第五章 模擬調制系統(tǒng)——非線性調制

1、邯鄲學院邯鄲學院第四章第四章 模擬調制系統(tǒng)模擬調制系統(tǒng)通信原理及實驗通信原理及實驗20082008電子信息工程電子信息工程4.3.1 角度調制邯鄲學院邯鄲學院回顧回顧調制的概念：調制的概念： 將基帶信號進行各種變換后再傳輸?shù)倪^程將基帶信號進行各種變換后再傳輸?shù)倪^程（1）波形特點：幅度隨基帶信號變化呈正比變化（2）頻譜特點：從基帶簡單的搬移到頻帶上頻譜的搬移是線性的，所以稱為線性調制線性調制邯鄲學院邯鄲學院Ac+m(t)上邊帶下邊帶下邊帶上邊帶twtmAtucccos)()()()(21)()()(cccccMMAu邯鄲學院邯鄲學院cos0tOttOm(t)sDSB(t)OtOccM()OHHS

2、DSB()Occ載波反相點2Hm(t)M()twtmtScDSBcos)()()(21)(21)(ccDSBwwMwwMwS邯鄲學院邯鄲學院F () HHSDSB() ccOO 上邊帶 下邊帶 下邊帶 上邊帶 ccO上邊帶頻譜O cc下邊帶頻譜)()()(wHwSwSSSBDSBSSB邯鄲學院邯鄲學院M()2B2BODSB()ccO(a)(b)SSB()OccccVSB()O(c)(d)()()(21)(wHwwMwwMwSVSBccVSB邯鄲學院邯鄲學院引言引言 角度調制與線性調制不同，已調信號頻譜不再是原調制信號頻譜的線性搬移，而是頻譜的非線性變換，會產(chǎn)生與頻譜搬移不同的新的頻率成分，故又

3、稱為非線性調制。邯鄲學院邯鄲學院引言引言2.分類分類頻率調制：改變載波的瞬時頻率相位調制：改變載波的瞬時相位均為角度變化，統(tǒng)稱角度調制 1.對比對比線性調制：改變信號幅度進行頻譜搬移，基帶頻譜 結構不變非線性調制：頻譜搬移后基帶譜結構改變，是非線 性變換邯鄲學院邯鄲學院0101020203034.3.1 角度調制的基本概念角度調制的基本概念4.3.2 窄帶調頻窄帶調頻4.3.3 寬帶調頻寬帶調頻04044.3.4 調頻信號的產(chǎn)生與解調調頻信號的產(chǎn)生與解調邯鄲學院邯鄲學院4.3.1 角度調制的基本概念dttdw/ )(調頻波時域表達式： )(cos)(ttwAtacc瞬時頻率偏移 w是調制信號m

4、(t)的線性函數(shù)： )(tmKwf調頻靈敏度：fK（起始相位設為零） 1、調頻波的時域表達式、調頻波的時域表達式dttmktf)()(邯鄲學院邯鄲學院則調頻信號的一般表達式一般表達式為： )(cos)(cos)(dttmKtwAdttwAtufccc下面研究調制信號為單一頻率余弦波的特殊情況：( )cosmm tUtcosccmcuUw t即： 則單一頻率余弦調制的調頻波電壓表示單一頻率余弦調制的調頻波電壓表示為： cos(sin)cmcfuUw tmt其中， .mfmfwk Um為調頻波的最大相位偏移又稱調頻指數(shù) 1、調頻波的時域表達式、調頻波的時域表達式4.3.1 角度調制的基本概念邯鄲學

5、院邯鄲學院mwfm.mfmwk U是表征調頻波的兩個重要參數(shù)。與調制信號幅度成正比而與調制信號頻率無關；與有調制信號幅度引起的最大頻偏成正比，而與調制信號頻率成反比。1、調頻波的時域表達式、調頻波的時域表達式.mfmfwk Um4.3.1 角度調制的基本概念邯鄲學院邯鄲學院調頻波波形 u t 0 t u(t) o o om o+m 2 t o (t) t o (t) o mf (a) (b) (c) (d) m ( )cosmm tUtcos(sin)cmcfuUw tmtdttdwtmKwwtwcfc)()()(tfsinm邯鄲學院邯鄲學院2、調相波的時域表達式、調相波的時域表達式瞬時相位偏

6、移 )(t是調制信號 m(t)的線性函數(shù)： )()(tmKtp調相靈敏度：pK瞬時相位： 為載波相位twtmKtwtcPc)()(則調相信號的一般表達式一般表達式為： )(cos)(tmKtwAtuPcc4.3.1 角度調制的基本概念調相波時域表達式： )(cos)(ttwAtacc邯鄲學院邯鄲學院2、調相波的時域表達式、調相波的時域表達式則單一頻率余弦調制的調相波電壓表示單一頻率余弦調制的調相波電壓表示為： cos(cos)cmcpuUw tmt其中 ppmmk U是調相波最大相位偏移又稱調相指數(shù)。 ( )cosptmt瞬時相位偏移： .mpmpwk Um 其中 4.3.1 角度調制的基本概

7、念( )cosmm tUtcosccmcuUw t即：邯鄲學院邯鄲學院調相波調相波v t02 to ( t) to( t)o(a)( c )( d)m( )cosmm tUt( )sincmw twwtcos(cos)cmcpuUw tmtcospmt可以看到調頻波和調相波在當調制信號為單一頻率音頻信號時，兩種已調波的頻譜結構是類似的。邯鄲學院邯鄲學院2、調相波的時域表達式、調相波的時域表達式mwpmmwmUpmmU、是表征調相波的兩個重要參數(shù)，與調制信號幅度、頻率成正比；只與調制信號幅度成正比而與調制頻率無關與調頻波不同。.mpmpwk Um ppmmk U4.3.1 角度調制的基本概念邯鄲

8、學院邯鄲學院2、調相波的時域表達式、調相波的時域表達式tdtt0)(t）（dttdtw)()(是角度調制的兩個基本關系式，它說明了瞬時相位是瞬時角速度對時間的積分，同樣，瞬時角頻率為瞬時相位對時間的變化率。由于頻率與相位之間存在著微頻率與相位之間存在著微積分關系積分關系，因此不論是調頻還是調相，結果使瞬時頻結果使瞬時頻率和瞬時相位都發(fā)生變化率和瞬時相位都發(fā)生變化。只是變化規(guī)律與調制信號的關系不同。4.3.1 角度調制的基本概念邯鄲學院邯鄲學院2、調相波的時域表達式、調相波的時域表達式對調頻而言對調頻而言 mfmwk U.mfmfwk Um.mpmpwk Um 頻偏頻偏調相指數(shù)調相指數(shù)對調相而言

9、對調相而言ppmmk U4.3.1 角度調制的基本概念邯鄲學院邯鄲學院 由此可知，調頻波的頻偏與調制頻率由此可知，調頻波的頻偏與調制頻率 無關，調頻指數(shù)無關，調頻指數(shù)m mf f則則與與 成反比；調相波的頻偏成反比；調相波的頻偏p p與與 成正比，調相指數(shù)則與成正比，調相指數(shù)則與 無關。無關。這是調頻、調相二種調制方法的根本區(qū)別。它們之間的關系參這是調頻、調相二種調制方法的根本區(qū)別。它們之間的關系參見下圖。見下圖。 o m=KfUmm f.fmk UmW= o mp = KpUm m= KpUm (a) (b) 頻偏和調制指數(shù)與調制頻率的關系頻偏和調制指數(shù)與調制頻率的關系( (當當U U 恒定時恒定時) ) (a) (a) 調頻波；調頻波；(b) (b) 調相波調相波 4.3.1 角度調制的基本概念邯鄲學院邯鄲學院表表1 FM波和波和PM波的比較波的比較調制信號調制信號m(t)，載波，載波Umcos 0(t)FM波波PM波波數(shù)學表達數(shù)學表達式式瞬時頻率瞬時頻率瞬時相位瞬時相位最大頻偏最大頻偏調制指數(shù)