第7章--频率调制与解调ppt课件.ppt
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1、第第7章章 频率调制与解调频率调制与解调我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物第第7章章 频率调制与解调频率调制与解调7.1 调频信号分析调频信号分析 7.2 调频器与调频方法调频器与调频方法7.3 调频电路调频电路7.4 鉴频器与鉴频方法鉴频器与鉴频方法 7.5 鉴频电路鉴频电路 7.6 调频收发信机及特殊电路调频收发信机及特殊电路7.7 调频多重广播调频多重广播第第7章章 频率调制与解调频率调制与解调我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快
2、,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物角度调制角度调制概概 述述 频率调制频率调制(调频(调频FM):使高频载波信号的):使高频载波信号的频率频率按调制信号的规律变化,得到调频波信号。按调制信号的规律变化,得到调频波信号。 相位调制相位调制(调相(调相PM):使高频载波信号的):使高频载波信号的相位相位按调制信号的规律变化,得到调相波信号。按调制信号的规律变化,得到调相波信号。u 调频信号的解调(鉴频调频信号的解调(鉴频FD):从调频波信号中):从调频波信号中恢复出调制信号。恢复出调制信号。u 调相信号的解调(鉴相调相信号的解调(鉴相PD):从调相波信号中):从调相波信号中恢复出调制信号。
3、恢复出调制信号。第第7章章 频率调制与解调频率调制与解调我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物载波信号:载波信号:调制信号:调制信号:调频波信号:调频波信号:调相波信号:调相波信号:波形波形:第第7章章 频率调制与解调频率调制与解调我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物二、二、角度调制角度调制的优点与用途的优点与用途优点优点:1、抗干扰能力强、抗干扰能力强2、FM广播音质好,但广播音质好,但BW宽,波
4、段内容纳的电台数小;宽,波段内容纳的电台数小;主要用于超短波波段。主要用于超短波波段。 如:调频广播:(如:调频广播:(88108)MHz,BW=180KHz。3发射功率小。发射功率小。作用作用: 调频主要用于调频广播、广播电视、通信与遥控遥调频主要用于调频广播、广播电视、通信与遥控遥测等。调相主要用于数字通信测等。调相主要用于数字通信。FMAM同步检波门限odBininNSdBoutoutNS第第7章章 频率调制与解调频率调制与解调我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物调频与调相的关系:调频与调
5、相的关系: (1)调频必调相,调相必调频)调频必调相,调相必调频 (2)鉴频和鉴相也可以相互利用)鉴频和鉴相也可以相互利用角度调制的优点:角度调制的优点: 抗干扰和噪声的能力较强抗干扰和噪声的能力较强角度调制的缺点:角度调制的缺点: (1)频带利用率不高)频带利用率不高 (2)原理和电路实现上都要困难一些)原理和电路实现上都要困难一些第第7章章 频率调制与解调频率调制与解调我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物0( )( )sinsin( )tmccfctdtttmtt ( )( )( )cosc
6、cfcmttk utt 瞬时相位:瞬时相位:sin( )cos(sin)RefcjmtjtFMCcfCutUtmtU eeFMFM波的表示式:波的表示式:调频灵敏度调频灵敏度最大角频偏最大角频偏调频指数调频指数调制深度调制深度7.1 调频信号分析调频信号分析 7.1.1 调频信号的参数与波形调频信号的参数与波形 1.调频信号分析调频信号分析 调制信号:调制信号:u(t)=Ucost 载波电压:载波电压:uC=UCcosct 瞬时角频率:瞬时角频率:第第7章章 频率调制与解调频率调制与解调我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测
7、没有错:表里边有一个活的生物2. 2. 主要调频参数主要调频参数UkfmFfmmmf2mmffk调频灵敏度调频灵敏度最大角频偏最大角频偏最大频偏最大频偏调频指数,调制深度调频指数,调制深度第第7章章 频率调制与解调频率调制与解调我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物3. 3. 调频波的波形调频波的波形tUucosutUuCCCcosCuttmCcos)()sincos(tmtUufCCFM)(sin)(ttmttCfC)(t)(tuFM第第7章章 频率调制与解调频率调制与解调我吓了一跳,蝎子是多么
8、丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物sin()fjmtjn tnfneJme 7.1.2 7.1.2 调频波的频谱调频波的频谱()( )Re()()cos()cjt n tFMCnfnCnfcnutUJmeUJmnt 调频波的级数展开式为:调频波的级数展开式为: 1 1调频波的展开式调频波的展开式sin( )cos(sin)RefcjmtjtFMCcfCutUtmtU ee第第7章章 频率调制与解调频率调制与解调我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜
9、测没有错:表里边有一个活的生物Jn(mf)是宗数为是宗数为mf的的n阶第一类阶第一类贝塞尔函数贝塞尔函数:20( 1) ()2()!()!fnnmnfmmJmm nm第一类贝塞尔函数曲线:第一类贝塞尔函数曲线: 特性特性: Jn(mf)=J-n(mf) , n为偶数为偶数 Jn(mf)=-J-n(mf) , n为奇数为奇数第第7章章 频率调制与解调频率调制与解调我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物单频的调频波是由许多频率分量构成,属单频的调频波是由许多频率分量构成,属非线性非线性调制调制 2调频
10、波的频谱结构和特点调频波的频谱结构和特点级数展开式进一步写成级数展开式进一步写成 uFM(t)=UCJ0(mf)cosct+J1(mf)cos(c+)t -J1(mf)cos(c-)t+J2(mf)cos(c+2)t +J2(mf)cos(c-2)t+J3(mf)cos(c+3)t -J3(mf)cos(c-3)t+第第7章章 频率调制与解调频率调制与解调我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物单频调制时单频调制时FM波的振幅谱:波的振幅谱:为常数:为常数:m为常数:为常数:uFM(t)=UCJ0(
11、mf)cosct+J1(mf)cos(c+)t -J1(mf)cos(c-)t+J2(mf)cos(c+2)t+J2(mf)cos(c-2)t+J3(mf)cos(c+3)t -J3(mf)cos(c-3)t+第第7章章 频率调制与解调频率调制与解调我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物对于一般情况对于一般情况,带宽为带宽为 Bs=2(mf+1)F=2(fm+F) 3 调频波的信号带宽调频波的信号带宽 通常采用的准则是通常采用的准则是,信号的频带宽度应包括幅度大于未信号的频带宽度应包括幅度大于未调
12、载波调载波1%以上的边频分量以上的边频分量,即即 |Jn(mf)| 0.01 当当mf很大时很大时,此时带宽为此时带宽为 Bs=2nF=2mfF=2fm 当当mf很小时很小时,如如mf0.5,为窄频带调频为窄频带调频,此时此时 Bs=2F第第7章章 频率调制与解调频率调制与解调我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 由于余弦项的正交性由于余弦项的正交性, ,总和的均方值等于各总和的均方值等于各项均方值的总和项均方值的总和4 调频波的功率调频波的功率 调频信号调频信号uFM(t)在电阻在电阻RL上消
13、耗的平均功率为上消耗的平均功率为第第7章章 频率调制与解调频率调制与解调我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物(1)概念)概念 调相波是其调相波是其瞬时相位瞬时相位以未调载波相位以未调载波相位c为中心按为中心按调制信号规律变化的等幅高频振荡。调制信号规律变化的等幅高频振荡。(2)表达式)表达式 u(t)=Ucost, uC(t)=UCcosct 则调相波其瞬时相位为:则调相波其瞬时相位为: (t)=ct+(t)=ct+kpu(t) =ct+mcost=ct+mpcost 调相信号为:调相信号为:u
14、PM(t)=UCcos(ct+mpcost)7.1.5 7.1.5 调频波与调相波的比较调频波与调相波的比较1 1调相波调相波第第7章章 频率调制与解调频率调制与解调我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物( )( )sinsincpcmdttmttdt (3 3)主要参数)主要参数最大频偏最大频偏UkmppmUkpmmpm调相指数调相指数pk调相灵敏度调相灵敏度最大相偏最大相偏瞬时频率为:瞬时频率为:第第7章章 频率调制与解调频率调制与解调我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样
15、一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物(3 3)调相波波形)调相波波形tUuCcCcostUktpcos)(tUucostUktpsin)(tUktpcsin)()coscos()(tUktUtupCCPM第第7章章 频率调制与解调频率调制与解调我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物调频波调频波瞬时相位为:瞬时相位为:tUkttpCPMcos)(tmCcos2. 2. 调频与调相的关系调频与调相的关系 调相波调相波瞬时频率为:瞬时频率为:costUkpcdt
16、tUktfccos第第7章章 频率调制与解调频率调制与解调我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物调频波与调相波的比较调频波与调相波的比较第第7章章 频率调制与解调频率调制与解调我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 例:角调波例:角调波u(t)=10cos(2 106t + 10cos2000t) (V),试确),试确定:(定:(1)最大频偏;()最大频偏;(2)最大相偏;()最大相偏;(3)信号带宽
17、;()信号带宽;(4)此信号在单位电阻上的功率;(此信号在单位电阻上的功率;(5)能否确定这是)能否确定这是FM波还是波还是PM波?波? 44432000/1000 Hz( )10cos200010cos2000( )(1)2 10sin20002 10/,10 Hz2(2)10(3)2()2(101) 1022kHz(4)根据给定条件,可以看出, =,最大频偏最大相偏信号带宽因为调角波的功率解:mmmmPSmradSFttdtdttdtdtradsfmradBfF 221050 W22(5)就等于载波功率,所以P因为题中没给出调制信号的形式,因此无法判定它是FM还是PM信号。CLUR第第7章
18、章 频率调制与解调频率调制与解调我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物Utf)( 7.2.1 7.2.1 调频器调频器调频器(调频电路):调频器(调频电路):实现调频的电路或部件实现调频的电路或部件Utf)(调频特性曲线:调频特性曲线:7.2 调频器与调频方法调频器与调频方法调频特性的要求调频特性的要求:(1)调制特性线性要好)调制特性线性要好 (2)调制灵敏度要高)调制灵敏度要高 (3)载波性能要好)载波性能要好(即已调波的中(即已调波的中心频率)应具有一定的频率稳定度。心频率)应具有一定的频率
19、稳定度。第第7章章 频率调制与解调频率调制与解调我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物7.2.2 调频方法调频方法 两类:直接调频法、间接调频法两类:直接调频法、间接调频法1直接调频法直接调频法常用方法:常用方法:变容二极管直接调频变容二极管直接调频特点:特点:调制器调制器与与振荡器振荡器合二为一合二为一 可以获得较大的频偏可以获得较大的频偏(优点)(优点) 频率稳定度差频率稳定度差(缺点)(缺点) 概念:概念:用用调制电压直接控制振荡器的振荡频率调制电压直接控制振荡器的振荡频率,使振荡使振荡频频
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