频率调制与解调
频率调制与解调
在工作点 EQ 处展开，可得
2
C1 C j
(t ) c (1 A1m cost A2 m cos t ) A2 2 A2 2 c m c A1mc cost m c cos2t 2 2
2
A2 A2 f (t ) m fc [ m A1 cost m cos 2t ] 2 2
制（ωc±nΩ1±kΩ2+…）分量。
调频的频谱结构与mf密切相关。mf大,频带宽。 与AM制相比,角调方式的设备利用率高,因其平 均功率与最大功率一样。
调频波与调相波的比较
第二节 调频器与调频方法
•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。 •调频特性：调频器的调制特性。 •对调频器的主要要求： （1）调制特性线性度要好
f m K f1 ——称为线性调频 EQ u
1 2 2 (t ) c [1 m cos t ( 1)m cos t ] 2 2! 2 2
2
c ( / 2 1)m c / 8
2
m mc / 2
2m ( / 2 1)m c / 8
--------电容调制度
Cj
Cj
CQ o
EQ
u o
t
t (a) f f0 o CQ C o t f
t (b) f f0 o EQ u o t f
变 容 管 线 性 调 频 原 理
t (c)
3、变容二极管全接入调频电路 (1)电路组成
Cc Lc Cc Rb1 C0 Rb2 VD
+
L
Re Ec
-
u Cb
uPM=Ucos(ωct+mpcosΩt) =Ucosωctcos(mpcosΩt)-Usin(mpcosΩt)sinωct
(高频电子线路)第七章频率调制与解调
02
频率调制
定义与原理
定义
频率调制是一种使载波信号的频率随 调制信号线性变化的过程。
原理
通过改变振荡器的反馈电容或电感， 使其等效谐振频率随调制信号变化， 从而得到调频信号。
调频信号的特性
线性关系
调频信号的频率与调制信号成线性关系， 即f(t)=f0+m(t)，其中f(t)是瞬时频率， f0是载波频率，m(t)是调制信号。
介绍了多种调频解调的方法，包括相 干解调和非相干解调，并比较了它们
的优缺点和应用场景。
调频信号的特性分析
详细分析了调频信号的频率、幅度和 相位特性，以及这些特性如何影响信 号的传播和接收。
频率调制与解调的应用
讨论了频率调制与解调在通信、雷达、 电子战等领域的应用，并给出了具体 的应用实例。
未来研究方向与挑战
带宽增加
调频指数
调频指数是调频信号的最大瞬时频率与 载波频率之差与调制信号幅度之比的绝 对值，表示调频信号的频率变化范围。
调频信号的带宽随着调制信号的增加 而增加，因此具有较好的抗干扰性能。
调频电路实现
01
02
03
直接调频电路
通过改变振荡器元件的物 理参数实现调频，具有电 路简单、调频范围较窄的 优点。
调频系统集成化 与小型化研究
随着电子技术的进步，未来 的研究将更加注重调频系统 的集成化和小型化。这涉及 到系统架构的设计、电路的 优化以及新型材料的应用等 多个方面。
调频技术的跨领 域应用探索
除了传统的通信和雷达领域 ，频率调制与解调技术还有 望在物联网、无人驾驶、生 物医疗等领域发挥重要作用 。未来的研究将探索这些新 的应用场景，并寻求技术与 具体领域的结合点。
实验三频率调制与解调
实验三频率调制与解调一、实验目的1、理解频率调制的定义及调频波的实质；2、了解如何用电压控制振荡器（VCO）产生调频信号；3、了解两种调频波解调的方法，即用锁相环路PLL (Phase lock loop)来鉴频和用脉冲计数式鉴频。
二、实验原理调频信号的时域表达式为：s FM(t)=Acos[ωc t+K f∫m(t)dt]式中，K f为频偏常数（调制常数），表示调频器的调制灵敏度，单位为rad/(V·s)。
调频信号的最大频率偏移：ΔωFM=K f∣m(t)∣max调频信号的最大相位偏移(又称调频指数)：βFM=ΔθFM= K f∣∫m(t) dt∣max直接产生调频信号的方法之一是设计一个振荡器，使它的振荡频率随输入电压而变。
当输入电压为0时（或没有输入信号时），振荡器产生一频率为f c的正弦波，可看着载波信号。
当输入基带信号的电压变化时，该振荡频率作相应变化。
称这样的振荡器为电压控制振荡器（V oltage Controlled Oscillator）。
用VCO产生FM信号的原理如图3-1（a）所示。
图3-1（b）显示当输入信号为正弦波的FM信号波形。
(a) (b)图3-1 用VCO产生FM信号的原理及波形图FM信号的解调有很多种方法，在这个实验中我们将使用过零检测法，其原理如图3-2所示。
FM信号经限幅产生矩形波序列，触发脉冲信号发生器，产生与频率变化相对应的脉冲序列。
这个序列代表了调频波的过零点，也就包含了基带信号的信息，经低通滤波后可还原基带信号。
图3-2 过零检测器图3-3所示为一加到过零检测器输入端的FM信号，和对应的脉冲序列产生器的输出波形。
图3-3 FM波形及对应脉冲序列三、实验设备1、主机TIMS-301F2、TIMS基本插入模块（1）TIMS-148音频振荡器（Audio Oscillator）（2）TIMS-155双脉冲信号产生（Twin Pulse Generator）（3）TIMS-156共享模块（Utilities）（4）TIMS-157电压控制振荡器（VCO）3、计算机4、Pico虚拟仪器四、实验步骤1、将VCO的频率选择置于“L0”状态，此时VCO的输出频率为800Hz ~17kHz。
频率调制与解调
通过连续发射载波信号并调制频率，实现目标的测距和定位。
雷达测距与定位的优点
高精度、远距离、实时性强。
05 频率调制与解调的优缺点
优点
抗干扰能力强
频率调制技术通过改变信号的频率来传输信息，能够有效抵抗各种 干扰，如噪声和多径干扰，从而提高信号的传输质量和可靠性。
频带利用率高
频率调制技术可以在有限的频带内传输更多的信息，提高了频谱利 用率。
卫星通信
1 2
卫星电视信号传输
通过将视频和音频信号调制到高频载波上，实现 卫星电视信号的传输。
卫星电话通信
利用频率调制技术，实现远距离的语音通信。
3
卫星导航定位
通过频率调制技术，实现高精度的定位和导航服 务。
雷达测距与定位
脉冲雷达
利用频率调制技术，发射脉冲信号并接收反射回来的信号，通过 测量信号往返时间来计算目标距离。
动态频谱管理
利用智能化的动态频谱管 理技术，实现频谱资源的 灵活分配和高效利用。
新技术的应用与展望
人工智能与机器学习
利用人工智能和机器学习技术对调频信号进行智能分析和优化， 提高信号处理效率和可靠性。
物联网与5G通信
结合物联网和5G通信技术，实现大规模、高密度、低延迟的调 频信号传输和处理。
软件定义无线电
01
03
调频信号的解调方法有多种，包括相干解调、非相干 解调等。相干解调需要使用到载波信号的相位信息，
而非相干解调则不需要。
04
频率调制的基本原理是将输入信号控制载波的频率变 化，从而实现信息的传输。解调则是通过检测载波的 频率变化来还原出原始信息。
对实际应用的指导意义
01
02
03
《高频电子线路》频率调制与解调实验报告
《高频电子线路》频率调制与解调实验报告课程名称：高频电子线路实验类型：验证型实验项目名称：频率调制与解调一、实验目的和要求通过实验，学习频率调制与解调的工作原理、电路组成和调试方法，学习用锁相环电路实现频率调制、斜率鉴频实现调频信号的解调的设计方法，利用Multisim仿真软件进行仿真分析实验。
二、实验内容和原理1、实验原理所谓调制，就是用一个信号(原信号也称调制信号)去控制另一个信号(载波信号)的某个参量，从而产生已调制信号，解调则是相反的过程，即从已调制信号中恢复出原信号。
根据所控制的信号参量的不同，调制可分为：调幅，使载波的幅度随着调制信号的大小变化而变化的调制方式。
调频，使载波的瞬时频率随着调制信号的大小而变，而幅度保持不变的调制方式。
调相，利用原始信号控制载波信号的相位。
这三种调制方式的实质都是对原始信号进行频谱搬移，将信号的频谱搬移到所需要的较高频带上，从而满足信号传输的需要。
2、实验内容（1）设计实现中心频率为100kHz的调频信号发生器。
绘出电路原理图，采用锁相调频的方式，给出仿真结果图。
（2）对产生的调频信号，采用斜率鉴器进行鉴频，设计失谐网络和包络检波器，绘出电路图，给出仿真结果图。
三、主要仪器设备计算机、Multisim仿真软件、双踪示波器、函数发生器、直流电源。
四、操作方法与实验步骤及实验数据记录和处理1、采用锁相环路实现调频信号，调频信号的中心频率为100kHz。
2、对调频信号进行解调，采用斜率鉴器，对调频信号进行解调。
将AD741输出的100kHz 的调频信号加到电容C7与地之间，设计失谐网络和包络检波器。
C21nFR65kΩR550ΩC71µF L11.2mHU2AD741CH3247651U3AD741CH3247651R131kΩR141kΩR152kΩR164kΩD21N4150D31N4150V712VV812VC81µFXSC1A BExt Trig++__+_C3160nFR810kΩR71kΩR111kΩR121kΩC4160nFC510µF C9160nF4、分析说明U2、U3、D2、D3的作用。
第7章频率调制与解调ppt课件
uPM=Ucos(ωct+mpcosΩt)
=Ucosωctcos(mpcosΩt)-Usin(mpcosΩt)sinωct
当mp≤π/12时,上式近似为
uPM≈Ucosωct-UmpcosΩtsinωct
（7―20）
第7章 频率调制与解调
f (t)
∑ AM
放大 器
＋
cos ct －
(a)
f (t) 放大 器
第7章 频率调制与解调
至于PM波的频谱及带宽,其分析方法与FM相同。 调相信号带宽为
Bs 2(mP 1)F
u
积分
调相
FM
u
微分
PM 调频
(a)
(b)
图7―9 调频与调相的关系
第7章 频率调制与解调
2．调频波与调相波的比较 调频波与调相波的比较见表7―1。 在本节结束前,要强调几点: （1）角度调制是非线性调制,在单频调制时会出现 （ ωc±nΩ ） 分 量 , 在 多 频 调 制 时 还 会 出 现 交 叉 调 制 （ωc±nΩ1±kΩ2+…）分量。 （2）调频的频谱结构与mf密切相关。mf大,频带宽。 （3）与AM制相比, 调角方式的设备利用率高,因其 平均功率与最大功率一样。
（7―22） （7―23）
第7章 频率调制与解调
将式（7―23）代入式（7―21）,得
Cj
(1
EQ
C0 U
cos t )
u
C0 (1 EQ )
(1
1 U cos t)
u
EQ u
CQ (1 m cos t)
(7―24)
第7章 频率调制与解调
2) 变容二极管直接调频性能分析
（1）Cj为回路总电容。图7―13为一变容二极管直 接调频电路,Cj作为回路总电容接入回路。图7-13（b） 是图7―13（a）振荡回路的简化高频电路。
调制与解调的基本原理
调制与解调的基本原理
调制是将信号转化为适用于传输的波形的过程，而解调则是从传输信号中恢复原始信号的过程。
调制和解调是无线通信系统中的两个基本环节。
调制的基本原理是将原始信号（也称为基带信号）与一个高频信号（也称为载波信号）相乘，从而将基带信号的频谱移到载波信号的频带内。
通过调制，会改变原始信号的某些特征，如频率、幅度或相位。
常见的调制方式包括：
1. 幅度调制（AM）：将原始信号的幅度变化转化为载波信号的幅度变化。
在AM 调制中，原始信号的幅度决定了载波信号的幅度的变化，从而实现信息传输。
2. 频率调制（FM）：将原始信号的频率变化转化为载波信号的频率变化。
在FM 调制中，原始信号的频率决定了载波信号的频率的变化，从而实现信息传输。
3. 相位调制（PM）：将原始信号的相位变化转化为载波信号的相位变化。
在PM 调制中，原始信号的相位决定了载波信号的相位的变化，从而实现信息传输。
解调的基本原理是将调制信号中的信息提取出来，恢复为原始信号。
解调方法与调制方式相对应。
常见的解调方式包括：
1. 幅度解调（AM）：通过提取调制信号的幅度变化，恢复原始信号的波形。
2. 频率解调（FM）：通过提取调制信号的频率变化，恢复原始信号的波形。
3. 相位解调（PM）：通过提取调制信号的相位变化，恢复原始信号的波形。
需要注意的是，调制和解调过程中可能会出现噪声和失真现象，需要采取相应的技术手段来提高信号质量和还原效果。
第7章 频率调制与解调
未加调制信号时的频率 若γ=2,则得
一般情况下,γ≠2,这时,上式可以展开成幂级数
忽略高次项,上式可近似为
2013年8月23日星期五8时17分29秒
二次谐波失真系数可用下式求出:
2013年8月23日星期五8时17分29秒
调频灵敏度可以通过调制特性或式（7―27）求出。根据调频灵敏 度的定义,有
表明调频灵敏度由二极管的特性和静态工作点确定。
Bs=2nF=2mfF=2Δfm
最大频偏的 两倍 当mf很小时,如mf<0.5,为窄 带调频,此时 Bs=2F 图7―6 |Ｊn(mf)|≥0.01时的n/mf曲线
2013年8月23日星期五8时17分29秒
对于一般情况,带宽为 Bs=2(mf+1)F=2(Δfm+F) 更准确的调频波带宽计算公式为 根据mf的值来选择 带宽的计算公式
2013年8月23日星期五8时17分29秒
FM信号的频谱有如下特点： 1）以载频fc为中心，无穷多对以 调制信号频率为间隔的边频分量 组成，各分量的幅度值取决于 Bessel函数。 2）载频分量不总是最大，有时 为零。 3）FM信号的功率大部分集中在 载频附近。 4）频谱结构于mf有密切关系。 思考：哪些参量的变化 能够引起mf的变化，频 谱结构有何影响？ （a）Ω为常数;（b）Δωm为常数
当mp≤π/12时,上式近似为
uPM≈Ucosωct-UmpcosΩtsinωct
当x很小时cosx≈1,sinx≈x
2013年8月23日星期五8时17分29秒
说明在调相指数很小时，调相波可以由两个信号合成。
先积分再调相 为调频信号
调相原理框图
调幅原理框图
图7―11 矢量合成法调频
2013年8月23日星期五8时17分29秒
频率调制与解调
混频器的作用： 将接收到的调 频信号与本地 振荡信号混合 产生新的频率
信号
滤波器的作用： 滤除不需要的 频率成分提取 出有用的信息
放大器的作用： 放大解调后的 信号以便于后 续处理或传输
解调后的信号处理
滤波：去除噪声和干扰提高信号质量 放大：提高信号强度便于后续处理 解码：将信号转换为数字信号便于处理和分析 处理：进行信号处理如滤波、放大、解码等以获得所需的信息
调制与解调的作用
提高传输效率：通过调制和解调可以将信号转换为适合传输的形式提高传输效率。
增强信号抗干扰能力：通过调制和解调可以增强信号的抗干扰能力提高信号传输的可靠性。
实现信号的多路复用：通过调制和解调可以实现信号的多路复用提高传输带宽的利用率。 实现信号的加密和解密：通过调制和解调可以实现信号的加密和解密提高信号传输的安全 性。
调频信号的解调方法
直接解调法：通过滤波器直接提取信号中的频率信息 相干解调法：通过相干检测器提取信号中的频率信息 非相干解调法：通过非相干检测器提取信号中的频率信息 数字解调法：通过数字信号处理技术提取信号中的频率信息
频率调制的应用
调频广播
调频广播的优点：音质好抗 干扰能力强传输距离远
调频广播是一种使用频率调 制技术进行广播的通信方式
相干解调：通过相干解调器将调频信号中的载波频率滤出然后进行解调
非相干解调：通过非相干解调器将调频信号中的载波频率滤出然后进行解 调 数字解调：通过数字信号处理技术将调频信号中的载波频率滤出然后进行 解调
调频信号的解调电路
调频信号的解 调原理：通过 检测信号的频 率变化来获取
信息
解调电路的组 成：包括混频 器、滤波器、
量子通信技术的发展：量子通信技术的发展将推动频率调制与解调技术的革命性变革
fm正交调制和解调方法
fm正交调制和解调方法
FM（频率调制）是一种调制方法，它可以用来在载波信号中传输模拟信号。
在FM调制过程中，模拟信号的频率会根据模拟信号的幅度变化而变化。
正交调制是一种调制技术，它使用正交载波来传输数字信号。
下面我将从调制和解调的角度对FM正交调制和解调方法进行全面的解释。
首先，我们来看FM正交调制。
在FM正交调制中，数字信号被调制到两个正交的载波上。
这意味着，数字信号被分成两部分，分别调制到正交的载波上。
这样做的好处是可以通过两路信号来传输更多的信息，并且可以减少信号之间的干扰。
在FM正交调制中，通常使用相移键控（PSK）或者正交振幅调制（QAM）来调制数字信号到正交载波上。
接下来是FM正交解调。
在接收端，需要对接收到的信号进行解调以获取原始的数字信号。
对于FM正交调制信号的解调，通常使用相移键控解调（PSK）或者正交振幅调制解调（QAM）技术。
解调的过程中，需要恢复出原始的两个数字信号，并进行合并以得到原始的数字信号。
总的来说，FM正交调制和解调方法通过将数字信号分别调制到两个正交的载波上，以及在接收端将信号进行解调和合并，实现了对数字信号的可靠传输和恢复。
这种方法在无线通信和数字通信中得到了广泛的应用，能够提高通信系统的可靠性和效率。
解析通信技术中的频率调制与解调原理
解析通信技术中的频率调制与解调原理频率调制（Frequency Modulation，简称FM）和解调是通信技术中常用的调制解调方式。
频率调制通过改变信号的频率来表示信息，而解调则是将调制信号转换为原始信号的过程。
本文将对频率调制与解调的原理进行解析。
频率调制是一种常见的调制方式，它利用调制信号的频率变化来传递信息。
调制的基本原理是将原始信号与载波信号相结合，通过改变载波信号的频率来改变信号的特性。
在频率调制中，最常用的调制方式是调频调制（Phase Modulation，简称PM）和频率调制。
调频调制通过改变载波信号的相位来传递信息。
在调频调制中，原始信号被看作是一个不断变化的相位信号，这个相位信号被加到载波信号上。
调频调制的优点是抗噪声性能好，缺点是传输带宽较大。
频率调制是调频调制的一种特殊形式，它通过改变载波信号的频率来传递信息。
频率调制在调频调制的基础上进行简化，使得调制后的信号更容易被解调。
频率调制的原理可以通过调幅调制（Amplitude Modulation，简称AM）来说明。
调幅调制是通过改变载波信号的幅度来传递信息。
在调幅调制中，原始信号与载波信号相乘，产生调制信号。
调制信号的幅度与原始信号的幅度成正比，从而实现信息的传递。
解调时，可以通过简单的电路将调制信号的幅度还原为原始信号。
频率调制的优点是抗干扰能力强，信号质量较好，可以传输较长距离的信号。
然而，频率调制也存在一些局限性，如占用带宽较大和对设备的要求较高。
解调是将调制信号还原为原始信号的过程。
解调的原理与调制相反，它通过一系列的操作将调制信号转换为原始信号。
解调的方法有很多种，常见的有包络检波、同步检波和鉴频检波等。
包络检波是一种简单且常见的解调方法。
它通过将调制信号通过非线性元件，如二极管，使输入信号的幅度和波形发生变化。
然后，通过一个低通滤波器将幅度变化后的信号转换为原始信号。
这种解调方法常用于调幅调制的解调。
同步检波是一种精确的解调方法。
幅值调制与解调和频率调制与解调
幅值调制与解调和频率调制与解调由于传感器输出的电信号一般为较低的频率重量（在直流至几十千赫兹），当被测量信号比较弱时，为了实现信号的传输尤其是远距离传输，可以采纳直流放大或调制与解调。
信号传输过程中简单受到工频及其他信号的干扰，若采纳直流放大器则在传输过程中必需采纳有限措施抑制干扰信号的影响。
而在实际中，往往采纳更有效的先调制而后沟通放大，即在被测信号上叠加一高频信号，将它从低频区推移到高频区，也可以提高电路的抗干扰力量和信号的信噪比。
对应于信号的三要素：幅值、频率和相位，依据载波的幅值、频率和相位随调制信号而变化的过程，调制可以分为调幅、调频和调相。
其波形分别称为调幅波、调频波和调相波。
一、幅值调制与解调调幅是将一个高频简谐信号（载波信号）与测试信号（调制信号）相乘，使载波信号随测试信号的变化而变化。
调幅的目的是为了便于缓变信号的放大和传送，然后再通过解调从放大的调制波中取出有用的信号。
所以调幅过程就相当于频谱“搬移”过程。
而解调的目的是为了恢复被调制的信号。
把调幅波再次与原载波信号相乘，则频域图形将再一次进行“搬移”,其结果如图5-12所示。
当用一低通滤波器滤去频率大于fm的成分时，则可以复现原信号的频谱。
与原频谱的区分在于幅值为原来的一半，这可以通过放大来补偿。
这一过程称为同步解调，同步是指解调时所乘的信号与调制时的载波信号具有相同的频率和相位。
用等式表示为：二、频率调制与解调调频比较简单实现数字化，特殊是调频信号在传输过程中不易受到干扰，所以在测量、通信和电子技术的很多领域中得到了越来越广泛的应用。
调频是利用信号电压的幅值掌握一个振荡器，振荡器输出的是等幅波，但其振荡频率偏移量和信号电压成正比。
信号电压为正值时调频波的频率上升，负值时则降低；信号电压为零时，调频波的频率就等于中心频率。
调频波的瞬时频率为：式中：f0 为载波频率；Δf 为频率偏移，与调制信号的幅值成正比。
通信技术中的频率调制和解调技术的原理和实际应用
通信技术中的频率调制和解调技术的原理和实际应用频率调制和解调技术是通信技术中重要的调制解调过程，它们被广泛应用于各种无线通信系统以及调制解调设备中。
本文将介绍频率调制和解调技术的原理和实际应用。
一、频率调制技术的原理和应用频率调制技术是将源信号的频率变化与载波信号相结合，以传输信息的一种调制方法。
常见的频率调制技术有频率移键（FSK）和频率调制键（FM）。
频率移键（FSK）是通过改变载波信号的频率来表示数字信号的一种调制方法。
在FSK调制过程中，数字信号的高电平和低电平分别对应载波信号的两个不同频率，从而传输二进制数据。
FSK技术被广泛应用于无线通信系统中的数据传输领域，如调制解调器、语音调制解调器、传真机等。
频率调制键（FM）是通过改变载波信号的频率来表示模拟信号的一种调制方法。
在FM调制过程中，模拟信号的幅度变化与载波信号的频率变化成正比关系。
由于FM调制技术具有抗干扰性好、信息传输质量高等特点，因此被广泛应用于广播、电视、卫星通信等领域。
二、频率解调技术的原理和应用频率解调技术是将经过调制后的信号恢复为原始信号的一种解调方法。
常见的频率解调技术有频率移键解调（FSK）和频率解调键（FM）。
频率移键解调（FSK）是通过检测载波信号的频率变化来恢复数字信号的一种解调方法。
在FSK解调过程中，接收端通过识别载波信号的频率变化，将其恢复为原始的二进制数据。
FSK技术的解调设备被广泛应用于无线通信系统中的数据接收和解码领域。
频率解调键（FM）是通过检测载波信号的频率变化来恢复模拟信号的一种解调方法。
在FM解调过程中，接收端通过检测载波信号的频率变化，将其恢复为原始的模拟信号。
FM解调技术在广播、电视等领域具有广泛的应用，可以实现高质量的音频和视频传输。
三、频率调制和解调技术的实际应用频率调制和解调技术在各种通信系统和设备中都有广泛的应用。
以下是一些实际应用示例：1. 无线通信系统：频率调制和解调技术是无线通信系统中的重要组成部分，用于实现高效的数据传输和通信。
第7章频率调制与解调
2024/8/8
16
间接调频中的调相方法： (1) 矢量合成法：针对窄带调相。
uPM (t) Uc cos(ct mp cost)
Uc cosct cos(mp cost) Uc sinct sin(mp cost) 当m p π/12时：uPM (t) U c cosct U cmp cost sin ct
本章的重点是调频和鉴频。
2024/8/8
1
1、调频信号的时域分析
调制信号： u U cost；载波信号 ：uc Uc cosct； 瞬时频率： (t) c (t) c k fU cost c m cost
k f :比例常数 (调制灵敏度 ); m k fU : 峰值角频偏。
调频信号瞬时相位： (t )
变容二极管调频器：用调制信号去控制振荡器的变容二极管的 结电容，是最常用的调频方法，本章要重点讲这种调频电路。
电抗管调频：用电子管、晶体管或场效应管作为振荡器的等效 可控电抗，在调制信号控制下实现调频，目前这种调频方法已 很少使用。
(2) 间接法：对调制信号先积分，再调相可以实现调频。
间接法的关键是如何调相，调相方法包括：矢量合成法、 可变移相法和可变延时法。
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
Δfm＝75kHz，Fmax=15kHz，Bs=180kHz>>2Fmax=30kHz。 适用频段：由于FM信号的带宽较宽，因此FM只用于超短 波和频率更高的波段。
通信信号的调制和解调技术
通信信号的调制和解调技术随着科技的不断进步，通信技术在我们的生活中扮演着越来越重要的角色。
作为通信技术的核心，调制和解调技术起到了关键的作用。
本文将详细介绍通信信号的调制和解调技术，并分步骤进行说明。
一、调制技术1. 通信信号的调制是指将源信号转换为适合传输的调制信号。
调制技术可以将源信号变成需要传输的信号。
2. 常见的调制技术有：振幅调制（AM）、频率调制（FM）和相位调制（PM）。
3. 振幅调制（AM）是指通过改变调制信号的振幅来实现信号的调制。
这种调制技术广泛应用于广播和电视传输中。
4. 频率调制（FM）是指通过改变调制信号的频率来实现信号的调制。
这种调制技术常用于FM广播和音频传输。
5. 相位调制（PM）是指通过改变调制信号的相位来实现信号的调制。
这种调制技术在通信中也有广泛应用。
二、解调技术1. 通信信号的解调是指将调制后的信号还原为源信号的过程。
解调技术可以从调制信号中还原出源信号。
2. 解调技术主要包括同步、检测和滤波三个步骤。
3. 同步是指在解调过程中确保解调器的接收端和发送端保持同步，以便准确还原信号。
4. 检测是指将同步后的信号转化为模拟信号，以便后续处理。
5. 滤波是指通过滤波器去除解调后的信号中的噪声和杂波。
三、调制和解调的分类1. 数字调制和解调：数字调制和解调是指将数字信号转化为模拟信号或将模拟信号转化为数字信号的过程。
常用的数字调制技术包括正交振幅调制（QAM）和相移键控（PSK）等。
2. 模拟调制和解调：模拟调制和解调是指将模拟信号转化为模拟调制信号或将模拟调制信号转化为模拟信号的过程。
常用的模拟调制技术包括调幅调制（AM）、调频调制（FM）和调相调制（PM）等。
四、应用举例1. 无线通信：无线通信中广泛应用的调制技术包括频率调制和相位调制。
比如，蜂窝通信系统中使用的GSM系统就是用的GMSK（高斯最小频移键控）的调制技术。
2. 数字电视：数字电视通过使用数字调制技术将视频信号转化为数字信号进行传输，并通过解调技术将数字信号还原为视频信号。
频率调制与解调
(t)
t 0
( )d
ct
m
sin t
ct mf sin t c (t)
式中，m 为
mf
为调频指数。FM波旳数学表达式
uFM (t) UC cos(ct mf sin t)
• 调频波形如下图所示
• 由图可知，调频波旳瞬时频率随调制信号成线 性变化，而瞬时相位随调制信号旳积分线性变 化
1）利用波形变换进行鉴频 2）相移乘法鉴频 3）脉冲记数式鉴频器 4）利用锁相环路实现鉴频
3、相位鉴频（乘积型和叠加型）
相位鉴频器也是利用波形变换鉴频旳一种措施。 它是利 用耦合回路旳首次级电压之间旳相位差随 频率变化旳特征 将调频波变为调幅-调频波，然后 用振幅检波恢复调制信号，
只要加在二极管上旳电压为FM-AM波，背面就是
率不易稳定。在正弦振荡器中，若使可控电抗 器连接与晶体振荡器，能够提升频率稳定度， 但频偏减小。
R3
Cj
调
制
信
号
C2 R4
C1
输 出
R6
R5
Cj
C2
R2
C3 R1
Ec
(a)
C1 (b)
（a）实际电路;（b）交流等效电路
（2）间接调频法
先将调制信号进行积分处理，然后用它控 制载波旳瞬时相位变化，从而实现间接控制载 波旳瞬时频率变化旳措施，称为间接调频法。
－
(c)
FM
PM
2）可变移相法 3）可变延时法
四、调频信号旳解调
• 对调频而言，调制信息包括在已调信号瞬时频 率旳变化中，所以解调旳任务就是把已调信号 瞬时频率旳变化不失真旳转变成电压变化，即 实现“频率-电压”转换，完毕这一功能旳电路， 成为频率解调器，简称鉴频器。
高频电子线第7章 频率调制与解调讲解
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
1. 调频波的展开式
Jn(mf)
1.0
0.8
J0
0.6
J1 J2
0.4
J3 J4 J5
J6 J7 J8 J9 J10
0.2 0
－ 0.2
－ 0.4 01
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 mf
m!(n m)!
Jn (mf ) J-n (mf )Jn(mf ) n
Jn (mf ) -J-n (mf ) n
uFM (t) UC Re[
J n (m f )e j(ctnt ) ]
n
UC Jn (mf ) cos(c n)t
n
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
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
一、调频信号的时域分析 1. 解析式
(t) c m cos t
uFM UC cos(ct m f sin t)
调频波是波形疏 密变化的等幅波
(t) ct mf sin t
西安电子科技大学ISN国家重点实验室——付卫红
2. 频率调制，又称调频，它是使高频震荡信号的频率按调制信号的规 律变化（即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。
3. 相位调制，又称调相，他的相位按调制信号的规律变化，振幅保持 不变。
4. 调频信号的解调称为鉴频或频率检波，调相信号的解调称为鉴相或 相位检波。
5. 角度调制属于频谱的非线性变换
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频率调制与解调实验
一、实验目的
1、深入了解电容三点式振荡器和变容二极管直接调频电路的工作原理，以及它们的内在联
系。
2、了解振荡器和调频电路的参数的定义、测量方法和性能之间的关系。
3、学习数字频率计的工作原理和使用方法。
4、了解调频特性和鉴频特性及测量方法。
二、实验仪器
1、数字示波器 TDS210 0~60MHz 1台
2、频谱分析仪 GSP-827 0~2.7GHz 1台
3、直流稳压电源 SS3323 0~30V 1台
4、数字频率计 E312B 100MHz 1台 4、实验电路板 自制 1块
5、数字万用表 FLUKE 15B 1块
三、实验电路及原理
频率调制和解调电路如图6.1所示。
频率调制电路是一个共基极的电容三点式振荡器，变容二极管的等效电容是振荡回路电容的一部分，通过改变变容二极管两端的电压，来改变变容二极管的等效电容，也就改变了振荡回路的电容，使振荡频率发生变化，所以对调频而言，是一个变容二极管直接调频电路。
电路中的100μH 电感看作一个高频振流圈，它可以阻止高频振荡信号加到调制信号源，防止高频振荡和低频信号输入电路互相影响，而调制信号由于其频率比振荡信号频率要低的多，它可以通过高频扼流圈加到变容二极管的两端，而改变电容。
电路中的电位器及串联的电阻对电源分压，给变容二极管提供一个反向偏置，变容二极管必须工作在反向偏置状态。
为了防止负载、测量仪器对振荡器产生影响，在振荡器的输出端设计了射极跟随器。
鉴频器采用正交乘积鉴频电路，该电路主要由正交移相网络、乘法器、低通滤波器组成。
对于调频信号来讲，信息是寄载在频率上的，幅度上的变化是寄生调幅和各种干扰，通过D2、D3组成的限幅电路加以消除，对于该电路来讲也是防止乘法器输入信号过大而损坏；由T3组成的射极跟随器进行阻抗变换，将移相电路、乘法器和前级电路进行隔离，防止互相影响。
C12、C13、L4、R16
组成移相电路，其相移约为0
2arctan 2f f
Q L ∆-=
πϕ，在相
移比较小的情况下正比于频偏，即将频率的变化转化为相位的变化。
乘法器采用高速乘法器AD835。
T3
9018
R13
5.1K
R14
5.1K
R15
330
C11
0.1uf
C12
51pf
C13
51pf
L4
2.2uh X18X27Y11Y2
2
Z
4
OUT
5
V C C
6
V E E
3
U1
AD 835
C14
0.1uf
R17
1K
R16
1k
R12
1K
5V
D2
1n4148
D3
in4148
5V -5V C15
0.1
C16
0.1
R18
1k
C17
0.01uf
1
2J3T19018
T29018
R820k
R72k
R915k
R6330
R510k
R1151
R10330
R439k
C6300pf
C556pf C40.1
C7
0.1
C8
0.1
C90.1C1047
L22.2uh
L3
47uh
5V
J2SMA
C3
51pf
D1
I321
R3
2.2K
L1
100uh
C2
0.01
R1
20
R2
2k
C1
47UF
1
2J1CO N2
1
23J4D44007
C20
0.1uf
C1847U/16V
C2447u
C220.1uf
5V
D5
4007
C210.1uf
C1947U/16V C2547u
C230.1uf
-5V
IN
2
OUT
3
G N D
1
U3
MC79M05BBDT(3)
IN
1
OUT
3
G N D
2
U2
MC78M05BDT(3)
1
1
3
3
W
2
W1
10k
C27
0.1uf
C29
0.1
C28
0.1uf
图6.1 频率调制与解调电路
其内部框图和引脚图如图6.2所示（更详细的资料请参考AD835 的数据手册）。
其作用是将移相前后的两个具有相位差的信号相乘，检出相位信号，正交移相的目的是保证鉴相特性为正弦特性，有较好的线性。
R18、C17为低通滤波器，滤除高频分量，输出低频信号。
图6.2 AD835 功能框图和引脚图
四、实验内容及步骤
1、接通电源
该电路使用±9V 直流电源电压。
2、测量调频输出波形和幅度
测量说明：测量振荡器的波形和频率时，都在发射极进行测量，其原因是仪器的输入电阻、输入电容对回路的影响不可忽略，仪器接与不接，振荡器的频率和电压变化较大，而发射极的输出阻抗较小，带负载能力较强，测量时其影响可以减少，在该电路中振荡器从发射机输出并通过射极跟随器输出。
实际测得的波形稍有失真，是因为在实验电路设计时，考虑到实验电路需要容易起振，故反馈系数取得较大，反过来射极电阻对回路的Q 值影响也较大。
振荡器本身是非线性电路，电流波形是非正弦的，要靠回路滤波得到正弦电压波形，环路增益越大、Q 值较小时，输出波形的失真自然加大。
测量调频信号时，由于示波器在测量周期信号时才能得到稳定的波形，另外，在相对频偏较小的情况下，从示波器屏幕有限的几个波形上看出周期的变化是比较困难的，只能看到看到右边波形稍有模糊即是。
测量步骤：用函数信号发生器输出1kHz 、1V PP 的调制信号加到调制输入端U_IN ， 加调制信号后，调电位器使变容二极管的偏置电压为3V （用万用表的直流档测量）；在调频输出端FM_OUT 用示波器观察输出波形，在鉴频的输出端观察解调输出波形，同时记录调制信号波形、调频信号波形、解调输出波形。
3、测量调频信号的频谱
在上述情况下，将频谱分析仪之参考电平设约为-5dbm 、中心频率设约为10.7MHz 、扫频范围设约为2MHz 、分辨率频宽 (RBW)设为3kHz ，可利用频谱分析仪的辅助功能将频谱调整到屏幕中间位置，并有效利用屏幕的显示区域，绘制频谱图作为记录。
频谱分析仪的使用方法另行讲述和参考仪器说明书。
4、测量中心频率及稳定度
测量说明：频率稳定度对振荡器和调频电路而言，是一个很重要的指标，对于一个已产生的信号来说，还无法通过后续处理来提高频率稳定度，频率稳定度只取决于产生信号的电路。
振荡器的频率稳定度与电路结构、元件质量、工作环境、电磁干扰等有关。
描述振荡器频率稳定度的方法有多种，分别应用在不同的领域。
本次实验测量振荡器的短期频率稳定度，即在振荡器工作稳定后，每隔半分钟测一次频率，共测10次频率，按下式计算：
()∑=∞→⎥⎦
⎤
⎢⎣⎡∆-∆=∆n
i i n f f f f n f f 12
0000001lim 式中
()00f f f i i -
=∆是第 i 次测试时的绝对频率偏差；∑=∞→-=∆n
i i n f f n f 1
001lim 是绝对偏差的平均值；0f 振荡器的标称频率，在该实验中没有预先规定和调整，用平均频率来代替，
即∑=∞→=n
i i
n f n f 1
01lim 。
振荡器输出频率的测量使用“E312B1通用计数器”，该仪器测量频率的的原理和使用方
法请参阅仪器使用说明。
测量步骤：用“E312B1通用计数器”每个一分钟测量一次输出信号的频率值，共测10次，并作记录，写实验报告时对频率稳定度加以计算。
5、 测量调频和鉴频特性曲线
测量步骤：不加调制信号，调整电位器，使直流电压从1～5V 变化，间隔0.5V （用万用表直流电压档测量），测量调频电路相应的输出频率（用频率计测量）和鉴频电路的输出直流电压幅度（用万用表直流电压档测量），做记录，在实验报告中进行数据处理，做出调频特性曲线和鉴频特性曲线。
五、实验报告要求
1、叙述实验目的、实验仪器、实验原理、实验方法。
2、画出振荡波形、幅度，分析波形失真的原因，讨论如何减少失真。
3、计算中心频率的稳定度。
讨论测量仪器对振荡频率有无影响，如何减少影响。
4、画出频率调制特性曲线、鉴频特性曲线，并分析线性度、调频灵敏度、鉴频灵敏度，讨
论线性与哪些因素有关。
5、实验中出现的问题、原因、解决方法，心得体会。
五、思考题
1、正交乘积鉴频器中的移相网络在载频上的相移是多少？
2、乘法器在该鉴频器中的作用是鉴相，那末他的鉴相特性是正弦的还是余弦的？
3、该调频电路输出的调频信号的载波频率对应变容二极管的电压是多少时的振荡频率？。