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(hào)去控制高頻振蕩頻率，使瞬時(shí)頻率隨調(diào)制信號(hào)規(guī)律線性變化的過(guò)程。調(diào)相（PhaseModulation——PM）:用調(diào)制信號(hào)去控制高頻振蕩相位，使瞬時(shí)相位隨調(diào)制信號(hào)規(guī)律線性變化的過(guò)程。7.1概述有用信號(hào)：

載波信號(hào)：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(shí)頻率和瞬時(shí)相位隨調(diào)制信號(hào)變化的調(diào)制，稱為角度調(diào)制如果瞬時(shí)頻率隨調(diào)制信號(hào)線性變化，（幅度不變）稱為頻率調(diào)制（FrequencyModulation）如果瞬時(shí)相位隨調(diào)制信號(hào)線性變化，（幅度不變）稱為相位調(diào)制（PhaseModulation）從考察瞬時(shí)頻率和瞬時(shí)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(shí)頻率和瞬時(shí)相位載波信號(hào)全相角

瞬時(shí)相位稱某一時(shí)刻的全相角為瞬時(shí)相位瞬時(shí)頻率稱某一時(shí)刻的角頻率為瞬時(shí)頻率如果是純余弦信號(hào)，瞬時(shí)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(hào)的瞬時(shí)角頻率與調(diào)制信號(hào)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(hào)為單頻余弦信號(hào)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(hào)頻率調(diào)頻波的調(diào)制指數(shù)：相位調(diào)制:保持載波信號(hào)的中心角頻率不變，而使其瞬時(shí)相位與調(diào)制信號(hào)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(hào)幅度成正比其頻偏和調(diào)制信號(hào)幅度成正比，和調(diào)制信號(hào)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(shí)相位：瞬時(shí)相位：（3）比較調(diào)頻波和調(diào)相波的瞬時(shí)角頻率、附加相位和波形調(diào)制信號(hào)瞬時(shí)角頻率調(diào)頻波附加相位調(diào)制信號(hào)瞬時(shí)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(hào)的相角，只是該相角的變化隨調(diào)制信號(hào)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(hào)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(hào)的調(diào)頻波如果先將調(diào)制信號(hào)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(hào)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(hào)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(hào)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(hào)呈線性關(guān)系變化間接調(diào)頻現(xiàn)將調(diào)制信號(hào)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(hào)成線性關(guān)系變化。例如，在一個(gè)由LC回路決定振蕩頻率的振蕩器中，將一個(gè)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(hào)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(hào)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(jí)，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(duì)于調(diào)頻波而言，調(diào)制信息包含在已調(diào)信號(hào)瞬時(shí)頻率的變化中，所以解調(diào)的任務(wù)就是把已調(diào)信號(hào)瞬時(shí)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(jiǎn)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(jiàn)教材第7章。2、利用調(diào)頻波的過(guò)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(hào)變化的，所以它們?cè)趩挝粫r(shí)間內(nèi)過(guò)零點(diǎn)的數(shù)目將不同。當(dāng)瞬時(shí)頻率高時(shí)，過(guò)零點(diǎn)的數(shù)目就多，瞬時(shí)頻率低時(shí)，過(guò)零點(diǎn)的數(shù)目就少。利用調(diào)頻波的這個(gè)特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)解調(diào)。過(guò)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(shí)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(hào)。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(shí)t0時(shí)間的方法。移相器對(duì)于由單頻余弦信號(hào)對(duì)載波調(diào)頻所得到的調(diào)頻信號(hào)將其延時(shí)t0

后可表示為：

如果的值較小，使得，則上式可簡(jiǎn)化為：原調(diào)頻信號(hào)的相角附加相位與調(diào)制信號(hào)成線性關(guān)系包含了調(diào)制信號(hào)的信息該式表明，調(diào)頻波延時(shí)后，得到一個(gè)調(diào)相-調(diào)頻波。0t通常要求延時(shí)。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(hào)成正比，所以變換后信號(hào)的幅度變化也與調(diào)制信號(hào)成正比。然后用幅度解調(diào)器解調(diào)，即可得到所需信號(hào)。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(duì)t求導(dǎo)的辦法。

對(duì)時(shí)間域微分；（相位鑒頻器）p390

對(duì)頻率域微分：（雙失諧回路鑒頻器）P386調(diào)頻波對(duì)時(shí)間取導(dǎo)后仍為一調(diào)頻波，其瞬時(shí)頻率變化規(guī)律與原調(diào)頻信號(hào)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(shí)頻率成正比。因瞬時(shí)頻率表示了調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律，所以幅度變化也反映了調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律。調(diào)頻波對(duì)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(hào)傳輸過(guò)程中，信號(hào)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(hào)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。