角度调制与解调ppt课件.ppt
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1、高频电子线路严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。第七章第七章 角度调制与解调角度调制与解调7.1 7.1 角度调制信号分析角度调制信号分析7.2 7.2 调频器与调频方法调频器与调频方法7.3 7.3 调频电路调频电路7.4 7.4 鉴频器与鉴频方法鉴频器与鉴频方法7.5 7.5 鉴频电路鉴频电路 高频电子线路严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。7.1 7.1 角度调制信号分析角度调制信号分析*第七章第七章 角度调制与解调角度调制与解调高频电子
2、线路严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。频率调制和相位调制合称为频率调制和相位调制合称为角度调制(调角)角度调制(调角)。因为因为相位是频率的积分,相位是频率的积分,故频率的变化必将引起相位的变化,故频率的变化必将引起相位的变化,反之亦然。反之亦然。所以调频信号与调相信号在时域特性、频谱带所以调频信号与调相信号在时域特性、频谱带宽、调制与解调的原理及实现等方面都有密切的联系。宽、调制与解调的原理及实现等方面都有密切的联系。角角度度调调制制频率调制(调频频率调制(调频FM):高频振荡信号的振幅保持不):高频振荡信号的振幅
3、保持不变,而变,而瞬时频率随调制信号瞬时频率随调制信号u(t)作线性变化作线性变化。相位调制(调相相位调制(调相PM):高频振荡信号的振幅保持不):高频振荡信号的振幅保持不变,而变,而瞬时相位随调制信号瞬时相位随调制信号u(t)作线性变化作线性变化。高频电子线路严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。瞬时频率和瞬时相位瞬时频率和瞬时相位瞬时角频率瞬时角频率:瞬时相位瞬时相位:一个余弦信号:一个余弦信号:可以用旋转矢量在横轴上的投影表示。可以用旋转矢量在横轴上的投影表示。0 1高频电子线路严格执行突发事件上报制度、校外活动报
4、批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。(一)(一)调频信号的时域分析调频信号的时域分析*高频电子线路严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。调频波的数学表达式调频波的数学表达式设调制信号为单一频率信号设调制信号为单一频率信号u(t)=Ucost,未调载,未调载波电压为波电压为uC=UCcosct,则根据频率调制的定义,调频信,则根据频率调制的定义,调频信号的瞬时角频率为号的瞬时角频率为(71)它是在它是在c的基础上,增加了与的基础上,增加了与u(t)成正比的频率偏成正比的频率偏移,式中
5、移,式中kf为比例常数。为比例常数。高频电子线路严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。调频波的数学表达式调频波的数学表达式调频信号的瞬时相位调频信号的瞬时相位(t)是瞬时角频率是瞬时角频率(t)对时间的积对时间的积分,即分,即式中式中 0为信号的初相位。为了分析方便设为信号的初相位。为了分析方便设 0=0,则上,则上式变为式变为(72)(73)高频电子线路严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。FM波的表示式为波的表示式为调频波的数学表达式调频波的数
6、学表达式(74)式中,调频指数式中,调频指数mf表示在载波信号的相位上附加的最表示在载波信号的相位上附加的最大相位偏移大相位偏移 最大角频偏最大角频偏(对比:对比:)高频电子线路严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。调调频频波波的的波波形形高频电子线路严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。例:例:已知载波频率已知载波频率f fc c=100MHz=100MHz,载波振幅,载波振幅U Uc c=5V=5V,调制信号,调制信号u u(t t)=()=(
7、cos210cos2103 3t t+2cos25002cos2500t t)V)V,调频灵敏度,调频灵敏度k kf f=1000Hz/V=1000Hz/V。试写出该调频波的数学表达式。试写出该调频波的数学表达式。调频波的数学表达式调频波的数学表达式高频电子线路严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。例:例:已知载波频率已知载波频率f fc c=100MHz=100MHz,载波振幅,载波振幅U Uc c=5V=5V,调制信号,调制信号u u(t t)=()=(cos210cos2103 3t t+2cos25002cos2
8、500t t)V)V,调频灵敏度,调频灵敏度k kf f=1000Hz/V=1000Hz/V。试写出该调频波的数学表达式。试写出该调频波的数学表达式。调频波的数学表达式调频波的数学表达式高频电子线路严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。(二)(二)调频信号的频域分析调频信号的频域分析*高频电子线路严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。调调频频波波的的频频谱谱利用贝塞尔函数的两个公式:利用贝塞尔函数的两个公式:式中式中Jn(mf)是宗数为是宗数为mf
9、的的n阶第一类贝塞尔函数阶第一类贝塞尔函数,可以用无可以用无穷级数进行计算穷级数进行计算:高频电子线路严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。调调频频波波的的频频谱谱贝塞尔函数曲线:贝塞尔函数曲线:高频电子线路严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。调调频频波波的的频频谱谱贝塞尔函数表:贝塞尔函数表:高频电子线路严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。(78)uFM(t)=UCJ0
10、(mf)cosct J1(mf)cos(c+)tJ1(mf)cos(c)tJ2(mf)cos(c+2)tJ2(mf)cos(c2)tJ3(mf)cos(c+3)tJ3(mf)cos(c3)t 调调频频波波的的频频谱谱将将、的展开式代入调频波的表的展开式代入调频波的表达式,进一步展开得:达式,进一步展开得:高频电子线路严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。调调频频波波的的频频谱谱请思考:为什么说调频是频谱的非线性搬移?请思考:为什么说调频是频谱的非线性搬移?高频电子线路严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制
11、度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。单频调频信号频谱特点单频调频信号频谱特点:(1)由载频和无穷多组上、下边频组成由载频和无穷多组上、下边频组成,这些频率分量满这些频率分量满足足cn,即各边频分量之间的距离是调制信号角频率即各边频分量之间的距离是调制信号角频率。0.770.440.440.110.110.020.02调调频频波波的的频频谱谱高频电子线路严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。单频调频信号频谱特点单频调频信号频谱特点:(2)各边频分量振幅值与对应阶各边频分量振幅值与对应阶贝塞尔函数成正比
12、,但振幅值不是贝塞尔函数成正比,但振幅值不是随随n单调变化单调变化,且有时候为零。且有时候为零。(3)随着随着mf值的增大值的增大,具有较大具有较大振幅的边频分量数目增加振幅的边频分量数目增加,载频分载频分量振幅呈衰减振荡趋势量振幅呈衰减振荡趋势,在个别地在个别地方载频分量为零。方载频分量为零。调调频频波波的的频频谱谱高频电子线路严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。调频波所占的带宽,理论上说是无穷宽的,因为它包含调频波所占的带宽,理论上说是无穷宽的,因为它包含有无穷多个频率分量。有无穷多个频率分量。但实际上,在调制指数
13、一定时,超过某一阶数的贝塞尔但实际上,在调制指数一定时,超过某一阶数的贝塞尔函数的值已经相当小,其影响可以忽略。函数的值已经相当小,其影响可以忽略。调调频频波波的的带带宽宽通常的准则是信号的频带宽度应包括幅度大于未调载波通常的准则是信号的频带宽度应包括幅度大于未调载波10%以上的边频分量以上的边频分量,即即|Jn(mf)|0.1,此时,此时卡森(卡森(Carson)公式)公式高频电子线路严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。mf介于前两种情况之间时,带宽为介于前两种情况之间时,带宽为 BW=2(mf+1)F=2(fm+F
14、)调调频频波波的的带带宽宽为为窄带调频窄带调频,此时带宽为,此时带宽为BW=2F为为宽带调频宽带调频,此时带宽为,此时带宽为BW=2fm高频电子线路严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。(三)(三)调频信号的功率调频信号的功率*高频电子线路严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。调频波的功率调频波的功率调频信号的平均功率:调频信号的平均功率:结论:结论:(713)(715)调频波的平均功率与未调载波的平均功率相等。当调频波的平均功率与未调载波的平均功
15、率相等。当mf由由零增加时,已调波的载频功率下降,而分散给其他边频分量。零增加时,已调波的载频功率下降,而分散给其他边频分量。即即调频的过程是进行功率的重新分配,而总功率不变调频的过程是进行功率的重新分配,而总功率不变。高频电子线路严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。(四)(四)调频波与调相波的比较调频波与调相波的比较*高频电子线路严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。设设高高频频载载波波为为uc=Uccosct,调调制制信信号号为为u(t)=U
16、cost,则则调相信号的瞬时相位:调相信号的瞬时相位:(t)=ct+(t)=ct+kpu(t)调相波的数学表达式调相波的数学表达式调相波的表达式:调相波的表达式:mp=kpU调相指数:调相指数:(最大相位偏移)(最大相位偏移)调相波的瞬时角频率:调相波的瞬时角频率:高频电子线路严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。调频波的数学表达式调频波的数学表达式调频信号的瞬时角频率调频信号的瞬时角频率对比:对比:调频信号的瞬时相位调频信号的瞬时相位调频波的表达式调频波的表达式调频指数调频指数高频电子线路严格执行突发事件上报制度、校外
17、活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。相同之处相同之处:(1)二者都是等幅信号;二者都是等幅信号;(2)二者的频率和相位都随二者的频率和相位都随调制信号而变化调制信号而变化,均产生频偏均产生频偏与相偏。与相偏。调频波与调相波的比较调频波与调相波的比较高频电子线路严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。调频波与调相波的比较调频波与调相波的比较不同之处不同之处:调频指数指数mf与与调制制频率成反比率成反比,最大最大频偏与偏与调制制频率无关率无关调相指数相指数mp与与调制制频率无关率无
18、关,最大最大频偏与偏与调制制频率成正比率成正比高频电子线路严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。调频波与调相波的比较调频波与调相波的比较P268高频电子线路严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。调频波与调相波的比较调频波与调相波的比较高频电子线路严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。调频波与调相波的比较调频波与调相波的比较例:若用例:若用u u=cos4000t V=cos4
19、000t V的单音频信号,分别对的单音频信号,分别对u uc c=2cos2=2cos210106 6t Vt V的载波进行调频和调相,已知的载波进行调频和调相,已知调频灵敏度调频灵敏度k kf f=50kHz/V=50kHz/V,调相灵敏度,调相灵敏度k kP P=50rad/V=50rad/V,则最大频偏和调制指数各为多少?则最大频偏和调制指数各为多少?高频电子线路严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。调频波与调相波的比较调频波与调相波的比较例:若用例:若用u u=cos4000t V=cos4000t V的单音频信
20、号,分别对的单音频信号,分别对u uc c=2cos2=2cos210106 6t Vt V的载波进行调频和调相,已知的载波进行调频和调相,已知调频灵敏度调频灵敏度k kf f=50kHz/V=50kHz/V,调相灵敏度,调相灵敏度k kP P=50rad/V=50rad/V,则最大频偏和调制指数各为多少?则最大频偏和调制指数各为多少?依题意依题意:F=2kHz=2kHzfc c=1MHz U=1MHz U=1V=1V调频时调频时:调相时调相时:高频电子线路严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。调频波与调相波的比较调频波
21、与调相波的比较例:设有一组正弦调制信号,频率为例:设有一组正弦调制信号,频率为3003400Hz,(,(1)若若采用调频方式,且最大频偏为采用调频方式,且最大频偏为75KHz,求调频指数的取值范求调频指数的取值范围;(围;(2)若采用调相方式,且最大相偏为)若采用调相方式,且最大相偏为1.5rad,求最大频,求最大频偏的取值范围。偏的取值范围。高频电子线路严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。调频波与调相波的比较调频波与调相波的比较例:设有一组正弦调制信号,频率为例:设有一组正弦调制信号,频率为3003400Hz,(,(
22、1)若若采用调频方式,且最大频偏为采用调频方式,且最大频偏为75KHz,求调频指数的取值范求调频指数的取值范围围;(;(2)若采用调相方式,且最大相偏为)若采用调相方式,且最大相偏为1.5rad,求最大频,求最大频偏的取值范围。偏的取值范围。高频电子线路严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。调频波与调相波的比较调频波与调相波的比较例:设有一组正弦调制信号,频率为例:设有一组正弦调制信号,频率为3003400Hz,(,(1)若若采用调频方式,且最大频偏为采用调频方式,且最大频偏为75KHz,求调频指数的取值范求调频指数的取
23、值范围围;(;(2)若采用调相方式,且最大相偏为)若采用调相方式,且最大相偏为1.5rad,求最大频,求最大频偏的取值范围偏的取值范围。高频电子线路严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。用频率为用频率为4KHz、幅度为、幅度为0.2V的正弦波,对幅度的正弦波,对幅度为为2V,频率为,频率为10.7MHz的余弦载波进行调角,已的余弦载波进行调角,已知最大频偏为知最大频偏为6060KHz,试分别写出调角后的调频波,试分别写出调角后的调频波和调相波的数学表达式。和调相波的数学表达式。课课堂堂练练习习调频调频:调相调相:高频电子
24、线路严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。UPM(t)=2cos(210.7106t15sin8103t)V课课堂堂练练习习UFM(t)=2cos(210.7106t15cos8103t)V 用频率为用频率为4KHz、幅度为、幅度为0.2V的的正弦正弦波,对幅度波,对幅度为为2V,频率为,频率为10.7MHz的的余弦余弦载波进行调角,已载波进行调角,已知最大频偏为知最大频偏为6060KHz,试分别写出调角后的调频波,试分别写出调角后的调频波和调相波的数学表达式。和调相波的数学表达式。高频电子线路严格执行突发事件上报制度、
25、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。课课堂堂练练习习已知音频调制信号的频率已知音频调制信号的频率F=15kHz,若要求最大若要求最大频偏频偏fm=45kHz,求(求(1)采用调频方式时的调频指)采用调频方式时的调频指数数mf、带宽、带宽BW,画出频谱图;(画出频谱图;(2)采用调相方式)采用调相方式时的调相指数时的调相指数mp、带宽、带宽BW。高频电子线路严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。课课堂堂练练习习解(解(1):):mf=BW=2(3+1)15103=120kH
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