信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù) 課件 第二章 調(diào)制波的模擬調(diào)制

現(xiàn)代智能控制實(shí)用技術(shù)叢書

ModernintelligentcontrolpracticaltechnogySeries信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)簡(jiǎn)介

《現(xiàn)代智能控制實(shí)用技術(shù)叢書》共分為四本，其內(nèi)容按照信號(hào)傳輸?shù)逆湕l編寫：

傳感器

調(diào)制與解調(diào)

信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)

智能控制技術(shù)的應(yīng)用

本書系統(tǒng)地對(duì)信息傳輸與現(xiàn)代通信技術(shù)的密切關(guān)系、通信技術(shù)的發(fā)展簡(jiǎn)史，現(xiàn)代通信技術(shù)的特點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了介紹；

簡(jiǎn)述了世界通用的有線通信的載波技術(shù)、無(wú)線通信的微波接力通信的基本概念、基本原理，以及各類通信系統(tǒng)的組成、特點(diǎn)、優(yōu)勢(shì)、不足及適用領(lǐng)域。信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)簡(jiǎn)介

本書還對(duì)現(xiàn)代通信技術(shù)的“高速公路”，即光導(dǎo)纖維通信、５Ｇ通信、衛(wèi)星通信系統(tǒng)技術(shù)，以及近距離小容量的通信手段———無(wú)線保真（ＷｉＦｉ）、藍(lán)牙和可見光通信技術(shù)進(jìn)行原理、功能及應(yīng)用的闡述。

對(duì)未來的通信技術(shù)，即量子通信技術(shù)的概況進(jìn)行介紹，并預(yù)測(cè)量子通信技術(shù)將在計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信傳輸技術(shù)、衛(wèi)星通信技術(shù)等方面應(yīng)用的可期待前景。

本書可作為大專院?；蚋叩仍盒Ｖ悄芸刂祁愊嚓P(guān)專業(yè)的參考書籍，也可供從事智能控制信息的傳輸方面的設(shè)計(jì)、制造、應(yīng)用領(lǐng)域工作的工程技術(shù)人員作為參考資料。

叢書序

自動(dòng)控制、智能控制、智慧控制是相對(duì)ＡＩ控制技術(shù)的普遍話題。在當(dāng)今的生產(chǎn)、生活和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中具有重要的作用。

在控制技術(shù)中離不開將甲地的信息傳送到乙地，以便遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)（遙測(cè)）、視頻顯示和數(shù)據(jù)記錄（遙信）、狀況或數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)（遙調(diào)）和智能控制（遙控），統(tǒng)稱為智能控制的四遙工程。

信息是物理現(xiàn)象、過程或系統(tǒng)所固有的。信息本身不是物質(zhì)，不具有能量，但信息的傳輸卻依靠物質(zhì)和能量。

而信號(hào)則是信息的某種表現(xiàn)形式，是傳輸信息的載體。信號(hào)是物理性的，并且隨時(shí)間而變化，這是信號(hào)的本質(zhì)所在。

在無(wú)線電通信中，電磁波信號(hào)承載著各種各樣的信息。所以信號(hào)是有能量的物質(zhì)，它描述了物理量的變化過程，在數(shù)學(xué)上，信號(hào)可以表示為關(guān)于一個(gè)或幾個(gè)獨(dú)立變量的函數(shù)，也可以表示隨時(shí)間或空間變化的圖形。

信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)

叢書序

實(shí)際的信號(hào)中往往包含著多種信息成分，其中有些是我們關(guān)心的有用信息，有些是我們不關(guān)心的噪聲或冗余信息。傳感器的作用就是把未知的被測(cè)信息轉(zhuǎn)化為可觀察的信號(hào)，提取所研究對(duì)象的有關(guān)信息，將原始信息轉(zhuǎn)換成信號(hào)。將有效信息轉(zhuǎn)換成便于傳輸?shù)男盘?hào)，或?qū)⑿盘?hào)放大，或?qū)⑤^低頻率的原始信息“調(diào)制”到較高頻率的信號(hào)；滿足遠(yuǎn)距離傳輸?shù)囊螅驅(qū)⒃寄M信息處理為數(shù)字信號(hào)等。這就是智能控制發(fā)送部分的“職責(zé)”———信息的收集與調(diào)制。然后，將調(diào)制后的信號(hào)置于所選取的傳輸通道上進(jìn)行傳輸，使調(diào)制后的信號(hào)傳輸至信宿端———乙地在乙地接收到經(jīng)傳輸線路傳送來的信號(hào)后，然后進(jìn)行調(diào)制器的反向操作“解調(diào)”。即將高頻信號(hào)或數(shù)字信號(hào)還原成原始信息。信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)

叢書序

原始信息通過揚(yáng)聲器器（還原的音Ⅳ頻信號(hào)）、顯示器（還原的圖像或視頻信號(hào)）、打（還原的計(jì)算結(jié)果）或進(jìn)行力學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)、聲學(xué)等轉(zhuǎn)換，對(duì)原始信息控制目的物進(jìn)行作用，從而達(dá)到智能控制的目的。本套叢書就是對(duì)智能控制系統(tǒng)中各個(gè)環(huán)節(jié)的一些關(guān)鍵技術(shù)的原理、特性、基本計(jì)算公式和方法、基本結(jié)構(gòu)的組成、各個(gè)部分參數(shù)的選取，以及主要應(yīng)用場(chǎng)合及其優(yōu)勢(shì)和不足等問題進(jìn)行討論和分析。本套叢書則沿著“有效信息的取得”、“有效信息的調(diào)制”、“調(diào)制信號(hào)的傳輸“、“調(diào)制信號(hào)的解調(diào)”以及“智能控制系統(tǒng)的舉例應(yīng)用”這一線索展開，對(duì)比較典型的智能控制系統(tǒng)，應(yīng)用于實(shí)踐的設(shè)計(jì)計(jì)算及控制的邏輯關(guān)系進(jìn)行舉例論述。本套叢書雖然經(jīng)歷了十多年的知識(shí)積累，但仍然覺得時(shí)間倉(cāng)促，加之水平有限，錯(cuò)誤與疏漏之處在所難免，懇請(qǐng)讀者批評(píng)指正。編撰者

蘇遵惠

信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)

叢書序

前言第一章調(diào)制與解調(diào)概述第二章調(diào)制波的模擬調(diào)制

第一節(jié)連續(xù)波的幅度調(diào)制

第二節(jié)

標(biāo)準(zhǔn)幅度調(diào)制

第三節(jié)雙邊帶調(diào)制與抑制載波調(diào)制第四節(jié)

單邊帶幅度調(diào)制第五節(jié)

殘留邊帶調(diào)制第六節(jié)

幅度調(diào)制的性能比較第七節(jié)

角度調(diào)制——頻率調(diào)制第八節(jié)

角度調(diào)制——相位調(diào)制第九節(jié)

模擬調(diào)制的性能比較第三章調(diào)制波的數(shù)字調(diào)制第一節(jié)基本概念第二節(jié)關(guān)于IQ調(diào)制方法第三節(jié)調(diào)制器的傳輸?shù)谒墓?jié)線性數(shù)字信號(hào)調(diào)制第五節(jié)非線性數(shù)字調(diào)制——數(shù)字頻移鍵控調(diào)制第六節(jié)

非線性數(shù)字調(diào)制——數(shù)字相位鍵控調(diào)制

第四章載波的脈沖調(diào)制第一節(jié)基本概念第二節(jié)脈沖幅度調(diào)制第三節(jié)

脈沖密度調(diào)制第四節(jié)

脈沖寬度調(diào)制第五節(jié)

脈沖位置調(diào)制第六節(jié)

脈沖編碼調(diào)制第七節(jié)

調(diào)相調(diào)制設(shè)計(jì)計(jì)算歸納附錄附錄A本篇名詞術(shù)語(yǔ)及解釋

附錄B相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

附錄C插表索引附錄D插圖索引

附錄E參考文獻(xiàn)

作者簡(jiǎn)介重點(diǎn)目錄信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)

正文第七節(jié)

角度調(diào)制之一——頻率調(diào)制（ACM-FM）

第二章

調(diào)制波的模擬調(diào)制

一、角度調(diào)制的基本概念二、角度調(diào)制之一——頻率調(diào)制（FH）

1、頻率調(diào)制的概念2、頻率調(diào)制的基本原理3、頻率調(diào)制的特點(diǎn)4、頻率波的數(shù)學(xué)表達(dá)式5、調(diào)頻波的波形圖6、調(diào)頻信號(hào)的產(chǎn)生7、調(diào)頻波的頻譜與帶寬8、擴(kuò)展線性頻偏的方法9、頻率波的功率信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)

正文第七節(jié)

角度調(diào)制之一——頻率調(diào)制（ACM-FM）

第二章

調(diào)制波的模擬調(diào)制

一、角度調(diào)制的基本概念

載波信號(hào)的頻率和相位的調(diào)制，分別稱為頻率調(diào)制（FM）和相位調(diào)制（PM）,簡(jiǎn)稱為“調(diào)頻”和“調(diào)相”。調(diào)頻或調(diào)像都使載波的總相角發(fā)生變化，因此兩者統(tǒng)稱為角度調(diào)制。

正弦載波有幅度、頻率、相位三個(gè)參量，不僅可以將調(diào)制信號(hào)的信息寄托在載波的幅度變化中，還可寄托在載波的頻率和相位變化中。使高頻載波的頻率或相位按照調(diào)制信號(hào)規(guī)律的變化，而振幅恒定的調(diào)制方式稱為角度調(diào)制。

角度調(diào)制包括頻率調(diào)制（FM）和相位調(diào)制（PM）。

在應(yīng)用方面，頻率調(diào)制一般用于電報(bào)通信、調(diào)頻廣播、無(wú)線電視、模擬通信系統(tǒng)等領(lǐng)域；相位調(diào)制一般應(yīng)用于數(shù)字通信的相移鍵控領(lǐng)域。

信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)

正文第七節(jié)

角度調(diào)制之一——頻率調(diào)制（ACM-FM）

第二章

調(diào)制波的模擬調(diào)制

二、角度調(diào)制之一——頻率調(diào)制（FH）

1、頻率調(diào)制的概念

定義：調(diào)頻波是指為了利用波的傳播特性來傳遞信息，將所需傳遞的信息（例如，語(yǔ)言音樂或圖像信號(hào)）對(duì)載波的頻率進(jìn)行的調(diào)制方式叫調(diào)頻，經(jīng)過調(diào)頻的波叫調(diào)頻波。

接收端只要對(duì)調(diào)頻波的頻率解調(diào)，即可得到該波所攜帶的信息。在頻率調(diào)制中，注意三個(gè)頻率量:①載頻：

ωC

②調(diào)制頻率：Ω

③最大頻偏：Δωm

以上三個(gè)頻率量一般均滿足：Ω＜＜ωC,Δωm＜＜ωC。

信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)

正文第七節(jié)

角度調(diào)制之一——頻率調(diào)制（ACM-FM）

第二章

調(diào)制波的模擬調(diào)制

二、角度調(diào)制之一——頻率調(diào)制（FH）

2、頻率調(diào)制的基本原理

圖2-32調(diào)頻電路原理圖

信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)

正文第七節(jié)

角度調(diào)制之一——頻率調(diào)制（ACM-FM）

第二章

調(diào)制波的模擬調(diào)制

二、角度調(diào)制之一——頻率調(diào)制（FH）

3、頻率調(diào)制的特點(diǎn)①調(diào)頻波用FM表示(frequencymodulation)。

②頻率隨調(diào)制信號(hào)振幅的變化而變化，已調(diào)波頻率變化的大小，由調(diào)制信號(hào)的大小決定；

③已調(diào)波頻率變化的周期由調(diào)制信號(hào)的頻率決定；而調(diào)頻波的幅度卻始終保持不變；

④調(diào)頻波的波形就像是個(gè)被壓縮得不均勻的彈簧。

⑤當(dāng)調(diào)制信號(hào)的幅度為零時(shí)，調(diào)頻波的頻率稱為中心頻率ω0。

⑥當(dāng)用完整的調(diào)制信號(hào)對(duì)高頻載波進(jìn)行調(diào)頻時(shí)，調(diào)頻波的頻率就圍繞著ω0而隨調(diào)制電壓線性地改變。

⑦當(dāng)調(diào)制信號(hào)向正的方向增大時(shí)，調(diào)頻波的頻率就高于中心頻率；當(dāng)調(diào)制信號(hào)向著負(fù)的方向變化時(shí)，調(diào)頻波的頻率就低于中心頻率。

⑧調(diào)制信號(hào)的幅度越大，頻率的偏移也越大。

信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)

正文第七節(jié)

角度調(diào)制之一——頻率調(diào)制（ACM-FM）

第二章

調(diào)制波的模擬調(diào)制

二、角度調(diào)制之一——頻率調(diào)制（FH）4、頻率波的數(shù)學(xué)表達(dá)式在調(diào)頻波的數(shù)學(xué)表達(dá)式中，下列符號(hào)的意義為：

信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)

正文第七節(jié)

角度調(diào)制之一——頻率調(diào)制（ACM-FM）

第二章

調(diào)制波的模擬調(diào)制

二、角度調(diào)制之一——頻率調(diào)制（FH）4、頻率波的數(shù)學(xué)表達(dá)式如果調(diào)制信號(hào)為uFM(t),則頻率調(diào)制的數(shù)學(xué)表達(dá)式如下。①調(diào)頻信號(hào)的瞬時(shí)相位的數(shù)學(xué)表達(dá)式:

②瞬時(shí)角頻率：

③最大頻率偏移：

④調(diào)頻后的信號(hào)：

⑤最大調(diào)頻指數(shù)：

信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)

正文第七節(jié)

角度調(diào)制之一——頻率調(diào)制（ACM-FM）

第二章

調(diào)制波的模擬調(diào)制

二、角度調(diào)制之一——頻率調(diào)制（FH）

5、調(diào)頻波的波形圖對(duì)于不同的調(diào)制信號(hào)調(diào)頻波見圖2-33所示。圖2-33不同調(diào)制信號(hào)的頻率調(diào)制波形圖

信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)

正文第七節(jié)

角度調(diào)制之一——頻率調(diào)制（ACM-FM）

第二章

調(diào)制波的模擬調(diào)制

二、角度調(diào)制之一——頻率調(diào)制（FH）

6、調(diào)頻信號(hào)的產(chǎn)生

（1）直接調(diào)頻法：是用調(diào)制信號(hào)直接控制載波振蕩器的頻率，使其按照調(diào)制信號(hào)的規(guī)律線性的變化。其原理方框圖見圖2-34所示。

數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

圖2-34直接調(diào)頻法原理圖信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)

信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)正文第七節(jié)

角度調(diào)制之一——頻率調(diào)制（ACM-FM）

第二章

調(diào)制波的模擬調(diào)制

許多小功率的發(fā)射機(jī)都采用變?nèi)荻O管的直接調(diào)頻法技術(shù)，即在工作于發(fā)射載頻的LC振蕩回路上直接調(diào)頻。如圖2-35所示。圖中，變?nèi)荻O管Cj

通過耦合電容CI

并聯(lián)在LCN回路兩端，形成振蕩回路的總電容的一部分，故振蕩回路的總電容為：

其回路的振蕩頻率為：

二、角度調(diào)制之一——頻率調(diào)制（FH）

6、調(diào)頻信號(hào)的產(chǎn)生圖2-35采用變頻二極管的調(diào)頻電路示意圖C總=CN+Cj

注：變?nèi)荻O管是一種電抗可隨著外加的反向電壓變化而變化的非線性元件

信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)正文第七節(jié)

角度調(diào)制之一——頻率調(diào)制（ACM-FM）

第二章

調(diào)制波的模擬調(diào)制

二、角度調(diào)制之一——頻率調(diào)制（FH）

6、調(diào)頻信號(hào)的產(chǎn)生

（2）間接調(diào)頻法：間接調(diào)頻法也稱為“阿姆斯特朗法”。

接調(diào)頻法是將調(diào)制信號(hào)積分，然后對(duì)載波進(jìn)行調(diào)相，即可產(chǎn)生一個(gè)窄頻帶調(diào)頻信號(hào)。再經(jīng)過“n次倍頻器”而得到寬（頻）帶調(diào)頻信號(hào)（WBFM）。其原理圖見圖2-36所示。圖2-36間接調(diào)頻法原理圖

信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)正文第七節(jié)

角度調(diào)制之一——頻率調(diào)制（ACM-FM）

第二章

調(diào)制波的模擬調(diào)制

二、角度調(diào)制之一——頻率調(diào)制（FH）7、調(diào)頻波的頻譜與帶寬

因?yàn)橐话愕恼{(diào)頻波所占有的頻譜寬度比調(diào)幅波的頻譜寬度寬得多,所以我們感覺到調(diào)頻廣播聽起來比調(diào)幅廣播逼真、悅耳動(dòng)聽。圖2-37為頻率調(diào)制前后頻率（邊頻）分布圖?？梢?，調(diào)頻波為等幅波，其頻率變化反映了調(diào)制信號(hào)。圖2-37頻率調(diào)制前后頻率（邊頻）分布圖

信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)正文第七節(jié)

角度調(diào)制之一——頻率調(diào)制（ACM-FM）

第二章

調(diào)制波的模擬調(diào)制

二、角度調(diào)制之一——頻率調(diào)制（FH）7、調(diào)頻波的頻譜與帶寬

不同mf時(shí)的載頻分量示意圖見圖2-39所示。圖2-39不同mf時(shí)的載頻分量示意圖

信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)正文第七節(jié)

角度調(diào)制之一——頻率調(diào)制（ACM-FM）

第二章

調(diào)制波的模擬調(diào)制

二、角度調(diào)制之一——頻率調(diào)制（FH）8、擴(kuò)展線性頻偏的方法

最大線性頻偏是頻率調(diào)制器的主要質(zhì)量指標(biāo)。在調(diào)頻設(shè)備中，最大線性頻偏簡(jiǎn)單的調(diào)頻電路不能達(dá)到，因此，擴(kuò)展最大線性頻偏是設(shè)計(jì)調(diào)頻設(shè)備的關(guān)鍵問題。擴(kuò)展最大線性頻偏原理方框圖見圖2-43所示；圖2-43擴(kuò)展線性頻偏方法的原理方框圖

信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)正文第七節(jié)

角度調(diào)制之一——頻率調(diào)制（ACM-FM）

第二章

調(diào)制波的模擬調(diào)制

（1）從頻譜角度分析：（單位電阻所產(chǎn)生功率）調(diào)頻波的平均功率等于各頻譜分量的平均功率之和

第一類貝塞爾函數(shù)的特性是：

所以調(diào)頻波的功率為：

二、角度調(diào)制之一——頻率調(diào)制（FH）9、頻率波的功率

信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)正文第七節(jié)

角度調(diào)制之一——頻率調(diào)制（ACM-FM）

第二章

調(diào)制波的模擬調(diào)制

（2）從時(shí)域角度分析：

調(diào)頻波為等幅波，其幅度與調(diào)制前一樣。則從時(shí)域角度對(duì)功率的理解：①調(diào)頻波比調(diào)制前增加了多對(duì)邊頻，似乎功率應(yīng)該增加，但是因?yàn)轭l率調(diào)制為角度調(diào)制，沒有改變信號(hào)的幅度；②對(duì)于調(diào)制波的功率與調(diào)制系數(shù)的關(guān)系為：改變mf的大小只改變了載波分量和各個(gè)邊頻分量之間的功率分配，而沒有引起總功率的變化。所以改變調(diào)制系數(shù)不會(huì)總功率的變化。

二、角度調(diào)制之一——頻率調(diào)制（FH）9、頻率波的功率

信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)正文第七節(jié)

角度調(diào)制之一——頻率調(diào)制（ACM-FM）

第二章

調(diào)制波的模擬調(diào)制

調(diào)頻波的解調(diào)為頻率調(diào)制的逆過程，將調(diào)制的調(diào)頻波的瞬時(shí)頻率變換為輸出電壓。

頻率波解調(diào)與頻率調(diào)制相對(duì)應(yīng)，也分為“相干解調(diào)”和“非相干解調(diào)”.與之對(duì)應(yīng)“相干解調(diào)”僅適用于NBFM信號(hào)，“非相干解調(diào)”對(duì)于NBFM信號(hào)和WBFM信號(hào)均適用。

頻率波解調(diào)的主要技術(shù)指標(biāo)有：鑒頻器的特性應(yīng)為線性解調(diào)；鑒頻范圍應(yīng)與最大頻偏相適應(yīng)；

輸出電壓值應(yīng)滿足鑒頻的靈敏度的幅度要求;鑒頻器前面一般應(yīng)加限幅器，以消除寄生調(diào)幅。

二、角度調(diào)制之一——頻率調(diào)制（FH）10、頻率調(diào)制的解調(diào)

信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)正文第七節(jié)

角度調(diào)制之一——頻率調(diào)制（ACM-FM）

第二章

調(diào)制波的模擬調(diào)制

（1）非相干解調(diào)調(diào)頻信號(hào)的一般表達(dá)式為：

圖2-44為鑒頻器的一種采用振幅鑒頻器進(jìn)行非相干解調(diào)形式的原理方框圖。

帶通濾波器：調(diào)頻信號(hào)順利通過，濾除頻帶外噪聲即高次諧波分量。

限幅器:消除信道中噪聲和失真；

鑒頻器：為“振幅鑒頻器”。

二、角度調(diào)制之一——頻率調(diào)制（FH）10、頻率調(diào)制的解調(diào)

圖2-44一種非相干解調(diào)器原理方框圖

信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)正文第七節(jié)

角度調(diào)制之一——頻率調(diào)制（ACM-FM）

第二章

調(diào)制波的模擬調(diào)制

（2）相干解調(diào)

因?yàn)镹BFM信號(hào)可分解成同相分量和正交分量之和，因而可以采用線性調(diào)制中的相干解調(diào)器來進(jìn)行解調(diào)。

相干解調(diào)可以恢復(fù)原調(diào)制信號(hào)。這種調(diào)制方式與線性調(diào)制中的相干解調(diào)一樣，要求本地載波與調(diào)制載波同步，否則將導(dǎo)致解調(diào)信號(hào)失真。

解調(diào)器的輸入信噪比：在輸入信噪比足夠大的情況下，解調(diào)器的輸出信噪比：

二、角度調(diào)制之一——頻率調(diào)制（FH）10、頻率調(diào)制的解調(diào)

信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)正文第七節(jié)

角度調(diào)制之一——頻率調(diào)制（ACM-FM）

第二章

調(diào)制波的模擬調(diào)制

具有較強(qiáng)的抗干擾性能是頻率調(diào)制／解調(diào)方式的突出優(yōu)勢(shì)。在信道中的幅度干擾，可以通過鑒頻器前的限幅器除去；經(jīng)過鑒頻后，輸出噪聲功率譜的密度由輸入時(shí)的均勻分布變?yōu)閽佄锞€衰減分布，經(jīng)過低通濾波器后可以過濾掉大量的噪聲干擾部分，以大大提高系統(tǒng)的信噪比；且其抗干擾性能可以通過調(diào)整調(diào)制系數(shù)mf予以提高，調(diào)制系數(shù)越大，抗干擾性能越好。但調(diào)頻波的帶寬越寬。即“調(diào)頻波以帶寬換取抗干擾性能”。

二、角度調(diào)制之一——頻率調(diào)制（FH）11、頻率調(diào)制的優(yōu)勢(shì)

信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)正文第八節(jié)

角度調(diào)制之二——相位調(diào)制（ACM-PM）

第二章

調(diào)制波的模擬調(diào)制一、相位調(diào)制的概念

定義：高頻載波的相位對(duì)其參考相位的偏離值隨調(diào)制信號(hào)的瞬時(shí)幅度值成比例變化的調(diào)制方式，稱為相位調(diào)制（phasemodulator，PM），簡(jiǎn)稱“調(diào)相”。

調(diào)制信號(hào)為模擬信號(hào)時(shí)，連續(xù)波的傳輸參數(shù)有幅度、頻率和相位構(gòu)成已調(diào)信號(hào)。當(dāng)幅度和頻率保持不變時(shí)，改變載波信號(hào)的相位，使之隨著信號(hào)的大小而改變。即調(diào)制信號(hào)對(duì)載波信號(hào)進(jìn)行角度的相位調(diào)制。

調(diào)制信號(hào)為數(shù)字信號(hào)時(shí)，這種調(diào)相的方法又叫“相移鍵控”（phase-shiftkeying，PSK），數(shù)字信號(hào)“1”對(duì)應(yīng)相位180°、數(shù)字信號(hào)“0”對(duì)應(yīng)相位0°的相位改變。其特點(diǎn)是抗干擾能力強(qiáng)，但被調(diào)信號(hào)實(shí)現(xiàn)的技術(shù)比較復(fù)雜。相位調(diào)制前后的載波的角度函數(shù)對(duì)于時(shí)間為：

可見，其相移只與調(diào)制信號(hào)的幅度有關(guān)，與調(diào)制信號(hào)的頻率無(wú)關(guān)。

信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)正文第八節(jié)

角度調(diào)制之二——相位調(diào)制（ACM-PM）

第二章

調(diào)制波的模擬調(diào)制

二、相位調(diào)制的實(shí)現(xiàn)方法調(diào)相常見的有三種方法，為可變移相法調(diào)相、可變時(shí)延法調(diào)相、矢量合成法調(diào)相。

1、可變移相法調(diào)相是利用調(diào)制信號(hào)控制移相網(wǎng)絡(luò)，或諧振回路的電抗、或電阻元件來實(shí)現(xiàn)調(diào)相。調(diào)相電路組成見圖2-47,其原理方框圖見圖2-48所示。

圖2-47變?nèi)荻O管調(diào)相電路組成圖

信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)正文第八節(jié)

角度調(diào)制之二——相位調(diào)制（ACM-PM）

第二章

調(diào)制波的模擬調(diào)制

二、相位調(diào)制的實(shí)現(xiàn)方法

1、可變移相法調(diào)相

可控相移網(wǎng)絡(luò)的種類很多，常用的是由變?nèi)荻O管與電感組成的LC并聯(lián)諧振回路。可采用多級(jí)單回路構(gòu)成的變?nèi)荻O管調(diào)相電路完成。見圖2-49所示。圖2-48可變移相法調(diào)相原理方框圖圖2-49三級(jí)單回路變?nèi)荻O管調(diào)相電路圖

信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)正文第八節(jié)

角度調(diào)制之二——相位調(diào)制（ACM-PM）

第二章

調(diào)制波的模擬調(diào)制

二、相位調(diào)制的實(shí)現(xiàn)方法

1、可變移相法調(diào)相

可變移相法的調(diào)相中當(dāng)uΩ(t)不同時(shí)，諧振回路的諧振頻率變化，輸出電壓相位也隨之變化情況如下。

信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)正文第八節(jié)

角度調(diào)制之二——相位調(diào)制（ACM-PM）

第二章

調(diào)制波的模擬調(diào)制

二、相位調(diào)制的實(shí)現(xiàn)方法

1、可變移相法調(diào)相

諧振回路的相頻特性如圖2-50所示。

調(diào)制電壓為零時(shí)，諧振回路的相頻特性如圖2-50(a)的曲線所示。

調(diào)制電壓大于零時(shí)，諧振回路的相頻特性如圖2-50(c)的曲線所示。

調(diào)制電壓小于零時(shí)，諧振回路的相頻特性如圖2-50(b)的曲線所示。

可見，可變移相法的調(diào)相在調(diào)制信號(hào)變化時(shí)，由于諧振電路中的變?nèi)荻O管上所受反向電壓變化，導(dǎo)致諧振頻率與載波信號(hào)的角頻率之間的關(guān)系變化，以致輸出電壓的相位產(chǎn)生變化。即由于調(diào)制信號(hào)的電壓引起輸出相位變化，這就是調(diào)相的工作原理。圖2-50諧振頻率變化產(chǎn)生的附加相移圖

信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)正文第八節(jié)

角度調(diào)制之二——相位調(diào)制（ACM-PM）

第二章

調(diào)制波的模擬調(diào)制

二、相位調(diào)制的實(shí)現(xiàn)方法

2、可變時(shí)延法調(diào)相

基本原理：可變時(shí)延法是將載波振蕩電壓通過一個(gè)受調(diào)制信號(hào)電壓控制的時(shí)延網(wǎng)絡(luò)，如圖2-51所示。其時(shí)延網(wǎng)絡(luò)的輸出電壓為：

式中：

信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)正文第八節(jié)

角度調(diào)制之二——相位調(diào)制（ACM-PM）

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調(diào)制波的模擬調(diào)制

二、相位調(diào)制的實(shí)現(xiàn)方法

3、矢量合成法調(diào)相

矢量合成法調(diào)相原理結(jié)構(gòu)方框圖見圖2-52所示。

調(diào)相波的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

圖2-52矢量合成法調(diào)相原理結(jié)構(gòu)方框圖

信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)正文第八節(jié)

角度調(diào)制之二——相位調(diào)制（ACM-PM）

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調(diào)制波的模擬調(diào)制

二、相位調(diào)制的實(shí)現(xiàn)方法

3、矢量合成法調(diào)相

實(shí)現(xiàn)線性調(diào)相需要滿足的條件：

當(dāng)單音頻調(diào)制時(shí)，調(diào)相信號(hào)可表示為：

故

信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)正文第八節(jié)

角度調(diào)制之二——相位調(diào)制（ACM-PM）

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調(diào)制波的模擬調(diào)制

三、相位調(diào)制的特點(diǎn)

相位調(diào)制和頻率調(diào)制有密切的關(guān)系。

調(diào)相時(shí)同時(shí)有調(diào)頻伴隨發(fā)生，調(diào)頻時(shí)也同時(shí)有調(diào)相伴隨發(fā)生，不過兩者的變化規(guī)律不同。在連續(xù)波調(diào)制中很少采用調(diào)相制，主要是用來作為得到調(diào)頻的一種方法。假設(shè)：基帶信號(hào)是數(shù)字信號(hào)：101011000110111010......如果直接傳送，則每一個(gè)碼元所攜帶的信息量是1比特。將信號(hào)的每3個(gè)比特編為一個(gè)組，即101，011，000，110，111，010......則一組中3個(gè)比特共有8種不同的排列，采用8種不同的相位進(jìn)行調(diào)制，用相位φ0表示000，φ1表示001，φ2表示010，......φ7表示111，就顯得簡(jiǎn)便多了。

信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)正文第八節(jié)

角度調(diào)制之二——相位調(diào)制（ACM-PM）

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調(diào)制波的模擬調(diào)制

四、調(diào)相波的數(shù)學(xué)表達(dá)式

1、下列式中各個(gè)代號(hào)的含義

信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)正文第八節(jié)

角度調(diào)制之二——相位調(diào)制（ACM-PM）

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調(diào)制波的模擬調(diào)制

四、調(diào)相波的數(shù)學(xué)表達(dá)式

2、時(shí)域調(diào)相信號(hào)的一般表達(dá)式

設(shè)調(diào)制信號(hào)為：

則瞬時(shí)相位為：

調(diào)相指數(shù)為：

信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)正文第八節(jié)

角度調(diào)制之二——相位調(diào)制（ACM-PM）

第二章

調(diào)制波的模擬調(diào)制

五、頻率調(diào)制和相位調(diào)制的波形圖比較

頻率調(diào)制和相位調(diào)制的波形比較圖見圖2-53所示。

基頻信號(hào)（uΩt）載波信號(hào)（uCt）調(diào)頻信號(hào)（FM）調(diào)相信號(hào)（PM）信號(hào)比較相位調(diào)制頻譜（m=1）相位調(diào)制頻譜（m=4）圖2-53頻率調(diào)制和相位調(diào)制的波形比較圖

信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)正文第八節(jié)

角度調(diào)制之二——相位調(diào)制（ACM-PM）

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調(diào)制波的模擬調(diào)制

六、調(diào)相波的解調(diào)1、調(diào)相波的解調(diào)原理

調(diào)相波的解調(diào)是從已調(diào)制信號(hào)中恢復(fù)出原低頻調(diào)制信號(hào)的過程。

調(diào)相波和調(diào)頻波一樣，不能直接使用包絡(luò)檢波器來解調(diào)，必須采用相位檢波器（鑒相器）和頻率檢波器（鑒頻器）進(jìn)行解調(diào)。鑒相器又可以作為某些鑒頻器的一個(gè)組成部分。采用“乘積鑒相”是常用的解調(diào)方法。其結(jié)構(gòu)方框圖見圖2-54所示。

圖2-54乘積型模擬鑒相器結(jié)構(gòu)方框圖

信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)正文第八節(jié)

角度調(diào)制之二——相位調(diào)制（ACM-PM）

第二章

調(diào)制波的模擬調(diào)制

通過低通濾波器得到：

其中：

當(dāng)利用得到：

六、調(diào)相波的解調(diào)1、調(diào)相波的解調(diào)原理

圖中：兩個(gè)輸入信號(hào)uS和uL必須有π/2的固定相位差，而得到uM。

信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)正文第八節(jié)

角度調(diào)制之二——相位調(diào)制（ACM-PM）

第二章

調(diào)制波的模擬調(diào)制

①鑒頻特性：是輸出電壓u0

與輸入信號(hào)頻差Δω

之間的關(guān)系曲線。

②鑒頻范圍：可以分成線性鑒頻范圍和最大鑒頻范圍。鑒頻特性的線性越好，則線性鑒頻范圍越寬，即這種鑒頻方法越好。