《通信电子线路》课程教学课件（讲稿）第07章 角度调制与解调－频谱非线性变换电路

2017/12/11第7章角度调制与解调一频谱非线性变换电路7.1概述N*7.2调角波的性质I*7.3调频方法及电路7.4调角信号解调7.5调频制的抗干扰（噪声）性能7V速信电子微路第7索承度润制与解调Page#1复习：模拟信号的调制方式载波信号：U。=Vocos(wot)消息信号：Un=Vncos(2t)"AMVo(t) = V。 + △V。 △V。 α Un-> AV。 = kdUFMWo(t) = Wo + Awo Awo α Un->Awo = kfUnPMPo(t) =Po + A A α Un->Aβ = k,U逆信电子线路 第7案角度狐制马解端Page#3

2017/12/11 1 LOGO 通信电子线路 第 7 章 角度调制与解调 Page #1 第 7 章 角度调制与解调－频谱非线性变换电路 7.1 概述 7.2 调角波的性质 7.3 调频方法及电路 7.4 调角信号解调 7.5 调频制的抗干扰 (噪声) 性能      LOGO 复习： 模拟信号的调制方式 载波信号：U଴ ൌ ܸ଴cos ሺ߱଴ݐሻ 消息信号：Uஐ ൌ ܸஐ cos ݐߗ AM V଴ ݐ ൌܸ଴ ൅ Δܸ଴ ΔV଴ ∝ ܷஐ -> ΔV଴ ൌ ࢊ࢑ܷஐ FM ω଴ ݐ ൌ߱଴ ൅ Δ߱଴ Δω଴ ∝ ܷஐ ->Δω଴ ൌ ࢌ࢑ܷஐ PM φ૙ ݐ ൌ ߮଴ ൅ Δφ Δφ ∝ Uஐ ->Δφ ൌ ࢖࢑ܷஐ 通信电子线路 第 7 章 角度调制与解调 Page #3

2017/12/11FM:PMAwoαUoAαUnAwo=krUn=krVacos(nt)Ap=kpUn=kpVacos(nt)UFM = Vo cos(wo(t) t)(x)UFM = Vocos(J wo(t)dt)UpM =Vocos(wot +Ap)= Vo cos (S(wo+4wo) dt )=Vocos(wot+k,Vncos(nt))=Vocos(Wo+k,Vacos(nt)) dt= Vocos(oot + mpcos(nt)= Vo cos (wot +kVocos(tdtJO+kive sin(nt)=Vocos(Wot+2m,调相波的调制指数= Vocos(wot +mfsin(t))mf称为调频波的调制指数V速信电子能路第7索角度遇制与解遇Page #4两个重要公式：*1. (t) = Jw(t)dtdp (t)*2. W (t) = 9dtV遥信电子线路 第7角度遇制尊解漏Page#52

2017/12/11 2 LOGO 通信电子线路 第 7 章 角度调制与解调 Page #4 FM: Δω଴ ∝ ܷஐ Δω଴ ൌ ݇௙ܷஐ ൌ ݇௙ܸஐcosሺΩݐሻ U୊୑ ൌ ܸ଴ cos ߱଴ሺ࢚ሻ ࢚ U୊୑ ൌ ܸ଴cosሺ׬଴߱ ሺݐሻ݀ݐሻ ൌ ܸ଴ ܿݏ݋ ׬ ሺ߱଴൅߂଴߱ሻ ௧ ݐ݀ ଴ ൌ V଴ cos න ሺ߱଴൅݇௙ܸஐcosሺΩݐሻሻ ௧ ଴ ݐ݀ ൌ V଴ cos ߱଴ݐ൅න ݇௙ܸஐcosሺΩݐ ௧ ଴ ݐ݀ ൌ V଴cos ߱଴ݐ൅ ௞೑௏ಈ ஐ sin Ωݐ ൌ V଴cos ߱଴ݐ௙݉൅sinሺΩݐሻ m୤ 称为调频波的调制指数 (ൈ) PM Δφ ∝ Uஐ Δφ ൌ ݇௣ܷஐ ൌ ݇௣ܸஐcos Ωݐ U୔୑ ൌ ܸ଴cosሺ߱଴ݐ ൅ Δφሻ ൌ ܸ଴cosሺ߱଴ݐܸ௣݇൅ஐcos Ωݐ ሻ ൌ ܸ଴cosሺ߱଴ݐ൅࢓௣cos Ωݐ ሻ 调相波的调制指数௣࢓ LOGO 两个重要公式： ૚. φ（࢚ (ൌ ׬߱ ሺݐሻ݀ݐ ௧ ଴ 2. ω（࢚ (ൌ ୢ஦（࢚( ୢ୲ 通信电子线路 第 7 章 角度调制与解调 Page #5

2017/12/11FM再分析>UrM = Vocos(aot + mysin(at)) m->瞬时相位：在t时刻，用瞬时相位(t)描述：UFM = Vocos(o(t)) = Vocos(Wot + mfsin(t))β(t) = Wot +mfsin(Qt)= Po +β>瞬时（角)频率：w(t)=ds();= Wo+Awodt= Wo + kfVocos(nt)速信电麟时子路第7章角承度淘制马解酒Page#6FM再分析瞬时频偏、最大频偏dp(t)w(t) == Wo+Awo=Wo+kVocos(Qt)dtAwo = k,Vcos(t )Awm = k,V或△fm=kgVo>调制指数kfVnA0m=Afmmf =2F2瞬时相偏，最大相偏UFM = Vcos(β(t)) = Vocos(wot + mfsin(t) )Ap = mfsin(t)β (t)= βo + p现信电攀时子线路第7章角度调制与解调Page*3

2017/12/11 3 FM再分析 LOGO U୊୑ ൌ V଴cos ߱଴ݐ௙݉൅sinሺΩݐሻ 瞬时相位：在t时刻，用瞬时相位φ t 描述： U୊୑ ൌ V଴cos φ t ൌV଴cos ߱଴ݐ௙݉൅sinሺΩݐሻ φ t ൌ ω଴ݐ௙݉൅sinሺΩݐሻ = φ଴ ൅ Δ߮  瞬时（角)频率： ω t ൌ ୢ஦ ୲ ୢ୲ ൌ ߱଴ ൅ Δ߱଴ ൌ ߱଴ ൅ ݇௙ܸஐcosሺΩݐሻ 通信电瞬时子线路 第 7 章 角度调制与解调 Page #6 ࢓ ௙ൌ ݇௙ܸஐ Ω FM再分析 LOGO 瞬时频偏、最大频偏 ω t ൌ ୢ஦ ୲ ୢ୲ ൌ ߱଴ ൅ Δ߱଴ ൌ ߱଴ ൅ ݇௙ܸஐcosሺΩݐሻ Δ߱଴ = ݇௙ܸஐcosሺΩݐ( Δω୫ ൌ ݇௙ܸஐ 或 Δࢌ୫ ൌ ݇௙ܸஐ 调制指数 m୤ ൌ ௞೑௏ಈ ஐ ൌ ܕ૑ઢ ષ ൌ ઢܕ܎ ۴  瞬时相偏，最大相偏 U୊୑ ൌ V଴cos φ t ൌV଴cos ࣓૙࢚௙݉ ൅ sinሺΩݐሻ φ ሺܜሻ= φ଴ ൅ Δ߮ Δ߮ = ݉௙sinሺΩݐሻ 通信电瞬时子线路 第 7 章 角度调制与解调 Page #7

2017/12/11PM再分析>Upm = Vocos(wot + Po(t))= Vocos(wot + kpVo cos(nt)= Vocos(wot +mp cos(nt))》瞬时相位、相偏、最大相偏p(t) = Wo t + kpU = Wot + kpVn cos(nt)V速信电子线路第7章角度调制马解漏Pagew8PM再分析>瞬时频率d(wot + k,Uo)dUow(t) :Wo + kpdtdtd(kpVa cos(nt))Wo -kpVa sin(nt)= Wo+dt=Wo + Awo(t)》瞬时频偏>最大频偏kpV2=mp逆信电子线路第7案角度信制马解城Page#g4

2017/12/11 4 PM再分析 LOGO U୔୑ ൌ ܸ଴cosሺ߱଴ݐ଴߮൅ሺݐሻሻ ൌ V଴cos ߱଴ݐܸ௣݇൅ஐ cos Ωݐ ൌ V଴cos ߱଴ݐ൅࢓ ௣cos Ωݐ 瞬时相位、相偏、最大相偏 ߮ ݐ ൌ߱଴ ݐܷ௣݇൅ஐ ൌ ߱଴ݐܸ௣݇൅ஐ cos Ωݐ 通信电子线路 第 7 章 角度调制与解调 Page #8 PM再分析 LOGO 瞬时频率 ω t ൌ Uஐ൅݇௣ݐ଴ݓ ݀ ௣݇ ൅ ଴ݓ ൌ ݐ݀ ݀Uஐ ݐ݀ ൅ ଴ݓ ൌ ݀ ݇௣ܸஐ cos Ωݐ ݀ݐ ൌ ݓ ଴െ ݇௣ܸஐΩ sinሺΩtሻ =ݓ + ଴Δ߱଴ሺ࢚ሻ  瞬时频偏 最大频偏 ݇௣ܸஐΩ=m୮Ω 通信电子线路 第 7 章 角度调制与解调 Page #9

2017/12/11FM信号分析口FM的波形等幅，疏密随调制信号变化的高频波通信电子钱路第7章角度润制与解漏eeFM信号分析折瞬时相位的波形>UFM = Vocos(p(t) = Vocos(wot + mpsin (2t))>瞬时相位：(p(t)=Wot+mrsin(2t)=β+Aβ遥信电子线路第7章角度遇制剪解训Page s115

2017/12/11 5 FM信号分析 LOGO  FM的波形 等幅，疏密随调制信号变化的高频波 通信电子线路 第 7 章 角度调制与解调 Page #10 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 -1 0 1 Ω = 2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 -1 0 1 c = 20 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 -1 0 1 mf=5 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 -1 0 1 mf=8 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 -1 0 1 mf=10 FM信号分析 LOGO 瞬时相位的波形  U୊୑ ൌ V଴cos φ t ൌV଴cos ߱଴ݐ௙݉൅sin ሺΩݐሻ  瞬时相位： φ t ൌ߱଴ݐ൅ܛࢌ࢓ܑܖሺષ࢚ሻ = φ ൅ ઢ૎ 通信电子线路 第 7 章 角度调制与解调 Page #11 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 -50 0 50 100 150 200 250 300 350 φ0(t) Δ φ φ(t)

2017/12/11思考（看下面两幅图，思考原因？）//50.20.40.60.81.20.20.40.60.81.41.20.20.40.60.81.2441.61.8逍信电子线路第7章角度润制马解漏Page 12思考（思考原因？）30025020015010050-500.20.40.60.81.21.61.81.4遥信电子线路第7章角度遥制跨辉调Page#136

2017/12/11 6 LOGO 思考（看下面两幅图，思考原因？） 通信电子线路 第 7 章 角度调制与解调 Page #12 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 -1 0 1 Ω = 2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 -1 0 1 c = 20 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 -1 0 1 mf=20 LOGO 思考（思考原因？） 通信电子线路 第 7 章 角度调制与解调 Page #13 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 -50 0 50 100 150 200 250 300 φ0 (t) Δ φ φ(t)

2017/12/11FM信号分析口FM信号的频谱分析UFMJn(m)cos(o+n2)t1) J-n(mg) = (-1)"Jn(mg)3)Z=/(m)=12)Jn(mg)》Jn+1(mg)般取到N=mf，后边的频率量可以省掉。由这个性质，就可以由mr的值来确定FM的带宽。身通信电子钱路第7章角度润制与解漏Page#14FM信号分析折FM带宽：BFM = 2 * mfFBFM=2* (mf +1) FAwm_Afm_kyUomf=2FH思考：有影响的边频数与mf有关，是不是mf越大，带宽越大呢？理信电子线路第7章角度润制鹭解端Page 157

2017/12/11 7 FM信号分析 LOGO  FM信 号的频谱分析 U୊୑ ൌ෍ܬ௡ሺ݉௙ሻcosሺ߱଴ ൅ ݊Ωሻݐ ାஶ ௡ୀିஶ 1）Jି୬ ݉௙ ൌ െ1 ௡ܬ௡ሺ݉௙ሻ ૛）J୒ሺ݉௙ሻ≫ܬேାଵሺ݉௙ሻ 3）∑ ࢔ࡶ ૛ ࢌ࢓ ൌ ૚ ஶ ିஶ 一般取到 Nൌm୤ ,后边的频率量可以省掉。 由这个性质，就可以由m୤ 的值来确 定FM的带宽。 通信电子线路 第 7 章 角度调制与解调 Page #14 FM信号分析 LOGO FM带宽： B୊୑ ൌ2∗݉௙ܨ B୊୑ൌ2∗ （݉௙ ൅ 1）ܨ 思考：有影响的边频数与܎ܕ有关，是不是܎ܕ 越大，带宽越大呢？ 通信电子线路 第 7 章 角度调制与解调 Page #15 ܎ܕ ൌ Δω୫ Ω ൌ Δf୫ F ൌ ݇௙ܷஐ ܨ

2017/12/11mtemAfmkfUaAwmmf=2FoFoBFM = 2*mfFWr"5lAm,=10m,~10adluh.duuul0LAa8,=1hul m-20allhhiliAncA(a)(b)V速信电子线路第7章角度润制马解璃Page#16BpM = 2 * (mg +1)FBFM=2*mfFF Jn(m,)cos(ao + n0)tUFM =n==0FM频谱成分：Wo±n2n=0,1,2,3,4...思考：当m很小时，例如m<0.5时，频谱结构如何？Wo，Wo±AM信号吗？J-n(mg) = (-1)"Jn(mp)V遥信电子线路 第7章角度遇制跨辉调Page#178

2017/12/11 8 LOGO 通信电子线路 第 7 章 角度调制与解调 Page #16 ܎ܕ ൌ Δω୫ Ω ൌ Δf୫ FΩ ൌ ݇௙ܷஐ Ωܨ B୊୑ ൌ2∗݉௙ܨ LOGO B୊୑ ൌ2∗ ݉௙ ൅1 ܨ B୊୑≅2∗݉௙ܨ FM频谱 成分： ࣓ ૙േ ࢔ષ ࢔ ൌ ૙, ૚, ૛, ૜, ૝ . 思考： 当ࢌ࢓很小时，例如ࢌ࢓૞ .૙ ൏ 时，频谱结构如何？ ω଴ , ω଴ േ Ω AM信号吗？ 通信电子线路 第 7 章 角度调制与解调 Page #17 U୊୑ ൌ෍ܬ ௙݉ ௡cos ߱଴ ൅ ݊Ω ݐ ାஶ ௡ୀିஶ Jି୬ ݉௙ ൌ െ1 ௡ܬ௡ሺ݉௙ሻ

2017/12/11PM信号分析PMUpM= Vo cos(wot + mp cos(2t))对比：FMUpM = Vocos(wot + mysin(2t))V速信电子微路第7索承度遇制与解调Page #18PM信号分析折PM信号分析>瞬时相位：(p(t)=Wot+mpcos(nt)》相偏：mcos(at)》最大相偏：mp>瞬时频率: w(t) ==wo -mpn sin(nt)》频偏：mp sin(nt)》最大频偏：mp2Afm=mpF=kpVoF》带宽Bs=2(mp+1)F遥信电子线路第7章角度润制鹭解调Page 1g9

2017/12/11 9 PM信号分析 LOGO PM U୔୑= V଴ cos ߱଴ݐ ௣݉൅cos Ωݐ 对比：FM U୊୑ ൌ V଴cos ߱଴ݐ௙݉൅sinሺΩݐሻ 通信电子线路 第 7 章 角度调制与解调 Page #18 PM信号分析 LOGO PM信号分析  瞬时相位： φ t ൌ߱଴ݐ ௣݉൅cos Ωݐ  相偏 ：݉௣ cos Ωݐ  最大相偏 ： m୮  瞬时频率： ω t ൌ ୢ஦ ୢ୲ = ω଴ െ ݉௣Ω sinሺΩݐሻ  频偏： ݉௣Ω sinሺΩݐሻ  最大频偏： ݉௣Ω Δf୫ ൌ m୮ܨൌ݇௣ܸஐܨ  带宽 Bୱ ൌ 2ሺ݉௣ ൅ 1ሻܨ 通信电子线路 第 7 章 角度调制与解调 Page #19

2017/12/11PM信号分析PM波形1.1通信电子线路第7章承度润制与解调Page#20EMPM波形对比角波调频信：角波调相信号1.改变Vam40eVo2.改变Q2调频信号：U2Aom=k,VamAo.40(0)natQ调相信号：AUFMUpn,=k,VamA.=m,2V遥信电子线路第7章角度遥制马解销Page #210

2017/12/11 10 PM信号分析 LOGO PM波形 通信电子线路 第 7 章 角度调制与解调 Page #20 LOGO 通信电子线路 第 7 章 角度调制与解调 Page #21 FM PM 波形对比 m f m m f k V m         调频信号： p pm m p m kV  m      调相信号： 三角波调频信号 t v0 0 三角波调相信号 1. 改变 Vm 2. 改变 