第5章角度调制与解调电路ppt课件.ppt

《第5章角度调制与解调电路ppt课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第5章角度调制与解调电路ppt课件.ppt（27页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统概述概述频谱变换频谱变换1频谱搬移：振幅调制、解调、混频频谱搬移：振幅调制、解调、混频2非线性变换：角度调制与解调非线性变换：角度调制与解调频谱变换电路频谱变换电路频谱搬移电路频谱搬移电路频谱非线性变换电路频谱非线性变换电路功功能能用用途途输入信号频谱沿频输入信号频谱沿频率轴搬移率轴搬移输入信号的频谱做特定输入信号的频谱做特定的非线性变换的非线性变换调幅、检波、混频调幅、检波、混频角度调制与解调电路角度调制与解调电路特特点点位位置置两信号仅在频谱线上两信号仅在频谱线上移动，不产生与原频移

2、动，不产生与原频谱无关的频谱分量谱无关的频谱分量频频谱谱变变换换，将将产产生生新新的丰富的频谱分量。的丰富的频谱分量。第第4章章第第5章章篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统第第5章角度调制与解调电路章角度调制与解调电路5.1角度调制信号的基本特性角度调制信号的基本特性5.1.1调频信号和调相信号调频信号和调相信号5.1.2调角信号的频谱调角信号的频谱5.1.3调角信号的频谱宽度调角信号的频谱宽度5.1.4小结小结篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统1

3、角度调制角度调制(调角调角)(1)调频调频(FM)：载波信号的载波信号的频率频率按调制信号规律变化按调制信号规律变化(2)调相调相(PM)：载波信号的载波信号的相位相位按调制信号规律变化按调制信号规律变化两种调制方式均表现为载波信号的瞬时相位受到调变，两种调制方式均表现为载波信号的瞬时相位受到调变，故统称为故统称为角度调制角度调制，简称，简称调角调角。调角优点：抗干扰能力强调角优点：抗干扰能力强 缺点：频谱宽度增加缺点：频谱宽度增加2两种调制信号的基本特性两种调制信号的基本特性载波一般式：载波一般式：v=Vmcos(t)矢量表示，矢量表示，Vm：矢量的长度矢量的长度，(t)：矢量转动的瞬时矢量

4、转动的瞬时角度角度(类似于圆周运动中的角位移类似于圆周运动中的角位移)。5.1.1调频信号和调相信号调频信号和调相信号篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统(1)调幅信号调幅信号矢量长度矢量长度：Vm0 上叠加调制信号信息；上叠加调制信号信息；Vm=Vm0+kav(t)矢量角频率矢量角频率：恒为：恒为 c c，即即 故，调幅信号表达式为故，调幅信号表达式为v(t)=Vm0+kav(t)cos(ct+0)ka：比例常数比例常数，0：起始相角起始相角，v(t)：调制信号电压调制信号电压。(2)调相信号调相信号矢量长度矢量长度：恒

5、值：恒值Vm瞬瞬时时相相角角：在在 ct 上上叠叠加加按按调调制制信信号号规规律律变变化化的的附附加加相相角角 (t)=kpv(t)篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统调相信号表达式调相信号表达式v(t)=Vmcos ct+kpv(t)+0kp：比例常数比例常数，单位，单位:rad/V瞬时角频率：即瞬时角频率：即(t)的时间导数值为的时间导数值为按调制信号的时间导数值规律变化。按调制信号的时间导数值规律变化。(3)调频信号调频信号矢量长度：恒值矢量长度：恒值Vm转转动动角角速速度度：在在载载波波角角频频率率 c上上叠叠加加

6、按按调调制制信信号号规规律律变变化化的的瞬瞬时时角角频频率率 (t)=kfv(t)。调调频频信信号号的的一一般般表表达达式式 kf：比例常数比例常数，单位为，单位为rad/s V。3三种调制方法的基本特性，调频、调相的比较三种调制方法的基本特性，调频、调相的比较篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统Vmcos ct+kf+0类型类型物理量物理量Vm(t)(t)v(t)调调幅幅信信号号调调频频信信号号调调相相信信号号Vm0+kav(t)c ct+0Vm0+kav(t)cos(ct+0)恒恒 值值 c+kfv(t)恒恒 值值 c

7、t+kpv(t)+0Vmcos ct+kpv(t)+0调频信号可以看成为调频信号可以看成为 (t)按调制信号的时间按调制信号的时间积分值规律变化的调相信积分值规律变化的调相信号号调相信号可看成调相信号可看成 (t)按调按调制信号的时间导数值规律变化制信号的时间导数值规律变化的调频信号的调频信号相相同同调调频频信信号号调调相相信信号号(t)和和(t)都同时变化都同时变化随调制信号规律线性变化随调制信号规律线性变化的物理量的物理量 (t)随调制信号规律线性变化的随调制信号规律线性变化的物理量物理量 (t)联联系系区区别别篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计

8、时计分系统是一种得分类型的系统4调频与调相指数调频与调相指数 设单音调制设单音调制，v(t)=V mcos t (1)调频调频(t)=c+kfV mcos t =c+mcos t式式中中：m=2fm=kfV m，最最大大角角频频偏偏，与与调调制制信信号号振振幅幅V m成正比；成正比；(t)=ct+sin t+0=ct+Mfsin t+0Mf=kfV m/=，调频指数调频指数和调频波的最大和调频波的最大相移与相移与V m成正比，与成正比，与 成反比，其值可大于成反比，其值可大于1。v(t)=Vmcos ct+Mfsin t+0篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球

9、比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统按调制信号对时间的按调制信号对时间的积分值变化的调相信号积分值变化的调相信号篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统(2)调相调相(t)=ct+kpV mcos t+0 =ct+Mpcos t+0式中，式中，Mp =kpV m：调相指数调相指数，与与V m成正比成正比；(t)=c-Mp sin t =c-msin t最大角频偏最大角频偏 m =Mp =kpV m ，与与V m 成正比。成正比。v(t)=Vmcos(ct+Mpcos t+0)篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决

10、定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统按调制信号对时间的导数值变化的调频信号按调制信号对时间的导数值变化的调频信号篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统单单音音调调制制时时，尽尽管管两两种种已已调调信信号号的的 (t)和和 (t)均均为简谐波，但为简谐波，但 m随随V m和和 的变化规律不同。的变化规律不同。当当V m一定，一定，由小增大时：由小增大时：FM中中的的 m(=kf V m)不不变变，而而Mf(=kfV m/)随随 成反比地减小。成反比地减小。PM中中的的Mp(=kpV m)不不变变，而而 m

11、(=Mp)呈呈正正比比地增加。地增加。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统频率调制频率调制相位调制相位调制两种已调波均有含义截然不同的两种已调波均有含义截然不同的三个频率参数：三个频率参数：载波角频率载波角频率 c：瞬时角频率变化的平均值。：瞬时角频率变化的平均值。调制角频率调制角频率 ：瞬时角频率变化的快慢程度。：瞬时角频率变化的快慢程度。最大角频率最大角频率 m：瞬时角频率偏离：瞬时角频率偏离 c 的最大值。的最大值。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型

12、的系统5.1.2调角信号的频谱调角信号的频谱1单音调频信号的频谱单音调频信号的频谱单单音音调调制制时时，两两种种已已调调信信号号中中的的 (t)均均为为简简谐谐波波，因而它们的频谱结构是类似的。因而它们的频谱结构是类似的。以以单单音音调调制制调调频频信信号号v(t)=Vmcos(ct+Mfsin t+0)为例，用指数函数表示为例，用指数函数表示v(t)=Vmcos(ct+Mfsin t+0)篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统是是 的周期性函数，它的傅里叶级数展开式为的周期性函数，它的傅里叶级数展开式为式中式中是宗数为是宗

13、数为Mf的的n 阶第一类贝塞尔函数阶第一类贝塞尔函数，它满足等式，它满足等式Jn(Mf)=因而，调频波的傅里叶级数展开式为因而，调频波的傅里叶级数展开式为v(t)=VmRe(Mf)ej(ct+n t+0)=Vmcos(c+n)t+0为简化，令为简化，令 0=0，上式可表示为，上式可表示为篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统v(t)=Vmcos(c+n)t+0=VmJ0(Mf)cos ct 载频载频+VmJ1(Mf)cos(c+)t-cos(c-)t第一对边频第一对边频+VmJ2(Mf)cos(c+2)t+cos(c-2)t

14、第第二二对对边边频频+VmJ3(Mf)cos(c+3)t-cos(c-3)t第第三三对对边边频频+该该式式表表明明，单单音音调调频频信信号号的的频频谱谱由由载载波波分分量量和和无无数数对对边边频频分量分量组成组成(已不是信号频谱的不失真搬移已不是信号频谱的不失真搬移)。其其中中，n 为为奇奇数数的的上上、下下边边带带分分量量的的振振幅幅相相等等，极极性性相相反；而反；而n 为偶数的上、下边频分量的振幅相等，极性相同。为偶数的上、下边频分量的振幅相等，极性相同。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统载载波波和和各各边边频频分分

15、量量振振幅随幅随Mf而变化。而变化。Mf=2.40，5.52，8.65，时时，载载波波分分量量振振幅幅等等于于零零；而而当当Mf为为某某些些其其他他特特定定值值时时，又又可可使使某某些些边边频频分分量量振振幅幅等于零。等于零。当当Mf=0.5，1，5时调频信号频谱：时调频信号频谱：篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统频频谱谱不不再再是是调调制制信信号号频频谱谱的的简简单单搬搬移移，而而是是由由载载波波分分量量和和无无数数对对边边频频分分量量所所组组成成，每每一边频之间相隔一边频之间相隔。n 为为奇奇数数的的上上、下下边边频

16、频分分量量振振幅幅相相等等，极极性性相相反反；而而n 为偶数的上、下边频分量振幅相等，极性相同。为偶数的上、下边频分量振幅相等，极性相同。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统n 次次边边频频分分量量的的振振幅幅与与贝贝塞塞尔尔函数值函数值Jn(Mf)成比例。成比例。载载波波与与各各边边频频分分量量的的振振幅幅均均与与调调频频指指数数Mf有有关关。Mf越越大大，有有效效边边频分量越多。频分量越多。对对于于某某些些Mf值值，载载波波或或某某边边频频振幅振幅为为零。零。调频信号的频谱调频信号的频谱篮球比赛是根据运动队在规定的比赛

17、时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统2调频信号的平均功率调频信号的平均功率根根据据帕帕塞塞瓦瓦尔尔定定理理，调调频频信信号号的的平平均均功功率率等等于于各各频频谱谱分分量平均功率之和，在单位电阻上，其值为量平均功率之和，在单位电阻上，其值为由由第一类贝塞尔函数第一类贝塞尔函数的特性：的特性：即即当当Vm一一定定时时，调调频频波波的的平平均均功功率率等等于于未未调制时的载波功率，其值与调制时的载波功率，其值与Mf无关。无关。改改变变Mf可可引引起起载载波波分分量量和和各各边边频频分分量量之之间间功功率率的的重重新新分配，但不会引起总功率的改变。分配，但不会

18、引起总功率的改变。而而调调幅幅信信号号平平均均功功率率不不仅仅与与Vm还还与与Ma有有关关，且且随随着着Vm和和Ma增大而增大增大而增大篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统1调角信号的频宽调角信号的频宽 调角信号包括无限多对边频分量，频谱宽度应无限大。调角信号包括无限多对边频分量，频谱宽度应无限大。当当M(Mf或或Mp)一一定定时时，随随着着n 的的增增加加，Jn(M)虽虽有有起起伏，但其总趋势减小。伏，但其总趋势减小。特特别别当当 nM时时，Jn(M)的的数数值值已已很很小小且随且随n 的增加迅速下降。的增加迅速下降。因

19、因此此，若若忽忽略略振振幅幅小小于于 Vm(为为某某一一小小值值)的的边边频频分分量量，则则调调角角信信号号实实际际占占据据的的有有效效频频谱谱宽宽度度是有限的，其值为是有限的，其值为 BW=2LF。L：有效上边频：有效上边频(或下边频或下边频)分量的数目，分量的数目，F：调制频率。：调制频率。在在高高质质量量通通信信系系统统中中，取取 =0.01，即即边边频频分分量量幅幅度度小小于未调制前振幅于未调制前振幅Vm的百分之一，相应的的百分之一，相应的BW 用用BW0.01表示；表示；在在中中等等质质量量通通信信系系统统中中，取取 =0.1，即即Vm的的十十分分之之一一，相应的相应的BW 用用BW

20、0.1表示。表示。5.1.3调角信号的频谱宽度调角信号的频谱宽度篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统图图5-1-5L随随M的变化特性的变化特性根根据据图图5-1-4画画出出的的 =0.01，=0.1时时L 随随M 变变化化曲曲线线如图所示。如图所示。2卡森公式卡森公式 若若L 不不是是正正整整数数，则则应应该该用用大大于于并并最最靠靠近该值的正整数取代。近该值的正整数取代。实实际际上上，当当n M+1时时，Jn(M)恒恒小小于于0.1。因因此此，为为了了方便起见，调角信号的有效频谱宽度可用方便起见，调角信号的有效频谱宽度可

21、用卡森公式卡森公式进行估算进行估算BWCR=2(M+1)F计算发现，计算发现，BWCR介于介于BW0.1与与BW0.01间，接近间，接近BW0.1篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统 当当M 1时：有时：有 BWCR 2MF=2 fm(M=)称为称为宽带调角信号宽带调角信号。讨论：讨论：作作为为调调频频信信号号时时，由由于于 fm与与V m成成正正比比，因因而而，当当V m即即 fm一定时，一定时，BWCR也就一定，与也就一定，与F 无关。无关。作作为为调调相相波波时时，由由于于 fm=MPF ，其其中中MP与与V m成成

22、正正比比(MP=kpV m)，因因而而当当V m 一一定定时时，BWCR与与F 成成正正比比的增加。的增加。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统3复杂调制信号频宽复杂调制信号频宽若若调调制制信信号号为为复复杂杂信信号号，则则调调角角信信号号的的频频谱谱分分析析十十分分繁繁琐琐。但但是是，实实践践表表明明，复复杂杂信信号号调调制制时时，大大多多数数调调频频信信号号占占有有的的频频谱谱宽宽度度仍仍可可用用单单音音调调制制时时的的公公式式表表示示，仅仅需需将将其其中中的的F 用用调调制制信信号号中中最最高高调调制制频频率率Fma

23、x取取代代，fm用用最最大频偏取代。大频偏取代。例例1：在在调调频频广广播播系系统统中中，按按国国家家标标准准规规定定(fm)max=75kHz，Fmax=15kHz，通过计算求得，通过计算求得BW0.01=2LFmax=2 8 15kHz=240kHz因因此此，实实际际选选取取的的频频谱谱宽宽度度为为200kHz，即即二二值值的的折折中中值。值。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统例例2：利用近似公式计算以下情况的调频波的频带宽度。：利用近似公式计算以下情况的调频波的频带宽度。(1)fm=75kHz，Fmax=0.1kH

24、z，(2)fm=75kHz，Fmax=1kHz，(3)fm=75kHz，Fmax=10kHz。解：解：BWCR=2(M+1)F=2(fm+F)(1)BWCR=2(75+0.1)kHz 150kHz(2)BWCR=2(75+1)kHz=152kHz(3)BWCR=2(75+10)kHz=170kHz尽管调制频率变化了尽管调制频率变化了100倍，但频带宽度变化很小。倍，但频带宽度变化很小。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统精品课件精品课件！篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系

25、统是一种得分类型的系统精品课件精品课件！篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统5.1.4小结小结 调调频频和和调调相相是是两两种种幅幅度度Vm恒恒定定的的已已调调信信号号，它它们们的的平平均均功功率率Pav仅仅取取决决于于Vm，而而与与Mf(或或Mp)无无关关。故故发发射射时时，可可采采用用高高效效率率的的丙丙类类谐谐振振功功率率放放大大器器将将它它放放大大到到所所需需的的发发射射功功率率，而而在在接接收收这这些些已已调调信信号号时时将将呈呈现现出出很很强强的的抗抗干干扰能力。扰能力。调调频频和和调调相相均均是是由由无无限限

26、频频谱谱分分量量组组成成的的已已调调信信号号，它它没没有有确确定定的的频频谱谱宽宽度度，工工程程上上根根据据一一个个准准则则来来确确定定有有效效的的频谱宽度，且其值与频谱宽度，且其值与M 的大小密切相关。的大小密切相关。调调频频调调相相均均为为频频谱谱非非线线性性变变换换的的已已调调信信号号，因因此此，理理论论上上，它它们们的的调调制制与与解解调调电电路路均均不不能能采采用用相相乘乘器器和和相相应应的的滤滤波波器器所所组组成成的的电电路路模模型型来来实实现现。但但工工程程上上，在在做做某某些些近近似似后后，相相乘乘器器仍仍可可作作为为构构成成电电路路的的主主要要器器件件(例例：矢矢量量合合成成法法调相电路、乘积型鉴相电路调相电路、乘积型鉴相电路)。