1、通信電子電路通信電子電路張鏖烽張鏖烽計算機與通信學院計算機與通信學院調頻、調相調頻、調相統稱為調角統稱為調角(Angle Modulation)（Frequency Modulation）:用用調制信號去控制高頻振蕩頻率，使瞬時頻調制信號去控制高頻振蕩頻率，使瞬時頻率隨調制信號規律線性變化的過程。率隨調制信號規律線性變化的過程。（Phase Modulation）:用調制用調制信號去控制高頻振蕩相位，使瞬時相位隨信號去控制高頻振蕩相位，使瞬時相位隨調制信號規律線性變化的過程。調制信號規律線性變化的過程。有用信號： 載波信號： 0coscostUtUtuccmcmc ut則： :cmacmAM

2、U tUk utUU t0,c 不變 :cfFMtk utcmU不變 00:ccpPMtttk ut cmU不變7.2 角度調制的基本原理正弦波的正弦波的瞬時頻率瞬時頻率和和瞬時相位瞬時相位隨調制信號隨調制信號變化的調制，稱為角度調制變化的調制，稱為角度調制p如果瞬時頻率隨調制信號線性變化，（幅度不如果瞬時頻率隨調制信號線性變化，（幅度不變）稱為頻率調制（變）稱為頻率調制（Frequency ModulationFrequency Modulation）p如果瞬時相位隨調制信號線性變化，如果瞬時相位隨調制信號線性變化， （幅度（幅度不變）稱為相位調制（不變）稱為相位調制（Phase Modul

3、ationPhase Modulation）p從考察瞬時頻率和瞬時相位的關系入手，研究從考察瞬時頻率和瞬時相位的關系入手，研究頻率調制和相位調制之間的關系頻率調制和相位調制之間的關系 瞬時頻率和瞬時相位 載波信號載波信號 全相角全相角 0coscostUtUtuccmcmc 0ttc dttdtn 瞬時相位瞬時相位n稱某一時刻的全相角為瞬時相位稱某一時刻的全相角為瞬時相位n 瞬時頻率瞬時頻率n稱某一時刻的角頻率為瞬時頻率稱某一時刻的角頻率為瞬時頻率n如果是純余弦信號，瞬時頻率為如果是純余弦信號，瞬時頻率為 c1.調頻波表達式及波形 使載波信號的瞬時角頻率與調制信號成線性使載波信號的瞬時角頻率與

4、調制信號成線性關系變化，而初始相位不變關系變化，而初始相位不變 0000 tfctFFdttuktdttt：瞬時相位 tuktfcF：瞬時頻率fck：中心角頻率，載波角頻率：中心角頻率，載波角頻率：比例常數：比例常數 00cos costfccmFcmFMdttuktUtUtu調制信號為單頻余弦信號 tUtumcos：調制信號 ttUktuktcmfcfcFcos cos ：瞬時角頻率 000sin ttdtttctFF：瞬時相位mfUk：最大頻偏 0sincosttUtuccmFM：調頻波特點：特點：pmf表示相位偏移的最大值表示相位偏移的最大值pmf可以小于可以小于1，可以大于，可以大于1

5、pmf正比于頻偏正比于頻偏pmf反比于調制信號頻率反比于調制信號頻率 0sincosttUtuccmFM：調頻波010，cmU假定為了方便起見 tmttufcFMsincosFfmmfn 調頻波的調制指數：調頻波的調制指數：保持載波信號的中心角頻率不變，而使其瞬保持載波信號的中心角頻率不變，而使其瞬時相位與調制信號成線性關系變化時相位與調制信號成線性關系變化 0tukttPcP：瞬時相位 dttdukdttdtPcPP ：瞬時頻率為比例常數Pk2.調相波表達式及波形 0cos costuktUtUtuPccmPcmPM tmttuPcPMcoscos：調相波：瞬時相位 tsinmdttdtPc

6、PP：瞬時頻率 tukttPcPmPPUkm：最大頻偏ttPccosUkm010，cmU假定調相指數mPPUkm tmttuPcPMcoscos：調相波mPPUkm特點：特點：n m mP P表示相位偏移的最大值表示相位偏移的最大值n m mP P只和調制信號幅度成正比只和調制信號幅度成正比 其頻偏和調制信號幅度成正比，和調制信其頻偏和調制信號幅度成正比，和調制信號的頻率也成正比號的頻率也成正比n 調相波的調制指數：調相波的調制指數：mPPUkm：最大頻偏 調頻波與調相波 00cos costfccmFcmFMdttuktUtUtu：調頻波 0cos costuktUtUtuPccmPcmPM

7、：調相波 積分規律變化按調制信號u附加相位tdttukttfF0 規律變化按調制信號附加相位tutuktPP 00tfcFdttuktt瞬時相位：瞬時相位： 0tukttPcP瞬時相位：瞬時相位：（3）比較 ttucccos：載波 tUtumcos：調制信號tUktutUktumPcPMmfcFMcoscos sincos：已調波tmtutmtuPcPMfcFMcoscos sincos：已調波tUkttUkmPcmfccos cos：瞬時相位瞬時頻率tUktUktmPcmfcsin sin：瞬時頻率瞬時相位PmPfmfmUkmUk ：最大頻偏FMPM調頻波和調相波的瞬時角頻率、附加相位和波形

8、調制信號調制信號瞬時角頻率瞬時角頻率調頻波調頻波附加相附加相位位調制信號調制信號瞬時角頻率瞬時角頻率調相波調相波附加相位附加相位調頻波與調相波的關系頻率調制和相位調制都是改變載波信號的頻率調制和相位調制都是改變載波信號的相角，只是該相角的變化隨調制信號的變相角，只是該相角的變化隨調制信號的變化關系不同，它們之間存在著內在聯系化關系不同，它們之間存在著內在聯系p如果先將調制信號經積分處理后，再進行相位如果先將調制信號經積分處理后，再進行相位調制，得到的是調制信號的調制，得到的是調制信號的調頻波調頻波p如果先將調制信號經微分處理后，再進行頻率如果先將調制信號經微分處理后，再進行頻率調制，得到的是調

9、制信號的調制，得到的是調制信號的調相波調相波相位調制器相位調制器 tvf tvFM積分器積分器頻率調制器頻率調制器 tvf tvPM微分器微分器頻率解調器頻率解調器 tvf tvFM相位解調器相位解調器 tvf tvPM相位解調器相位解調器 tvf tvFM微分器微分器頻率解調器頻率解調器 tvf tvPM積分器積分器 00costfFccmFMdttvKtVtv：調頻波 0costvKtVtvfPccmPM：調相波頻率調制器頻率調制器 tvf tvFM相位調制器相位調制器 tvf tvPM例：已知調角信號為v(t)20cos(2106t+10cos2000t)(V)，試確定：1、最大頻偏2、

10、最大相偏3、若調制信號為cos2000t，這是調頻波還是調相波？ 2、最大相偏：10rad 3、是調相波 200002000101、最大頻偏：rad/s調頻方法總體上可分為兩大類調頻方法總體上可分為兩大類p直接調頻直接調頻直接使振蕩器的頻率隨調制信號呈線性關系變化直接使振蕩器的頻率隨調制信號呈線性關系變化p間接調頻間接調頻現將調制信號積分處理后，再進行調相現將調制信號積分處理后，再進行調相7.3 頻率調制電路 直接調頻就是直接使振蕩器的頻率隨調制信號成線性關系變化。例如，在一個由LC回路決定振蕩頻率的振蕩器中，將一個可變電抗元件接入回路，使可變電抗元件的電抗值隨調制電壓而變化。即可使振蕩器的振

11、蕩頻率隨調制信號而變化。如：變容二極管直接調頻電路。變容二極管直接調頻電路。 有有 源源 電電 路路 可變可變 電抗器件電抗器件 振蕩器振蕩器 調制信號調制信號 調制輸出調制輸出 n 特點：可變電抗在振蕩回路中特點：可變電抗在振蕩回路中 n 優點：易于得到比較大的頻偏優點：易于得到比較大的頻偏n 缺點：中心頻率的頻率穩定度不易做得很高缺點：中心頻率的頻率穩定度不易做得很高 先將調制信號進行積分處理，再進行調相而得到調頻波 利用調頻波與調相波之間的關系：)(cos)(0 0 dvKtVtvftFccmFM)(cos)(01tvKtVtvfpccmPM載波振蕩器載波振蕩器（晶體振蕩器）（晶體振蕩器

12、）緩沖器緩沖器（放大器）（放大器）調相器調相器積分器積分器 tvf tvc tvFMn 特點：可變電抗不在振蕩回路中，在振蕩器后級，如放大器的特點：可變電抗不在振蕩回路中，在振蕩器后級，如放大器的諧振回路中諧振回路中 n 優點：載波中心頻率穩定度很高優點：載波中心頻率穩定度很高n 缺點：頻偏小缺點：頻偏小對于調頻波而言，調制信息包含在已調信號瞬時頻對于調頻波而言，調制信息包含在已調信號瞬時頻率的變化中，所以解調的任務就是把已調信號瞬時率的變化中，所以解調的任務就是把已調信號瞬時頻率的變化不失真的轉變成電壓變化，即實現頻率的變化不失真的轉變成電壓變化，即實現“頻頻率率電壓電壓”轉換，完成這一功能

13、的電路，稱為頻轉換，完成這一功能的電路，稱為頻率解調器，簡稱鑒頻器。率解調器，簡稱鑒頻器。解調方法解調方法1、利用鎖相環路實現解調利用鎖相環路實現解調。有關這種解調方法的內容見教材第7章。2、利用調頻波的過零信息實現解調利用調頻波的過零信息實現解調。因為調頻波的頻率。因為調頻波的頻率是隨調制信號變化的，所以它們在是隨調制信號變化的，所以它們在單位時間單位時間內過零點的內過零點的數目將不同。當瞬時頻率高時，過零點的數目就多，瞬數目將不同。當瞬時頻率高時，過零點的數目就多，瞬時頻率低時，過零點的數目就少。利用調頻波的這個特時頻率低時，過零點的數目就少。利用調頻波的這個特點，可以實現解調。點，可以實

14、現解調。mV調頻信號的瞬時頻率低通濾波器的傳輸系數脈沖寬度脈沖振幅:f:K:VfKVvLmLmav2v3v4v5v3、將將，使相位的變化與瞬時頻率使相位的變化與瞬時頻率的變化成正比，的變化成正比，然后用然后用解調解調，即可得到所需信號。，即可得到所需信號。這種方法的方框圖如下圖所示。 ，通常采用，通常采用移相器移相器，即將調頻波延時即將調頻波延時t0時間的方法。時間的方法。移相器對于由單頻余弦信號對于由單頻余弦信號 對載波調頻對載波調頻所得到的調頻信號將其延時所得到的調頻信號將其延時t0 后可表示為：后可表示為：)(sin)(cos)(000ttmttttvFcFMtcos)t (vf0t 如

15、果如果 的值較小，使得的值較小，使得 ，1cos,sin000ttt則上式可簡化為：)tcostmt(tsinmtcos)tt (v0F0cFc0FM該式表明，該式表明，調頻波延時調頻波延時 后，得到一個調相后，得到一個調相-調頻波。調頻波。0t通常通常要求延時要求延時 。/2 . 00t乘積型鑒相器乘積型鑒相器)tcostmt()()(tsinmtcos)t (v0F0cFcPMMFtsinmtcos)t (vFcFMkvkvFMPMFM)(tsinmtcosFctsinmtcosFc)(t)sinmtkcos2(21)(kcos21Fc0.2tm2t0F0c，且假定tcostm21v0F0

16、4、。因為調頻波的頻率變化與調制信號成正比，所以變換后信號所以變換后信號的幅度變化也與調制信號成正比。的幅度變化也與調制信號成正比。然后用然后用解調解調，即可，即可得到所需信號。得到所需信號。這種方法的方框圖如下圖所示。)(cos)(00dvKtVtvftFccmFM為了實現為了實現調頻波到調幅調頻波到調幅調頻波的變換，可以使用將調頻波的變換，可以使用將的辦法。的辦法。 對時間域微分對時間域微分；（相位鑒頻器）；（相位鑒頻器）p390 對頻率域微分對頻率域微分：（雙失諧回路鑒頻器）（雙失諧回路鑒頻器）P3862)(cos)()(cos)(0000dvKttvKVdvKtVdtddttdvt f

17、FcfFccmt fFccmFM調頻波對調頻波對t t求導：求導：與頻率解調器配合使用的限幅器 由于調頻信號傳輸過程中，信號通道的頻率特性不理想及外由于調頻信號傳輸過程中，信號通道的頻率特性不理想及外界干擾和內部噪聲的影響，在鑒頻器輸入端調頻信號的振幅界干擾和內部噪聲的影響，在鑒頻器輸入端調頻信號的振幅可能發生變化，從而使鑒頻器的輸出產生附加干擾，以致不能可能發生變化，從而使鑒頻器的輸出產生附加干擾，以致不能準確解調。為此，在鑒頻器前常常接入限幅器。準確解調。為此，在鑒頻器前常常接入限幅器。 調頻信號是一種類似高頻正弦形的信號，高頻正弦信號限幅調頻信號是一種類似高頻正弦形的信號，高頻正弦信號限幅器基本原理與脈沖限幅器類似，但為得到等幅的正弦波，應器基本原理與脈沖限幅器類似，但為得到等幅的正弦波，應采用雙向限幅器，在限幅器后接帶通濾波器以濾除高次諧波。采用雙向限幅器，在限幅器后接帶通濾波器以濾除高次諧波。 在實