【正文】 同理， 經(jīng) n次倍頻后可以使調(diào)頻信號的載頻和調(diào)頻指數(shù)增為 n倍。 方法：倍頻器可以用 非線性器件實現(xiàn) 。 晶 振P D L F V C OF M 信 號調(diào) 制 信 號第三節(jié) 非線性調(diào)制（角度調(diào)制）的原理 ＊ 改進(jìn)途徑： 采用如下 鎖相環(huán)（ PLL）調(diào)制器 通信原理【 第五章：模擬調(diào)制系統(tǒng) 】 86 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University 西南大學(xué)電子信息工程學(xué)院 2）間接法調(diào)頻 【阿姆斯特朗 （ Armstrong） 法】 原理：先將調(diào)制信號積分，然后對載波進(jìn)行調(diào)相，即可產(chǎn)生一個窄帶調(diào)頻 （ NBFM）信號 ，再經(jīng) n次倍頻器 得到寬帶調(diào)頻 （ WBFM） 信號 。 通信原理【 第五章：模擬調(diào)制系統(tǒng) 】 85 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University 西南大學(xué)電子信息工程學(xué)院 ＊ 直接調(diào)頻法的主要優(yōu)缺點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)：可以獲得較大的頻偏。 通信原理【 第五章：模擬調(diào)制系統(tǒng) 】 84 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University 西南大學(xué)電子信息工程學(xué)院 四、調(diào)頻信號的產(chǎn)生與解調(diào) 調(diào)頻信號的產(chǎn)生 1）直接調(diào)頻法： 用調(diào)制信號直接去控制載波振蕩器的頻率，使其按調(diào)制信號的規(guī)律線性地變化。 ，稱為 寬帶調(diào)頻的帶寬 。 2） 當(dāng) mf 1時，上式可以近似為 上式中 fm是 FM的最高頻率， mf是最大頻偏 ?f 與 fm之比 。被保留的上、下邊頻數(shù)共有 2n = 2（ mf + 1）個，相鄰邊頻之間的頻率間隔為 fm，所以 調(diào)頻波的有效帶寬 為 )(2)1(2 mmfFM fffmB ?????第三節(jié) 非線性調(diào)制（角度調(diào)制）的原理 它稱為 卡森（ Carson）公式 。 當(dāng) mf ? 1以后，取邊頻數(shù) n = mf + 1即可。 通信原理【 第五章：模擬調(diào)制系統(tǒng) 】 80 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University 西南大學(xué)電子信息工程學(xué)院 第三節(jié) 非線性調(diào)制（角度調(diào)制）的原理 調(diào)頻信號頻譜 通信原理【 第五章：模擬調(diào)制系統(tǒng) 】 81 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University 西南大學(xué)電子信息工程學(xué)院 調(diào)頻信號的帶寬 理論上 FM信號頻帶寬度為無限寬，實際上邊頻幅度隨 n的增大而逐漸減小，因此 FM信號可近似認(rèn)為具有 有限頻譜 。 2） 相鄰邊頻之間的 間隔為 ?m； 且當(dāng) n為奇數(shù)時，上下邊頻極 性相反 ；當(dāng) n為偶數(shù)時極性相同 。 通信原理【 第五章：模擬調(diào)制系統(tǒng) 】 76 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University 西南大學(xué)電子信息工程學(xué)院 三、寬帶調(diào)頻 調(diào)頻信號時域表達(dá)式 設(shè)單音調(diào)制信號為 將上式中的兩個因子分別展成傅里葉級數(shù)， tfAtAtm mmmm ?? 2coscos)( ?? ]sincos[)( ttAts mfcFM ?? ??( ) c os c os( si n ) si n si n( si n )F M c f m c f ms t A t m t A t m t? ? ? ?? ? ? ?tnmJmJtm mfn nfmf ?? 2cos)(2)()sincos( 1 20 ?????第三節(jié) 非線性調(diào)制（角度調(diào)制）的原理 則單音調(diào)制 FM信號的時域表達(dá)式為 將上式利用三角公式展開，有 tnmJtm mfnnmf ?? )12sin()(2)sinsin(112 ?? ????式中 ， Jn （ mf） —— 第一類 n階貝塞爾函數(shù) 。 通信原理【 第五章：模擬調(diào)制系統(tǒng) 】 74 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University 西南大學(xué)電子信息工程學(xué)院 m Mω AM和 NBFM頻譜圖對比 第三節(jié) 非線性調(diào)制（角度調(diào)制）的原理 通信原理【 第五章：模擬調(diào)制系統(tǒng) 】 75 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University 西南大學(xué)電子信息工程學(xué)院 上 邊 頻下 邊 頻載 波上 邊 頻下 邊 頻載 波?m?m? m?m?第三節(jié) 非線性調(diào)制（角度調(diào)制）的原理 （ a） AM （ b） NBFM 在 AM中，兩個邊頻的合成矢量與載波同相，所以只有幅度的變化， 無相位的變化 ；而在 NBFM中，由于下邊頻為負(fù)，兩個邊頻的合成矢量與載波則是正交相加，所以 NBFM不僅有相位的變化，幅度也有很小的變化， 這正是兩者的 本質(zhì)區(qū)別 。 不同的是， NBFM的兩個邊頻分別乘了因式 [1/（ ? ?c） ]和 [1/（ ? + ?c） ] ，由于因式是頻率的函數(shù)，所以這種加權(quán)是 頻率加權(quán) ，加權(quán)的結(jié)果引起調(diào)制信號頻譜的失真。 通信原理【 第五章：模擬調(diào)制系統(tǒng) 】 71 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University 西南大學(xué)電子信息工程學(xué)院 如圖所示： ??mt??FMstF M調(diào) 制 器? ?mt ? ?FMst積 分 器P M調(diào) 制 器??mt? ?PMstP M調(diào) 制 器? ?mt ? ?PMst微 分 器F M調(diào) 制 器（ a）直接調(diào)頻 （ b）間接調(diào)頻 （ c） 直接調(diào)相 （ d） 間接調(diào)相 第三節(jié) 非線性調(diào)制（角度調(diào)制）的原理 通信原理【 第五章：模擬調(diào)制系統(tǒng) 】 72 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University 西南大學(xué)電子信息工程學(xué)院 二、窄帶調(diào)頻（ NBFM） 定義： 如果 FM信號的最大瞬時相位偏移滿足下式條件 ）（或 )( ???? ??tf dttmK第三節(jié) 非線性調(diào)制（角度調(diào)制）的原理 則稱為 窄帶調(diào)頻 ；反之，稱為寬帶調(diào)頻。 通信原理【 第五章：模擬調(diào)制系統(tǒng) 】 69 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University 西南大學(xué)電子信息工程學(xué)院 PM 信號和 FM 信號波形 第三節(jié) 非線性調(diào)制（角度調(diào)制）的原理 t? ?mt t? ?mtt? ?t?t? ?t?c?0? ?PMst t ? ?FMst tc?0000 0（ a） PM 信號波形 （ b） FM 信號波形 通信原理【 第五章：模擬調(diào)制系統(tǒng) 】 70 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University 西南大學(xué)電子信息工程學(xué)院 FM與 PM之間的關(guān)系 由于頻率和相位之間存在 微分與積分的關(guān)系 ，所以 FM與PM之間是可以相互轉(zhuǎn)換的。 通信原理【 第五章：模擬調(diào)制系統(tǒng) 】 68 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University 西南大學(xué)電子信息工程學(xué)院 2）對載波進(jìn)行頻率調(diào)制 時，將 ( ) c os c os 2m m m mm t A t A f t????c os[ n ]c f mA t m si t????fmfm m mKA fmf?????? ? ?第三節(jié) 非線性調(diào)制（角度調(diào)制）的原理 代入 得到 FM信號的表達(dá)式 ])(cos[)( ??? dttmKtAtS fcFM ? ]coscos[)( ??? tdtAKtAtS mmfcFM ??式中 —— 調(diào)頻指數(shù)， 表示最大的頻率偏移。 如果預(yù)先不知道調(diào)制信號 m（ t）的具體形式，則無法判斷已調(diào)信號是調(diào)相信號還是調(diào)頻信號。 將上式代入一般表達(dá)式 得到 PM信號表達(dá)式 通信原理【 第五章：模擬調(diào)制系統(tǒng) 】 65 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University 西南大學(xué)電子信息工程學(xué)院 頻率調(diào)制（ FM） 瞬時頻率偏移隨調(diào)制信號成比例變化，即 )()( tmKdt td f??( ) ( )ft K m d? ? ?? ?( ) c os[ ( ) ]F M c fs t A t K m d? ? ??? ?)](cos[)( ttAt cm ?? ??第三節(jié) 非線性調(diào)制（角度調(diào)制）的原理 式中 ， Kf —— 調(diào)頻靈敏度 ，單位是 rad/s?V。 d[?ct +?（ t） ]/dt = ?（ t） —— 稱為 瞬時角頻率； d?（ t） /dt —— 稱為 瞬時頻率偏移 。 與幅度調(diào)制技術(shù)相比，角度調(diào)制最突出的優(yōu)勢是其 較高的抗噪聲性能 。 角度調(diào)制 ：頻率調(diào)制和相位調(diào)制的總稱。 第二節(jié) 線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能 通信原理【 第五章：模擬調(diào)制系統(tǒng) 】 61 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University 西南大學(xué)電子信息工程學(xué)院 學(xué)習(xí)內(nèi)容 幅度調(diào)制（線性調(diào)制）的原理 1 2 3 4 5 第五章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 非線性（角度調(diào)制）的原理 調(diào)頻系統(tǒng)的抗噪聲性能 線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能 各種模擬調(diào)制系統(tǒng)的比較 6 頻分復(fù)用和調(diào)頻立體聲 通信原理【 第五章：模擬調(diào)制系統(tǒng) 】 62 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University 西南大學(xué)電子信息工程學(xué)院 引 言 頻率調(diào)制簡稱 調(diào)頻（ FM） ，相位調(diào)制簡稱 調(diào)相（ PM） 。 大信噪比情況下， AM信號包絡(luò)檢波器的 性能 幾乎與相干解調(diào)法相同。 用 相干解調(diào) 的方法解調(diào)各種線性調(diào)制信號時 不存在門限效應(yīng) 。開始出現(xiàn)門限效應(yīng)的輸入信噪比稱為 門限值 。 通信原理【 第五章：模擬調(diào)制系統(tǒng) 】 59 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University 西南大學(xué)電子信息工程學(xué)院 輸出 信噪比（小信噪比情況） 輸入信號幅度遠(yuǎn)小于噪聲幅度，即 220[ ( ) ] ( ) ( )csA m t n t n t? ? ? ?第二節(jié) 線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能 )(cos)( )]([21)()( 0 ttR tmAtRtE ???? )(cos)]([)( ttmAtR ???? 由上式可知， E（ t） 中沒有單獨(dú)的信號項 ，有用信號 m（ t）被噪聲擾亂， 只能看作是噪聲 。 對于 100%的調(diào)制，且 m（ t）是單頻正弦信號，這時 AM 的 最大信噪比增益 為 32?AM第二節(jié) 線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能 可以證明，采用 同步檢測法解調(diào) AM信號時，得到的調(diào)制 制度增益與上式給出的 結(jié)果相同 。 2o ()S m t? 22o0( ) ( )ciN n t n t n B???2o ()S mtN n B?制度增益 2oo220/ 2 ( )/ ()AM iiSN mtGSN A m t?? ?通信原理【 第五章：模擬調(diào)制系統(tǒng) 】 58 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University 西南大學(xué)電子信息工程學(xué)院 ? 討 論 AM信號的調(diào)制制度增益 GAM隨 A0的減小而增加 。 通信原理【 第五章：模擬調(diào)制系統(tǒng) 】 55 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University 西南大學(xué)電子信息工程學(xué)院 四、 AM包絡(luò)檢波的性能 包絡(luò)檢波器分析模型 ()mst B P F )( tn ()mst )( tni )( tno o()mt 包絡(luò)檢 波 第二節(jié) 線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能 輸入 信噪比 2)(2)(2202 tmAtsSmi ??? BntnN ii 02 )( ?? BtmANSii02202)(??通信原理【 第五章：模擬調(diào)制系統(tǒng) 】 56 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University