第7章__频率调制与解调2
高频电路原理和分析课件第7章_频率调制和解调
第7章 角度调制与解调
7.1 角度调制信号分析 7.2 调频器与调频方法 7.3 调频电路 7.4 鉴频器与鉴频方法 7.5 鉴频电路 7.6 调频收发信机及附属电路 7.7 调频多重广播
第7章 角度调制与解调
概述
在无线通信中，频率调制和相位调制是又一类重要的 调制方式。
1、频率调制又称调频(FM)——模拟信号调制，它是使 高频振荡信号的频率按调制信号的规律变化(瞬时频率变化 的大小与调制信号成线性关系)，而振幅保持恒定的一种调 制方式。调频信号的解调称为鉴频或频率检波。
些边频对称地分布在载频两边，其幅度取决于调制指数mf ；
(2) 由于mf=Δ ωm/Ω=Δ fm/F，且Δ ωm=kfUΩ，因此调制指 数mf既取决于最大频偏，又取决于调制信号频率F。 (3) 由于相邻两根谱线的间隔为调制信号频率，因此调制信 号频率越大，谱线间隔越大，在相同的调制指数mf时，最 大频偏也越大。
（7-3）
第7章 角度调制与解调
式中， m
m f 为调频指数。FM波的表示式为
u F M ( t ) U C c o s (c t m fs i n t ) R e [ U C e j e t e j m fs i n t ]
(7-4)
图7-1画出了频率调制过程中调制信号、调频信号及 相应的瞬时频率和瞬时相位波形。
J
2 n
(mf
)
1
n
PFM
1 2RL
Uc2
Pc
（7-14） （7-15）
第7章 角度调制与解调
(7-15)式说明，调频波的平均功率与未调载波的平均 功率相等。当调制指数mf由零增加时，已调制的载波功 率下降，而分散给其他边频分量。这就是说，调频的过 程就是进行功率的重新分配，而总功率不变，即调频器 可以看作是一个功率分配器。
高频电子线路最新版课后习题解答第七章——角度调制与解调答案
第七章 思考题与习题7.1 什么是角度调制？解：用调制信号控制高频载波的频率（相位），使其随调制信号的变化规律线性变化的过程即为角度调制。
7.2 调频波和调相波有哪些共同点和不同点，它们有何联系？解：调频波和调相波的共同点调频波瞬时频率和调相波瞬时相位都随调制信号线性变化，体现在m f MF ∆=；调频波和调相波的不同点在：调频波m f m f k V Ω∆=与调制信号频率F 无关，但f m f k V M Ω=Ω与调制信号频率F 成反比；调相波p p m M k V Ω=与调制信号频率F 无关，但m f m f k V Ω∆=Ω与调制信号频率F 成正比；它们的联系在于()()d t t dtϕω=，从而具有m f MF ∆=关系成立。
7.3 调角波和调幅波的主要区别是什么？解：调角波是载波信号的频率（相位）随调制信号的变化规律线性变化，振幅不变，为等福波；调幅波是载波信号的振幅随调制信号的变化规律线性变化，频率不变，即高频信号的变化规律恒定。
7.4 调频波的频谱宽度在理论上是无限宽，在传送和放大调频波时，工程上如何确定设备的频谱宽度？ 解：工程上确定设备的频谱宽度是依据2m BW f =∆确定7.5为什么调幅波调制度 M a 不能大于1，而调角波调制度可以大于1？解：调幅波调制度 M a 不能大于，大于1将产生过调制失真，包络不再反映调制信号的变化规律；调角波调制度可以大于1，因为f fcmmV M k V Ω=。
7.6 有一余弦电压信号00()cos[]m t V t υωθ=+。
其中0ω和0θ均为常数，求其瞬时角频率和瞬时相位解： 瞬时相位 00()t t θωθ=+ 瞬时角频率0()()/t d t dt ωθω==7.7 有一已调波电压1()cos()m c t V A t t υωω=+，试求它的()t ϕ∆、()t ω∆的表达式。
如果它是调频波或调相波，它们相应的调制电压各为什么？解：()t ϕ∆＝21A t ω，()()12d t t A t dtϕωω∆∆==若为调频波，则由于瞬时频率()t ω∆变化与调制信号成正比，即()t ω∆＝()f k u t Ω＝12A t ω，所以调制电压()u t Ω＝1fk 12A t ω 若为调相波，则由于瞬时相位变化()t ϕ∆与调制信号成正比，即 ()t ϕ∆＝p k u Ω（t ）所以调制电压()u t Ω＝1pk 21A t ω 由此题可见，一个角度调制波可以是调频波也可以是调相波，关键是看已调波中瞬时相位的表达式与调制信号：与调制信号成正比为调相波，与调制信号的积分成正比（即瞬时频率变化与调制信号成正比）为调频波。
通信原理第7章(樊昌信第七版)
整理知识 梳理关系 剖析难点 强化重点
归纳结论 引导主线 解惑疑点 点击考点
曹丽娜
樊昌信
编著
国防工业出版社
谢谢！
3 QPSK 解调
原理：分解为两路2PSK信号的相干解调。
x 带通 输入 滤波器 低通 x1 (t ) 滤波器 位定时 低通 滤波器 抽样 判决 抽样 判决
a
并/串 变换 输出
y (t ) cos c t
sin c t
x 载波 恢复
x2 (t )
b
存在问题：存在900的相位模糊（0, 90, 180, 270） 解决方案：采用四相相对相位调制，即QDPSK。
QPSK 特点：
01
Q 11
相位跳变：0°,± 90°,± 180° 跳变周期 2Tb 带宽 B=Rb
0
I
误码性能与BPSK相同
00
10
最大相位跳变：180°
发生在0011或0110交替时，
即双比特ab同时跳变时，信号点沿对角线移动。
21
QPSK 缺点：
最大相位跳变180°，使限带的QPSK信号包络起
744多进制差分相移键控mdpsk1基本原理?qdpsk与qpsk的关系如同2dpsk与2psk关系?4dpsk也称qdpsk?qdpsk的矢量图与qpsk的矢量图相似只是参考相位是前一码元的载波相位n??双比特码元ab载波相位naba方式b方式0?111110?10?10?1111109018027022531545135参考相位a?矢量图aba前一码元载波相位t?波形t参考相位atc?cos?也有法正交调相法和相位选择法?仅需在qpsk调制器基础上增添差分编码码变换2qdpsk调制tc?sin2??差分编码将绝对码ab
通信原理第7章
以概率P 发送“”时 1 以概率1 P 发送“0”时
1
载波
t
2ASK
t
4
第7章数字带通传输系统
2ASK信号的一般表达式 e2ASK (t ) st cosc t
其中
s(t ) an g (t nTs )
n
Ts － 码元持续时间； g(t) － 持续时间为Ts的基带脉冲波形，通常假设是高
10
第7章数字带通传输系统
P2 ASK 1 2 2 f s P (1 P ) G ( f f c ) G ( f f c ) 4
1 2 2 f s (1 P ) 2 G (0) ( f f c ) ( f f c ) 4
G( f ) TS Sa( f TS )
13
第7章数字带通传输系统
7.1.2 二进制频移键控（2FSK）
基本原理
表达式：在2FSK中，载波的频率随二进制基带信号在f1
和f2两个频率点间变化。故其表达式为
A cos(1t n ), e2FSK (t ) A cos( 2 t n ), 发送“”时 1 发送“ ”时 0
概率为 P 1, an 1, 概率为 1 P
即发送二进制符号“0‖时（an取+1），e2PSK(t)取0相位；发送
二进制符号“1‖时（ an取 -1）， e2PSK(t)取相位。这种以载
波的不同相位直接去表示相应二进制数字信号的调制方式， 称为二进制绝对相移方式。
26
第7章数字带通传输系统
键控法
开关电路
cos ct
e2 ASK (t )
高频电子线路复习题
高频电子线路复习第一章绪论一、习题1.通信系统由哪些部分组成？各组成部分的作用是什么？2.无线电通信为什么要进行调制？常用的模拟调制方式有哪些？3.小信号谐振放大器的主要特点是以作为放大器的交流负载，具有和功能。
4.放大电路直流通路和交流通路画法的要点是：画直流通路时，把视为开路；画交流通路时，把视为短路。
5.石英晶体振荡器是利用石英晶体的工作的，其频率稳定度很高，通常可分为和两种。
6.通常将携带有信息的电信号称为，未调制的高频振荡信号称为，通过调制后的高频振荡信号称为。
7.接收机分为和两种。
一、习题1.无线电通信中，信号是以电磁波形式发射出去的。
它的调制方式有、、。
针对不同的调制方式有三种解调方式，分别是检波、鉴频、和鉴相。
2.通信系统由输入变换器、、、以及输出变换器组成。
3.无线电波的三种传播方式是什么？各有什么特点？4.为什么发射台要将信号调制到高频载波上再发送？6.无线电广播发送和接收设备由哪些主要部分组成？7.将下列采用调幅方式实现的无线通信系统中的超外差式接收机的组成框图补充完整。
高频小信号检波器放大器第二章选频网络一、习题1.在调谐放大器的LC回路两端并上一个电阻R，可以（）。
A.提高回路的Q值B.提高谐振频率C.加宽通频带D.减小通频带2.正弦振荡器中选频网络的作用是（）。
A.产生单一频率的正弦波B.提高输出信号的振幅C.保证电路起振D.降低输出信号的振幅3.在一块正常放大的电路板上，测得某三极管的三个极对地电位如图所示，则管子的导电类型以及管脚自左至右的顺序分别为（）。
A.NPN型、becB.NPN型、ebcC.NPN型、ecbD.NPN型、bce4.LC谐振回路有和两种谐振方式。
5.LC并联谐振回路的品质因数越高，则越窄。
6.并联谐振回路如图所示，已知：Ｃ=300pF，L=390uF，Ｑ空=100，信号源内阻R S=100kΩ，负载电阻R L=200kΩ。
求该回路的谐振频率、谐振电阻、通频带。
通原7章习题答案
码反变换2DPSK相干解调时的系统误码率为
Pe
=
1 [1− 2
erf
(
r )2 ] = 1 ×[1− (0.999992)2 ] = 8×10−6 2
2DPSK信号差分相干解调时的误码率为
Pe
=
1 e−r 2
=
1 e−10 2
=
2.27 ×10−5
第七章
7‐15 在二进制数字调制系统中，已知码元传输速率
由已知，fs = RB = 2×106 Hz, f1 = 10MHz, f2 = 10.4MHz
所以， B = f2 − f1 + 2 fs = 10.4 −10 + 2× 2 = 4.4MHz
(2)解调器的输入噪声功率为
σ
2 n
=
n0 2
fs
=
6 ×10−18
× 2× 2×106
=
2.4 ×10−11W
RB = 1000B，接收机输入高斯白噪声的双边功率谱
密度
n0 2
= 10−10W / Hz ，若要求解调器输出误码率Pe
≤ 10−5
，试求相干解调OOK、非相干解调2FSK、差分相干
解调2DPSK以及相干解调2PSK等系统所要求的输入
信号功率。
第七章
• 7‐15
在(1)系对统于误相码干率O为OK1,解0 −5调时时，系查统表误得码解率调器Pe输=入12 e端rfc信( 4r噪) 比r=36。 而ASK信号所需得传输带宽近似为码元速率的2倍，即
第七章
7‐13 在二进制相位调制系统中，已知解调器 输入信噪比r=10dB。试分别求出相干解调 2PSK、相干解调——码反变换2DPSK和差分 相干解调2DPSK信号时的系统误码率。
第7章 频率调制与解调
未加调制信号时的频率 若γ=2,则得
一般情况下,γ≠2,这时,上式可以展开成幂级数
忽略高次项,上式可近似为
2013年8月23日星期五8时17分29秒
二次谐波失真系数可用下式求出:
2013年8月23日星期五8时17分29秒
调频灵敏度可以通过调制特性或式（7―27）求出。根据调频灵敏 度的定义,有
表明调频灵敏度由二极管的特性和静态工作点确定。
Bs=2nF=2mfF=2Δfm
最大频偏的 两倍 当mf很小时,如mf<0.5,为窄 带调频,此时 Bs=2F 图7―6 |Ｊn(mf)|≥0.01时的n/mf曲线
2013年8月23日星期五8时17分29秒
对于一般情况,带宽为 Bs=2(mf+1)F=2(Δfm+F) 更准确的调频波带宽计算公式为 根据mf的值来选择 带宽的计算公式
2013年8月23日星期五8时17分29秒
FM信号的频谱有如下特点： 1）以载频fc为中心，无穷多对以 调制信号频率为间隔的边频分量 组成，各分量的幅度值取决于 Bessel函数。 2）载频分量不总是最大，有时 为零。 3）FM信号的功率大部分集中在 载频附近。 4）频谱结构于mf有密切关系。 思考：哪些参量的变化 能够引起mf的变化，频 谱结构有何影响？ （a）Ω为常数;（b）Δωm为常数
当mp≤π/12时,上式近似为
uPM≈Ucosωct-UmpcosΩtsinωct
当x很小时cosx≈1,sinx≈x
2013年8月23日星期五8时17分29秒
说明在调相指数很小时，调相波可以由两个信号合成。
先积分再调相 为调频信号
调相原理框图
调幅原理框图
图7―11 矢量合成法调频
2013年8月23日星期五8时17分29秒
通信原理第7版第7章PPT课件(樊昌信版)
实验二：数字调制与解调实验
实验目的
掌握数字调制与解调的基本原理和实现方法。
实验内容
设计并实现一个数字调制与解调系统，包括调制器、解调器和信道等部分。
实验二：数字调制与解调实验
01
实验步骤
02
1. 选择合适的数字调制方式，如2ASK、2FSK、2PSK等。
03
2. 设计并实现调制器，将数字基带信号转换为已调信号。
循环码
编码原理
01
循环码是一种具有循环特性的线性分组码，其任意码字的循环
移位仍然是该码的码字。
生成多项式与校验多项式
02
生成多项式用于描述循环码的编码规则，而校验多项式则用于
检测接收码字中的错误。
编码效率与纠错能力
03
循环码的编码效率与线性分组码相当，但纠错能力更强，可以
纠正多个错误。
卷积码
编码原理
06
同步原理与技术
载波同步技术
载波同步的定义
在通信系统中，使本地产生的载波频率和相位与接收到的信号载波保持一致的过程。
载波同步的方法
包括直接法、插入导频法和同步法。直接法利用接收信号中的载波分量进行同步；插入导频法在发送端插入一个导频 信号，接收端利用导频信号进行同步；同步法则是通过特定的同步信号或同步头来实现同步。
归零码（RZ）
在码元间隔内电平回归到零，有利于时钟提取。
差分码（Differential Cod…
利用相邻码元电平的相对变化来表示信息，抗干扰能力强。
眼图与误码率分析
眼图概念
通过示波器观察到的数字基带信号的一种图形表示，可以 直观地反映信号的质量和传输性能。
眼图参数
包括眼睛张开度、眼睛高度、眼睛宽度和交叉点位置等， 用于评估信号的定时误差、幅度失真和噪声影响等。
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调频波的平均功率等于载波的平均功率。
7.1.5 调频波与调相波的比较
1．调相波
（1）概念 调相波是其瞬时相位以未调载波相位φc为中心按
调制信号规律变化的等幅高频振荡。 （2）表达式
uΩ(t)=UΩcosΩt， uC(t)=UCcosωct 则调相波其瞬时相位为：
φ(t)=ωct+Δφ(t)=ωct+kpuΩ(t) =ωct+ΔφmcosΩt=ωct+mpcosΩt
和,
PPPFFM FMM2221R1R1RLLLUUUc2c2c2nnn JJJn2n2n2((m(mmfff)))
JJJn2n2n2((m(mmfff)))111
nnn
PPPFFM FMM 2221R1R1RLLLUUUc2c2c2PPPccc
调相信号为：uPM(t)=UCcos(ωct+mpcosΩt)
瞬时频率为：
(t)
d dt
(t)
c
mpsin t
c
m
sin t
（3）主要参数
k p ——调相灵敏度
m k pU ——最大相偏
mp m ——调相指数
m mp k pU ——最大频偏
角度调制的优点： 抗干扰和噪声的能力较强
角度调制的缺点： （1）频带利用率不高 （2）原理和电路实现上都要困难一些
7.1 调频信号分析
7.1.1 调频信号的参数与波形
1.调频信号分析
调制信号：uΩ(t)=UΩcosΩt 载波电压：uC=Uccosωct 瞬时角频率：
调频灵敏度
最大角频偏
(t) c (t) c k f u (t) c m cos t 调频指数
单频的调频波是由许多频率分量构成，属非线性调制
单频调制时FM波的振幅谱： Ω为常数： Δ ω m为常数：
uFM(t)=UC［J0(mf)cosωct+ J1(mf)cos(ωc+Ω)t -J1(mf)cos(ωc-Ω)t +J2(mf)cos(ωc+2Ω)t +J2(mf)cos(ωc-2Ω)t +J3(mf)cos(ωc+3Ω)t -J3(mf)cos(ωc-3Ω)t+…］
7.1.3 调频波的信号带宽
信号的频带宽度应包括幅度大于未调载波1%以上的边频分
量，即
|Jn(mf)| ≥0.01
当mf »1时,应包括n=mf 的边频：
Bs=2nF =2mf F =2Δf m
n/mf 4
当mf<0.5时为窄频带调频：
3
2
Bs=2F
1
一般情况，卡森（Carson）公式确 定：
0 4 8 12 16 20
mf
图7―6 |Ｊn(mf)|≥0.01时的n/mf曲线
Bs=2(mf+1)F=2(Δfm+F)
7.1.4 调频波的功率 uFM (t) UC
Jn (m f ) cos(c n)t
n
调频信号uFM(t)在电阻RL上消耗的平均功率为
PFM
uF 2M (t ) RL
由于余弦项的正交性,总和的均方值等于各项均方值的总
1．调频波的展开式
uFM (t) UC cos(ct mf sin t) Re[UCe jCte jmf ] sint
e jm f sin t
J n (m f )e jnt
nபைடு நூலகம்
调频波的级数展开式为：
uFM (t) UC Re[
J n (m f )e ] j(ctnt)
n
UC Jn (m f ) cos(c n)t
n
Jn(mf)是宗数为mf的n阶第一类贝塞尔函数:
Jn(mf )
m0
(1)n ( m f )n2m 2
m!(n m)!
特性:
Jn(mf)=J-n(mf) n为偶数 Jn(mf)=-J-n(mf) n为奇数
3. 调频波的波形
uC
uC UC cosCt
u U cos t
u
(t) C m cos t
(t)
u FM UC cos(Ct m f sin t) uFM (t) (t) Ct m f sin t C (t)
7.1.2 调频波的频谱
相位调制（调相PM）：使高频载波信号的相位按调
制信号的规律变化，得到调
相波信号
调频信号的解调（鉴频FD）：从调频波信号中恢复出调制
信号
调相信号的解调（鉴相PD）：从调相波信号中恢复出调制
信号
波形： 载波信号： 调制信号： 调频波信号：
调相波信号：
调频与调相的关系： （1）调频必调相，调相必调频 （2）鉴频和鉴相也可以相互利用
ct
m
sin t
ct
mf
sin t
kf m——k f调U频灵—敏—度最大角(ut)F频M(偏t)c
k f u (t) c UC cos(ct
m
m
f sin
cos t)
t
fm
m 2
——最大频偏
mf
m
fm F
——调频指数，调制深度
第7章 频率调制与解调
7.1 调频信号分析 7.2 调频器与调频方法 7.3 调频电路 7.4 鉴频器与鉴频方法 7.5 鉴频电路 7.6 调频收发信机及特殊电路（了解） 7.7 调频多重广播（了解）
频谱的非线 性变换
概述
频率调制（调频FM）：使高频载波信号的频率按调
角度调制
制信号的规律变化，得到调 频波信号
第一类贝塞尔函数曲线：
2．调频波的频谱结构和特点
级数展开式进一步写成 uFM(t)=UC［J0(mf)cosωct+J1(mf)cos(ωc+Ω)t -J1(mf)cos(ωc-Ω)t+J2(mf)cos(ωc+2Ω)t +J2(mf)cos(ωc-2Ω)t+J3(mf)cos(ωc+3Ω)t -J3(mf)cos(ωc-3Ω)t+…］
瞬时相位：
调制深度
(t)
t 0
( )d
ct
m
sin t
ct
mf
sin t
c
(t)
FM波的表示式：
uFM (t) UC cos(ct mf sin t) Re[UCe jcte jmf ] sint
2. 主要调频参数
(t )