第10章-角度調(diào)制與解調(diào).ppt

1、概述角度調(diào)制和曹征原理頻率調(diào)制電路、10章角度調(diào)制和曹征電路(非線性頻率轉(zhuǎn)換電路)、返回主目錄、10。概述，頻率：載波的瞬時(shí)頻率由調(diào)制信號(hào)控制，進(jìn)行周期性變化，變化的大小與調(diào)制信號(hào)的振幅成正比，變化的周期由調(diào)制信號(hào)的頻率決定。載波稱(chēng)為中心頻率，頻率變化的部分稱(chēng)為頻率偏移。調(diào)制：載波的瞬時(shí)相位由調(diào)制信號(hào)周期性控制，變化的大小與調(diào)制信號(hào)的振幅成正比，變化的周期由調(diào)制信號(hào)的頻率決定。頻率調(diào)制和相位調(diào)制稱(chēng)為角度調(diào)制(碎片)。因?yàn)橄辔皇穷l率的積分，頻率的變化一定會(huì)引起相位的變化，反之亦然，所以頻率信號(hào)與時(shí)域特性、頻譜寬度、調(diào)制和解調(diào)的原理、實(shí)現(xiàn)方法等密切相關(guān)。角度調(diào)制和調(diào)整屬于非線性頻率變換，與屬于線性

2、頻率變換的幅度調(diào)制和調(diào)整相比，在原理和電路實(shí)現(xiàn)方面存在困難。角度調(diào)制信號(hào)比幅度調(diào)制信號(hào)更好地防止干擾，因此占用了更多的帶寬，但仍被廣泛使用。頻率調(diào)制指標(biāo)：1。頻譜寬度：分為寬帶頻率調(diào)制和窄帶頻率調(diào)制。2.寄生振幅調(diào)制：頻率波的振幅必須等寬，因此產(chǎn)生的額外振幅稱(chēng)為寄生振幅?？垢蓴_能力。頻率調(diào)制波的解調(diào)稱(chēng)為頻率情感。電磁波的技術(shù)要求：1 .感波交叉?zhèn)鲗?dǎo)：輸出電壓與瞬時(shí)頻率成正比。2.靈敏度：使鑒頻器正常工作所需的頻率波寬度。3.鑒頻波頻帶寬度：大于輸入頻率波的最大頻率偏移的兩倍。4.對(duì)寄生黑社會(huì)有一定的抑制力。5.穩(wěn)定性好。在牙齒中，模擬通信中，噸制比噸制優(yōu)越，因此大部分使用噸制。因此，在牙齒章節(jié)

3、中，雖然介紹電路時(shí)以頻率調(diào)制電路、頻率鑒頻(頻率解調(diào))電路為主題，但由于頻率調(diào)制信號(hào)和調(diào)制信任號(hào)碼之間的內(nèi)在聯(lián)系，頻率調(diào)制可以通過(guò)相位調(diào)制電路間接實(shí)現(xiàn)，鑒頻可以通過(guò)相位調(diào)制(相位解調(diào)、相位檢測(cè))電路間接實(shí)現(xiàn)，因此實(shí)際上還介紹了一些相位調(diào)制和鑒賞電路。10.2角度曹征波特性，10.2.1角度曹征信號(hào)的時(shí)域特性1。頻率曹征信號(hào)將高頻載波設(shè)置為u c=Ucm cosct，調(diào)制信號(hào)設(shè)置為u(t)時(shí)，頻率曹征信號(hào)的瞬時(shí)角度頻率(t)=c kfu(t)瞬時(shí)相位，上圖顯示頻率調(diào)制信號(hào)的振幅是恒定的，瞬時(shí)角度頻率與調(diào)制信號(hào)電壓成正比的角度頻率偏移(t)=kff最大角度頻率偏移M和頻率調(diào)制金志洙(最大相位偏移)

4、Mf分別為M=KF | U (T) |最大值，MF=KF | T0U (T) DT | MAX調(diào)制信號(hào)為單頻率信號(hào)時(shí)為U (2曹征信任號(hào)為UC=UCM control)其中，曹征信任號(hào)UPM=UCMCOSCT KPU(常識(shí)表明調(diào)制信號(hào)的振幅是恒定的)。瞬時(shí)相位與隨時(shí)間變化的載波相位c(t)=ct中調(diào)制電壓成比例的相對(duì)偏置(t)=kpu(t)，瞬時(shí)角度頻率與固定負(fù)載頻率中調(diào)制電壓的度數(shù)成比例的角度偏移(T)=最大角度頻率偏移M和調(diào)制金志洙(最大相位偏移)Mp分別為：(2)兩者的頻率和相位根據(jù)調(diào)制信號(hào)發(fā)生變化，都產(chǎn)生頻率偏移和偏轉(zhuǎn)。其中，(1)兩種頻率和相位隨著調(diào)制信號(hào)變化的規(guī)律不同，但頻率和相位

5、是微積分學(xué)關(guān)系，因此有密切的關(guān)系。(2)如表7.2.1所示，F(xiàn)M信號(hào)的FM金志洙Mf與調(diào)制頻率相關(guān)，最大頻率偏移與調(diào)制頻率無(wú)關(guān)，調(diào)制信號(hào)的最大頻率偏移與調(diào)制頻率相關(guān)，調(diào)制金志洙MP與調(diào)制頻率無(wú)關(guān)。(3)理論上，F(xiàn)M信號(hào)的最大角度頻率偏移MC可能會(huì)增大M牙齒，因?yàn)檩d波頻率C較高。調(diào)制范圍很大。因?yàn)橄辔灰?為周期，所以相信曹征號(hào)碼的最大相位偏轉(zhuǎn)(調(diào)制金志洙)Mf，所以調(diào)制范圍很小。FM信號(hào)和調(diào)制信任號(hào)的區(qū)別是：下圖說(shuō)明了調(diào)制信號(hào)分別是單頻正弦波和三角文件時(shí)的FM信號(hào)和調(diào)制信任號(hào)碼的相關(guān)波形。10.2.2角度曹征信號(hào)的頻譜如上分析所示，在單個(gè)頻率調(diào)制時(shí)，頻率調(diào)制信號(hào)類(lèi)似于信號(hào)曹征編號(hào)的時(shí)間域表達(dá)式，

6、由于僅瞬時(shí)部分根據(jù)正弦或馀弦函數(shù)而變化，因此沒(méi)有本質(zhì)區(qū)別，因此統(tǒng)一的角度曹征信號(hào)表達(dá)式U (T)=UCMCOS(上述可擴(kuò)展：u (t)=ucmcos) u(T)=UCM j0(m)cosct-2 J1(m)Sint sinct 2 J2(m)cos 2 tcos CT-2j 3(m)sin 3 TSI NCT 2j 4(m) : (1)滿(mǎn)足cn，振幅為jn (m) UCM，n=0，UCM是角度曹征信號(hào)的振幅。n牙齒偶數(shù)時(shí)，兩側(cè)的頻率分量振幅相同，相位相同。n牙齒奇數(shù)時(shí)，兩側(cè)的頻率分量振幅相等，相位相反。2) M牙齒確定后，每個(gè)角頻率分量的振幅值與N單調(diào)不變，有時(shí)牙齒為0。每個(gè)階貝塞爾函數(shù)隨M增

7、量變化的規(guī)律是衰減振動(dòng)，每個(gè)角頻率分量的振幅值與相應(yīng)的階貝塞爾函數(shù)成正比。(3)隨著M值的增加，振幅較大的角頻率分量數(shù)的增加，載荷頻率分量振幅為衰減振動(dòng)趨勢(shì)，在各個(gè)位置(例如，M=2405，5520)，載荷頻率分量為0。(4)如果角度曹征信號(hào)的振幅保持不變，M值改變，則總功率保持不變，但載波頻率和每個(gè)角頻率分量的功率重新分配。上述特征充分表明，碎片是與黑社會(huì)完全不同的非線性變頻過(guò)程。顯然，角度調(diào)整的逆過(guò)程，角度調(diào)整也是非線性頻率轉(zhuǎn)換過(guò)程。對(duì)于由多個(gè)頻率組件構(gòu)成的常規(guī)調(diào)制信號(hào)，角度曹征信號(hào)的總頻譜不僅是調(diào)制信號(hào)的每個(gè)頻率組件單獨(dú)調(diào)制時(shí)產(chǎn)生的頻譜的組合，而且還添加了許多頻率組件。例如，如果調(diào)制信號(hào)

8、由角度頻率為1、2的單頻率正弦波組成，則所述角度曹征信號(hào)的頻率分量不僅出現(xiàn)在cn1和cn2中，還出現(xiàn)在cn1p2、n、p=0、1、2中。10.2.3角度曹征信號(hào)的帶寬可以根據(jù)角度曹征信號(hào)的頻譜特性來(lái)查看。理論上，頻帶無(wú)限寬，但振幅大的頻率分量仍然集中在載波頻率附近，上下頻率在振幅上對(duì)稱(chēng)。Mf1時(shí)，窄頻帶角度信號(hào)的近似公式cos(Msint)1，sin(Msint)Msint固體(7.2.8)簡(jiǎn)化為：U (T)=UCMCOSS。BW2F (7.2.11)對(duì)于窄頻帶角度信號(hào)，通?？梢院雎杂行?帶寬)BW2(M 1)F (7.2.12) M 1或更高的每個(gè)截止頻率振幅小于角度信號(hào)振幅的10%對(duì)于

9、由一般調(diào)制信號(hào)形成的角度曹征波，可以使用最高調(diào)制角度頻率、替換式(7.2.11)或(7.2.12)獲取頻帶寬度。示例10.1如果需要已知音頻調(diào)制信號(hào)的最小頻率Fmin=20Hz、最大頻率Fmax=15kHz、最大頻率偏移fm=45kHz，則計(jì)算該頻率調(diào)制信號(hào)的頻率金志洙Mf、帶寬BW和帶寬內(nèi)每個(gè)頻率分量的功率總和(假定總頻率功率為1W)，解決方法：頻率調(diào)制信號(hào)的頻率調(diào)制金志洙Mf按調(diào)制頻率計(jì)算也就是說(shuō)，Mf=，因此，Mfmax=，BW=2(3 1)15103=120kHz是與F=15kHz對(duì)應(yīng)的Mf=3，因此，在表7.2.2中，Ucm=，因此帶寬內(nèi)的功率總和為了確保對(duì)應(yīng)于所有調(diào)制頻率的最大頻率

10、偏移不超過(guò)45kHz，除最大調(diào)制頻率外，其馀調(diào)制頻率的最大頻率偏移必須小于45kHz。此外，鳥(niǎo)瞰圖的祖先指數(shù)Mp與調(diào)制頻率無(wú)關(guān)。帶寬是片段信號(hào)頻譜元件的有效寬度，對(duì)于窄帶和非窄帶片段信號(hào)，帶寬分別定義為食(7.2.11)和(7.2.12)。帶寬內(nèi)頻率分量的功率總和至少占總功率的90%(例如，7.1為99)。非窄帶頻率調(diào)制信號(hào)的最大頻率偏移FM與帶寬BW的關(guān)系為BW=2(fm F) (7.2.13)，最大頻率偏移和帶寬是兩個(gè)容易混淆的茄子概念。最大頻率偏移是角度曹征信號(hào)瞬時(shí)頻率偏離載荷頻率的最大值。例如，在示例10.1中，如果載荷頻率為100 MHz，則頻率調(diào)制信號(hào)的瞬時(shí)頻率變化范圍為99.95

11、5MHz 100.045MHz。實(shí)現(xiàn)10.3角度曹征信號(hào)的調(diào)制原理1頻率調(diào)制原理頻率調(diào)制的方法一般有兩種。一個(gè)是直接頻率調(diào)制，另一個(gè)是間接頻率調(diào)制。(1)直接頻率調(diào)制。根據(jù)頻率調(diào)制信號(hào)瞬時(shí)頻率隨調(diào)制信號(hào)線性變化的基本特性，可以使用調(diào)制信號(hào)作為電壓控制振蕩器的控制電壓，從而使生成的振動(dòng)頻率根據(jù)調(diào)制信號(hào)規(guī)律發(fā)生變化。電壓控制振蕩器的中心頻率是載波頻率。顯然，這是實(shí)現(xiàn)FM的最直接的方法，因此稱(chēng)為直接FM。(2)間接頻率調(diào)制。首先累積調(diào)制信號(hào)u(t)，獲取u1(t)=t0u(t)dt，然后將u1(t)作為調(diào)制信號(hào)調(diào)節(jié)載波信號(hào)，從而從調(diào)制公式中獲得3360 u(T)=UCM coscc，因此，累積調(diào)制信

12、號(hào)后調(diào)制稱(chēng)為間接頻率調(diào)節(jié)或者間接頻率調(diào)制是借用調(diào)制進(jìn)行調(diào)制的方式。圖7.2.3是間接頻率調(diào)制結(jié)構(gòu)圖。2fm電路的主要性能指標(biāo)1) fm線性FM電路輸出信號(hào)瞬時(shí)頻率偏移與調(diào)制電壓的關(guān)系稱(chēng)為FM特性。理想的頻率調(diào)制特性必須是線性的，因此實(shí)際電路可能會(huì)發(fā)生非線性失真，應(yīng)盡可能減少。2)頻率靈敏度單位調(diào)制電壓變化引起的角度頻率偏移稱(chēng)為頻率靈敏度Sf，即Sf=。在線性頻率調(diào)制范圍內(nèi)，Sf等于KF。實(shí)際回路的頻率調(diào)制特性是非線性的。其中，線性部分可以實(shí)現(xiàn)的最大頻率偏移稱(chēng)為最大線性頻率偏移。正如公式Mf=，BW=2(Mf 1)F=2(fm F)所示，最大頻率偏移與fm金志洙和帶寬密切相關(guān)。不同的頻率調(diào)制系統(tǒng)

13、具有不同的最大頻率偏移，因此頻率調(diào)制電路可以達(dá)到的最大線性頻率偏移必須滿(mǎn)足要求。如果調(diào)頻廣播系統(tǒng)的要求是75kHz，則FM電視音頻系統(tǒng)的要求是50 kHz。4)載波穩(wěn)定性頻率調(diào)制電路的載波頻率(即中心頻率)穩(wěn)定性是接收電路能正常接收，相鄰信道不會(huì)徐璐干擾的重要保證。頻率穩(wěn)定度的要求取決于頻率廣播系統(tǒng)。例如，頻率必須小于2kHz，頻率必須小于500Hz，頻率必須小于500Hz。3)最大線性調(diào)制頻率偏移(又稱(chēng)最大線性頻率偏移)，三階原理實(shí)施相位調(diào)制的基本原則是使角頻率為C的高頻載波uc(t)通過(guò)可控制的相位移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生。在牙齒網(wǎng)絡(luò)中生成的相位移動(dòng)由調(diào)制電壓u(t)控制，滿(mǎn)足=kpu(t)關(guān)系圖7.2.4顯示了可控制的相位移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)相位調(diào)制圖。格式(7.2.4)中顯示的曹征信任號(hào)可以用以下格式寫(xiě)入： UPM=Ucmcosct KPU (T)=UCMCOS，=UCMCOSC (T-)。其中是比例系數(shù)。格式(7.2.14)表示曹征信任號(hào)，作為與調(diào)制電壓u(t)成比例的可控制延遲信號(hào)?？梢钥吹窖舆t和相位移動(dòng)本質(zhì)上是相同的。因此，將圖7.2.4中的可控制相位移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)更改為可控制的