高频电子线路-高频电子电路6.1

第 6 章 角度调制和解调 （angle modulation and demodulation ）,6.1 概述,6.2 调角信号的分析,6.3 调频电路,6.4 调频波的解调原理及电路,休息 1,休息 2,任意正弦波信号：,frequency modulation FM :,phase modulation PM:,角度调制,AM调制方式中,AM,DSB,属于频谱线性搬移电路,调制信号寄生于已调信号的振幅变化中,FM,PM,调制方式中：属于频谱的非线性搬移电路,已调波为等幅波,调制信息寄生于已调波的频率和相位变化中,SSB,6.1 概述,休息 1,休息 2,从已调波中检取出原调制信号的过程称为解调,(FM)频率解调鉴频,(frequency discrimination),(PM)相位解调检相,(phase detection),休息 1,休息 2,6.2 调角信号的分析,一.调角信号的分析与特点,1.瞬时频率和瞬时相位（ instantaneous frequency and phase）,如果设高频载波信号为 ：,休息 1,休息 2,调制信号：,（1）调频FM：由于已调波频率随调制信号线形变化，则有：,其中：: 载波角频率，FM波的中心频率.,： 调频灵敏度，,单位调制信号振幅引起的频率偏移 .,瞬时频率偏移（简称频偏）,寄载了调制信息，表示瞬时频率相对于载波频率的偏移 .,最大频偏,另外，由瞬时频率与所对应的瞬时相位的关系，若设,则有：,其中：,：瞬时相位偏移，,2. 调频信号与调相信号的数学表示：,设：载波：,最大相位偏移：,所以有：,对于单一频率调制的FM波，由于,由于已调波的相位随调制信号线形变化，则有：,2相位调制：,另外，由瞬时相位与所对应的瞬时频率之间的关系，可得：,最大频偏:,PM波的表达式为：,(1) 瞬时频率,3. 调频信号与调相信号的比较,(2)瞬时相位,(3)最大频偏,(4)最大相偏：,(5) 表达式:,讨论：（1）一般调角信号的表达式：,（2）FM波：,（3）PM波：,（3）调频波的波形,休息1,休息2,如果用m代替mf 或 mp ，把 FM 和 PM信号用统一的调角信号来表示,且令,，则单位频率调制的调角信号的表示式可统一,表达成为：,（利用三角公式：,可展开成以下级数：,6.2.3调角信号的频谱与带宽,又利用三角函数积化和差公式：,休息1,休息2,所以上式最终可表示为：,讨论：在单一频率信号调制下，调角信号频谱具有的特点：,一般有 :,2由第一类Bessel function的性质：,所以有 :,各边频分量与载频分量之间的频率间距为n ，且当n为偶数时，上下边频分量符号相同，而当n=奇数时，上下边频分量符号相反。,凡是振幅小于未调载波振幅的10%15%的边频分量可以忽略不计。,实际上可以把调角信号认为是有限带宽的信号，这取决于实际应用中允许解调后信号的失真程度。,工程上有两种不同的准则：,(1) 比较精确的准则：FM信号的带宽包括幅度大于未调载波振幅1%以上的边频分量，即,如果在满足上述条件下的最高边频的次数为n max，则FM信号的带宽为 BFM=2nmax 或 BFM=2nmaxF，其中,利用B e s s e l function可得近似公式:,(2) 常用的工程准则：,由Bessel function可得 BFM=2(mf+1)F,休息1,休息2,2调频信号的带宽,对有限频带的调制信号，即F= F minF max，,调角信号的频带为：,根据前述分析可知，由贝塞尔函数可知：载波分量和边频分量的振幅均与mf或mp有关，mf/mp越大，有效边频分量越多1.当调制信号频率F发生变化时，调频波的调制指数mf与F成反比变化，其频宽宽度基本不变，故称恒带调制。2.当调制信号频率F变化时，调相波的调制指数mp与F无关，其频带宽度随调制频率F变化。频谱图如图所示。,最大相偏：,设F=1kHz，mf= mp=12，这时，FM与PM信号的谱宽相等，为26kHz。但是当调制信号幅度不变而频率增加到2kHz及4kHz时，对FM波来说，虽然调制频率提高了，但因mf减小，使有效边频数目减小，所以有效谱宽只增加到28kHz及32kHz，即增加是有限的。对PM波来说，mp不变，故谱宽随F成正比例地增加到52kHz及104kHz，因而占用的频带很宽，极不经济。,6.3 调频电路,休息1,休息2,6.3.1 实现调频、调相的