通信原理模拟调制系统3课件.ppt

1、第1页2022-12-175.0 一些基本概念一些基本概念5.1 幅度调制（线性调制）的原理幅度调制（线性调制）的原理5.2 线性调制系统的抗噪声性能线性调制系统的抗噪声性能5.3 非线性调制（角度调制）原理非线性调制（角度调制）原理5.4 调频系统的抗噪声性能调频系统的抗噪声性能5.5 各种模拟调制系统的比较各种模拟调制系统的比较5.6 频分复用频分复用5.7 广播与电视广播与电视5.7 小结小结第2页2022-12-17一、一、一些基本概念一些基本概念二、二、角度调制的基本概念角度调制的基本概念三、三、窄带调频（窄带调频（NBFM）四、四、宽带调频宽带调频五五*、宽带调相宽带调相六、六、调

2、频信号的产生与解调调频信号的产生与解调第3页2022-12-17频率调制简称调频（频率调制简称调频（FM），相位调制简称调相（），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。都表现为载波瞬时相位的变化。角度调制角度调制：频率调制和相位调制的总称。频率调制和相位调制的总称。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，故又称非线性变换，会产生与频谱搬移不同的新的频率成

3、分，故又称为非线性调制。为非线性调制。角度调制最突出的优势角度调制最突出的优势：与幅度调制技术相比，有较高的抗噪与幅度调制技术相比，有较高的抗噪声性能。声性能。一、一、一些基本概念一些基本概念第4页2022-12-17(1)FM和和PM信号的一般表达式信号的一般表达式角度调制信号的一般表达式为：角度调制信号的一般表达式为：二、角度调制的基本概念二、角度调制的基本概念)(cos)(cos)(ttAtAtscm 第5页2022-12-17(2)相位调制（相位调制（PM）：瞬时相位偏移随调制信号作线性变化，瞬时相位偏移随调制信号作线性变化，即：即：Kp 调相灵敏度调相灵敏度，是单位调制信号幅度引起，

4、是单位调制信号幅度引起PM信号的相信号的相位偏移量，单位是位偏移量，单位是rad/V。将上式代入一般表达式：将上式代入一般表达式：得到：得到：二、角度调制的基本概念二、角度调制的基本概念)()(tmKtp )(cos)(ttAtscm )(cos)(PMtmKtAtspc 第6页2022-12-17(3)频率调制（频率调制（FM）：瞬时频率偏移随调制信号成比例变化，瞬时频率偏移随调制信号成比例变化，即：即：Kf 调频灵敏度调频灵敏度，单位是，单位是rad/s V这时相位偏移为：这时相位偏移为：将其代入一般表达式：将其代入一般表达式：得到得到FM信号表达式：信号表达式：二、角度调制的基本概念二、

5、角度调制的基本概念)()(tmKdttdf dttmKtf )()()(cos)(ttAtscm dttmKtAtsfc )(cos)(FM 第7页2022-12-17(4)PM与与FM的区别的区别:比较上两式可见，比较上两式可见，PM是相位偏移随调制信号是相位偏移随调制信号 m(t)线性变线性变化，化，FM是相位偏移随是相位偏移随 m(t)的的积分积分呈线性变化。呈线性变化。如果预先不知道调制信号如果预先不知道调制信号 m(t)的具体形式，则无法判断的具体形式，则无法判断已调信号是调相信号还是调频信号。已调信号是调相信号还是调频信号。二、角度调制的基本概念二、角度调制的基本概念 dttmKt

6、Atsfc )(cos)(FM )(cos)(PMtmKtAtspc 第8页2022-12-17(5)单音调制单音调制FM与与PM设调制信号为单一频率的正弦波，即：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用它对载波进行相位调制时，将上式代入：，将上式代入：得到：得到：式中，式中，mp=Kp Am 调相指数，表示调相指数，表示最大的相位偏移最大的相位偏移。二、角度调制的基本概念二、角度调制的基本概念tfAtAtmmmmm 2coscos)()(cos)(PMtmKtAtspc tmtAtAKtAtsmpcmmpc coscoscoscos)(PM 第9页2022-12-17(5

7、)单音调制单音调制FM与与PM设调制信号为单一频率的正弦波，即：设调制信号为单一频率的正弦波，即：用它对载波进行频率调制时用它对载波进行频率调制时：将上式：将上式 代入：代入：得到得到FM信号的表达式：信号的表达式：二、角度调制的基本概念二、角度调制的基本概念 dttmKtAtsfc )(cos)(FM tmtAdttAKtAtsmfcmmfc sincoscoscos)(FM tfAtAtmmmmm 2coscos)(第10页2022-12-17(5)单音调制单音调制FM与与PM 式中：式中：二、角度调制的基本概念二、角度调制的基本概念 tmtAdttAKtAtsmfcmmfc sincos

8、coscos)(FM mmmmffffAKm mfAK mffmf 调频指数，表示调频指数，表示最大的相位偏移最大的相位偏移最大角频偏最大角频偏最大频偏最大频偏第11页2022-12-17(5)单音调制单音调制FM与与PM二、角度调制的基本概念二、角度调制的基本概念tAtmmm cos)(tAtmmm cos)(tmdttdttmttmmpcmpcsin)()(cos)(tAKdttdtdAKttmmfctmmfc cos)()(cos)(第12页2022-12-17(6)FM与与PM之间的关系之间的关系由于频率和相位之间存在微分与积分的关系，所以由于频率和相位之间存在微分与积分的关系，所以F

9、M与与PM之之间是可以相互转换的。间是可以相互转换的。比较下面两式可见：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，如果将调制信号先微分，而后进行调频，则得到的是调相波，这种方式叫这种方式叫间接调相间接调相；二、角度调制的基本概念二、角度调制的基本概念)(cos)(PMtmKtAtspc dttmKtAtsfc )(cos)(FM 第13页2022-12-17(6)FM与与PM之间的关系之间的关系由于频率和相位之间存在微分与积分的关系，所以由于频率和相位之间存在微分与积分的关系，所以FM与与PM之之间是可以相互转换的。间是可以相互转换的。比较下面两式可见：比较下面两

10、式可见：同样，如果将调制信号先积分，而后进行调相，则得到的是调同样，如果将调制信号先积分，而后进行调相，则得到的是调频波，这种方式叫频波，这种方式叫间接调频间接调频。二、角度调制的基本概念二、角度调制的基本概念)(cos)(PMtmKtAtspc dttmKtAtsfc )(cos)(FM 第14页2022-12-17(1)定义：定义：如果如果FM信号的最大瞬时相位偏移满足下式条件：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。则称为窄带调频；反之，称为宽带调频。三、窄带调频（三、窄带调频（NBFM）（或或 5.06)(tfdmK第15页2022-12-17(2)时域

11、表示式：时域表示式：将将FM信号一般表示式展开得到：信号一般表示式展开得到：当满足窄带调频条件时：当满足窄带调频条件时：故上式可简化为：故上式可简化为：三、窄带调频（三、窄带调频（NBFM）dttmKtAdttmKtAdttmKtAtsfcfcfc )(sinsin)(coscos)(cos)(FM dttmKf)(1 dmKdmKdmKtftftf )()(sin1)(costdmAKtAtsctfc sin)(cos)(NBFM 第16页2022-12-17(3)频域表示式：频域表示式：利用傅里叶变换对：利用傅里叶变换对：可得可得NBFM信号的频域表达式：信号的频域表达式：三、窄带调频（三

12、、窄带调频（NBFM）)()(sin)()(cos)()(ccccccjttMtm jMdttm)()(cccccMMtdttm )()(21sin)(（设（设 m(t)的均值为的均值为0）ccccfccMMAKAS )()(2)()()(NBFMtdmAKtAtsctfc sin)(cos)(NBFM 第17页2022-12-17(4)NBFM和和AM信号频谱的比较信号频谱的比较都含有一个载波和位于都含有一个载波和位于c处的两个边带，带宽相同；处的两个边带，带宽相同；不同不同：NBFM的两个边频分别乘了因式的两个边频分别乘了因式1/(+c)和和1/(-c)，由于因式是频率的函数，所以这种加权

13、是频率加权，加权的结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；果引起调制信号频谱的失真；NBFM的一个边带和的一个边带和AM反相。反相。三、窄带调频（三、窄带调频（NBFM）)()(2)()()(AMccccMMAAS ccccfccMMAKAS )()(2)()()(NBFM第18页2022-12-17(5)NBFM和和AM信号频谱的比较举例信号频谱的比较举例以单音调制为例：设调制信号：以单音调制为例：设调制信号：NBFM信号为：信号为：AM信号为：信号为：三、窄带调频（三、窄带调频（NBFM）tAtmmm cos)(ttKAAtAttKAAtAtdmA

14、KtAtsmcmcmfmccmmfmcctfc)cos()cos(2cossinsincossin)(cos)(NBFM ttAtAtAtAttAAtsmcmcmccmmcmcmm)cos()cos(2cossincoscoscos)cos()(AM 第19页2022-12-17(5)NBFM和和AM信号频谱的比较举例信号频谱的比较举例按照上两式画出的频谱图和矢量图如下：按照上两式画出的频谱图和矢量图如下：三、窄带调频（三、窄带调频（NBFM）第20页2022-12-17(5)NBFM和和AM信号频谱的比较举例信号频谱的比较举例 NBFM和和AM的本质区别的本质区别q AM：两个边频的合成矢量

15、与载波同相，所以只有幅度的变化，无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；相位的变化；q NBFM：由于下边频为负，两个边频的合成矢量与载波则是正交相由于下边频为负，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者的本质区别。三、窄带调频（三、窄带调频（NBFM）(a)AM (b)NBFM第21页2022-12-17(5)NBFM和和AM信号频谱的比较举例信号频谱的比较举例 结论：由于由于NBFM信号最大频率偏移较小，占据的带宽较信号最大频率偏移较小，占据

16、的带宽较窄，但是其抗干扰性能比窄，但是其抗干扰性能比AM系统要好得多，因此得到较广系统要好得多，因此得到较广泛的应用。泛的应用。三、窄带调频（三、窄带调频（NBFM）第22页2022-12-17tnmJtmmfnnmf )12sin()(2)sinsin(112 (1)调频信号时域表达式调频信号时域表达式设设：单音调制信号为：单音调制信号为：单音调制单音调制FM信号的时域表达式为：信号的时域表达式为：将上式利用三角公式展开，有：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：将上式中的两个因子分别展成傅里叶级数：式中：式中：Jn(mf)第一类第一类n阶贝塞尔函数阶贝塞尔函数四

17、、宽带调频四、宽带调频tfAtAtmmmmm 2coscos)(sincos)(tmtAtsmfcFM )sinsin(sin)sincos(cos)(tmtAtmtAtsmfcmfcFM tnmJmJtmmfnnfmf 2cos)(2)()sincos(120 第23页2022-12-17(1)调频信号时域表达式调频信号时域表达式四、宽带调频四、宽带调频第24页2022-12-17(1)调频信号时域表达式调频信号时域表达式贝塞尔函数的性质：贝塞尔函数的性质：四、宽带调频四、宽带调频为为奇奇数数时时当当nmJmJfnfn)()(为为偶偶数数时时当当nmJmJfnfn)()(第25页2022-1

18、2-17(1)调频信号时域表达式调频信号时域表达式将：将：代入：代入：则得到则得到FM信号的级数展开式如下：信号的级数展开式如下：四、宽带调频四、宽带调频tnmJmJtmmfnnfmf 2cos)(2)()sincos(120 tnmJtmmfnnmf )12sin()(2)sinsin(112 )sinsin(sin)sincos(cos)(FMtmtAtmtAtsmfcmfc nmcfnmcmcfmcmcfmcmcfcftnmJAttmAJttmAJttmAJtmAJts)cos()()3cos()3cos()()2cos()2cos()()cos()cos()(cos)()(3210FM

19、)cos(21)cos(21sinsin)cos(21)cos(21coscosBABABABABABA 第26页2022-12-17(2)调频信号的频域表达式调频信号的频域表达式对上式进行傅里叶变换，即得对上式进行傅里叶变换，即得FM信号的频域表达式：信号的频域表达式：四、宽带调频四、宽带调频 )()()()(FMmcmcnfnnnmJAS nmcfntnmJAts)cos()()(FM 第27页2022-12-17(2)调频信号的频域表达式调频信号的频域表达式 结论：q 调频信号的频谱由载波分量调频信号的频谱由载波分量 c 和无数边频和无数边频(c n m)组成；组成；q 当当n=0时是载

20、波分量时是载波分量 c，其幅度为，其幅度为 AJ0(mf)；q 当当n 0时是对称分布在载频两侧的边频分量时是对称分布在载频两侧的边频分量(c n m)，其，其幅度为幅度为 AJn(mf)，相邻边频之间的间隔为，相邻边频之间的间隔为 m；且当；且当n为奇数时，为奇数时，上下边频极性相反；上下边频极性相反；当当n为偶数时极性相同。为偶数时极性相同。q 由此可见，由此可见，FM信号的频谱不再是调制信号频谱的线性搬移，信号的频谱不再是调制信号频谱的线性搬移，而是一种非线性过程而是一种非线性过程。四、宽带调频四、宽带调频第28页2022-12-17(2)调频信号的频域表达式调频信号的频域表达式某单音宽

21、带调频波的频谱：某单音宽带调频波的频谱：四、宽带调频四、宽带调频第29页2022-12-17(3)调频信号的带宽调频信号的带宽理论上调频信号的频带宽度为无限宽。理论上调频信号的频带宽度为无限宽。实际的频谱实际的频谱：n 增大，增大，Jn(mf)的值逐渐下降。适当选择的值逐渐下降。适当选择 n 值，值，当边频分量小到一定程度时便可以忽略不计。因此调频信号可当边频分量小到一定程度时便可以忽略不计。因此调频信号可近似认为具有有限频谱。近似认为具有有限频谱。通常的原则通常的原则：信号的频带宽度应包括幅度大于未调载波的信号的频带宽度应包括幅度大于未调载波的10%以上的边频分量。以上的边频分量。当当 mf

22、 1 以后，取边频数以后，取边频数 n=mf+1 即可，因为即可，因为 nmf+1 以上的边以上的边频幅度均小于频幅度均小于0.1。四、宽带调频四、宽带调频第30页2022-12-17(3)调频信号的带宽调频信号的带宽被保留的上、下边频数共有被保留的上、下边频数共有 2n=2(mf+1)个，相邻边频之个，相邻边频之间的频率间隔为间的频率间隔为 fm，所以调频波的有效带宽为：，所以调频波的有效带宽为：它称为它称为卡森（卡森（Carson）公式）公式。四、宽带调频四、宽带调频)(2)1(2FMmmffffmB mmmmffffAKm 第31页2022-12-17(3)调频信号的带宽调频信号的带宽当

23、当 mf1时，上式可以近似为：时，上式可以近似为：，这就是宽带这就是宽带调频的带宽调频的带宽。当任意限带信号调制时，上式中当任意限带信号调制时，上式中 fm 是调制信号的最高频是调制信号的最高频率，率，mf 是最大频偏是最大频偏 f 与与 fm 之比。之比。四、宽带调频四、宽带调频mfB2FM fB 2FM 第32页2022-12-17(3)调频信号的带宽调频信号的带宽例如例如：调频广播中规定的最大频偏：调频广播中规定的最大频偏 f 为为 75kHz，最高调，最高调制频率制频率 fm 为为 15kHz，故调频指数，故调频指数 mf=5，由上式可计算出，由上式可计算出此此FM信号的频带宽度为信号

24、的频带宽度为 180 kHz。四、宽带调频四、宽带调频第33页2022-12-17(4)调频信号的功率分配调频信号的功率分配调频信号的平均功率为：调频信号的平均功率为：由帕塞瓦尔定理可知：由帕塞瓦尔定理可知：利用贝塞尔函数的性质：利用贝塞尔函数的性质：得到：得到：结论：调频信号的平均功率等于未调载波的平均功率，即调制调频信号的平均功率等于未调载波的平均功率，即调制后总的功率不变，只是将原来载波功率中的一部分分配给每个后总的功率不变，只是将原来载波功率中的一部分分配给每个边频分量边频分量。四、宽带调频四、宽带调频)(2FMFMtsP nfnmJAtsP)(2)(222FMFM1)(2 nfnmJ

25、22FMAP 调制过程只是调制过程只是，分配的，分配的！第34页2022-12-17(1)调相信号的数学表达式调相信号的数学表达式单频调制信号单频调制信号：m(t)=Amcosmt调相信号的时域表达式：调相信号的时域表达式：sPM(t)=Acos(ct+KPMAmcosmt)=Acos(ct+mPcosmt)(t)=KPMm(t)调相指数调相指数mP是最大相位偏移的数量，即：是最大相位偏移的数量，即：mP=(t)max=KPMAmcosmtmax=KPMAm调相信号最大角频偏调相信号最大角频偏：max=mPm五五*、宽带调相、宽带调相第35页2022-12-17(2)宽带调相信号的带宽宽带调相

26、信号的带宽单频调制信号单频调制信号时调相与调频的对比时调相与调频的对比：sPM(t)=Acos(ct+mPcosmt)sFM(t)=Acos(ct+mfsinmt)用用mP代替代替mf，有关调频信号的结论同样适用于调相信号。，有关调频信号的结论同样适用于调相信号。与宽带调频相比，调相信号各边频分量的相移不同。与宽带调频相比，调相信号各边频分量的相移不同。调相信号带宽调相信号带宽：BPM=2(mP+1)fm当当 mP1 时，时，BPM2mP fm五五*、宽带调相、宽带调相 2sincosmm tt第36页2022-12-17(3)宽带调相信号的特性宽带调相信号的特性调相中的调相中的 mP 与调频

27、中的与调频中的 mf 相比，其相比，其变化规律和对带宽的影响变化规律和对带宽的影响有明显的差别有明显的差别。调相指数与带宽的关系调相指数与带宽的关系：由于由于mP=KPMAm，所以，所以mP与调制信号与调制信号频率频率fm无关。当无关。当KPM保持不变，保持不变，fm提高，提高，mP并不变化。并不变化。调相信调相信号的带宽随着号的带宽随着fm的增加成比例增大的增加成比例增大（BPM2mP fm）。）。五五*、宽带调相、宽带调相mmaxmmaxmmFMffAKmf mfFMfmB)1(2 第37页2022-12-17(3)宽带调相信号的特性宽带调相信号的特性结论：调相信号的带宽随调制信号频率的变

28、化而变化，这调相信号的带宽随调制信号频率的变化而变化，这对于充分利用传输信道的频带是很不利的（这一点和调制对于充分利用传输信道的频带是很不利的（这一点和调制技术的困难使它没有调频技术应用广泛）技术的困难使它没有调频技术应用广泛）。五五*、宽带调相、宽带调相第38页2022-12-17(1)调频信号的产生调频信号的产生 直接调频法直接调频法：用调制信号直接去控制载波振荡器的频率，使其用调制信号直接去控制载波振荡器的频率，使其按调制信号的规律线性地变化。按调制信号的规律线性地变化。压控振荡器压控振荡器：每个压控振荡器（每个压控振荡器（VCO）自身就是一个）自身就是一个FM调制调制器，因为它的振荡频

29、率正比于输入控制电压，即：器，因为它的振荡频率正比于输入控制电压，即：LC振荡器振荡器：用变容二极管实现直接调频。用变容二极管实现直接调频。六、调频信号的产生与解调六、调频信号的产生与解调第39页2022-12-17(1)调频信号的产生调频信号的产生 直接调频法直接调频法：直接调频法的主要优缺点：直接调频法的主要优缺点：q 优点优点：可以获得较大的频偏。可以获得较大的频偏。q 缺点缺点：频率稳定度不高频率稳定度不高q 改进途径改进途径：采用如下锁相环（：采用如下锁相环（PLL）调制器）调制器 六、调频信号的产生与解调六、调频信号的产生与解调第40页2022-12-17 间接法调频间接法调频 阿

30、姆斯特朗（阿姆斯特朗（Armstrong）法）法：先将调制信号积先将调制信号积分，然后对载波进行调相，即可产生一个窄带调频（分，然后对载波进行调相，即可产生一个窄带调频（NBFM）信）信号，再经号，再经n次倍频器得到宽带调频（次倍频器得到宽带调频（WBFM）信号。）信号。六、调频信号的产生与解调六、调频信号的产生与解调第41页2022-12-17 间接法调频间接法调频 阿姆斯特朗（阿姆斯特朗（Armstrong）法）法：间接法产生窄带调频信号：间接法产生窄带调频信号：窄带调频信号可看成由正交分量与同相分量合成的。所以可以窄带调频信号可看成由正交分量与同相分量合成的。所以可以用下图产生窄带调频信

31、号：用下图产生窄带调频信号：六、调频信号的产生与解调六、调频信号的产生与解调tdmAKtAtsctfc sin)(cos)(NBFM 第42页2022-12-17 间接法调频间接法调频 阿姆斯特朗（阿姆斯特朗（Armstrong）法）法：倍频倍频：q 目的目的：为提高调频指数，从而获得宽带调频。为提高调频指数，从而获得宽带调频。q 方法方法：倍频器可以用非线性器件实现。倍频器可以用非线性器件实现。q 原理原理：以理想平方律器件为例，其输出输入特性为：以理想平方律器件为例，其输出输入特性为：当输入信号为调频信号时，有：当输入信号为调频信号时，有：六、调频信号的产生与解调六、调频信号的产生与解调)

32、(cos)(ttAtsci )(22cos121)(20ttaAtsc )()(20tastsi 第43页2022-12-17 间接法调频间接法调频 阿姆斯特朗（阿姆斯特朗（Armstrong）法）法：结论：滤除直流成分后，可得到一个新的调频信号，其滤除直流成分后，可得到一个新的调频信号，其载载频频和和相位偏移相位偏移均增为均增为2倍，由于相位偏移增为倍，由于相位偏移增为2倍，因而调频倍，因而调频指数也必然增为指数也必然增为2倍。同理倍。同理,经经 n 次倍频后可以使调频信号的次倍频后可以使调频信号的载频和调频指数增为载频和调频指数增为 n 倍倍。六、调频信号的产生与解调六、调频信号的产生与解

33、调第44页2022-12-17 间接法调频间接法调频 阿姆斯特朗（阿姆斯特朗（Armstrong）法）法：典型实例典型实例：调频广播发射机调频广播发射机 载频：载频：f1=200kHz 调制信号最高频率：调制信号最高频率：fm=15kHz 间接法产生的最大频偏间接法产生的最大频偏：f1=25 Hz 调频广播要求的最终频偏调频广播要求的最终频偏 f=75 kHz，发射载频在，发射载频在88-108 MHz频段内，所以需要经过：频段内，所以需要经过：次的倍频，以满足最终频偏次的倍频，以满足最终频偏=75kHz的要求。的要求。六、调频信号的产生与解调六、调频信号的产生与解调300025/1075/3

34、1 ffn 第45页2022-12-17 间接法调频间接法调频 阿姆斯特朗（阿姆斯特朗（Armstrong）法）法：典型实例典型实例：倍频器在提高相位偏移的同时，也使载波频率提高了，倍频后倍频器在提高相位偏移的同时，也使载波频率提高了，倍频后新的载波频率新的载波频率(nf1)高达高达600MHz，不符合，不符合 fc=88108MHz的要的要求，因此需用求，因此需用混频器混频器进行下变频来解决这个问题。进行下变频来解决这个问题。六、调频信号的产生与解调六、调频信号的产生与解调第46页2022-12-17 间接法调频间接法调频 阿姆斯特朗（阿姆斯特朗（Armstrong）法）法：典型实例典型实例

35、：六、调频信号的产生与解调六、调频信号的产生与解调1212112)(fnnfffnnfc 第47页2022-12-17 间接法调频间接法调频 阿姆斯特朗（阿姆斯特朗（Armstrong）法）法：【例例5-1】在上述宽带调频方案中，设调制信号是在上述宽带调频方案中，设调制信号是 fm=15 kHz的单的单频余弦信号，频余弦信号，NBFM信号的载频信号的载频 f1=200 kHz，最大频偏，最大频偏 f1=25 Hz；混频器参考频率；混频器参考频率 f2=10.9 MHz，选择倍频次数，选择倍频次数 n1=64，n2=48。(1)求求NBFM信号的调频指数；信号的调频指数；(2)求调频发射信号（即

36、求调频发射信号（即WBFM信号）的载频、最大频偏和调频指信号）的载频、最大频偏和调频指数。数。六、调频信号的产生与解调六、调频信号的产生与解调第48页2022-12-17 间接法调频间接法调频 阿姆斯特朗（阿姆斯特朗（Armstrong）法）法：【例例5-1】【解解】(1)NBFM信号的调频指数为：信号的调频指数为：(2)调频发射信号的载频为：调频发射信号的载频为：(3)最大频偏为：最大频偏为：(4)调频指数为：调频指数为：六、调频信号的产生与解调六、调频信号的产生与解调33111067.1101525 mffm MHz2.91)109.101020064(48)(632112 ffnnfck

37、Hz8.76254864121 fnnf 12.51015108.7633 mfffm 第49页2022-12-17(2)调频信号的解调调频信号的解调 非相干解调：非相干解调：调频信号的一般表达式为：调频信号的一般表达式为：解调器的输出应为：解调器的输出应为：完成这种频率完成这种频率-电压转换关系的器件是电压转换关系的器件是频率检波器频率检波器，简称，简称鉴频鉴频器器。鉴频器的种类很多，例如振幅鉴频器、相位鉴频器、比例鉴频鉴频器的种类很多，例如振幅鉴频器、相位鉴频器、比例鉴频器、正交鉴频器、斜率鉴频器、频率负反馈解调器、锁相环器、正交鉴频器、斜率鉴频器、频率负反馈解调器、锁相环（PLL）鉴频器

38、等。）鉴频器等。六、调频信号的产生与解调六、调频信号的产生与解调 tfcFMdmKtAts )(cos)()()(0tmKtmf 第50页2022-12-17(2)调频信号的解调调频信号的解调 非相干解调：非相干解调：振幅鉴频器：振幅鉴频器：六、调频信号的产生与解调六、调频信号的产生与解调第51页2022-12-17(2)调频信号的解调调频信号的解调 非相干解调：非相干解调：微分电路和包络检波器构成了具有近似理想鉴频特性的鉴频器。微分电路和包络检波器构成了具有近似理想鉴频特性的鉴频器。限幅器的作用是消除信道中噪声等引起的调频波的幅度起伏。限幅器的作用是消除信道中噪声等引起的调频波的幅度起伏。微

39、分器的作用是把幅度恒定的调频波微分器的作用是把幅度恒定的调频波 sFM(t)变成幅度和频率都变成幅度和频率都随调制信号随调制信号 m(t)变化的调幅调频波变化的调幅调频波 sd(t)，即：，即：六、调频信号的产生与解调六、调频信号的产生与解调tfcfcdmKttmKAts)(sin)()(d第52页2022-12-17(2)调频信号的解调调频信号的解调 非相干解调：非相干解调：包络检波器则将其幅度变化检出并滤去直流，再经低通滤波后包络检波器则将其幅度变化检出并滤去直流，再经低通滤波后即得解调输出：即得解调输出：六、调频信号的产生与解调六、调频信号的产生与解调)()(0tmKKtmfd 鉴频器灵

40、敏度，鉴频器灵敏度，单位为单位为V/rad/s第53页2022-12-17(2)调频信号的解调调频信号的解调 相干解调：相干解调：相干解调仅适用于相干解调仅适用于NBFM信号。信号。由于由于NBFM信号可分解成同相分量与正交分量之和，因而可以信号可分解成同相分量与正交分量之和，因而可以采用线性调制中的相干解调法来进行解调，如下图所示：采用线性调制中的相干解调法来进行解调，如下图所示：六、调频信号的产生与解调六、调频信号的产生与解调第54页2022-12-17(2)调频信号的解调调频信号的解调 相干解调：相干解调：相干解调仅适用于相干解调仅适用于NBFM信号。信号。设窄带调频信号：设窄带调频信号：并设相干载波：并设相干载波：则相乘器的输出为：则相乘器的输出为：经低通滤波器取出其低频分量：经低通滤波器取出其低频分量：再经微分器，即得解调输出：再经微分器，即得解调输出：六、调频信号的产生与解调六、调频信号的产生与解调tdmAKtAtsctfc sin)(cos)(NBFM ttcc sin)()2cos1()(22sin2)(ptdmKAtAtsctfc tfdmKAts )(2)(d)(2)(0tmAKtmf 第55页2022-12-17习题：习题：P.130 5-17