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1、第第6 6章章 角度調(diào)制與解調(diào)角度調(diào)制與解調(diào)n調(diào)角波的基本性質(zhì)調(diào)角波的基本性質(zhì)n調(diào)頻波調(diào)頻波n調(diào)相波調(diào)相波n調(diào)頻電路調(diào)頻電路n直接調(diào)頻直接調(diào)頻n間接調(diào)頻間接調(diào)頻n鑒頻器鑒頻器n斜率鑒頻斜率鑒頻n相位鑒頻相位鑒頻內(nèi)內(nèi)容容提提要要特點:特點:(1 1)非線性調(diào)制非線性調(diào)制; 角度調(diào)制:角度調(diào)制:用調(diào)制信號控制高頻載波的用調(diào)制信號控制高頻載波的瞬時頻率瞬時頻率或瞬時相位或瞬時相位,使,使高頻載波的瞬時頻率或瞬時相位高頻載波的瞬時頻率或瞬時相位隨調(diào)制信號的大小而變化的調(diào)制方式隨調(diào)制信號的大小而變化的調(diào)制方式。角度調(diào)制后已調(diào)波的角度調(diào)制后已調(diào)波的振幅保持不變振幅保持不變。(2 2)抗干擾性強抗干擾性強:
2、因為干擾信號體現(xiàn)在信號的幅度:因為干擾信號體現(xiàn)在信號的幅度上,而調(diào)角信號的信息體現(xiàn)在瞬時頻率或相位上。上,而調(diào)角信號的信息體現(xiàn)在瞬時頻率或相位上。解調(diào)之前可用限幅電路去掉干擾信號。解調(diào)之前可用限幅電路去掉干擾信號。調(diào)頻與調(diào)相都引起相角變化,統(tǒng)稱為調(diào)頻與調(diào)相都引起相角變化,統(tǒng)稱為角度調(diào)制角度調(diào)制;調(diào)角波沒有引起振幅變化,所以為調(diào)角波沒有引起振幅變化,所以為等幅波等幅波。角度調(diào)制信號的基本特征角度調(diào)制信號的基本特征設(shè)高頻信號設(shè)高頻信號:0( )cos()cos ( )cmmv tVtVt若沒有調(diào)制若沒有調(diào)制: 與初相位與初相位 為常數(shù)為常數(shù)00( ) tt0( ) tt角度調(diào)制時角度調(diào)制時:頻率和
3、相角都是變頻率和相角都是變量量( ) t( ) t( )( )dttdt00( )( )ttt dt瞬時角頻率瞬時角頻率瞬時相角瞬時相角6.1.1 6.1.1 調(diào)角波的基本性質(zhì)調(diào)角波的基本性質(zhì)6.1.2 6.1.2 調(diào)頻波調(diào)頻波調(diào)頻波(調(diào)頻波(FMFM):瞬時角頻率與調(diào)制信號成):瞬時角頻率與調(diào)制信號成線性線性關(guān)系,關(guān)系,而初始相位不變。而初始相位不變。( )( )coscfcfMtk vtk Vt瞬時角頻移瞬時角頻移 ( )( )( )coscffMttk vtk Vt載波載波“中心中心”頻率頻率 c最大角頻偏最大角頻偏 max( )mffMk vtk V調(diào)頻靈敏度調(diào)頻靈敏度 fk/()ra
4、ds V瞬時角頻率瞬時角頻率最大角頻偏指由調(diào)制信號引起的瞬時角頻率偏離中最大角頻偏指由調(diào)制信號引起的瞬時角頻率偏離中心角頻率的最大值。心角頻率的最大值。 6.1.2 6.1.2 調(diào)頻波調(diào)頻波0000( )( )sinsintfMccftt dtk Vtttmt 調(diào)頻指數(shù)調(diào)頻指數(shù): 調(diào)頻波表達式:調(diào)頻波表達式:fMmmfk VfmF 0cos ( )cos(sin)FMCMCMcfvtVtVtmt ( )coscfMtk Vt瞬時角頻率瞬時角頻率瞬時相角瞬時相角調(diào)頻信號波形調(diào)頻信號波形 0cos ( )cos(sin)FMCMCMcfvtVtVtmt 0uFM0ttmttC(t )uC00u(
5、)coscfMtk VtVCM調(diào)相波(調(diào)相波(PMPM):瞬時相位與:瞬時相位與 成線性關(guān)系成線性關(guān)系( )vt000( )( )coscoscPcPMcpttk vttk Vttmt瞬時相位瞬時相位 瞬時相移瞬時相移 ( )( )cosPptk vtmt調(diào)相指數(shù)為瞬時相移的最大值調(diào)相指數(shù)為瞬時相移的最大值( (最大相位偏移最大相位偏移) ) max( )pPPMmk vtk VPk調(diào)相靈敏度調(diào)相靈敏度 單位為單位為/rad V6.1.3 6.1.3 調(diào)相波調(diào)相波由瞬時相位與所對應(yīng)的瞬時角頻率之間的關(guān)系,可得由瞬時相位與所對應(yīng)的瞬時角頻率之間的關(guān)系,可得: ( )( )( )sincpcpdt
6、dvttkmtdtdt最大角頻偏最大角頻偏: : max( )|mppMpdvtkk Vmdt PMPM波的表達式波的表達式00cos( )coscosPMCMcpCMcpvVtk vtVtmt sincmt0( )( )cPttk vt調(diào)相波的波形示意調(diào)相波的波形示意單音調(diào)角信號參數(shù)比較單音調(diào)角信號參數(shù)比較頻率調(diào)制頻率調(diào)制FM相位調(diào)制相位調(diào)制PM瞬時角頻率瞬時角頻率瞬時角頻偏瞬時角頻偏瞬時相位瞬時相位附加相位附加相位最大頻偏最大頻偏最大附加相移最大附加相移(調(diào)制指數(shù))(調(diào)制指數(shù))表達式表達式tVktmfcfcos)(mfmVktVktmffcos)(tVkttmfcfsin)(/mffmVk
7、MtVktmffsin)/()()sincos()(tMtVtvfccmFMmppVkMtVkttmpcpcos)(tMtpPsin)(tVktmpcPsin)(tVktmppcos)(mpmVk)coscos()(tMtVtvPccmPM例題:例題:6-16-1調(diào)角波的頻譜與帶寬調(diào)角波的頻譜與帶寬n頻譜分布特點頻譜分布特點:BW2mF=2fm(寬帶調(diào)角信號寬帶調(diào)角信號) )(2) 1(2mFfFmBWn帶寬估算方法(卡爾遜公式)帶寬估算方法(卡爾遜公式):當當m m遠小于遠小于1時時:當當m m遠大于遠大于1 1時時:BW=2F(窄帶調(diào)角信號窄帶調(diào)角信號)調(diào)角信號的功率分布調(diào)角信號的功率分布
8、22( )2mnnLVPJmR根據(jù)貝塞爾函數(shù)性質(zhì)可知根據(jù)貝塞爾函數(shù)性質(zhì)可知 2( )1nnJm調(diào)角信號的平均功率調(diào)角信號的平均功率 調(diào)角波的平均功率等于各個頻率成分的平均功率之和。調(diào)角波的平均功率等于各個頻率成分的平均功率之和。22mLVPR 平均功率與調(diào)角信號的振幅有關(guān),等于未調(diào)制的載波平均功率與調(diào)角信號的振幅有關(guān),等于未調(diào)制的載波功率,而與調(diào)制指數(shù)功率,而與調(diào)制指數(shù)m m無關(guān)。當調(diào)角振幅一定時,其平無關(guān)。當調(diào)角振幅一定時,其平均功率也就一定,均功率也就一定,改變改變m m的值可以改變載波分量和各邊的值可以改變載波分量和各邊頻分量之間的功率重新分配,但總功率不會改變。頻分量之間的功率重新分配
9、,但總功率不會改變。n例題例題:為了產(chǎn)生一個:為了產(chǎn)生一個調(diào)頻調(diào)頻波,假設(shè)載波信波,假設(shè)載波信號為號為 ,調(diào)制信號為,調(diào)制信號為n ,且單位電壓產(chǎn)生的,且單位電壓產(chǎn)生的頻偏為頻偏為 。n求:(求:(1 1)寫出瞬時相位)寫出瞬時相位 、瞬時角頻、瞬時角頻 率率 ;n(2 2)寫出該調(diào)頻波的表達式;)寫出該調(diào)頻波的表達式;n(3 3)單位電阻上消耗的平均功率。)單位電阻上消耗的平均功率。6( )5cos(210 )( )cv tt V3( )4cos(22 10 )( )vtt V 3210/radsv( ) t( ) t6.2 6.2 調(diào)頻電路調(diào)頻電路n直接調(diào)頻電路直接調(diào)頻電路n變?nèi)荻O管調(diào)相
10、電路變?nèi)荻O管調(diào)相電路n矢量合成法間接調(diào)頻矢量合成法間接調(diào)頻n可變時延法調(diào)相可變時延法調(diào)相n間接調(diào)頻電路間接調(diào)頻電路n變?nèi)荻O管調(diào)頻電路變?nèi)荻O管調(diào)頻電路n晶體振蕩器調(diào)頻電路晶體振蕩器調(diào)頻電路6.2.1 6.2.1 概述概述1 1 產(chǎn)生調(diào)頻波的方法產(chǎn)生調(diào)頻波的方法(1 1)直接調(diào)頻直接調(diào)頻調(diào)頻波的瞬時頻率與調(diào)制信號成正比。調(diào)頻波的瞬時頻率與調(diào)制信號成正比。 用調(diào)制信號直接控制載波振蕩器的振蕩頻率,使用調(diào)制信號直接控制載波振蕩器的振蕩頻率,使振蕩頻率隨調(diào)制信號變化。振蕩頻率隨調(diào)制信號變化。調(diào)制信號調(diào)制信號振蕩器振蕩器調(diào)頻信號調(diào)頻信號fosc主要決定于回路的元件參數(shù)主要決定于回路的元件參數(shù)L和和C
11、,所以只要調(diào)制信所以只要調(diào)制信號去控制振蕩回路的號去控制振蕩回路的L L和和C C,就可達到產(chǎn)生調(diào)頻信號的,就可達到產(chǎn)生調(diào)頻信號的目的。例如變?nèi)荻O管的調(diào)頻。目的。例如變?nèi)荻O管的調(diào)頻。(2 2)間接調(diào)頻間接調(diào)頻調(diào)頻波的瞬時相位與調(diào)制信號積分成正比調(diào)頻波的瞬時相位與調(diào)制信號積分成正比。10( )tKvt dt( )v t積分電路積分電路調(diào)相器調(diào)相器調(diào)頻波調(diào)頻波晶體振晶體振蕩器蕩器cosCMcVt用調(diào)制信號的積分值去控制調(diào)相電路,使調(diào)相電路的用調(diào)制信號的積分值去控制調(diào)相電路,使調(diào)相電路的輸出相位與調(diào)制信號成正比。輸出相位與調(diào)制信號成正比。對調(diào)頻波產(chǎn)生電路的要求:對調(diào)頻波產(chǎn)生電路的要求:要求載波穩(wěn)
12、定度高,調(diào)制特性線性度好,頻偏大小合適。要求載波穩(wěn)定度高,調(diào)制特性線性度好,頻偏大小合適。(1 1)直接調(diào)頻電路直接調(diào)頻電路:原理簡單、頻偏較大,原理簡單、頻偏較大, 但頻率的穩(wěn)定度不高但頻率的穩(wěn)定度不高。(2)間接調(diào)頻電路間接調(diào)頻電路:頻率穩(wěn)定度高頻率穩(wěn)定度高( (晶振),但晶振),但 頻偏比較小,需要擴展頻偏。頻偏比較小,需要擴展頻偏。6.3 6.3 鑒頻器鑒頻器n鑒頻實現(xiàn)原理鑒頻實現(xiàn)原理 鑒頻特性鑒頻特性 鑒頻實現(xiàn)方法鑒頻實現(xiàn)方法n斜率鑒頻器斜率鑒頻器n正交鑒頻器正交鑒頻器n斜率鑒頻斜率鑒頻 原理原理鑒頻實現(xiàn)原理鑒頻實現(xiàn)原理鑒頻實現(xiàn)方法鑒頻實現(xiàn)方法n正交鑒頻正交鑒頻 原理原理 本章小結(jié)本
13、章小結(jié)n調(diào)角信號的基本概念,包括定義、表達式、頻譜調(diào)角信號的基本概念,包括定義、表達式、頻譜結(jié)構(gòu)、有效帶寬及功率等參數(shù)。結(jié)構(gòu)、有效帶寬及功率等參數(shù)。n調(diào)頻的方法有調(diào)頻的方法有直接調(diào)頻法直接調(diào)頻法和和間接調(diào)頻法間接調(diào)頻法兩種兩種。n斜率鑒頻和正交鑒頻是兩種主要鑒頻方式。斜率鑒頻和正交鑒頻是兩種主要鑒頻方式。n斜率鑒頻器是先斜率鑒頻器是先頻幅轉(zhuǎn)換頻幅轉(zhuǎn)換,后,后包絡(luò)檢波包絡(luò)檢波;正交鑒;正交鑒頻器是頻器是先頻相轉(zhuǎn)換先頻相轉(zhuǎn)換,后,后鑒相鑒相。作業(yè)作業(yè) 6-2 6-3 6-2 6-3 第六章第六章 習題習題填空題填空題1、斜率鑒頻器是先將調(diào)頻信號變換成斜率鑒頻器是先將調(diào)頻信號變換成_信號,信號,然后
14、用然后用_進行解調(diào)得到調(diào)制信號。進行解調(diào)得到調(diào)制信號。2 2調(diào)頻有兩種方法,分別稱為調(diào)頻有兩種方法,分別稱為 和和 。3 3直接調(diào)頻的優(yōu)點是直接調(diào)頻的優(yōu)點是 ,間接調(diào)頻的優(yōu)點是間接調(diào)頻的優(yōu)點是 。調(diào)頻調(diào)幅調(diào)頻調(diào)幅包絡(luò)檢波器包絡(luò)檢波器直接調(diào)頻直接調(diào)頻間接調(diào)頻間接調(diào)頻原理簡單,頻偏較大原理簡單,頻偏較大中心頻率穩(wěn)定度高中心頻率穩(wěn)定度高選擇題選擇題n1 1、采用頻率、采用頻率振幅變換網(wǎng)絡(luò)的鑒頻器稱為振幅變換網(wǎng)絡(luò)的鑒頻器稱為( )( )鑒頻器。鑒頻器。 nA. A. 正交正交 B. B. 斜率斜率 C. C. 脈沖計數(shù)式脈沖計數(shù)式 D. D. 鎖相鎖相n2 2變?nèi)荻O管調(diào)頻器實現(xiàn)線性調(diào)頻的條件是變?nèi)荻?/p>
15、極管的結(jié)變?nèi)荻O管調(diào)頻器實現(xiàn)線性調(diào)頻的條件是變?nèi)荻O管的結(jié)電容變化指數(shù)電容變化指數(shù)n n為()。為()。nA A1/3 B1/3 B1/2 C1/2 C2 D2 D4 4n3某調(diào)頻波,其調(diào)制信號頻率某調(diào)頻波,其調(diào)制信號頻率F F1kHz1kHz,載波頻率為,載波頻率為10.7MHz10.7MHz,最大頻偏最大頻偏fmfm10kHz10kHz,若調(diào)制信號的振幅不變,頻率加倍,若調(diào)制信號的振幅不變,頻率加倍,則此時調(diào)頻波的頻帶寬度為則此時調(diào)頻波的頻帶寬度為( )。nA12kHz B24kHz C22kHz D40kHzn4 4 鑒頻的描述是(鑒頻的描述是( )。)。n A A調(diào)幅信號的解調(diào)調(diào)幅信號
16、的解調(diào) B B調(diào)頻信號的解調(diào)調(diào)頻信號的解調(diào) n C C調(diào)相信號的解調(diào)調(diào)相信號的解調(diào)n5 5直接調(diào)頻與間接調(diào)頻相比,以下說法正確的是()。直接調(diào)頻與間接調(diào)頻相比,以下說法正確的是()。 nA A直接調(diào)頻頻偏較大,中心頻率穩(wěn)定直接調(diào)頻頻偏較大,中心頻率穩(wěn)定 B B間接調(diào)頻頻偏較大,中心頻率不穩(wěn)定間接調(diào)頻頻偏較大,中心頻率不穩(wěn)定nC C直接調(diào)頻頻偏較大,中心頻率不穩(wěn)定直接調(diào)頻頻偏較大,中心頻率不穩(wěn)定 nD D間接調(diào)頻頻偏較大,中心頻率穩(wěn)定間接調(diào)頻頻偏較大,中心頻率穩(wěn)定n6 6單頻調(diào)制時,調(diào)頻波的最大頻偏單頻調(diào)制時,調(diào)頻波的最大頻偏fmfm正比于()。正比于()。 nA AU U B Bu u(t)
17、C(t) Cn7 7、調(diào)頻的描述是(、調(diào)頻的描述是( )。)。nA) A) 用調(diào)制信號去控制載波信號的頻率,使載用調(diào)制信號去控制載波信號的頻率,使載波信號的頻率隨調(diào)制信號的規(guī)律而變化波信號的頻率隨調(diào)制信號的規(guī)律而變化nB) B) 用載波信號去控制調(diào)制信號的頻率,使載用載波信號去控制調(diào)制信號的頻率,使載波信號的頻率隨調(diào)制信號的規(guī)律而變化波信號的頻率隨調(diào)制信號的規(guī)律而變化nC) C) 用調(diào)制信號去控制載波信號的頻率,使調(diào)用調(diào)制信號去控制載波信號的頻率,使調(diào)制信號的頻率隨載波信號的規(guī)律而變化制信號的頻率隨載波信號的規(guī)律而變化簡答簡答n 1、直接調(diào)頻和間接調(diào)頻各有何優(yōu)缺點?直接調(diào)頻和間接調(diào)頻各有何優(yōu)缺
18、點?n答:調(diào)頻波電路答:調(diào)頻波電路要求載波穩(wěn)定度高,調(diào)制特性要求載波穩(wěn)定度高,調(diào)制特性線性度好,頻偏大小合適。線性度好,頻偏大小合適。n 直接調(diào)頻優(yōu)點:原理簡單、直接調(diào)頻優(yōu)點:原理簡單、頻偏較大頻偏較大;n 缺點:頻率的穩(wěn)定度不高。缺點:頻率的穩(wěn)定度不高。n 間接調(diào)頻優(yōu)點:間接調(diào)頻優(yōu)點:頻率的穩(wěn)定度高頻率的穩(wěn)定度高; n 缺點:頻偏比較小,需要擴展頻偏。缺點:頻偏比較小,需要擴展頻偏。n2. 2. 什么叫調(diào)頻?什么叫調(diào)相?為什么調(diào)頻和什么叫調(diào)頻?什么叫調(diào)相?為什么調(diào)頻和調(diào)相又統(tǒng)稱為調(diào)角?調(diào)相又統(tǒng)稱為調(diào)角?n n答:答:n 調(diào)頻:載波的角頻率隨調(diào)制信號的大小變化;調(diào)頻:載波的角頻率隨調(diào)制信號的大小變化;n 調(diào)相:載波的相位隨調(diào)制信號的大小變化。調(diào)相:載波的相位隨調(diào)制信號的大小變化。n 因為調(diào)頻和調(diào)相都要引起相角的變化,所
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