【正文】 表示的載波進(jìn)行 調(diào)相 ，則根據(jù)定義，載波的瞬時(shí)相位 ?(t)應(yīng)隨 ??(t)線性地變化，即 式中， ?0 t 表示未調(diào)制時(shí)載波振蕩的相位； kp??(t)表示瞬時(shí)相位中與調(diào)制信號(hào)成正比例地變化的部分，叫做 瞬時(shí)相位偏移 ，簡(jiǎn)稱 相位偏移 或 相移 。頻移以 ??(t)表示，即 ??(t)的最大值叫做最大頻移，以 ??表示，即 式中 kf是比例常數(shù)，表示單位調(diào)制信號(hào)所引起的頻移，單位是 rad/s?V，習(xí)慣上把 最大頻移 稱為 頻偏 調(diào)角波的性質(zhì) )()( tkt f ???? ?m a x)( tk f ???? ?第 10章 角度調(diào)制與解調(diào) 根據(jù)調(diào)頻波的 瞬時(shí)頻率可以求出的瞬時(shí)相位為 上式中設(shè)積分常數(shù) ?0 =0，右邊第二項(xiàng)表示 調(diào)頻波的 相移，以表示，即 ?? f(t)的最大值即為 調(diào)頻波的 調(diào)制指數(shù) ，以 mf表示。將上式兩邊積分得 上式說明，瞬時(shí)頻率（即旋轉(zhuǎn)矢量的瞬時(shí)角速度） ?(t)等于 瞬時(shí)相位對(duì)時(shí)間的變化率。 瞬時(shí)頻率 ：每一瞬間的頻率是各不相同的 。 為此 ， 首先需要建立 瞬時(shí)頻率 和 瞬時(shí)相位 的概念 。 5）盡可能減小產(chǎn)生調(diào)頻波失真的各種因素的影響，提高對(duì)電源和溫度變化的穩(wěn)定性。一般要求 2?fm大于輸入調(diào)頻波頻偏的兩倍，并留有一定余量。這個(gè)值越小，鑒頻器靈敏度越高。 希望鑒頻跨導(dǎo)盡可能大。 頻譜的非線性變換分析 mf??V0 mf? f?鑒頻特性曲線第 10章 角度調(diào)制與解調(diào) 鑒頻特性曲線的中部接近于直線的部分的斜率即為鑒頻跨導(dǎo)。 頻譜的非線性變換分析 第 10章 角度調(diào)制與解調(diào) 鑒頻器的主要指標(biāo)： 1）鑒頻跨導(dǎo) 鑒頻器的輸出電壓與輸入調(diào)頻波 的瞬時(shí)頻率偏移成正比，其比例 系數(shù)稱做鑒頻跨導(dǎo)。這種所謂符合門鑒頻器最易于實(shí)現(xiàn)集成化，而且性能優(yōu)良。 頻譜的非線性變換分析 第 10章 角度調(diào)制與解調(diào) 第三類鑒頻方法： 是利用移相器與符合門電路相配合來實(shí)現(xiàn)的。 頻譜的非線性變換分析 )(tFM?0 tt)(t??0t)(t??0波形 變換 波形 變換 )(t??)(tFM?)(tFMAM??第 10章 角度調(diào)制與解調(diào) 第二類鑒頻方法： 是對(duì)調(diào)頻波通過零點(diǎn)的數(shù)目進(jìn)行計(jì)數(shù)，因?yàn)槠鋯挝粫r(shí)間內(nèi)的數(shù)目正比于調(diào)頻波的瞬時(shí)頻率。 鑒頻的方法很多，但主要?dú)w納為如下三類。 鑒頻器要求輸出信號(hào)與輸入調(diào)頻波的瞬時(shí)頻率的變化成正比。 頻譜的非線性變換分析 第 10章 角度調(diào)制與解調(diào) 在接收調(diào)頻或調(diào)相信號(hào)時(shí)，必須采用頻率檢波器或相位檢波器。但在信號(hào)較弱時(shí)，則宜采用窄帶調(diào)頻。顯然，寄生調(diào)幅應(yīng)該越小越好。 頻譜的非線性變換分析 第 10章 角度調(diào)制與解調(diào) 2）寄生調(diào)幅 調(diào)頻波應(yīng)該是等幅波。 根據(jù)頻帶寬度的大小，可以分為 寬帶調(diào)頻 與 窄帶調(diào)頻 兩大類。 頻譜的非線性變換分析 第 10章 角度調(diào)制與解調(diào) 調(diào)頻波的主要指標(biāo)： 1）頻譜寬度 調(diào)頻波的頻譜從理論上來說，是無限寬的。但調(diào)相制的缺點(diǎn)較多。因?yàn)楫?dāng)頻率有所變動(dòng)時(shí)，相位必然跟著變動(dòng)；反之，當(dāng)相位有所變動(dòng)時(shí)，頻率也必然跟著變動(dòng)。 調(diào)頻主要用于調(diào)頻廣播、廣播電視、通信及遙測(cè)等； 調(diào)相主要用于數(shù)字通信系統(tǒng)中的移相鍵控。無論是調(diào)頻還是調(diào)相，都會(huì)使載波的相角變化，因此二者統(tǒng)稱為角度調(diào)制。 由此可知，在調(diào)頻波中，調(diào)制信號(hào)的振幅由載波頻率的移動(dòng)數(shù)量所示出，而調(diào)制信號(hào)的頻率由載波的移動(dòng)速率所示出。 2）如果調(diào)制信號(hào)的 頻率增 為 1000Hz， 幅度不變 ，則調(diào)頻波頻率變化仍是自 ，但變化速率為每秒 1000次。調(diào)制信號(hào)為 500Hz。 因此角度調(diào)制屬于非線性頻譜變換。 如：角度調(diào)制中，載波的瞬時(shí)頻率或瞬時(shí)相位受調(diào)制信號(hào)的控制，作周期性的變化，變化的大小與調(diào)制信號(hào)的強(qiáng)度成線性關(guān)系，變化的周期由調(diào)制信號(hào)的頻率所決定。 因此振幅調(diào)制屬于線性頻譜變換。第 10章 角度調(diào)制與解調(diào) 第 10章 角度調(diào)制與解調(diào) 頻譜的非線性變換分析 調(diào)角波的性質(zhì) 調(diào)頻方法概述 變?nèi)荻O管調(diào)頻電路 電抗管調(diào)頻電路 晶體管振蕩器直接調(diào)頻 第 10章 角度調(diào)制與解調(diào) 間接調(diào)頻電路 調(diào)角信號(hào)的解調(diào)方法 相位鑒頻器 脈沖計(jì)數(shù)式鑒頻器 第 10章 角度調(diào)制與解調(diào) 線性頻譜變換 ：在頻譜搬移過程中，變換前后，信號(hào)的頻譜未發(fā)生變化。 如：振幅調(diào)制是使載波的振幅受調(diào)制信號(hào)的控制，使它依照停職信號(hào)頻率作周期性變化，變化的幅度與調(diào)制信號(hào)的強(qiáng)度成線性關(guān)系，但載波的頻率和相位則保持不變不受調(diào)制信號(hào)的影響，高頻振蕩振幅的變化攜帶著信號(hào)所反映的信息。 頻譜的非線性變換分析 第 10章 角度調(diào)制與解調(diào) 頻譜的非線性變換分析 非線性頻譜變換 ：在頻率變換變換前后，信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化。但已調(diào)波的振幅保持不變，不受調(diào)制信號(hào)的影響，高頻振蕩角度的變化攜帶著信號(hào)所反映的信息。 第 10章 角度調(diào)制與解調(diào) [例 ]有一載波為 100MHz。 1）當(dāng)調(diào)制信號(hào)的 幅度為某一給定值 時(shí)，能使載波由未調(diào)制時(shí)的 100MHz，向兩邊變動(dòng)各 10kHz，因而所得到的調(diào)頻波頻率變化自 ，變化速率為每秒 500次。 頻譜的非線性變換分析 第 10章 角度調(diào)制與解調(diào) 3）如果調(diào)制信號(hào)的頻率為 1000Hz， 幅度增加一倍 ，則調(diào)頻波頻率變化是自 ，變化速率為每秒 1000次。 以上討論完全適用于調(diào)相波。 頻譜的非線性變換分析 第 10章 角度調(diào)制與解調(diào) 與振幅調(diào)制相比，角度調(diào)制的優(yōu)點(diǎn)： 抗干擾性強(qiáng)。 頻譜的非線性變換分析 第 10章 角度調(diào)制與解調(diào) 調(diào)頻 與 調(diào)相 所得到的已調(diào)波形及方程式是非常相似的。 因此 調(diào)頻波 和 調(diào)相波 的基本性質(zhì)有許多相同的地方。 通常在模擬系統(tǒng)中一般是用調(diào)頻，或者先產(chǎn)生調(diào)相波，然后將調(diào)相波轉(zhuǎn)變?yōu)檎{(diào)頻波。 但實(shí)際上，如果略去很小的邊頻分量，則它所占據(jù)的頻帶寬度是有限的。調(diào)頻廣播多用寬帶調(diào)頻，通信多用窄帶調(diào)頻。 實(shí)際上在調(diào)頻過程中，往往引起不希望的振幅調(diào)制，這稱為寄生調(diào)幅。 3）抗干擾能力 與振幅調(diào)制相比，寬帶調(diào)頻的抗干擾能力要強(qiáng)得多。 本章重點(diǎn)討論調(diào)頻。頻率檢波器又稱為 鑒頻器 ，相位檢波器又稱為 鑒相器 。這樣輸出信號(hào)就是原來傳送的信息。 頻譜的非線性變換分析 第 10章 角度調(diào)制與解調(diào) 第一類鑒頻方法： 首先進(jìn)行波形變換，將等幅調(diào) 頻波變換成幅度歲瞬時(shí)頻率變 化的調(diào)幅波（即 調(diào)幅 調(diào)頻波 ）， 然后用振幅檢波器將振幅的變 化檢測(cè)出來。 這種鑒頻器（ discriminator）叫做脈沖計(jì)數(shù)式鑒頻器，其最大優(yōu)點(diǎn)是線性良好。移相器所產(chǎn)生的相移的大小與頻率偏移有關(guān)。 本章重點(diǎn)討論第一類鑒頻方法，因?yàn)槠鋺?yīng)用比較普遍，對(duì)第二、三類鑒頻方法也作簡(jiǎn)要介紹。 右圖為鑒頻器的輸出電壓 V與調(diào) 頻波偏移 ?f 之間的關(guān)系曲線，稱 為鑒頻特性曲線。它表示每單位頻偏所產(chǎn)生的輸出電壓的大小。 2）鑒頻靈敏度 主要是指為使鑒頻器正常工作所需的輸入調(diào)頻波的幅度。 頻譜的非線性變換分析 第 10章 角度調(diào)制與解調(diào) 3）鑒頻頻帶寬度 由鑒頻特性曲線可以看到，只有中間一部分線性較好，稱為 2?fm 為頻帶寬度。 4）對(duì)寄生調(diào)幅應(yīng)有一定的抑制能力。 頻譜的非線性變換分析 第 10章 角度調(diào)制與解調(diào) 調(diào)角波的性質(zhì) 調(diào)角時(shí) ， 高頻振蕩的頻率或相位是變化的 。 瞬時(shí)頻率與瞬時(shí)相位 ： 頻率定義：就是間諧振蕩每秒鐘重復(fù)的次數(shù) 。 角速度 ?(t) )(t?0 tT T2T? 2T第 10章 角度調(diào)制與解調(diào) 瞬時(shí)相位 ： 瞬時(shí)相位 ?(t) 等于矢量在 t 時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過的角度與初始相角?0之和，即 式中的積分是矢量從 0到 t 時(shí)間間隔內(nèi)所轉(zhuǎn)過的角度。 調(diào)角波的性質(zhì) ? ?? t dttt 0 0)()( ???dttdt )()( ?? ?第 10章 角度調(diào)制與解調(diào) 調(diào)頻波和調(diào)角波的 數(shù)學(xué)表示式 設(shè)調(diào)制信號(hào)為 ??(t)，載波振蕩（電壓或電流）為 根據(jù)定義， 調(diào)頻時(shí)載波的瞬時(shí)頻率 ?(t)隨 ??(t)成線性變化，即 ?0(t)是未調(diào)制時(shí)的載波中心頻率； 調(diào)角波的性質(zhì) )(c o s)( 0 tAta ??)()( 0 tkt f ???? ??第 10章 角度調(diào)制與解調(diào) kf??(t)是瞬時(shí)頻率相對(duì)于 ?0的偏移，叫做 瞬時(shí)頻率偏移 ，簡(jiǎn)稱 頻率偏移 或 頻移 。 調(diào)角波的性質(zhì) ?? ???? tft f dttktdttkt 000 0 )()]([)( ?? ??????? tff dttkt 0 )()( ????第 10章 角度調(diào)制與解調(diào) 調(diào)頻波 的 調(diào)制指數(shù) mf為 帶入得 這就是由 ??(t)調(diào)制的 調(diào)頻波 的數(shù)學(xué)表達(dá)式。 調(diào)角波的性質(zhì) )(c o s)( 0 tAta ??)()( 0 tktt p ???? ??第 10章 角度調(diào)制與解調(diào) 相移 以 ??(t)表示，即 ??(t)的最大值叫做最大相移，或稱 調(diào)制指數(shù) 。 在調(diào)頻時(shí)，瞬時(shí)頻率的變化與調(diào)制信號(hào)成線性關(guān)系，瞬時(shí)相位的變化與調(diào)制信號(hào)的積分成線性關(guān)系； 在調(diào)相時(shí)，瞬時(shí)相位的變化與調(diào)制信號(hào)成線性關(guān)系，瞬時(shí)頻率的變化與調(diào)制信號(hào)的微分成線性關(guān)系。調(diào)頻信號(hào)的基本參量是振幅 A0、載波中心頻率 ?0、最大頻偏 ?? 和調(diào)頻指數(shù) mf。在時(shí)域，調(diào)頻信號(hào)的波形如圖 。 調(diào)角波的性質(zhì) 第 10章 角度調(diào)制與解調(diào) 圖 調(diào)頻信號(hào)波形 0 ? FM 0 t t ? ? m t t ? 0 ? ( t ) ? C 0 0 ? ? 調(diào)角波的性質(zhì) 第 10章 角度調(diào)制與解調(diào) 圖 調(diào)頻信號(hào) ?? 、 mf與 V? 、 ?的關(guān)系 0 m f ?? ? m f ?? 0 V? m f ?? ?? m f 調(diào)角波的性質(zhì) 第 10章 角度調(diào)制與解調(diào) 圖 調(diào)相信號(hào) ?? 、 mp與 V? 、 ?的關(guān)系 0 ?? ?? m p ? m p 0 V? ?? m p ?? m p 調(diào)角波的性質(zhì) 第 10章 角度調(diào)制與解調(diào) 調(diào)頻波和調(diào)相波比較表： 調(diào)角波的性質(zhì) ?????? ? ? tf dttktA 000 )(c os ??? ? ?)(c o s 00 tktA p ??? ?)(0 tk f ??? ? dt tdk p )(0 ??? ??? tf dttkt 00 )(??? )(0 tkt p ??? ?m ax)(tk f ??m ax)(dt tdkp ??m ax0 )(?tf dttk ??max)(tk p ??調(diào)制信號(hào)為 ??(t)；載波信號(hào)為 A0cos?0t 調(diào) 頻 波 調(diào) 相 波 數(shù)學(xué)表達(dá)式 瞬時(shí)頻率 瞬時(shí)相位 最大頻移 最大相移 第 10章 角度調(diào)制與解調(diào) 圖 ： 圖中調(diào)制信號(hào)為矩形波，根據(jù)上表所示的諸式，可以得出在調(diào)頻與調(diào)相兩種情況下，頻率變化與相位變化的波形。 若調(diào)制信號(hào)為 ??(t) = V?cos?t，未調(diào)制時(shí)的載波頻率為 ?0，則根據(jù)調(diào)頻波表達(dá)式可以寫出調(diào)頻數(shù)學(xué)表達(dá)式為： 調(diào)角波的性質(zhì) )s i nc o s (s i nc o s)(0000tmtAtVktAtaff????? ???????????第 10章 角度調(diào)制與解調(diào) 根據(jù)調(diào)相波表達(dá)式可以寫出調(diào)相的數(shù)學(xué)表達(dá)式為： 從上面的兩個(gè)式可知， 調(diào)頻波的 調(diào)制指數(shù) 為： 調(diào)相波的 調(diào)制指數(shù) 為： 調(diào)角波的性質(zhì) ? ?)c osc os (c osc os)(0000tmtAtVktAtapp???? ???????Vkm ff ??Vkm pp ?第 10章 角度調(diào)制與解調(diào) 將瞬時(shí)頻率的微分形式應(yīng)用于調(diào)頻數(shù)學(xué)表達(dá)式，可以求得調(diào)頻波的最大頻移為： 將瞬時(shí)頻率的微分形式應(yīng)用于調(diào)相數(shù)學(xué)表達(dá)式，可以求得調(diào)相波的最大頻移為： 調(diào)角波的性質(zhì) ??? Vk ff ????? Vk pp ?第 10章 角度調(diào)制與解調(diào) 由此可知， 調(diào)頻波 的最大頻移 ??f 與調(diào)制頻率無關(guān)，最大相移 mf 則與 ? 成反比； 調(diào)相波 的最大頻移 ??p與 ? 成正比，最大相移 mp 則與調(diào)制頻率 ? 無關(guān)。 正是由于這一根本區(qū)別，