第四章模拟角度调制2.ppt

AM、DSB、SSB和VSB都是幅度调制，即把欲传送的信号调制到载波的幅值上。而我们知道一个正弦型信号由幅度、频率和相位（初相）三要素构成，既然幅度可以作为调制信号的载体，那么其它两个要素（参量）是否也可以承载调制信号呢？ 这就是我们将要介绍的频率调制和相位调制，统称为角调制。 频率调制简称调频(FM)，相位调制简称调相(PM)。 这两种调制中，载波的幅度都保持恒定，而频率和相位的变化都表现为载波瞬时相位的变化。 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，故又称为非线性调制。 与幅度调制技术相比，角度调制最突出的优势是其较高的抗噪声性能。 FM和PM信号的一般表达式 角度调制信号的一般表达式为 式中，A － 载波的恒定振幅； [?ct +?(t)] ＝ ?(t) － 信号的瞬时相位； ?(t) －瞬时相位偏移。 d[?ct +?(t)]/dt = ?(t)－ 称为瞬时角频率 d?(t)/dt －称为瞬时频偏。 相位调制(PM)：瞬时相位偏移随调制信号作线性变化，即 式中Kp － 调相灵敏度，含义是单位调制信号幅度引起PM信号的相位偏移量，单位是rad/V。 将上式代入一般表达式 得到PM信号表达式 频率调制(FM)：瞬时频率偏移随调制信号成比例变化，即 式中 Kf－ 调频灵敏度，单位是rad/s?V。 这时相位偏移为 将其代入一般表达式 得到FM信号表达式 PM与 FM的区别 比较上两式可见， PM是相位偏移随调制信号m(t)线性变化，FM是相位偏移随m(t)的积分呈线性变化。 如果预先不知道调制信号m(t)的具体形式，则无法判断已调信号是调相信号还是调频信号。 设调制信号为单一频率的正弦波，即 用它对载波进行相位调制时，将上式代入 得到 式中，mp = Kp Am － 调相指数，表示最大的相位偏移。 用它对载波进行频率调制时，将 代入 得到FM信号的表达式 式中 －调频指数，表示最大的相位偏移 －最大角频偏 － 最大频偏。 (a) PM 信号波形 (b) FM 信号波形 FM与PM之间的关系 由于频率和相位之间存在微分与积分的关系，所以FM与PM之间是可以相互转换的。 比较下面两式可见 如果将调制信号先微分，而后进行调频，则得到的是调相波，这种方式叫间接调相；同样，如果将调制信号先积分，而后进行调相，则得到的是调频波，这种方式叫间接调频。 方框图 定义：如果FM信号的最大瞬时相位偏移满足下式条件 则称为窄带调频；反之，称为宽带调频。 时域表示式 将FM信号一般表示式展开得到 当满足窄带调频条件时， 故上式可简化为 利用以下傅里叶变换对 可得NBFM信号的频域表达式 NBFM和AM信号频谱的比较 两者都含有一个载波和位于处的两个边带，所以它们的带宽相同 不同的是，NBFM的两个边频分别乘了因式[1/(? - ?c)]和[1/(? + ?c)] ，由于因式是频率的函数，所以这种加权是频率加权，加权的结果引起调制信号频谱的失真。 另外，NBFM的一个边带和AM反相。 以单音调制为例。设调制信号 则NBFM信号为 AM信号为 按照上两式画出的频谱图和矢量图如下： (a) AM (b) NBFM 在AM中，两个边频的合成矢量与载波同相，所以只有幅度的变化，无相位的变化；而在NBFM中，由于下边频为负，两个边频的合成矢量与载波则是正交相加，所以NBFM不仅有相位的变化，幅度也有很小的变化。 这正是两者的本质区别 。 由于NBFM信号最大频率偏移较小，占据的带宽较窄，但是其抗干扰性能比AM系统要好得多，因此得到较广泛的应用。 调频信号表达式 设：单音调制信号为 则单音调制FM信号的时域表达式为 将上式利用三角公式展开，有 将上式中的两个因子分别展成傅里叶级数， 式中 Jn (mf) －第一类n阶贝塞尔函数 Jn (mf)曲线 将 代入 并利用三角公式 及贝塞尔函数的性质 调频信号的频域表达式 对上式进行傅里叶变换，即得FM信号的频域表达式 讨论： 调频信号的频谱由载波分量?c和无数边频(?c? n?m)组成。 当n = 0时是载波分量?c ，其幅度为AJ0 (mf) 当n ? 0时是对称分布在载频两侧的边频分