幅调制解调及混频PPT学习教案

1、会计学1 幅调制解调及混频幅调制解调及混频 2021-8-1中国地质大学江城学院2 000 ( )cos() cm u tUt cos ( ) cm Ut 调频调频(FM):(FM): 0 ( )( ) f tk ut 调相调相 (PM):(PM): 0 ( )( ) p tk ut 第1页/共32页 2021-8-1中国地质大学江城学院3 6.2.2 调角信号的分析与特点调角信号的分析与特点 设设 高频载波为高频载波为: : ( )( )cos cos cfcf cm tk utk Ut t 1. 调频波调频波(FM) ( )cos ccc u tUt 调制信号为调制信号为 : : ( )c

2、osutUt v调频信号的瞬时角频率调频信号的瞬时角频率: : v瞬时相位瞬时相位: : v调频信号调频信号: : 0 ( )( )sin sin( ) t m c cfc tdtt tmttt 0 ( )cos( ) cos(sin) t FMCcf Ccf utUtkud Utmt 0( ) cos ( ) cm u tUt 6.2 6.2 调角信号分析调角信号分析 第2页/共32页 2021-8-1中国地质大学江城学院4 -6.2.2 调角信号的分析与特点调角信号的分析与特点 设设 高频载波为高频载波为: : 2.调相波（调相波（PM） ( )cos ccc u tUt 调制信号为调制信

3、号为 : : ( )cosutUt v瞬时相位瞬时相位: : v瞬时角频率瞬时角频率: : v调相信号调相信号: : ( )( )cos cos cpcp cp ttk uttk Ut tmt d ( )d ( )(cos) dd sinsin cp cpcm t ttmt tt mtt ( )cos( ) cos(cos) PMCcp Ccp utUtk ut Utmt 0( ) cos ( ) cm u tUt 第3页/共32页 2021-8-1中国地质大学江城学院5 -6.2.2 调角信号的分析与特点调角信号的分析与特点 3.调频波与调相波的比较调频波与调相波的比较 调频波调频波(FM)

4、调相波（调相波（PM ） 瞬瞬 时时 频频 率率 瞬瞬 时时 相相 位位 最大相偏最大相偏( 调制指数调制指数) 最大最大 频偏频偏 0 ( )cos( ( ) FMCc t f utUt kud 表达表达 式式 ( )cos ( ) PMCc p utUt k ut ( )( ) cf tk ut d( ) ( ) d cp ut tk t 0 ( )( ) t cf ttkud( )( ) cp ttk ut mf k U mp k U f f k U m pp mk U 第4页/共32页 2021-8-1中国地质大学江城学院6 -6.2.2 调角信号的分析与特点调角信号的分析与特点 调频

5、波与调相波波形调频波与调相波波形 d( ) ( ) d pp ut tk t ( )( ) ff tk ut 第5页/共32页 2021-8-1中国地质大学江城学院7 -6.2.2 调角信号的分析与特点调角信号的分析与特点 例例1已知调频波的数学表达式为已知调频波的数学表达式为: 试求该调频波的最大频偏试求该调频波的最大频偏 fm;若已知若已知 ， 求调制信号和高频载波的数学表达式。求调制信号和高频载波的数学表达式。 83 ( )10cos(21010sin210 )V FM uttt 3 410/V f krad s 第6页/共32页 2021-8-1中国地质大学江城学院8 6.2.3调角波

6、的频谱与频谱宽度调角波的频谱与频谱宽度 1.调角波的频谱调角波的频谱 统一的调角波表示式：统一的调角波表示式：u(t)=Ucmcos(ct+msint) 展开：展开： u(t)=Ucmcos(msint)cosct-sin(msint)sinct 利用贝塞尔函数理论中的两个公式利用贝塞尔函数理论中的两个公式: : cos(msin t)=J0(m)+2J2(m)cos2t+2J4(m)cos4t+ sin(msint)=2J1(m)sint+2J3(m)sin3t+2J5(m)sin5t+ 第7页/共32页 2021-8-1中国地质大学江城学院9 -6.2.3调角波的频谱与频谱宽度调角波的频谱

7、与频谱宽度 贝赛尔函数曲线贝赛尔函数曲线 cos(msin t)=J0(m)+2J2(m)cos2t+2J4(m)cos4t+ sin(msint)=2J1(m)sint+2J3(m)sin3t+ u(t)=Ucmcos(msint)cosct-sin(msint)sinct 第8页/共32页 2021-8-1中国地质大学江城学院10 -6.2.3调角波的频谱与频谱宽度调角波的频谱与频谱宽度 2.调角波的频谱宽度调角波的频谱宽度 (1) 窄带调制窄带调制(m m+1以上各阶边频的幅度均小于载频幅度以上各阶边频的幅度均小于载频幅度 的的10%，因而可以忽略。在此情况下，调角信号的有效频，因而可以

8、忽略。在此情况下，调角信号的有效频 谱宽度为：谱宽度为： 第10页/共32页 2021-8-1中国地质大学江城学院12 -6.2.3调角波的频谱与频谱宽度调角波的频谱与频谱宽度 例例2 已知音频调制信号的最高频率已知音频调制信号的最高频率fmax=15kHz, 载波载波 频率为频率为f=100kHz,若要求最大频偏若要求最大频偏fm=45kHz, 求出相应调频求出相应调频 信号的调频指数信号的调频指数mf、带宽、带宽BW,并画出其对应的频谱图。并画出其对应的频谱图。 第11页/共32页 2021-8-1中国地质大学江城学院13 6.3.1 实现调频，调相的方法实现调频，调相的方法 调频电路：调

9、频电路： 频率调制器频率调制器 ( )ut FM( ) ut 相位调制器相位调制器 ( )ut PM( ) ut ( )ut PM( ) ut 频率调制器频率调制器微分器微分器 ( )dut dt 相位调制器相位调制器 ( )ut FM( ) ut 积分器积分器 0 ( ) t ud 调相电路：调相电路： 直接调频直接调频 间接调频间接调频 直接调相直接调相间接调相间接调相 第12页/共32页 2021-8-1中国地质大学江城学院14 6.3.2 调频电路调频电路 0 (1) j R D C C u U 结电容结电容Cj与在其两端所加反偏电压与在其两端所加反偏电压u 之间的关系 之间的关系:

10、设在变容二极管上加的调制信号电压为设在变容二极管上加的调制信号电压为 ： ( )cosutUt 则则 ： ( )cos RQQ uUutUUt 1.1.变容二极管直接调频电路变容二极管直接调频电路 第13页/共32页 2021-8-1中国地质大学江城学院15 .2 调频电路调频电路 结电容结电容Cj为为: 0 (1cos) cos (1) jjQ Q D C CCmt UUt U （结电容调制度：（结电容调制度：，静态结电容：，静态结电容： ） QD U m UU 0 (1) jQ Q D C C U U 振荡频率：振荡频率： /2 /2 0 11 ( )(1cos) (1cos) jjQ t

11、mt LCLC mt 0 1 jQ LC （中心频率：）（中心频率：） 第14页/共32页 2021-8-1中国地质大学江城学院16 2.间接调频方法间接调频方法 0 11 t uiid j CC iku 11 ()kR RC .2 调频电路调频电路 第15页/共32页 2021-8-1中国地质大学江城学院17 3.变容二极管调相网络变容二极管调相网络 ( )u t ( ) c u t 0( ) u t 9V Q U 1 C 2 C 3 C 4 C j C 2 1 ( )(1cos) c j tmt LC (1cos) 2 ( ) c c mt t 0 ( ) ( )arctanarctan2

12、 t tQ 0 ( ) 2cos t QQ mt ( )/6t .2 调频电路调频电路 0c 令 第16页/共32页 2021-8-1中国地质大学江城学院18 m m Z Z c () m Z() c c LC回路中心角频率回路中心角频率(t)与与c的变化关系的变化关系 0 ( )cos 2 tmt .2 调频电路调频电路 第17页/共32页 2021-8-1中国地质大学江城学院19 6.4.1 调频波解调方法调频波解调方法 1. 鉴频方法鉴频方法 (1) 振幅鉴频振幅鉴频：将等幅的：将等幅的FM变换成振幅随瞬时频率变化的变换成振幅随瞬时频率变化的 FMAM，再进行振幅检波。，再进行振幅检波。

13、 第18页/共32页 2021-8-1中国地质大学江城学院20 -6.4.1 -6.4.1 鉴频方法及其实现模型鉴频方法及其实现模型 (2) 相位鉴频：利用频率相位鉴频：利用频率-相位变换网络将相位变换网络将FM变换为变换为FM PM，再变换为电压变化。，再变换为电压变化。 (3) 移相乘积鉴频：利用移相器将移相乘积鉴频：利用移相器将FM进行进行90o相移相移,与原输入与原输入 信信 号相乘号相乘. 相乘器相乘器 90o相移相移 LFT uFMu 第19页/共32页 2021-8-1中国地质大学江城学院21 -6.4.1 -6.4.1 鉴频方法及其实现模型鉴频方法及其实现模型 2.鉴频器主要特

14、性鉴频器主要特性 (1)灵敏度：灵敏度： (2) 线性范围：鉴频特性近于直线的频率范围。线性范围：鉴频特性近于直线的频率范围。 (3) 非线性失真。非线性失真。 00 dffff duu S dff 2 mm Bf ( )ut 0 f m B 鉴频特性曲线鉴频特性曲线 第20页/共32页 2021-8-1中国地质大学江城学院22 6.4.2 振幅鉴频器振幅鉴频器 失谐回路鉴频法（斜率鉴频法）失谐回路鉴频法（斜率鉴频法） 工作工作 区区 第21页/共32页 2021-8-1中国地质大学江城学院23 -6.4.2 -6.4.2 振幅鉴频器振幅鉴频器 2.双失谐回路振幅鉴频器双失谐回路振幅鉴频器 0

15、( ) u t 0 f m B 01 u 02 u 01 u + - 02 u + - + - 0( ) u t 第22页/共32页 2021-8-1中国地质大学江城学院24 6.4.3 相位鉴频器相位鉴频器 cos( ) PMPMc uUtt 1 乘积型鉴相器乘积型鉴相器 cos() 2 rrmc uUt 0 1 cos( ) 22 lPMr uUUt 1 sin ( ) 2 PMr UUt ( ) 6 t 1 ( ) 2 PMr UUt 第23页/共32页 2021-8-1中国地质大学江城学院25 -6.4.3 相位鉴频器相位鉴频器 2 叠加型相位鉴频法叠加型相位鉴频法 C1 L1 U1

16、ui Ec Co M L2 . 2 U2 . 2 U2 . C2 U2 . U1 . L3 RL RL C C uo1 uo2 uo 放大变换网络平衡叠加型鉴相器 VD2 VD1 令放大器和变换网络的中的谐振回路都调谐在调频波的中心角频率令放大器和变换网络的中的谐振回路都调谐在调频波的中心角频率c上，上， 假设：假设： u1(t)=U1cos(c+kfu)t+0 则根据互感耦合电路等效原理，有：则根据互感耦合电路等效原理，有： u2(t)=U2cos(c+kfu)t+0+/2-(t) 第24页/共32页 2021-8-1中国地质大学江城学院26 -6.4.3 相位鉴频器相位鉴频器 包 络 检波

17、器 包 络 检波器 /2 us ur us ur uD1 uD2 uo1 uo2 uo 1D u 2D u ( ) t ( ) s u t1 2 ( )( ) ( )( ) Drs Drs uu tu t uu tu t 00102 12 ( )( )( ) ( )( ) dd u tutut K UtUt cos( ) ssc uUtt cos() 2 rrc uUt ( ) r u t ( )cos ccc u tUt ( ) s u t 2sin ( )2( ) ss KUtKUt 2( ) r KUt 2( ) r KUt () sr UU () rs UU () rs UU 第25页

18、/共32页 2021-8-1中国地质大学江城学院27 6.4.4 脉冲计数式鉴频器脉冲计数式鉴频器 第26页/共32页 2021-8-1中国地质大学江城学院28 6.4.4 脉冲计数式鉴频器脉冲计数式鉴频器 第27页/共32页 2021-8-1中国地质大学江城学院29 6.5.1 限幅电路限幅电路 典型的限幅特性典型的限幅特性 限幅电压限幅电压 第28页/共32页 2021-8-1中国地质大学江城学院30 6.5.2 预加重与去加重电路预加重与去加重电路 Pin Nin Pin Ni n Po No No =k f 2Nin No Po 0 信道信道 噪声噪声 鉴频器鉴频器 调频器调频器 H1(w) 0 去加重去加重 Po=k P 0 H2