第6章调制与解调 6.1调制的基本概念 6.2幅度调制 6.2.1标准幅度调制与解调 6.2.2抑制载波调幅、单边带调幅和残留边带调幅 6.2.3正交幅度调制与解调 6.2.4数字信号调幅 6.3角度调制 6.3.1角调调制的基本概念 6.3.2频率调制信号的性质 6.3.4实现频率调制的方法与电路 6.3.5调频波的解调方法与电路 6.4数字信号的相位调制 Tsinghua University
1 笫6章 调制与解调 6.1调制的基本概念 6.2幅度调制 6.2.1标准幅度调制与解调 6.2.2抑制载波调幅、单边带调幅和残留边带调幅 6.2.3正交幅度调制与解调 6.2.4 数字信号调幅 6.3 角度调制 6.3.1角调调制的基本概念 6.3.2频率调制信号的性质 6.3.4 实现频率调制的方法与电路 6.3.5调频波的解调方法与电路 6.4数字信号的相位调制
大 斜率鉴频器原理 线性网络 Vat-n(t) 包络 va(t)- 频率→幅度 +,) 调幅一调频波 检波器 (a)框图 MAM A(@) (c) 线性网络幅频特性 (b) Tsinghua University
2 斜率鉴频器原理 A() （c） 线性网络幅频特性
斜率鉴频器电路 口常用的频率幅度的变换网络有失谐回路和微分电路。 所谓失谐回路是指谐振回路（谐振频率妫）对输入 调频波的载频 是失谐的，即0。≠0 口单失谐回路十包络检波器构成的斜率鉴频器。 iru(t) (1)图中R、L、C,构成谐振 回路，对调频波失谐，实 D 现调频波到调幅一调频波 RL3C 的变换。 (2)D、R、C2构成二极管峰 值包络检波器，完成幅度检 单失谐回路斜率鉴频器电路 波。 Tsinghua University
3 斜率鉴频器电路 常用的频率幅度的变换网络有失谐回路和微分电路。 所谓失谐回路是指谐振回路（谐振频率为 ）对输入 调频波的载频 是失谐的，即 。 单失谐回路＋包络检波器构成的斜率鉴频器。 （1）图中 、 、 构成谐振 回路，对调频波失谐， 实 现调频波到调幅─调频波 的变换。 （2） D、 、 构成二极管峰 值包络检波器，完成幅度检 波。 0 c c 0 单失谐回路斜率鉴频器电路 R1 i (t) FM R2 R1 1 C2 L C1 D v (t) D L1 C1 R2 C2
单失谐回路的微分特性 口单失谐回路具有微分特性 0=0。附近 幅频特性近似为线性， 具有微分功能。 O:回路谐振频率 ⊙。：输入调频波的载频 频-幅转换！包络检波 网络 Tsinghua University
4 单失谐回路的微分特性 单失谐回路具有微分特性 FM i Dv 频-幅转换 网络 包络检波 =c 附近 1 0 ：回路谐振频率 c ：输入调频波的载频 幅频特性近似为线性， 具有微分功能
斜率鉴频器中调频一调幅波的转换过程 调频一调 A(@)Vsm 对o近 幅波 似线性 若采用曲线 右边倾斜部 分v2(t)的 调频波瞬时频 波形如何？ 口定性说明： 率变化规律 调频波经失谐回路后其幅度随瞬时频率规律变化，经包 络检波检出包络信号。为减小鉴频失真，调频波的中心频 率应处于回路特性斜边的中点。 Tsinghua University 5
5 斜率鉴频器中调频－调幅波的转换过程 定性说明： 调频波经失谐回路后其幅度随瞬时频率规律变化，经包 络检波检出包络信号。为减小鉴频失真，调频波的中心频 率应处于回路特性斜边的中点。 调频－调 幅波 调频波瞬时频 率变化规律 对 近 似线性 若采用曲线 右边倾斜部 分v2(t)的 波形如何？
鉴频特性 口单失谐回路鉴频器的鉴频特性 口当调频波满足准稳态条件即 频率变化相对于载频是很慢 且很小时(2<<@c△0 <<ωc)，同时线性网络的 输出响应能够跟得上输入调 频波瞬时频率的变化时，可 以认为单失谐回路因频率变 化所需要的建立时间远小于 频率的变化，因而可以近似 △ft) 认为其幅频特性就是鉴频特 性。 单失谐回路鉴频器电 路简单，但线性范围 很小。 Tsinghua University
6 鉴频特性 单失谐回路鉴频器的鉴频特性 当调频波满足准稳态条件即 频率变化相对于载频是很慢 且很小时（ <<c , <<c），同时线性网络的 输出响应能够跟得上输入调 频波瞬时频率的变化时，可 以认为单失谐回路因频率变 化所需要的建立时间远小于 频率的变化，因而可以近似 认为其幅频特性就是鉴频特 性。 f Dv 0 f c f ◼单失谐回路鉴频器电 路简单，但线性范围 很小。 f (t) v (t) D
双失谐回路斜率鉴频器 S曲线 01 当瞬时频率变化比回路建 立过程慢很多 口特点：对称平衡电路，差动输出，抵消了非线性失真， 扩大了线性范围 回路1的谐振频率o1∫。 (于e为调频信号中心频率)，f2-。=f。-f 两谐振回路的特性曲线相同，仅谐振频率不同，并将两个 鉴频器的输出之差作为总的输出，即VD=Vp1-Vp2 Tsinghua University
7 双失谐回路斜率鉴频器 特点：对称平衡电路，差动输出，抵消了非线性失真， 扩大了线性范围 c f f 01 c f f 02 c f D D1 D2 v = v −v 当瞬时频率变化比回路建 立过程慢很多 回路1的谐振频率 ，回路II的谐振频率 （ 为调频信号中心频率）， 两谐振回路的特性曲线相同，仅谐振频率不同，并将两个 鉴频器的输出之差作为总的输出，即 01 f 02 f c f 02 01 c c f f f f −=− S曲线
正交鉴频器（鉴相器乘积型) 口构成：频相转换网络十乘积型鉴相器 VrM(t) v( v(t) 低通滤波器 延时 vrm(t-to) 工作原理 ■调频波延时t。，当。满足一定条件时，相位变化规 律与调制信号变化规律基本相同，调频波→调频一週 相波 ■相位检波（两信号相乘）一一将调频信号与其延时后的 信号相乘。 这种方案多用于集成电路鉴频器中 Tsinghua University
8 正交鉴频器（鉴相器乘积型） 构成：频相转换网络＋乘积型鉴相器 工作原理 ◼ 调频波延时 ，当 满足一定条件时，相位变化规 律与调制信号变化规律基本相同，调频波 调频－调 相波 ◼ 相位检波（两信号相乘）－－将调频信号与其延时后的 信号相乘。 这种方案多用于集成电路鉴频器中 0 t 0 t
调频波与调频一调相波相乘 口设调频波为单频余弦信号调制的信号 VrM(t)=Vom cos[@t+mr sin St] 口延时t,后的调频波可表示为： VEx (t-to)=Vm cos[@(t-to)+mg sin (t-to)] 口若t。≤0.2/2，将调频信号与其延时后的信号相乘可得 Vo(t)=VEM(t)VEM(t-to) =V cos[ot+m sin St] cos[@t+mg sin St-@to-mgSto cosSt] 1 =V cos(to+mto cosSt) 2 +2os2(@1+m:sm2）-a.-m,24,cos1] Tsinghua University 被低通滤除
9 调频波与调频－调相波相乘 设调频波为单频余弦信号调制的信号 延时 后的调频波可表示为： 若 ，将调频信号与其延时后的信号相乘可得 v (t) V cos[ t m sin t] FM = cm c + F 0 t ( ) cos[ ( ) sin ( )] 0 0 0 v t t V t t m t t FM − = cm c − + F − t 0 0.2/ cos[2( sin ) cos ] 2 1 cos( cos ) 2 1 cos[ sin cos ] cos[ sin ] ( ) ( ) ( ) 0 0 2 0 0 2 0 0 2 0 0 V t m t t m t t V t m t t t m t t m t t V t m t v t v t v t t cm c F c F cm c F c F c F cm c F F M F M + + − − = + + − − = + = − 被低通滤除
调频波一 调频一调相波（续） 口上式表明，相乘结果包括两部分，第一部分为调制信号 的余弦函数。第二部分为一在20处的调频调相波， 它将被低通滤波器滤除，仅第一部分信号被输出，即 vp(t)=V cos(@to+mgto cost) -vilcodocodmMcos) -sin(to)sin(mrsto cost)] 假定®6=±π/2，并假定m2,≤0.2，则上式可近似为： v%0≈22m2,cos2r 口当满足o4=±π/2和。≤0.2/m-2时，可以得到与调制信 号成正比的解调信号。 口延时电路可用耦合回路或电容和LC并联回路相串联来实现。 属Tsinghua University
10 调频波 调频－调相波（续） 上式表明，相乘结果包括两部分，第一部分为调制信号 的余弦函数。第二部分为一在 处的调频调相波， 它将被低通滤波器滤除，仅第一部分信号被输出，即 c 2 sin( )sin( cos )] [cos( ) cos( cos ) 2 1 ( ) cos( cos ) 0 0 0 0 2 0 0 2 t m t t V t m t t v t V t m t t c F cm c F D cm c F − = = + 假定 c t 0 = / 2 ，并假定 mF t 0 0.2 ，则上式可近似为： 2 0 1 ( ) cos 2 D cm F v t V m t t 当满足 和 时，可以得到与调制信 号成正比的解调信号。 延时电路可用耦合回路或电容和LC并联回路相串联来实现。 c t 0 = / 2 t 0 0.2/ mF