第7章角度調(diào)制與解調(diào)

通信電子電路張鏖烽計(jì)算機(jī)與通信學(xué)院51269402@調(diào)頻、調(diào)相——統(tǒng)稱為調(diào)角(AngleModulation)調(diào)頻（FrequencyModulation——FM）:用調(diào)制信號去控制高頻振蕩頻率，使瞬時頻率隨調(diào)制信號規(guī)律線性變化的過程。調(diào)相（PhaseModulation——PM）:用調(diào)制信號去控制高頻振蕩相位，使瞬時相位隨調(diào)制信號規(guī)律線性變化的過程。7.1概述有用信號：

載波信號：調(diào)制的涵義則：不變不變不變7.2角度調(diào)制的基本原理正弦波的瞬時頻率和瞬時相位隨調(diào)制信號變化的調(diào)制，稱為角度調(diào)制如果瞬時頻率隨調(diào)制信號線性變化，（幅度不變）稱為頻率調(diào)制（FrequencyModulation）如果瞬時相位隨調(diào)制信號線性變化，（幅度不變）稱為相位調(diào)制（PhaseModulation）從考察瞬時頻率和瞬時相位的關(guān)系入手，研究頻率調(diào)制和相位調(diào)制之間的關(guān)系

瞬時頻率和瞬時相位載波信號全相角

瞬時相位稱某一時刻的全相角為瞬時相位瞬時頻率稱某一時刻的角頻率為瞬時頻率如果是純余弦信號，瞬時頻率為c7.2.1調(diào)角波的表達(dá)式及波形1.調(diào)頻波表達(dá)式及波形頻率調(diào)制:

使載波信號的瞬時角頻率與調(diào)制信號成線性關(guān)系變化，而初始相位不變：中心角頻率，載波角頻率：比例常數(shù)調(diào)頻波：調(diào)制信號為單頻余弦信號特點(diǎn)：mf表示相位偏移的最大值mf可以小于1，可以大于1mf正比于頻偏mf反比于調(diào)制信號頻率調(diào)頻波的調(diào)制指數(shù)：相位調(diào)制:保持載波信號的中心角頻率不變，而使其瞬時相位與調(diào)制信號成線性關(guān)系變化2.調(diào)相波表達(dá)式及波形調(diào)相波：相位調(diào)制：特點(diǎn)：mP表示相位偏移的最大值

mP只和調(diào)制信號幅度成正比其頻偏和調(diào)制信號幅度成正比，和調(diào)制信號的頻率也成正比調(diào)相波的調(diào)制指數(shù)：

調(diào)頻波與調(diào)相波瞬時相位：瞬時相位：（3）比較調(diào)頻波和調(diào)相波的瞬時角頻率、附加相位和波形調(diào)制信號瞬時角頻率調(diào)頻波附加相位調(diào)制信號瞬時角頻率調(diào)相波附加相位調(diào)頻波與調(diào)相波的關(guān)系頻率調(diào)制和相位調(diào)制都是改變載波信號的相角，只是該相角的變化隨調(diào)制信號的變化關(guān)系不同，它們之間存在著內(nèi)在聯(lián)系如果先將調(diào)制信號經(jīng)積分處理后，再進(jìn)行相位調(diào)制，得到的是調(diào)制信號的調(diào)頻波如果先將調(diào)制信號經(jīng)微分處理后，再進(jìn)行頻率調(diào)制，得到的是調(diào)制信號的調(diào)相波相位調(diào)制器積分器頻率調(diào)制器微分器頻率解調(diào)器相位解調(diào)器相位解調(diào)器微分器頻率解調(diào)器積分器調(diào)制與解調(diào)的實(shí)現(xiàn)方法頻率調(diào)制器相位調(diào)制器例：已知調(diào)角信號為v(t)＝20cos(2π×106t+10cos2000πt)(V)，試確定：1、最大頻偏2、最大相偏3、若調(diào)制信號為cos2000πt，這是調(diào)頻波還是調(diào)相波？2、最大相偏：10rad

3、是調(diào)相波1、最大頻偏：rad/s調(diào)頻方法總體上可分為兩大類直接調(diào)頻直接使振蕩器的頻率隨調(diào)制信號呈線性關(guān)系變化間接調(diào)頻現(xiàn)將調(diào)制信號積分處理后，再進(jìn)行調(diào)相7.3頻率調(diào)制電路7.3.1直接調(diào)頻電路直接調(diào)頻就是直接使振蕩器的頻率隨調(diào)制信號成線性關(guān)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(diào)制電壓而變化。即可使振蕩器的振蕩頻率隨調(diào)制信號而變化。如：變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路。

特點(diǎn)：可變電抗在振蕩回路中優(yōu)點(diǎn)：易于得到比較大的頻偏缺點(diǎn)：中心頻率的頻率穩(wěn)定度不易做得很高先將調(diào)制信號進(jìn)行積分處理，再進(jìn)行調(diào)相而得到調(diào)頻波7.3.2間接調(diào)頻電路利用調(diào)頻波與調(diào)相波之間的關(guān)系：載波振蕩器（晶體振蕩器）緩沖器（放大器）調(diào)相器積分器

特點(diǎn)：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優(yōu)點(diǎn)：載波中心頻率穩(wěn)定度很高缺點(diǎn)：頻偏小7.4調(diào)頻波的解調(diào)對于調(diào)頻波而言，調(diào)制信息包含在已調(diào)信號瞬時頻率的變化中，所以解調(diào)的任務(wù)就是把已調(diào)信號瞬時頻率的變化不失真的轉(zhuǎn)變成電壓變化，即實(shí)現(xiàn)“頻率——電壓”轉(zhuǎn)換，完成這一功能的電路，稱為頻率解調(diào)器，簡稱鑒頻器。解調(diào)方法1、利用鎖相環(huán)路實(shí)現(xiàn)解調(diào)。有關(guān)這種解調(diào)方法的內(nèi)容見教材第7章。2、利用調(diào)頻波的過零信息實(shí)現(xiàn)解調(diào)。因?yàn)檎{(diào)頻波的頻率是隨調(diào)制信號變化的，所以它們在單位時間內(nèi)過零點(diǎn)的數(shù)目將不同。當(dāng)瞬時頻率高時，過零點(diǎn)的數(shù)目就多，瞬時頻率低時，過零點(diǎn)的數(shù)目就少。利用調(diào)頻波的這個特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)解調(diào)。過零解調(diào)器3、將調(diào)頻波變換為調(diào)相─調(diào)頻波，使相位的變化與瞬時頻率的變化成正比，然后用相位檢波器解調(diào)，即可得到所需信號。這種方法的方框圖如下圖所示。

為了實(shí)現(xiàn)調(diào)頻波到調(diào)相──調(diào)頻波的變換，通常采用移相器，即將調(diào)頻波延時t0時間的方法。移相器對于由單頻余弦信號對載波調(diào)頻所得到的調(diào)頻信號將其延時t0

后可表示為：

如果的值較小，使得，則上式可簡化為：原調(diào)頻信號的相角附加相位與調(diào)制信號成線性關(guān)系包含了調(diào)制信號的信息該式表明，調(diào)頻波延時后，得到一個調(diào)相-調(diào)頻波。0t通常要求延時。相位檢波器乘積型鑒相器4、將等幅調(diào)頻波變換為幅度變化與頻率變化成正比的調(diào)幅-調(diào)頻波。因?yàn)檎{(diào)頻波的頻率變化與調(diào)制信號成正比，所以變換后信號的幅度變化也與調(diào)制信號成正比。然后用幅度解調(diào)器解調(diào)，即可得到所需信號。這種方法的方框圖如下圖所示。為了實(shí)現(xiàn)調(diào)頻波到調(diào)幅─調(diào)頻波的變換，可以使用將調(diào)頻波對t求導(dǎo)的辦法。

對時間域微分；（相位鑒頻器）p390

對頻率域微分：（雙失諧回路鑒頻器）P386調(diào)頻波對時間取導(dǎo)后仍為一調(diào)頻波，其瞬時頻率變化規(guī)律與原調(diào)頻信號相同，只是初始相位增加。但其幅度不再是等幅的，而是與調(diào)頻波的瞬時頻率成正比。因瞬時頻率表示了調(diào)制信號的變化規(guī)律，所以幅度變化也反映了調(diào)制信號的變化規(guī)律。調(diào)頻波對t求導(dǎo)：與頻率解調(diào)器配合使用的限幅器

由于調(diào)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(nèi)部噪聲的影響，在鑒頻器輸入端調(diào)頻信號的振幅可能發(fā)生變化，從而使鑒頻器的輸出產(chǎn)生附加干擾，以致不能準(zhǔn)確解調(diào)。為此，在鑒頻器前常常接入限幅器。