通信电路原理第10章mhy2

PM
v(t)V m cos ctK pv (t)
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单音：
设调制信号 v(t) = Vmcost
(t) = C + KfVm cost
Δm
C的偏移量
最大角频率偏移Δm与无关 最大频率偏移Δfm= Δm/(2π)= KfVm /(2π)
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(t)0t(t)dt0
= Ct + —K—fV—m sint 令： 00
调相指数
pKpmaxv(t)
m p pK pm axv (t)
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单音：
设调制信号：v(t) = Vmcost
(t) = Ct + KPV(t)
= Ct + KPVmcost
mP
最大相偏，与无关 调相指数
(t) = C mP sint Δm 与成正比
v(t) = Vmcos( Ct + mPcost )
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§10-1
1、调频波：瞬时频率按调制信号的规律变化
(t) = C + Kfv(t)
t
t
(t) 0
(t)d tctK f 0v (t)d t
v(t)VmcosctKf 0 tv(t)dt
最大角频偏
mKf maxv(t)
最大频偏
fm K fm a xv (t)2
2
调频指数
mf m am x Kfm 2ax Fm vax (t)F m fa m x
但 BW PM2(m p1)F
与 F正 比 例 增 加 . 14
FM与AM调制方式的比较：
1.抗干扰、噪声能力：
FM可通过限幅、预加重与去加重技术提高抗噪声 性能；可采用高发射效率的丙类功放。FM抗干扰 与噪声能力优于调幅波.
2.信号频谱及带宽、频带利用率：
设调制信号的带宽为F，调制指数为m
(m>1) BW AM=2F
调频波的频谱结构有以下特点：
1) 调角波的频谱不是调制信号频谱的简单搬移，而是 由载波分量和无数对边频分量组成。 边频与载波分量相 隔都是调制频率的整数倍。
2) 载波分量和各边频分量的振幅都与 m 有关，m 越大，
已调波具有较大振幅的边频分量就越多，或有效边频数越 多。
3）趋势：越远离载频，边频分量越小 。
系变化。例如，在一个由LC回路决定振荡频率的振荡器 中，将一个可变电抗元件接入回路，使可变电抗元件的 电抗值随调制电压而变化。即可使振荡器的振荡频率随 调制信号而变化。 如：变容二极管直接调频电路 • 优点：易于得到比较大的频偏 • 缺点：中心频率的稳定度不易做得很高
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间接调频—用调相实现调频
2、间接调频 • 利用调频波与调相波之间的关系：
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2. 调角信号的频谱
FM、PM波的数学表示式是相似的，统一写成调角波表示式， 只考虑单音情况
v (t) V m co c t sm ( si tn )
利用三角函数展开和贝塞尔函数理论分析（略）
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单音调制( 不 不 )时 时 时 时 时 时
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分析已调信号的频谱结构主要看它的谱线成 分、谱线幅度以及它的带宽。
B W F M 2 ( m f 1 ) F m a x 2 ( f m F m a x )
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单音情况下，FM与PM的比较：
(B W )F M 、 P M 2 (m 1 )F
当增加时, 调频:
但 调相:
mf
KfVm减小，
BWFM 2(mf 1)F变化不大；
m pKpVΩ m 不 变 ，
瞬时相位
mf
最大相偏，与成反比
调频指数
表达式：v(t) = Vmcos(Ct + mf sint)
调频波是载波振幅始终保持不变的疏密波
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2、调相波
(t) = Ct + KPv(t)
调制信号
瞬时相位
瞬时频率 调相波表达式
(t)c
Kp
dv(t) dt
v(t)V m cos ctK pv (t)
最大相偏
t
v F(M t) V cc mo c t sK F [0v f()d0 ]
v P( M t) V cc mo c t s K p v [f1 ( t) 0 ]
• 先将调制信号进行积分处理，再进行调相而得到调频 波，其方框如下图所示
• 优点：载波中心频率 稳定度较好（振荡器没 有直接受调）。
第十章 角度调制与解调
§10-1 调角信号及其频谱[1] §10-2 变容管直接调频[1] §10-3 其他类型直接调频[3] §10-4 调相法(间接调频)[2] §10-5 调角信号解调概述[1] §10-6 失谐回路鉴频器[1] §10-7 集成差动峰值鉴频器[2] §10-8 正交鉴频器[1] §10-9 锁相调频与鉴频[1] §10-10 限幅器[2]
4) 对某些 m 值，载波或一些边频分量的振幅为零。 11
三、调角信号的频谱宽度
1) 窄带调制m<1, m很小，近似：cos(msint)1
sin (m sin t)m sin t
窄带调角信号的频谱与AM波频谱相似。（略）
2) 宽带调制 m>1
频谱是无限宽的，但当边频幅度小于载频
的10%时（有的规定为1% ），可近似忽略
Fmax为调制信号带宽(或最高频率）
• 调频波的调制指数通常大于1，称为宽带 调频。调制指数与频偏成正比，与调制 频率成反比。
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调频波的主要性质
• 瞬时频率按调制信号的规律变化 • 瞬时相位按调制信号的时间积分值规律变化 • 调频波的幅度为常数
FM
v(t)VmcosctK f 0 tv (t')dt'
缺点：受调相线性限制， 频偏小。
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§10-2 变容管直接调频[1]
一、变容二极管特性 (图10-2 p311)
• 变容管是利用半 导体PN结的势垒 电容随反向电压 变化制成的一种 二极管
• 变容管PN结必须 反向偏置
这些边频。因此，实际调角信号所占的有效
频谱宽度是有限的。当m>1时，m+1 以上各
阶频谱的幅度均小于未调载波幅度10%，因
而忽略。
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有效频谱宽度为：
B W 2 (m 1 )F 2 ( fm F )H z
F 2
以上讨论的是单音调制情况。
实际上，调制信号中包括很多频率分量， 设最高频率 Fmax，则
BW FM2(m1)F
mf越大，调频波占用的有效频带也越宽，因此，其 抗干扰性能是以增加信道有效带宽为代价的。同时， 因处理更高频率，FM对器件、电路要求更高。 15
实现频率调制的方法与电路
• 实现方法：直接调频、间接调频、锁相调频
1、直接调频 • 直接调频就是直接使振荡器的频率随调制信号成线性关