1、第第6 6章章 角度調制與解調角度調制與解調n調角波的基本性質調角波的基本性質n調頻波調頻波n調相波調相波n調頻電路調頻電路n直接調頻直接調頻n間接調頻間接調頻n鑒頻器鑒頻器n斜率鑒頻斜率鑒頻n相位鑒頻相位鑒頻內內容容提提要要特點：特點：（1 1）非線性調制非線性調制； 角度調制：角度調制：用調制信號控制高頻載波的用調制信號控制高頻載波的瞬時頻率瞬時頻率或瞬時相位或瞬時相位，使，使高頻載波的瞬時頻率或瞬時相位高頻載波的瞬時頻率或瞬時相位隨調制信號的大小而變化的調制方式隨調制信號的大小而變化的調制方式。角度調制后已調波的角度調制后已調波的振幅保持不變振幅保持不變。（2 2）抗干擾性強抗干擾性強：

2、因為干擾信號體現在信號的幅度：因為干擾信號體現在信號的幅度上，而調角信號的信息體現在瞬時頻率或相位上。上，而調角信號的信息體現在瞬時頻率或相位上。解調之前可用限幅電路去掉干擾信號。解調之前可用限幅電路去掉干擾信號。調頻與調相都引起相角變化，統稱為調頻與調相都引起相角變化，統稱為角度調制角度調制；調角波沒有引起振幅變化，所以為調角波沒有引起振幅變化，所以為等幅波等幅波。角度調制信號的基本特征角度調制信號的基本特征設高頻信號設高頻信號：0( )cos()cos ( )cmmv tVtVt若沒有調制若沒有調制： 與初相位與初相位 為常數為常數00( ) tt0( ) tt角度調制時角度調制時：頻率和

3、相角都是變頻率和相角都是變量量( ) t( ) t( )( )dttdt00( )( )ttt dt瞬時角頻率瞬時角頻率瞬時相角瞬時相角6.1.1 6.1.1 調角波的基本性質調角波的基本性質6.1.2 6.1.2 調頻波調頻波調頻波（調頻波（FMFM）：瞬時角頻率與調制信號成）：瞬時角頻率與調制信號成線性線性關系，關系，而初始相位不變。而初始相位不變。( )( )coscfcfMtk vtk Vt瞬時角頻移瞬時角頻移 ( )( )( )coscffMttk vtk Vt載波載波“中心中心”頻率頻率 c最大角頻偏最大角頻偏 max( )mffMk vtk V調頻靈敏度調頻靈敏度 fk/()ra

4、ds V瞬時角頻率瞬時角頻率最大角頻偏指由調制信號引起的瞬時角頻率偏離中最大角頻偏指由調制信號引起的瞬時角頻率偏離中心角頻率的最大值。心角頻率的最大值。 6.1.2 6.1.2 調頻波調頻波0000( )( )sinsintfMccftt dtk Vtttmt 調頻指數調頻指數： 調頻波表達式：調頻波表達式：fMmmfk VfmF 0cos ( )cos(sin)FMCMCMcfvtVtVtmt ( )coscfMtk Vt瞬時角頻率瞬時角頻率瞬時相角瞬時相角調頻信號波形調頻信號波形 0cos ( )cos(sin)FMCMCMcfvtVtVtmt 0uFM0ttmttC(t )uC00u(

5、)coscfMtk VtVCM調相波（調相波（PMPM）：瞬時相位與：瞬時相位與 成線性關系成線性關系( )vt000( )( )coscoscPcPMcpttk vttk Vttmt瞬時相位瞬時相位 瞬時相移瞬時相移 ( )( )cosPptk vtmt調相指數為瞬時相移的最大值調相指數為瞬時相移的最大值( (最大相位偏移最大相位偏移) ) max( )pPPMmk vtk VPk調相靈敏度調相靈敏度 單位為單位為/rad V6.1.3 6.1.3 調相波調相波由瞬時相位與所對應的瞬時角頻率之間的關系，可得由瞬時相位與所對應的瞬時角頻率之間的關系，可得： ( )( )( )sincpcpdt

6、dvttkmtdtdt最大角頻偏最大角頻偏: : max( )|mppMpdvtkk Vmdt PMPM波的表達式波的表達式00cos( )coscosPMCMcpCMcpvVtk vtVtmt sincmt0( )( )cPttk vt調相波的波形示意調相波的波形示意單音調角信號參數比較單音調角信號參數比較頻率調制頻率調制FM相位調制相位調制PM瞬時角頻率瞬時角頻率瞬時角頻偏瞬時角頻偏瞬時相位瞬時相位附加相位附加相位最大頻偏最大頻偏最大附加相移最大附加相移（調制指數）（調制指數）表達式表達式tVktmfcfcos)(mfmVktVktmffcos)(tVkttmfcfsin)(/mffmVk

7、MtVktmffsin)/()()sincos()(tMtVtvfccmFMmppVkMtVkttmpcpcos)(tMtpPsin)(tVktmpcPsin)(tVktmppcos)(mpmVk)coscos()(tMtVtvPccmPM例題：例題：6-16-1調角波的頻譜與帶寬調角波的頻譜與帶寬n頻譜分布特點頻譜分布特點：BW2mF=2fm（寬帶調角信號寬帶調角信號） )(2) 1(2mFfFmBWn帶寬估算方法（卡爾遜公式）帶寬估算方法（卡爾遜公式）：當當m m遠小于遠小于1時時：當當m m遠大于遠大于1 1時時：BW=2F（窄帶調角信號窄帶調角信號）調角信號的功率分布調角信號的功率分布

8、22( )2mnnLVPJmR根據貝塞爾函數性質可知根據貝塞爾函數性質可知 2( )1nnJm調角信號的平均功率調角信號的平均功率 調角波的平均功率等于各個頻率成分的平均功率之和。調角波的平均功率等于各個頻率成分的平均功率之和。22mLVPR 平均功率與調角信號的振幅有關，等于未調制的載波平均功率與調角信號的振幅有關，等于未調制的載波功率，而與調制指數功率，而與調制指數m m無關。當調角振幅一定時，其平無關。當調角振幅一定時，其平均功率也就一定，均功率也就一定，改變改變m m的值可以改變載波分量和各邊的值可以改變載波分量和各邊頻分量之間的功率重新分配，但總功率不會改變。頻分量之間的功率重新分配

9、，但總功率不會改變。n例題例題：為了產生一個：為了產生一個調頻調頻波，假設載波信波，假設載波信號為號為 ，調制信號為，調制信號為n ，且單位電壓產生的，且單位電壓產生的頻偏為頻偏為 。n求：（求：（1 1）寫出瞬時相位）寫出瞬時相位 、瞬時角頻、瞬時角頻 率率 ；n（2 2）寫出該調頻波的表達式；）寫出該調頻波的表達式；n（3 3）單位電阻上消耗的平均功率。）單位電阻上消耗的平均功率。6( )5cos(210 )( )cv tt V3( )4cos(22 10 )( )vtt V 3210/radsv( ) t( ) t6.2 6.2 調頻電路調頻電路n直接調頻電路直接調頻電路n變容二極管調相

10、電路變容二極管調相電路n矢量合成法間接調頻矢量合成法間接調頻n可變時延法調相可變時延法調相n間接調頻電路間接調頻電路n變容二極管調頻電路變容二極管調頻電路n晶體振蕩器調頻電路晶體振蕩器調頻電路6.2.1 6.2.1 概述概述1 1 產生調頻波的方法產生調頻波的方法（1 1）直接調頻直接調頻調頻波的瞬時頻率與調制信號成正比。調頻波的瞬時頻率與調制信號成正比。 用調制信號直接控制載波振蕩器的振蕩頻率，使用調制信號直接控制載波振蕩器的振蕩頻率，使振蕩頻率隨調制信號變化。振蕩頻率隨調制信號變化。調制信號調制信號振蕩器振蕩器調頻信號調頻信號fosc主要決定于回路的元件參數主要決定于回路的元件參數L和和C

11、，所以只要調制信所以只要調制信號去控制振蕩回路的號去控制振蕩回路的L L和和C C，就可達到產生調頻信號的，就可達到產生調頻信號的目的。例如變容二極管的調頻。目的。例如變容二極管的調頻。（2 2）間接調頻間接調頻調頻波的瞬時相位與調制信號積分成正比調頻波的瞬時相位與調制信號積分成正比。10( )tKvt dt( )v t積分電路積分電路調相器調相器調頻波調頻波晶體振晶體振蕩器蕩器cosCMcVt用調制信號的積分值去控制調相電路，使調相電路的用調制信號的積分值去控制調相電路，使調相電路的輸出相位與調制信號成正比。輸出相位與調制信號成正比。對調頻波產生電路的要求：對調頻波產生電路的要求：要求載波穩

12、定度高，調制特性線性度好，頻偏大小合適。要求載波穩定度高，調制特性線性度好，頻偏大小合適。（1 1）直接調頻電路直接調頻電路：原理簡單、頻偏較大，原理簡單、頻偏較大， 但頻率的穩定度不高但頻率的穩定度不高。（2）間接調頻電路間接調頻電路：頻率穩定度高頻率穩定度高( (晶振），但晶振），但 頻偏比較小，需要擴展頻偏。頻偏比較小，需要擴展頻偏。6.3 6.3 鑒頻器鑒頻器n鑒頻實現原理鑒頻實現原理 鑒頻特性鑒頻特性 鑒頻實現方法鑒頻實現方法n斜率鑒頻器斜率鑒頻器n正交鑒頻器正交鑒頻器n斜率鑒頻斜率鑒頻 原理原理鑒頻實現原理鑒頻實現原理鑒頻實現方法鑒頻實現方法n正交鑒頻正交鑒頻 原理原理 本章小結本

13、章小結n調角信號的基本概念，包括定義、表達式、頻譜調角信號的基本概念，包括定義、表達式、頻譜結構、有效帶寬及功率等參數。結構、有效帶寬及功率等參數。n調頻的方法有調頻的方法有直接調頻法直接調頻法和和間接調頻法間接調頻法兩種兩種。n斜率鑒頻和正交鑒頻是兩種主要鑒頻方式。斜率鑒頻和正交鑒頻是兩種主要鑒頻方式。n斜率鑒頻器是先斜率鑒頻器是先頻幅轉換頻幅轉換，后，后包絡檢波包絡檢波；正交鑒；正交鑒頻器是頻器是先頻相轉換先頻相轉換，后，后鑒相鑒相。作業作業 6-2 6-3 6-2 6-3 第六章第六章 習題習題填空題填空題1、斜率鑒頻器是先將調頻信號變換成斜率鑒頻器是先將調頻信號變換成_信號，信號，然后

14、用然后用_進行解調得到調制信號。進行解調得到調制信號。2 2調頻有兩種方法，分別稱為調頻有兩種方法，分別稱為 和和 。3 3直接調頻的優點是直接調頻的優點是 ，間接調頻的優點是間接調頻的優點是 。調頻調幅調頻調幅包絡檢波器包絡檢波器直接調頻直接調頻間接調頻間接調頻原理簡單，頻偏較大原理簡單，頻偏較大中心頻率穩定度高中心頻率穩定度高選擇題選擇題n1 1、采用頻率、采用頻率振幅變換網絡的鑒頻器稱為振幅變換網絡的鑒頻器稱為( )( )鑒頻器。鑒頻器。 nA. A. 正交正交 B. B. 斜率斜率 C. C. 脈沖計數式脈沖計數式 D. D. 鎖相鎖相n2 2變容二極管調頻器實現線性調頻的條件是變容二

15、極管的結變容二極管調頻器實現線性調頻的條件是變容二極管的結電容變化指數電容變化指數n n為（）。為（）。nA A1/3 B1/3 B1/2 C1/2 C2 D2 D4 4n3某調頻波，其調制信號頻率某調頻波，其調制信號頻率F F1kHz1kHz，載波頻率為，載波頻率為10.7MHz10.7MHz，最大頻偏最大頻偏fmfm10kHz10kHz，若調制信號的振幅不變，頻率加倍，若調制信號的振幅不變，頻率加倍，則此時調頻波的頻帶寬度為則此時調頻波的頻帶寬度為（ ）。nA12kHz B24kHz C22kHz D40kHzn4 4 鑒頻的描述是（鑒頻的描述是（ ）。）。n A A調幅信號的解調調幅信號

16、的解調 B B調頻信號的解調調頻信號的解調 n C C調相信號的解調調相信號的解調n5 5直接調頻與間接調頻相比，以下說法正確的是（）。直接調頻與間接調頻相比，以下說法正確的是（）。 nA A直接調頻頻偏較大，中心頻率穩定直接調頻頻偏較大，中心頻率穩定 B B間接調頻頻偏較大，中心頻率不穩定間接調頻頻偏較大，中心頻率不穩定nC C直接調頻頻偏較大，中心頻率不穩定直接調頻頻偏較大，中心頻率不穩定 nD D間接調頻頻偏較大，中心頻率穩定間接調頻頻偏較大，中心頻率穩定n6 6單頻調制時，調頻波的最大頻偏單頻調制時，調頻波的最大頻偏fmfm正比于（）。正比于（）。 nA AU U B Bu u(t)

17、C(t) Cn7 7、調頻的描述是（、調頻的描述是（ ）。）。nA) A) 用調制信號去控制載波信號的頻率，使載用調制信號去控制載波信號的頻率，使載波信號的頻率隨調制信號的規律而變化波信號的頻率隨調制信號的規律而變化nB) B) 用載波信號去控制調制信號的頻率，使載用載波信號去控制調制信號的頻率，使載波信號的頻率隨調制信號的規律而變化波信號的頻率隨調制信號的規律而變化nC) C) 用調制信號去控制載波信號的頻率，使調用調制信號去控制載波信號的頻率，使調制信號的頻率隨載波信號的規律而變化制信號的頻率隨載波信號的規律而變化簡答簡答n 1、直接調頻和間接調頻各有何優缺點？直接調頻和間接調頻各有何優缺

18、點？n答：調頻波電路答：調頻波電路要求載波穩定度高，調制特性要求載波穩定度高，調制特性線性度好，頻偏大小合適。線性度好，頻偏大小合適。n 直接調頻優點：原理簡單、直接調頻優點：原理簡單、頻偏較大頻偏較大；n 缺點：頻率的穩定度不高。缺點：頻率的穩定度不高。n 間接調頻優點：間接調頻優點：頻率的穩定度高頻率的穩定度高； n 缺點：頻偏比較小，需要擴展頻偏。缺點：頻偏比較小，需要擴展頻偏。n2. 2. 什么叫調頻？什么叫調相？為什么調頻和什么叫調頻？什么叫調相？為什么調頻和調相又統稱為調角？調相又統稱為調角？n n答：答：n 調頻：載波的角頻率隨調制信號的大小變化；調頻：載波的角頻率隨調制信號的大小變化；n 調相：載波的相位隨調制信號的大小變化。調相：載波的相位隨調制信號的大小變化。n 因為調頻和調相都要引起相角的變化，所