频信号,它的瞬时频率跟随接收频率信号的瞬时频率而变.2.4 利用锁相环解调器解调调频信号原理：在锁相环中,PFD 鉴相器检测参考信号与反馈信号之间的误差信号,是一个具有抽样性质的电路.当PFD 〔鉴相器〕检测到两个信号均有一次下降沿是,PFD 〔鉴相器〕输出一次相位误差,随后相位误差被送到低通滤波器,低通滤波器滤除其中的高频信号,计算出控制信号送入压控震荡器,压控根据控制信号输出合成信号,在反馈给PFD 〔鉴相器〕,与参考信号比较相位误差.相位误差输出一次,锁相环状态改变一次,同理不输出相位误差,则锁相环信号均不改变.其中调频负反馈以与锁相环解调器与普通鉴频器相比,它们的主要优点是可以扩展门限、降低门限信噪比,是低门限解调电路.所以首选调频负反馈以与锁相环解调器作为普通鉴频器的升级版.就本实验而言以锁相环解调器为核心器件.非相干解调器由限幅器、鉴频器和低通滤波器等组成,其方框图如图2-3所示.限幅器输入为已调频信号和噪声,限幅器是为了消除接收信号在幅度上可能出现的畸变；带通滤波器的作用是用来限制带外噪声,使调频信号顺利通过.鉴频器中的微分器把调频信号变成调幅调频波,然后由包络检波器检出包络,最后通过低通滤波器取出调制信号.设输入调频信号为： (10)〔一〕微分器的作用是把调频信号变成调幅调频波.微分器输出为 (11)))(cos()()(S ττωd m K t A t S t tf c FM t ⎰∞-+==dt t dS dt t dS t FM i d )()()(S ==))(sin()]([ττωωd m K t t K tf c fm c ⎰∞-++-=〔二〕包络检波的作用是从输出信号的幅度变化中检出调制信号.包络检波器输出为： (12)K d称为鉴频灵敏度〔V/Hz〕,是已调信号单位频偏对应的调制信号的幅度,经低通滤波器后加隔直流电容,隔除无用的直流,得: (13)连续傅里叶变换是一个特殊的把一组函数映射为另一组函数的线性算子.傅里叶变换就是把一个函数分解为组成该函数的连续频率谱.在数学分析中,信号f<t>的傅里叶变换被认为是处在频域中的信号.离散傅里叶变换的一种快速算法,简称FFT.为了节省电脑的计算时间,实现数字信号的实时处理,减少离散傅里叶变换〔DFT〕的计算量.七、实验步骤1 调频波调制Matlab仿真模拟第一步,设计原理框图:第二步,首先需要对调制信号进行积分,然后将积分过后的信号对载频信号进行调相,输出得到调频信号.第三步,具体操作：<1>通过sine wave模块〔正弦信号源〕输入幅度为5,角频率为200*pi rad/s,周期为200Hz,初始相位为90度以满足输出为单频余弦信号；<2>后跟着积分器integrator模块；作为调相的输入.<3>同时在两侧高频载波由正弦与余弦cos<2*pi*u>,sin<2*pi*u>产生,然后乘上高频载波,得到了两路载波,相乘后利用积化和差原理得到调频信号.第四步,SIMULINK模型的连接与参数配置)()]([)(S tKKKtKKt fmdcdfmcdo+=+=ωω)()(m0tKKt fmd=图6第四步,具体参数设置如下：图7 Sine wave 单频余弦信号源的参数图8 Sine wave1单频余弦信号源的参数配置图9 Sine wave2单频正弦信号源的参数配置2、解调设计的步骤与参数要求第一步,设计原理框图非相干解调器有限幅器、鉴频器和低通滤波器组成,（1）原信号的幅度为5,所以限幅器saturation 模块参数设置上下限为5,是为了消除接受信号在幅度上可能出现的畸变；（2）带通滤波器Analog Filter Design 模块截止频率为语音信号的两倍即800Hz-10000Hz,换算为角频率为2pi*f 是用来限制带外噪声.（3）鉴频器包括微分器Derivative 和包络检波器,其中的微分器把调频信号变成调幅调频波.（4）然后又通过包络检波器检出包络,包络检波器包括限幅器上下限为2和低通截止频率为300Hz,再换算成角频率填入参数（5）最后通过带通滤波器取50-150Hz,取出调制的源信号.解调的主要过程就是：非相干解调器由限幅器、鉴频器和低通滤波器组成.已调信号首先经过限幅器1,通过带通滤波器1,经包络检波器<即限幅器和低通滤波器组成>检出包络,经过带通滤波器得到解调出的信号.第二步,simulink模块的连接与参数设置图12 第一个限幅器的参数配置图13第一个带通滤波器的参数配置图14 包络检波器中的限幅器的参数配置图15 包络检波器中的低通滤波器参数配置图16 带通滤波器的参数配置调频波的仿真构建与结果分析两个仿真模块连接起来就成了调频波的调制与解调,见下图：图17 调频波的调制与解调simulink模块图18 各项仿真结果1.输入的余弦信号2.调频波3.解调后的信号图18〔2〕仿真结果1.输入的余弦信号2.调频波3.解调后的信号上面两幅图第一个调制波失真较为严重,恢复的较为理想,在积分器后插入示波器,未失真,那么是调相时的失真.第二幅图是更改了调相的两个正余弦高频载波的频率,可能是带通滤波器的参数设置超出了恢复信号的频率范围造成的,第二幅图符合解调的结果 .调频波的调制解调系统仿真分析：在此次仿真过程中,依照原有的通信Fm调频信号的调制解调原理,通过对相关模块参数的配置,经过间接调频,中心频率较为稳定,但是实现有点复杂,可能参数还是不够细腻,得到的调频波仍有一定的失真,但经过非相干解调还是能够很好地恢复,在其间不免有过很多次的更改参数,甚至有过想删除模块的冲动,但还是克服了很多的错误与不足,最后得到了比较理想的结果.八、实验报告要求1、结合实验要求,写明实验所需模块、实验原理、实验内容、画出仿真图以与步骤.2、分析实验结果.分析调频收音机输入输出信号的变化.3、通过调节不同的参数观察输出波形的变化.九、参考资料1、《通信原理教程》秦静主编中国人民公安大学 2014年9月出版2、《基于MATLAB/Simulink的系统仿真技术与应用》薛定宇,陈阳泉著清华大学 2011年出版十、思考题1、观测并分析调频波的频谱特点？2、调频波的时域波形与调幅波的时域波形有什么异同？。

调频解调原理

调频解调原理
调频解调是一种用于无线通信系统中的信号处理技术，用于将调幅（AM）信号转换为原始基带信号。

调频解调采用的是频率调制（FM）技术，通过改变载波信号的频率来传输信息。

调频解调的原理基于傅里叶变换和锁相环技术。

在调频调制过程中，输入信号的频率变化将导致载波信号频率的变化。

解调器中的锁相环电路可以追踪并恢复出原始信号的频率特征，从而实现解调操作。

具体而言，调频解调由以下几个步骤组成：
1. 调频调制：输入信号作为调制信号，通过乘法运算将其与高频载波信号相乘。

乘积信号的频率将随着调制信号的变化而变化。

2. 预降噪：为了减少解调过程中的噪声对输出信号的影响，通常会在解调器中加入进行预降噪处理的环节。

3. 锁相环：解调器中的锁相环电路用于跟踪和恢复原始信号的频率。

它通过比较输入信号和本地参考信号的频率差异，调整自身的本地参考频率，使其尽可能地与输入信号保持同步。

4. 低通滤波：解调器中的低通滤波器用于去除由调制过程引入的高频成分，将信号恢复到基带频率范围。

通过上述步骤，调频解调器可以将调幅信号转换为原始基带信
号。

这种信号处理技术在无线通信系统中广泛应用，如无线电广播、移动通信等领域。

它能够有效地提取出所需的信息，并消除因传输过程中的噪声和干扰引入的失真。