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高频电子教案配套教学课件第三版高频电子教案教学课件作者第三版 61

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1、第6章角度调制和解调电路主要要求掌握瞬时角频率与瞬时相位的关系掌握调频和调相信号的概念异同和关系掌握调频和调相信号的典型表达式主要参数和波形特点了解调角信号的频谱理解其带宽概述 1 角度调制AngleModulation 频率调制FM FrequencyModulation 用待传输的低频信号去控制高频载波信号的频率相位调制PM PhaseModulation 用待传输的低频信号去控制高频载波信号的相位 2 调制的本质幅度调制频谱的线性搬移角度调制频谱的非线性变换 3 调制的特征载波已调波调幅波振幅调频波角频率调相波相位 t 和 t 都是相位的变化也都是角频率的变化 6 1调角信号的基本特性 6 1 1瞬时角频率与瞬时相位设一长度为Um的旋转矢量以 t 的角速度绕O反时针旋转实轴 t t t 0 t 0 Um 瞬时相位瞬时角频率当 c时 O 6 1 2调频信号与调相信号一调频信号载波调制信号调频波瞬时角频率 t c kfu t rad s V c 角频偏瞬时相位附加相移已调波令 0 0 单频调制时 u t U mcos

2、t t c kfU mcos t c mcos t 调频指数最大角频偏 t c kfu t c 单频调制波形调制信号调频信号瞬时角频率变化附加相移变化 u 为波峰时调频波瞬时角频率最大为 c m u 为波峰时调频波瞬时角频率最小为 c m t c mcos t 二调相信号载波调制信号当u t U mcos t 调相波 t ct kpu t ct t rad V 瞬时相位瞬时相位 t ct mpcos t 瞬时附加相移 t mpcos t 瞬时角频率 c mp sin t c msin t 调相指数单频调制波形 t mpcos t t c msin t 调相信号调制信号 mp mp 附加相移变化 mp 瞬时角频率变化 m 三调频信号与调相信号的关系表6 6 1 调制信号u t U mcos t 载波uc t Umcos ct 调频调相瞬时角频率 t c kfu t c mcos t c msin t 瞬时相位 t ct kpu t ct mpcos t 最大角频偏 m kfU m mf kpU m mp 最大相移 mp kpU m 调制前后载波振幅均保持不

3、变将调制信号先微分然后再对载波调频则得调相信号将调制信号先积分再对载波进行调相则得调频信号调频与调相可互相转换 U m一定 m和mf mP 随变化的曲线 m 最大角频偏 mf mP 最大相位偏移调频信号调相信号例6 1 1 已知 u t 5cos 2 103t V 调角信号 uo t 10cos 2 106t 10cos 2 103t V 判断调频调相求调制指数载波频率及振幅最大频偏解 2 106t 10cos 2 103t 附加相移 t 10cos 2 103t u t 为调相信号调相指数mp 10rad ct 2 106t 载波频率fc 106 Hz fm mpF 最大频偏振幅Um 10V 10 103 10kHz 例6 1 2 一组频率为300 3000Hz的信号振幅相同调频时最大频偏 fm 75kHz 调相时最大相移mp 2rad 试求 1 调频时mf的变化范围 2 调相时 fm的范围解 1 调频时 2 调相时 6 1 3调角信号的频谱与带宽一调角信号的频谱 FM PM的数学表达式只是附加相移相差 2 故表为 Jn m 为以m为

4、宗数的n阶第一类贝塞尔函数上边频下边频可见调角信号频谱不是调制信号频谱的线性搬移而是由载频分量和角频率为 c n 的无限对上下边频分量构成这些边频分量和载频分量的角频率相差n 当n为奇数时上下边频分量的振幅相同但极性相反当n为偶数时上下两边频分量的振幅和极性都相同而且载频分量和各边频分量的振幅均随Jn m 而变化 12345678910111213 m Jn m 贝塞尔函数曲线 1 00 80 60 40 20 0 2 0 4 n 0 n 1 n 2 n 3 m取不同值时可获得不同频谱 m 1 m 2 4 m 5 n增大时总趋势使边频分量振幅减小 m越大具有较大振幅的边频分量就越多且有些边频分量振幅超过载频分量振幅当m为某些值时载频分量可能为零 m为其它某些值时某些边频分量振幅可能为零二调角信号的带宽理论上 BW 实际上当n m 1 时 Jn m 0 1 BW 2 m 1 F 当m 1 当m 1 BW 2F BW 2mF 2 fm 例调频广播国标规定Fmax 15kHz fm 75kHz 180kHz 作业 6 26 46 5 由于n增大时总趋势使边频分量振幅减小因此离开载频较远的边频振幅都很小在传送和放大过程中舍去这些边频分量不会使调角信号产生明显的失真因此调角信号实际所占的有效频带宽度是有限的称为窄带调角信号称为宽带调角信号三调角信号的功率调角波的平均功率等于未调制的载波功率即改变m 仅使载波分量和各边频分量之间的功率重新分配而总功率不会改变四调角信号的应用与调幅信号相比调角信号优点抗干扰能力强和设备利用率高为等幅信号幅度不携带信息故可采用限幅电路消除干扰所引起的寄生调幅功率等于未调制时的载波功率与调制指数m无关不论m为多大发射机末级均可工作在最大功率状态从而可提高发送设备的利用率缺点有效带宽比调幅大得多且有效带宽与m相关不宜在信道拥挤且频率范围不宽的短波波段使用而适合在频率范围很宽的超高频或微波波段使用

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