第7章 频率调制与解调.ppt

第7章频率调制与解调一、调频信号分析1、调频信号的时域分析调频波波形：调频波的三个基本参数：Δfm、kf和mf
(1)峰值频偏Δfm:反映频率受调制的程度，是衡量调频质量的重要指标。
瞬时角频偏：Δω(t)=kfUΩcosΩt2025/11/12.调频信号的频域分析
将调频信号展开为傅立叶级数就可以看到调频信号的频谱特点。Bessel函数的特点(见P262图7-3):
(1)mf=0：J0(mf)=1，其它各阶Bessel函数为0。这意味着当没有调制信号时，uFM只包含载波分量。
(2)所有Bessel函数都是正、负交替变化的非周期函数，而且在mf的某些值上，函数为0。单频调制时FM波的频谱：(a)Ω为常数；(b)Δωm为常数调频波的频谱结构和特点:
(1)有无穷多个频率分量：在以fc为中心、以F为间隔对称分布，各分量的幅值取决于Bessel函数；
(2)载频分量不总是最大，有时为0；
(3)功率大部分集中在载频附近；
(4)频谱结构与mf的关系。
F一定：Δfm↑→mf↑→频谱就会展宽；
Δfm一定：F↓→mf↑→频谱宽度基本不变。
FM和PM有相似的频谱结构，都包含有无穷多个边频分量，因此都属于非线性调制。调频波的信号带宽：
虽然从理论上讲，调频波带宽为无穷大，但由于FM信号的能量主要集中在fc附近，因此在工程实践中通常忽略其它振幅很小的边频分量。
FM信号带宽：Bs=2(mf+1)F=2(Δfm+F)
(1)mf<<1：属于窄带调频，Bs=2F；
(2)mf>>1：属于宽带调频，Bs=2Δfm。
举例：调频广播。
Δfm＝75kHz，Fmax=15kHz，Bs=180kHz>>2Fmax=30kHz。
适用频段：由于FM信号的带宽较宽，因此FM只用于超短波和频率更高的波段。3、调频波的功率调频和调相的相互转化：调频波与调相波的比较表：5、小结(角度调制的特点)
(1)角度调制是非线性调制：即便是单音调制，在角度调制信号中包含无穷多个边频分量。
(2)FM的频谱结构与mf密切相关：mf越大，频带越宽，同时调频的抗干扰能力也越强。
在实际选择调频指数时要兼顾带宽和抗干扰能力。
宽带调频：如调频广播、电视伴音，信号质量要求高，mf值选得大；
窄带调频：一般通信，信道带宽较窄，mf值选得小。
(3)角度调制的设备利用率高：原因是角度调制的平均功率和最大功率相等。
(4)调频制的抗干扰能力：是通过限幅器去掉寄生调幅来实现的。而干扰引起的频偏可以忽略。二、调频器与调频方法2、调频方法:直接法和间接法。
(1)直接法：用调制信号直接去控制高频振荡器的频率。包括：变容二极管直接调频、电抗管直接调频。
变容二极管调频器：用调制信号去控制振荡器的变容二极管的结电容。
最常用调频方法，本章要重点讲这种调频电路。
电抗管调频：用电子管、晶体管或场效应管作为振荡器的等效可控电抗，在调制信号控制下实现调频，目前这种调频方法已很少使用。(2)间接法：对调制信号先积分，再调相可以实现调频。
关键是如何调相，调相方法包括：矢量合成法、可变移相法和可变延时法。
矢量合成法：针对窄带调相。三、变容二极管直接调频电路2、变容二极管直接调频电路性能分析
(1)Cj作为回路总电容
二极管反向偏置电压：振荡频率：理想情况()：非线性调频。非理想情况小结：
(a)中心频率漂移：产生原因是由于Cj～u曲线不是直线，导致电容的平均值不等于CQ，从而引起中心频率偏移。
(b)峰值角频偏：它是调频电路重要参数，通常越大越好。
(c)二次谐波失真：振荡频率二次谐波的存在意味着非线性调频，即调频特性不是直线，发生弯曲。非线性失真的程度可以用二次谐波失真系数来描述(2)变容二极管部分接入
回路电容：部分接入的特点：
(a)峰值频偏Δfm减小，调频灵敏度kf下降。3.变容二极管直接调频电路的改进
LC变容二极管直接调频电路的缺陷：中心频率稳定度较差。四、鉴频器与鉴频方法鉴频器性能指标：
(1)鉴频跨导(或鉴频灵敏度)要大。2、鉴频方法：分为两大类，包括直接鉴频和间接鉴频。
直接鉴频法：直接从调频信号频率中提取原来的调制信号。脉冲计数式鉴频法就属于此类。
这种方法用得很少，不在详细解释。
间接鉴频法：对调频信号先进行适当的变换，然后间接地恢复出原来的调制信号。
间接鉴频包括振幅鉴频和相位鉴频。这类方法广泛使用，是本节的重点容。
(1)振幅鉴频法：原理是先将FM信号通过频率-振幅变换器变成AM-FM信号，然后用包络检波器解调出调制信号。振幅鉴频器实现方法:
(a)时域微分法：用微分电路来实现频率-振幅变换器。其缺点是有效鉴频范围比较窄。(2)相位鉴频器:原理是将FM信号经过频率-相位变换，变为FM-PM信号，然后用鉴相器恢复出调制信号。广泛使用，鉴频电路重点讲授的内容。(b)叠加型相位鉴