上海交通大学：《通信基本电路》课程教学资源（讲义）第九章 角度调制与解调

第九章 角度调制与解调 9.1角度调制 9.1.1概述 9.1.2调角波性质 9.1.3调频方法 9.1.4变容二极管调频 9.1.5电抗管调频 9.1.6晶体振荡器直接调频 9.1.7间接调频 9.2角度调制信号的解调 9.2.1调频信号的解调方法 9.2.2振幅鉴频器 9.2.3相位鉴频器 9.2.4比例鉴频器 9.2.5正交鉴频器

9.1 角度调制 9.1.1 概述 9.1.2 调角波性质 9.1.3 调频方法 9.1.4 变容二极管调频 9.1.5 电抗管调频 9.1.6 晶体振荡器直接调频 9.1.7 间接调频 9.2 角度调制信号的解调 9.2.1 调频信号的解调方法 9.2.2 振幅鉴频器 9.2.3 相位鉴频器 9.2.4 比例鉴频器 9.2.5 正交鉴频器 第九章 角度调制与解调

9.1角度调制 9.1.1概述 ■角度调制 >PM:瞬时相位随调制信号的变化而变化 >FM:瞬时频率随调制信号而变化，载波频率的变化 范围由调制信号的强度决定，变化的周期由调制 信号的频率决定 e m FM

9.1 角度调制 9.1.1 概述 „ 角度调制 ¾ PM：瞬时相位随调制信号的变化而变化 ¾ FM：瞬时频率随调制信号而变化，载波频率的变化 范围由调制信号的强度决定，变化的周期由调制 信号的频率决定 FM

角度调制的特点 >解调输出信噪比高，抗噪能力强 >可采用C类等非线性功放，效率高 >占用带宽大 >实现电路稍复杂于AM ■角度调制的应用 >FM:广播、电视伴音、双向固定或移动电台、蜂 窝电话、卫星通信 >PM:主要用于数据通信，间接调频

„ 角度调制的特点 ¾ 解调输出信噪比高，抗噪能力强 ¾ 可采用C类等非线性功放，效率高 ¾ 占用带宽大 ¾ 实现电路稍复杂于AM „ 角度调制的应用 ¾ FM: 广播、电视伴音、双向固定或移动电台、蜂 窝电话、卫星通信 ¾ PM: 主要用于数据通信，间接调频

■ 数字通信中的相位、频率调制 >BPSK、QPSK、πI4-QPSK、8PSK >FSK、MSK、GMSK、CPFSK BPSK

„ 数字通信中的相位、频率调制 ¾ BPSK、QPSK、π/4-QPSK、8PSK ¾ FSK、MSK、GMSK、CPFSK Q I BPSK

I channel Sym rate Rs=R/2 I Ch.sig QPSK P.Shape Filter Carrier Data Serial- Bit rate R。 Parallel 90p -米 P.Shape Filter Q channel Sym rate Rs=R/2 QCh.sig Unfiltered OPSK Unfiltered BPSK -10 频谱 -15 20 25 30 35 2 -1.5 -1 -0.5 0 0.5 11.5 2 2.5 Normalised Frequency Offset From Carrier(f/Rb)

QPSK 频谱

QPSK的过零问题：由相位的180度 切换造成，对功放线性要求高 OFFSET QPSK I channel Sym rate Rs=R/2 I Ch.sig 香思中 P.Shape Filter 00 Carrier Data Serial- Bit rate R。 Parallel 90 10 P.Shape No180°phase Filter transitions Q channel Sym rate Rs=R/2 Q Ch.sig OQPSK的实现框图

QPSK的过零问题：由相位的180度 切换造成，对功放线性要求高 OFFSET QPSK OQPSK的实现框图

π4 DQPSK QPSK #1 QPSK #2 π/4QPSK (even symbol times) (odd symbol times) (no zero crossings) π/4QPSK的特点： /最大的相位切换被限制在135度 √适和于相干和非相干解调 √良好的抗衰落性能 √应用于第二代移动通信系统

π/4QPSK的特点： 9 最大的相位切换被限制在135度 9 适和于相干和非相干解调 9 良好的抗衰落性能 9 应用于第二代移动通信系统

e FSK CPFSK特点： √连续相位频移键控 √恒包络，适合于高效的非线性功放 √良好的抗衰落性能 √适于相干和非相干解调 √应用于第二代移动通信系统

FSK CPFSK特点： 9 连续相位频移键控 9 恒包络，适合于高效的非线性功放 9 良好的抗衰落性能 9 适于相干和非相干解调 9 应用于第二代移动通信系统

9.1.2调角波性质 9.1.2.1相位一频率关系 00=o(i)dt+0 o(t)= de(t) dt 9.1.2.2FM、PM数学表达式 ■FM 瞬时频率：o(t)=0。+ky(t) 瞬时相位：( (t)=()di=@t+k,va(t)dt 已调波形： a(t)=A cos[@ot+k va(tdi] 最大频偏： △on=krva(t)nmas

9.1.2 调角波性质 9.1.2.1 相位－频率关系 0 0 ( ) ( ) t θ t t = + ω θ dt ∫ ( ) ( ) d t t dt θ ω = 9.1.2.2 FM、PM数学表达式 „ FM 0 ( ) ( ) f ω t k ω v t 瞬时频率： = + Ω 0 0 0 ( ) ( ) ( ) t t f θ ω t t dt ω t k v t dt = = ∫ ∫ + Ω 0 0 0 ( ) cos[ ( ) ] t f a t A ω t k v t dt = + ∫ Ω 瞬时相位： 已调波形： max ( ) m f ω k v t 最大频偏： ∆ = Ω

单音调制：yo(t)=V,cos2t A@(t)=k vo(t)=k Vo cost (cossi) Ω 调频指数：mr= kyVa 最大相移 2 最大频偏：△0m=m2=k'n←— 与频率无关

v t( ) V cos t 单音调制： Ω Ω = Ω ( ) ( ) cos f f ω t k v t k V t ∆ = Ω Ω = Ω 0 0 ( ) cos( sin ) f f k V a t A ω t t Ω = + Ω Ω f f k V m Ω = Ω 调频指数： 最大相移 最大频偏： ∆ = ω m f m k Ω = fVΩ 与频率无关