哈尔滨工业大学：《高频电子线路》课程教学资源（PPT课件）第七章 角度调制电路

高频电子线路哈尔滨工程大学第七章角度调制电路主要内容：第一节概述第二节调角波的基本性质第三节调频方法的概述第四节变容二极管调频电路第五节石英晶体振荡器直接调频第六节调相电路

高频电子线路 哈尔滨工程大学 第七章 角度调制电路 第一节 概述 第二节 调角波的基本性质 第三节 调频方法的概述 第四节 变容二极管调频电路 第五节 石英晶体振荡器直接调频 第六节 调相电路 主要内容：

首页具高频电子线路第一节概述一、角度调制电路的功能与分类1.角度调制高频振荡的振幅不变，而角度随调制信号uo（t）按一定关系变化。2.角度调制的分类角度调制分为相位调制和频率调制两类，统称为调角。3.相位调制高频振荡的振幅不变，而其瞬时相位随调制信号uo（t)线性关系变化。这样的已调波称为调相波，常用PM表示。4.频率调制高频振荡的振幅不变，而其瞬时频率随调制信号"s()线性关系变化，这样的已调波称为调频波，常用FM表示。二、角度调制的优点与用途1.优点：抗干扰能力强，载波功率利用系数高。2.作用：调频主要用于调频广播、广播电视、通信与遥控遥测等。调相主要用于数字通信。哈京旗工程大学

高频电子线路 首页 上页 下页 退出 哈尔滨工程大学 第一节 概述 u (t)  u (t)  u (t)  高频振荡的振幅不变，而角度随调制信号 按一定关系变化。 二、角度调制的优点与用途 1.优点:抗干扰能力强，载波功率利用系数高。 2.作用:调频主要用于调频广播、广播电视、通信与遥控遥测等。调相主要用于数 字通信。 高频振荡的振幅不变，而其瞬时频率随调制信号 线性关系变化，这样的已调 波称为调频波，常用FM表示。 高频振荡的振幅不变，而其瞬时相位随调制信号 线性关系变化。这样的已调 波称为调相波，常用PM表示。 角度调制分为相位调制和频率调制两类，统称为调角。 一、角度调制电路的功能与分类 1.角度调制 2.角度调制的分类 3.相位调制 4.频率调制

首页R高频电子线路第二节调角波的基本性质，调角波的数学表示式1.调相波数学表示式①设载波振荡信号电压为u.(t)=Ucmcoso其中Um为载波振幅，の.为载波角频率。调制信号ue(t)②根据调相波的定义振幅不变U.=U.瞬时相位0(t) =の t + K,uo (t)de(t)duo(t)瞬时角频率0(t) =0.+Kdtdt式中，k，为比例常数，单位是rad/v。③调相波的一般表示式u(t) =Ucmcoso(t)=Ucmcos[o.t +k,u(t)哈京旗工程大学

高频电子线路 首页 上页 下页 退出 哈尔滨工程大学 第二节 调角波的基本性质 u t U t c cm c ( ) = cos Ucm c 一、调角波的数学表示式 1.调相波数学表示式 Um = Ucm (t) t K u (t)  = c + p  dt du t k dt d t t c p ( ) ( ) ( )  = = +   p k u(t) U cos (t) U cos[ t k u (t)] = cm = cm c + p   振幅不变 瞬时相位 瞬时角频率 式中， 为比例常数，单位是rad/v。 ①设载波振荡信号电压为 其中 为载波振幅， 为载波角频率。 调制信号 ③调相波的一般表示式 ②根据调相波的定义 u (t) 

首页良高频电子线路2.调频波的数学表示式①设载波振荡信号电压为u.)=Umcoso.其中U为载波振幅，の为载波角频率。调制信号u(t)②根据调频波定义Um=Ucm振幅不变o(t) = 0 +k,u(t)瞬时角频率0(t) = f'o(t)dt = 0,t + k, I uo(t)di瞬时相位式中，k,为比例常数，单位是rad/s-v③调频波的一般表示式u(t) =Ucm cos0(t) =Uem cos[o.t + k, f uo(t)dt]哈宋旗工技大学

高频电子线路 首页 上页 下页 退出 哈尔滨工程大学 Um = Ucm (t) k u (t)  = c + f  =  = +   t t c f t t t t k u t t 0 0 ( ) ( )d  ( )d f k ( ) cos ( ) cos[ ( )d ] 0 = = +  t cm cm c f u t U  t U  t k u t t ②根据调频波定义 振幅不变 瞬时角频率 瞬时相位 式中， 为比例常数，单位是rad/s·v ③调频波的一般表示式 2.调频波的数学表示式 u t U t c cm c ( ) = cos ①设载波振荡信号电压为 其中 Ucm 为载波振幅， c 为载波角频率。 调制信号 u (t) 

首页下页退高频电子线路调角波的基本性质二.调相波调频波1.调相波与调频波的比较见右表数学表U.cosfotk,u.()[o +k,J'n.(a]U.cos2.调角波的调制指数示式①调制指数的定义调角波的最大相移定义为调制指数。瞬时相ot+k,fu.(t)dtot+k,u.(t)Puo位c②调相波的调相指数m2du.(t)瞬时角Om, = k,luo(t)m+ku.(t)oc+kpLOdtE频率③调频波的调频指数m,最大相kpuo(t)lmkyuo(0)dtnam, =k, l'ua(1)d移maxmaxdu。(t)最大频kjuo(t)KAom3.调角波的最大频移dtfQ移maxImax①调相波的最大频移Aopm②调频波的最大频移Aのmdu.(t)=kAoA m = k,luo(t)lmpmdtmax哈宋滨工技大学

高频电子线路 首页 上页 下页 退出 哈尔滨工程大学 二、调角波的基本性质 max 0 ( )d =   t f f m k u t t max m k u (t) p = p  ③调频波的调频指数 m f m p 2.调角波的调制指数 ①调制指数的定义 调角波的最大相移定义为调制指数。 cos ( ) m c P U t k u t     +   0 cos ( )d t m c f U t k u t t     +      ( ) c P  t k u t  + 0 ( )d t c f  t k u t t  +  d ( ) d C P u t k t   + ( ) c f  k u t  + max ( ) P k u t  max 0 ( )d  t f k u t t max d ( ) d P u t k t  max ( ) f k u t  调相波 调频波 数学表 示式 瞬时相 位 瞬时角 频率 最大相 移 最大频 移 ②调相波的调相指数 3.调角波的最大频移  m ①调相波的最大频移  pm max ( ) dt du t k pm p   = ②调频波的最大频移  fm max k u (t)  fm = f  1.调相波与调频波的比较见右表

高频电子线路4、单音频调角信号的性质uo(t)=Uomcos2t,载波信号为u.(t)=Umcoso.t。若已知调制信号①调相波数表示式：m.=k.UQmu(t) = U cm cos[o,t + k,Uom cosQt].=m.Q= U cm cos[o,t + m, cosQt]②调相波数表示式：u(t) = Ucm cos[o.t + k,UomcosQtdt]2UomsinQt]=Umcos[ot+k,A0m=m,22= Ucm cos[o.t +m, sin Qt]△のpm与调制信号频率成正比；③结论：调相波mp与调制信号频率2无关，最大频移△のfm与调制信号频率无关。调频波的m，与调制信号频率2成反比，最大频移调相波和调频波的最大频移△の均等于调制指数m与调制频率2的乘积。即A0m=mQm哈京滨工技大学

高频电子线路 首页 上页 下页 退出 哈尔滨工程大学 u t U t  ( ) = m cos u t U t c cm c ( ) = cos cos[ cos ] ( ) cos[ cos ] U t m t u t U t k U t cm c p cm c p m = +  = +     cos[ sin ] cos[ sin ] ( ) cos[ cos d ] 0 U t m t t U U t k u t U t k U t t cm c f m cm c f t cm c f m = +    = + = +        若已知调制信号 ,载波信号为 。 4、单音频调角信号的性质  pm = mp   fm = mf  ①调相波数表示式： ②调相波数表示式: m k U p p m =  m f f U m k  =  ③结论:调相波 与调制信号频率Ω无关，最大频移 与调制信号频率成正比； 调频波的 与调制信号频率Ω成反比，最大频移 与调制信号频率无关。 调相波和调频波的最大频移 均等于调制指数m与调制频率Ω的乘积。 m f m p  pm  fm m 即  =  m m

首页退高频电子线路三、调角波的频谱1、单频调制时，调相波与调频波的数学表示式相似，它们具有相同的频谱，故分析时以单频调制的调频波为例进行说明2、调制信号是"a(t)=Uamcos.2t的调频波为u(t) = Uem cos[ot +m , sin Q2t]= Ucm coso,t cos(m, sin 2t) -U cm sin O.t + sin( m, sin Qt)式中，cos(m,sinQt)和sin(m,sinQt)可展开为傅里叶级数cos(m, sin Qt)= J。(m,)+2J2n(m,)cos2n2tsin(m, sin Q2t)= 2Z J2n+(m, )sin( 2n + 1)2t其中，n为正整数，J,（m，)是以m，为参数的n阶第一类贝塞尔函数。u(t)=UcmJ.(m, )cosoct载频第一对边频+UcmJ,(m, )cos(0+2)t -UcmJ,(m, )cos(0。-2)t+UcmJ,(m, )cos(0。+22)t+UcmJ,(m, )cos(0。-22)t第二对边频+...哈京旗工程大学

高频电子线路 首页 上页 下页 退出 哈尔滨工程大学 cos cos( sin ) sin sin( sin ) ( ) cos[ sin ] U t m t U t m t u t U t m t cm c f cm c f cm c f =  − +  = +       =  = +  1 cos( sin ) ( ) 2 2 ( ) cos 2 n f o f n f m t J m J m n t   =  = + +  0 2 1 sin( sin ) 2 ( )sin( 2 1) n f n f m t J m n t u (t) = U cos Ω Ωm Ωt cos( sin ) sin( sin ) 式中， m t m t f f   和 可展开为傅里叶级数 ( ) n mf J 其中，n为正整数， 是以 m f 为参数的n阶第一类贝塞尔函数。 u t U J m t cm o f c ( ) = ( ) cos U J m t U J m t cm f c cm f c ( ) cos( ) ( ) cos( ) + 1  +  − 1  −  U J m t U J m t cm f c cm f c ( ) cos( 2 ) ( ) cos( 2 ) + 2  +  + 2  −  + 载频 第一对边频 第二对边频 三、调角波的频谱 1、单频调制时，调相波与调频波的数学表示式相似，它们具有相同的频谱，故 分析时以单频调制的调频波为例进行说明 2、调制信号是 的调频波为

首具高频电子线路3、调频波频谱的特点①以载频の。为中心，由无数对边频分量组成。它不是调制信号频谱的简单搬移。②各边频分量的振幅取决于J，（m,），而，(m,）与m有关。注意：对于调相波，其频谱结构与调频波相似。n(m)4、调角波的频谱宽度1.0①理论上看，调角波的频谱包含无限多对边0.2频分量，频谱宽为无限大。0.6②实际应用中，由于边频分量的振幅与J,(m)0.4有关，而J,(m)在m(m,或m，）一定时，随n的增0.2加，J，（m）的数值虽有起伏，但总趋势是减小。0当n>m时，,(m）数值很小。如图所示。所以0.2忽略振幅小的边频分量，频谱宽度就为有限值。0.4012345678910第一类贝塞尔函数曲线哈京旗工程大学

高频电子线路 首页 上页 下页 退出 哈尔滨工程大学 第一类贝塞尔函数曲线 J (m) n J (m) n ( ) m mf 或mp J (m) n n  m J (m) n ②实际应用中，由于边频分量的振幅与 有关，而 在 一定时，随n的增 加， 的数值虽有起伏，但总趋势是减小。 当 时， 数值很小。如图所示。所以 忽略振幅小的边频分量，频谱宽度就为有限值。 c ( ) n mf J ( ) n mf J ②各边频分量的振幅取决于 ，而 与 m f 有关。 注意：对于调相波，其频谱结构与调频波相似。 3、调频波频谱的特点 ①以载频 为中心，由无数对边频分量组成。它不是调制信号频谱的简单搬移。 ①理论上看，调角波的频谱包含无限多对边 频分量，频谱宽为无限大。 4、调角波的频谱宽度

首页下页退出上页高频电子线路振幅比J(0.5)J(7)J(1)J(2)J(3)J(4)J(5)J.(6)边频次数00.9390.7650.2240.2600.3970.1780.1510.30010.2420.4400.5770.3390.0660.3280.2770.00520.0300.1150.3530.4860.3640.0470.2430.30130.0030.1290.3090.3640.1150.0200.4300.16840.0030.0340.1320.2810.3910.3580.15850.0070.0430.1320.2610.3620.34860.0110.3390.0010.0490.1310.24670.2340.0030.0150.0530.13080.1200.0040.0180.05790.0560.0060.021100.0020.0070.024110.008哈京旗工程大学

高频电子线路 首页 上页 下页 退出 哈尔滨工程大学 振幅比 边频次数 Jn (0.5) Jn (1) Jn (2) Jn (3) Jn (4) Jn (5) Jn (6) Jn (7) 0 0.939 0.765 0.224 -0.260 -0.397 -0.178 0.151 0.300 1 0.242 0.440 0.577 0.339 -0.066 -0.328 -0.277 -0.005 2 0.030 0.115 0.353 0.486 0.364 0.047 -0.243 -0.301 3 0.003 0.020 0.129 0.309 0.430 0.364 0.115 -0.168 4 0.003 0.034 0.132 0.281 0.391 0.358 0.158 5 0.007 0.043 0.132 0.261 0.362 0.348 6 0.001 0.011 0.049 0.131 0.246 0.339 7 0.003 0.015 0.053 0.130 0.234 8 0.004 0.018 0.057 0.120 9 0.006 0.021 0.056 10 0.002 0.007 0.024 11 0.008

首页良高频电子线路③对于高质量的通信系统，以忽略振幅小于0.01Ucm的边频分量决定频谱宽度。若满足J,(m)≥0.01,Jm(m)m+1恒小于0.1。因此有效频谱宽度为BcR = 2(m +1)F哈京旗工程大学

高频电子线路 首页 上页 下页 退出 哈尔滨工程大学 ③对于高质量的通信系统，以忽略振幅小于0.01Ucm 的边频分 量决定频谱宽度。 1 ( ) 0.01 , ( ) 0.01 n n J m J m   + 若满足 则频谱宽为 B=2nF 式中，F为调制信号频率。 n可查表。 ④中等质量通信系统，以忽略振幅小于0.1Ucm的边频分量来决定频谱宽 度当 n  m +1 J 时 n (m) 恒小于0.1。因此有效频谱宽度为 BCR = 2(m +1)F