第五章 模拟调制系统——非线性调制

1、邯郸学院邯郸学院第四章第四章 模拟调制系统模拟调制系统通信原理及实验通信原理及实验20082008电子信息工程电子信息工程4.3.1 角度调制邯郸学院邯郸学院回顾回顾调制的概念：调制的概念： 将基带信号进行各种变换后再传输的过程将基带信号进行各种变换后再传输的过程（1）波形特点：幅度随基带信号变化呈正比变化（2）频谱特点：从基带简单的搬移到频带上频谱的搬移是线性的，所以称为线性调制线性调制邯郸学院邯郸学院Ac+m(t)上边带下边带下边带上边带twtmAtucccos)()()()(21)()()(cccccMMAu邯郸学院邯郸学院cos0tOttOm(t)sDSB(t)OtOccM()OHHS

2、DSB()Occ载波反相点2Hm(t)M()twtmtScDSBcos)()()(21)(21)(ccDSBwwMwwMwS邯郸学院邯郸学院F () HHSDSB() ccOO 上边带 下边带 下边带 上边带 ccO上边带频谱O cc下边带频谱)()()(wHwSwSSSBDSBSSB邯郸学院邯郸学院M()2B2BODSB()ccO(a)(b)SSB()OccccVSB()O(c)(d)()()(21)(wHwwMwwMwSVSBccVSB邯郸学院邯郸学院引言引言 角度调制与线性调制不同，已调信号频谱不再是原调制信号频谱的线性搬移，而是频谱的非线性变换，会产生与频谱搬移不同的新的频率成分，故又

3、称为非线性调制。邯郸学院邯郸学院引言引言2.分类分类频率调制：改变载波的瞬时频率相位调制：改变载波的瞬时相位均为角度变化，统称角度调制 1.对比对比线性调制：改变信号幅度进行频谱搬移，基带频谱 结构不变非线性调制：频谱搬移后基带谱结构改变，是非线 性变换邯郸学院邯郸学院0101020203034.3.1 角度调制的基本概念角度调制的基本概念4.3.2 窄带调频窄带调频4.3.3 宽带调频宽带调频04044.3.4 调频信号的产生与解调调频信号的产生与解调邯郸学院邯郸学院4.3.1 角度调制的基本概念dttdw/ )(调频波时域表达式： )(cos)(ttwAtacc瞬时频率偏移 w是调制信号m

4、(t)的线性函数： )(tmKwf调频灵敏度：fK（起始相位设为零） 1、调频波的时域表达式、调频波的时域表达式dttmktf)()(邯郸学院邯郸学院则调频信号的一般表达式一般表达式为： )(cos)(cos)(dttmKtwAdttwAtufccc下面研究调制信号为单一频率余弦波的特殊情况：( )cosmm tUtcosccmcuUw t即： 则单一频率余弦调制的调频波电压表示单一频率余弦调制的调频波电压表示为： cos(sin)cmcfuUw tmt其中， .mfmfwk Um为调频波的最大相位偏移又称调频指数 1、调频波的时域表达式、调频波的时域表达式4.3.1 角度调制的基本概念邯郸学

5、院邯郸学院mwfm.mfmwk U是表征调频波的两个重要参数。与调制信号幅度成正比而与调制信号频率无关；与有调制信号幅度引起的最大频偏成正比，而与调制信号频率成反比。1、调频波的时域表达式、调频波的时域表达式.mfmfwk Um4.3.1 角度调制的基本概念邯郸学院邯郸学院调频波波形 u t 0 t u(t) o o om o+m 2 t o (t) t o (t) o mf (a) (b) (c) (d) m ( )cosmm tUtcos(sin)cmcfuUw tmtdttdwtmKwwtwcfc)()()(tfsinm邯郸学院邯郸学院2、调相波的时域表达式、调相波的时域表达式瞬时相位偏

6、移 )(t是调制信号 m(t)的线性函数： )()(tmKtp调相灵敏度：pK瞬时相位： 为载波相位twtmKtwtcPc)()(则调相信号的一般表达式一般表达式为： )(cos)(tmKtwAtuPcc4.3.1 角度调制的基本概念调相波时域表达式： )(cos)(ttwAtacc邯郸学院邯郸学院2、调相波的时域表达式、调相波的时域表达式则单一频率余弦调制的调相波电压表示单一频率余弦调制的调相波电压表示为： cos(cos)cmcpuUw tmt其中 ppmmk U是调相波最大相位偏移又称调相指数。 ( )cosptmt瞬时相位偏移： .mpmpwk Um 其中 4.3.1 角度调制的基本概

7、念( )cosmm tUtcosccmcuUw t即：邯郸学院邯郸学院调相波调相波v t02 to ( t) to( t)o(a)( c )( d)m( )cosmm tUt( )sincmw twwtcos(cos)cmcpuUw tmtcospmt可以看到调频波和调相波在当调制信号为单一频率音频信号时，两种已调波的频谱结构是类似的。邯郸学院邯郸学院2、调相波的时域表达式、调相波的时域表达式mwpmmwmUpmmU、是表征调相波的两个重要参数，与调制信号幅度、频率成正比；只与调制信号幅度成正比而与调制频率无关与调频波不同。.mpmpwk Um ppmmk U4.3.1 角度调制的基本概念邯郸

8、学院邯郸学院2、调相波的时域表达式、调相波的时域表达式tdtt0)(t）（dttdtw)()(是角度调制的两个基本关系式，它说明了瞬时相位是瞬时角速度对时间的积分，同样，瞬时角频率为瞬时相位对时间的变化率。由于频率与相位之间存在着微频率与相位之间存在着微积分关系积分关系，因此不论是调频还是调相，结果使瞬时频结果使瞬时频率和瞬时相位都发生变化率和瞬时相位都发生变化。只是变化规律与调制信号的关系不同。4.3.1 角度调制的基本概念邯郸学院邯郸学院2、调相波的时域表达式、调相波的时域表达式对调频而言对调频而言 mfmwk U.mfmfwk Um.mpmpwk Um 频偏频偏调相指数调相指数对调相而言

9、对调相而言ppmmk U4.3.1 角度调制的基本概念邯郸学院邯郸学院 由此可知，调频波的频偏与调制频率由此可知，调频波的频偏与调制频率 无关，调频指数无关，调频指数m mf f则则与与 成反比；调相波的频偏成反比；调相波的频偏p p与与 成正比，调相指数则与成正比，调相指数则与 无关。无关。这是调频、调相二种调制方法的根本区别。它们之间的关系参这是调频、调相二种调制方法的根本区别。它们之间的关系参见下图。见下图。 o m=KfUmm f.fmk UmW= o mp = KpUm m= KpUm (a) (b) 频偏和调制指数与调制频率的关系频偏和调制指数与调制频率的关系( (当当U U 恒定时恒定时) ) (a) (a) 调频波；调频波；(b) (b) 调相波调相波 4.3.1 角度调制的基本概念邯郸学院邯郸学院表表1 FM波和波和PM波的比较波的比较调制信号调制信号m(t)，载波，载波Umcos 0(t)FM波波PM波波数学表达数学表达式式瞬时频率瞬时频率瞬时相位瞬时相位最大频偏最大频偏调制指数