第6章角度调制与解调2

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1、角度调制与解调角度调制与解调 问题问题:检波方式中主要有哪几种检波方式中主要有哪几种?各针对何种已调各针对何种已调波波?峰值包络检波方式中的性能指标峰值包络检波方式中的性能指标?乘积同步检波与平衡同步检波的指导思想乘积同步检波与平衡同步检波的指导思想?调频与调相的概念调频与调相的概念?统称为什么统称为什么?已调波的已调波的幅度会不会改变幅度会不会改变? 角度调制与解调角度调制与解调6.1 调角波的性质调角波的性质6.2 调频方法及直接调频电路调频方法及直接调频电路6.3 间接调频电路间接调频电路6.4 限幅器限幅器6.5 鉴频器鉴频器第第6章章 角度调制与解调角度调制与解调角度调制与解调角度调

2、制与解调调制方式除了调幅外，还有调频和调相。调制方式除了调幅外，还有调频和调相。调频：高频振荡的频率随调制信号的大小线调频：高频振荡的频率随调制信号的大小线 性地改变。性地改变。调相：高频振荡的相位随调制信号的大小线调相：高频振荡的相位随调制信号的大小线 性地改变。性地改变。 无论是无论是调频调频波还是波还是调相调相波统称为波统称为调角波调角波。角度调制与解调角度调制与解调6.1 调角波的性质调角波的性质 6.1.1 调频信号数学表达式调频信号数学表达式 设载波信号电压为设载波信号电压为 vc(t)Vcmcos(ct+0) 式中，式中，ct+0为载波的瞬时相位；为载波的瞬时相位；c为为载波信号

3、的角频率；载波信号的角频率；0为载波初相角为载波初相角（一般地，可以令（一般地，可以令0=0）。）。角度调制与解调角度调制与解调设调制信号电压（单音频信号）为：设调制信号电压（单音频信号）为：则有则有:(t)=c+(t)=c+kfVM （6-1）tVtvmcos)(tcostmcosm角度调制与解调角度调制与解调 式中式中: kf为与调频电路有关的比例常数，单位为与调频电路有关的比例常数，单位为为rad/(sV)； (t)=kfV(t)，称为，称为角频率偏移角频率偏移，简，简称角频移。称角频移。 ( t ) 的 最 大 值 叫 最 大 角 频 偏 ：的 最 大 值 叫 最 大 角 频 偏 ：m

4、=kfVM，它表示瞬时角频率偏离中心，它表示瞬时角频率偏离中心频率频率c的最大值。的最大值。角度调制与解调角度调制与解调对上式积分可得调频波的瞬时相位对上式积分可得调频波的瞬时相位f(t) (t)=c+(t)=c+kfVM tcos0000)cos()()(dttVKdtttmfttc0sintVKtmfc角度调制与解调角度调制与解调( )coscos( )sinsin( )cos(sin)cfmcmfmfccfcmcftk Uttk Uttttmtu tUtmt mmfffccmVKmtmtVtv)sincos()(0角度调制与解调角度调制与解调 图图6.1给出了调频波的给出了调频波的u(t

5、)、f、(t)和和u(t)的波形。的波形。 此为调频指数，很显然，它也是最大相角此为调频指数，很显然，它也是最大相角偏移的值，因此它表征改变相角的深度，所以偏移的值，因此它表征改变相角的深度，所以也叫调角深度。也叫调角深度。FfVKmmmmff角度调制与解调角度调制与解调角度调制与解调角度调制与解调 6.1.2 调相信号数学表达式调相信号数学表达式 根据调相的定义，载波信号的根据调相的定义，载波信号的瞬时相位瞬时相位p(t)随调制信号随调制信号V(t)线性线性变化，即变化，即( )( )( )pcpcpttk uttt (67)角度调制与解调角度调制与解调对式对式(67)求导，可得调相波的瞬时

6、角频率求导，可得调相波的瞬时角频率(t)为为( )( )( )( )( )( )pcpcpppdtduttktdtdtduttkdt (68) 角度调制与解调角度调制与解调调相信号的数学表达式为调相信号的数学表达式为( )cos( )cos( )cmcpcmcpu tUttUtk ut (69) 将单音频信号将单音频信号u(t)Um cost分别代入式分别代入式(67)、(68)、(69)，得，得 ( )( )coscos( )sinsin( )cos(cos)pcpcpmcpcpcmcmcpttk uttk uttmttmttu tUtmt(610) (611) (612) 角度调制与解调角

7、度调制与解调角度调制与解调角度调制与解调角度调制与解调角度调制与解调角度调制与解调角度调制与解调 6.1.3 调角信号的频谱和频谱宽度调角信号的频谱和频谱宽度 1.调角信号的频谱调角信号的频谱 用式用式(66)来说明调角来说明调角波的频谱结构特点。波的频谱结构特点。 ( )cos(sin)( )cos(sin)cossin(sin)sincmcfcmfcfcutUt mtutUmttmtt 利用三角函数变换式利用三角函数变换式cos(A+B)=cosAcosB-sinAsinB,将式将式(6-6)变换成变换成 角度调制与解调角度调制与解调 在贝塞尔函数理论中，可得下述关系在贝塞尔函数理论中，可

8、得下述关系： 413512cos(sin)() 2 ()cos22 ()cos4sin(sin)2 ()sin2 ()sin32 ()sin5( )()cos()cos()cos()()cos(2 )cos(2 ) fofoffffffcmofccmfcccmfcccmmtJ mJ mtJ mtmtJ mtJ mtJ mtu tU J mt U J mttU J mttU J 3()cos(3 )cos(3 ) fccmtt 将式将式(614)和式和式(615)代入式代入式(613)，得，得角度调制与解调角度调制与解调角度调制与解调角度调制与解调2. 频谱宽度频谱宽度 下面写出调频波和调相波的

9、频带宽度下面写出调频波和调相波的频带宽度调频：调频： 调相调相： 2(1)2(1)CRfCRPBWmFBWmF 根据调制后载波根据调制后载波瞬时相位瞬时相位偏移大小，可以将角度调制分为偏移大小，可以将角度调制分为窄窄带带和和宽带宽带两种。两种。 当当m1时时 通常将这种调角信号称为宽带调角信号通常将这种调角信号称为宽带调角信号角度调制与解调角度调制与解调 图图6.5 Um不变时调频波频谱图不变时调频波频谱图cBWcBWcF FImf 8F 2FImf 4F 4FImf 2BWBWfmmmfk UfmF角度调制与解调角度调制与解调图图6.6 Um不变时调相波频谱图不变时调相波频谱图cBWBWcc

10、F FImp 2F 2FImp 2F 4FImp 2BWmppVkm角度调制与解调角度调制与解调调相信号频谱调相信号频谱fmmmfk UfmFmppVkm角度调制与解调角度调制与解调 3. 调频波的平均功率调频波的平均功率 根据帕塞瓦尔定理，调频波的平均根据帕塞瓦尔定理，调频波的平均功率等于各个频率分量平均功率之和。功率等于各个频率分量平均功率之和。因此，单位电阻上的平均功率为因此，单位电阻上的平均功率为220220()2()112cmlfnlfncmUPJmJmPU根据第一类贝塞尔函数特性：根据第一类贝塞尔函数特性：得调频波的平均功率：得调频波的平均功率： 讲P169例6-1及讲义上的例题角

11、度调制与解调角度调制与解调问题问题:n单音频调角时单音频调角时,载波上下有多少对边频分量载波上下有多少对边频分量?调角调角波的带宽是无限的吗波的带宽是无限的吗?何种情况下的边频分量可何种情况下的边频分量可以忽略不计？以忽略不计？n窄带调制和宽带调制的定义？宽带调制下，调制窄带调制和宽带调制的定义？宽带调制下，调制度越大，通频带越宽吗？分别针对调频调相加以度越大，通频带越宽吗？分别针对调频调相加以说明。说明。n输出功率与调制度有关系吗？调角过程只能导致输出功率与调制度有关系吗？调角过程只能导致能量从什么向什么转移，总能量变否？能量从什么向什么转移，总能量变否？n在额定功率相同下，调角波较调幅波哪