第7章角度调制与解调

通信电子电路张鏖烽计算机与通信学院51269402@调频、调相——统称为调角(AngleModulation)调频（FrequencyModulation——FM）:用调制信号去控制高频振荡频率，使瞬时频率随调制信号规律线性变化的过程。调相（PhaseModulation——PM）:用调制信号去控制高频振荡相位，使瞬时相位随调制信号规律线性变化的过程。7.1概述有用信号：

载波信号：调制的涵义则：不变不变不变7.2角度调制的基本原理正弦波的瞬时频率和瞬时相位随调制信号变化的调制，称为角度调制如果瞬时频率随调制信号线性变化，（幅度不变）称为频率调制（FrequencyModulation）如果瞬时相位随调制信号线性变化，（幅度不变）称为相位调制（PhaseModulation）从考察瞬时频率和瞬时相位的关系入手，研究频率调制和相位调制之间的关系

瞬时频率和瞬时相位载波信号全相角

瞬时相位称某一时刻的全相角为瞬时相位瞬时频率称某一时刻的角频率为瞬时频率如果是纯余弦信号，瞬时频率为c7.2.1调角波的表达式及波形1.调频波表达式及波形频率调制:

使载波信号的瞬时角频率与调制信号成线性关系变化，而初始相位不变：中心角频率，载波角频率：比例常数调频波：调制信号为单频余弦信号特点：mf表示相位偏移的最大值mf可以小于1，可以大于1mf正比于频偏mf反比于调制信号频率调频波的调制指数：相位调制:保持载波信号的中心角频率不变，而使其瞬时相位与调制信号成线性关系变化2.调相波表达式及波形调相波：相位调制：特点：mP表示相位偏移的最大值

mP只和调制信号幅度成正比其频偏和调制信号幅度成正比，和调制信号的频率也成正比调相波的调制指数：

调频波与调相波瞬时相位：瞬时相位：（3）比较调频波和调相波的瞬时角频率、附加相位和波形调制信号瞬时角频率调频波附加相位调制信号瞬时角频率调相波附加相位调频波与调相波的关系频率调制和相位调制都是改变载波信号的相角，只是该相角的变化随调制信号的变化关系不同，它们之间存在着内在联系如果先将调制信号经积分处理后，再进行相位调制，得到的是调制信号的调频波如果先将调制信号经微分处理后，再进行频率调制，得到的是调制信号的调相波相位调制器积分器频率调制器微分器频率解调器相位解调器相位解调器微分器频率解调器积分器调制与解调的实现方法频率调制器相位调制器例：已知调角信号为v(t)＝20cos(2π×106t+10cos2000πt)(V)，试确定：1、最大频偏2、最大相偏3、若调制信号为cos2000πt，这是调频波还是调相波？2、最大相偏：10rad

3、是调相波1、最大频偏：rad/s调频方法总体上可分为两大类直接调频直接使振荡器的频率随调制信号呈线性关系变化间接调频现将调制信号积分处理后，再进行调相7.3频率调制电路7.3.1直接调频电路直接调频就是直接使振荡器的频率随调制信号成线性关系变化。例如，在一个由LC回路决定振荡频率的振荡器中，将一个可变电抗元件接入回路，使可变电抗元件的电抗值随调制电压而变化。即可使振荡器的振荡频率随调制信号而变化。如：变容二极管直接调频电路。

特点：可变电抗在振荡回路中优点：易于得到比较大的频偏缺点：中心频率的频率稳定度不易做得很高先将调制信号进行积分处理，再进行调相而得到调频波7.3.2间接调频电路利用调频波与调相波之间的关系：载波振荡器（晶体振荡器）缓冲器（放大器）调相器积分器

特点：可变电抗不在振荡回路中，在振荡器后级，如放大器的谐振回路中优点：载波中心频率稳定度很高缺点：频偏小7.4调频波的解调对于调频波而言，调制信息包含在已调信号瞬时频率的变化中，所以解调的任务就是把已调信号瞬时频率的变化不失真的转变成电压变化，即实现“频率——电压”转换，完成这一功能的电路，称为频率解调器，简称鉴频器。解调方法1、利用锁相环路实现解调。有关这种解调方法的内容见教材第7章。2、利用调频波的过零信息实现解调。因为调频波的频率是随调制信号变化的，所以它们在单位时间内过零点的数目将不同。当瞬时频率高时，过零点的数目就多，瞬时频率低时，过零点的数目就少。利用调频波的这个特点，可以实现解调。过零解调器3、将调频波变换为调相─调频波，使相位的变化与瞬时频率的变化成正比，然后用相位检波器解调，即可得到所需信号。这种方法的方框图如下图所示。

为了实现调频波到调相──调频波的变换，通常采用移相器，即将调频波延时t0时间的方法。移相器对于由单频余弦信号对载波调频所得到的调频信号将其延时t0

后可表示为：

如果的值较小，使得，则上式可简化为：原调频信号的相角附加相位与调制信号成线性关系包含了调制信号的信息该式表明，调频波延时后，得到一个调相-调频波。0t通常要求延时。相位检波器乘积型鉴相器4、将等幅调频波变换为幅度变化与频率变化成正比的调幅-调频波。因为调频波的频率变化与调制信号成正比，所以变换后信号的幅度变化也与调制信号成正比。然后用幅度解调器解调，即可得到所需信号。这种方法的方框图如下图所示。为了实现调频波到调幅─调频波的变换，可以使用将调频波对t求导的办法。

对时间域微分；（相位鉴频器）p390

对频率域微分：（双失谐回路鉴频器）P386调频波对时间取导后仍为一调频波，其瞬时频率变化规律与原调频信号相同，只是初始相位增加。但其幅度不再是等幅的，而是与调频波的瞬时频率成正比。因瞬时频率表示了调制信号的变化规律，所以幅度变化也反映了调制信号的变化规律。调频波对t求导：与频率解调器配合使用的限幅器

由于调频信号传输过程中，信号通道的频率特性不理想及外界干扰和内部噪声的影响，在鉴频器输入端调频信号的振幅可能发生变化，从而使鉴频器的输出产生附加干扰，以致不能准确解调。为此，在鉴频器前常常接入限幅器。