8-3 调频信号的产生与解调
调制解调原理详细介绍
1
1000
解：已知： Sa(ωCt) ⇔ 已知：
设： f1(t) = f (t)cos1000t
π G2ωC (ω) ωC 1 1 ∴ Sa(2t) ⇔ G4 (ω) = F( jω) π 2
−1001
− 999
0
999
1001
ω
F ( jω) = 1 {F[ j(ω +1000)] + F[ j(ω −1000)] 1 2 = 1 [G4 (ω +1000) + G4 (ω −1000)] 4
解调
已调信号y 已调信号y (t)= f (t)cosω0t )cosω
g(t)
g(t) = y(t) ⋅ s(t) = f (t) ⋅ s2 (t) = f (t) cos2 ω0t = 1 [ f (t) + f (t) cos2ω0t] 2
2
−ωc 0 ωc
y(t)
s (t) = cosω0t
上式中，对于全部t，A选择得足够大，有，其频谱 选择得足够大， 上式中，对于全部t 为 Y( jω) = Aπ[δ (ω + ω0 ) + δ (ω − ω0 )] + 1 {F[ j(ω +ω0 )] + F[ j(ω −ω0 )]} 2 由上式可见， 由上式可见，除了由于载波分量而在处形成两个冲 激函数之外，这个频谱与抑制载波的AM的频谱相 激函数之外，这个频谱与抑制载波的AM的频谱相 同。
AM信号解调的特点 AM信号解调的特点
此信号的频谱通过理想低通滤波器，其截止频 此信号的频谱通过理想低通滤波器， 幅值为2 率 ωC ≥ B，幅值为2，就可取出 F( jω)，把高频 分量滤除， 分量滤除，从而恢复原信号 f (t) 。 由图可见， 由图可见，接收端与发送端的载波信号是同频 率同相位的。 率同相位的。它要求调制器与解调器的载波信 号准确同步。 号准确同步。 下图是发射载波AM的解调方案 的解调方案。 下图是发射载波AM的解调方案。
(高频电子线路)第七章频率调制与解调
02
频率调制
定义与原理
定义
频率调制是一种使载波信号的频率随 调制信号线性变化的过程。
原理
通过改变振荡器的反馈电容或电感， 使其等效谐振频率随调制信号变化， 从而得到调频信号。
调频信号的特性
线性关系
调频信号的频率与调制信号成线性关系， 即f(t)=f0+m(t)，其中f(t)是瞬时频率， f0是载波频率，m(t)是调制信号。
介绍了多种调频解调的方法，包括相 干解调和非相干解调，并比较了它们
的优缺点和应用场景。
调频信号的特性分析
详细分析了调频信号的频率、幅度和 相位特性，以及这些特性如何影响信 号的传播和接收。
频率调制与解调的应用
讨论了频率调制与解调在通信、雷达、 电子战等领域的应用，并给出了具体 的应用实例。
未来研究方向与挑战
带宽增加
调频指数
调频指数是调频信号的最大瞬时频率与 载波频率之差与调制信号幅度之比的绝 对值，表示调频信号的频率变化范围。
调频信号的带宽随着调制信号的增加 而增加，因此具有较好的抗干扰性能。
调频电路实现
01
02
03
直接调频电路
通过改变振荡器元件的物 理参数实现调频，具有电 路简单、调频范围较窄的 优点。
调频系统集成化 与小型化研究
随着电子技术的进步，未来 的研究将更加注重调频系统 的集成化和小型化。这涉及 到系统架构的设计、电路的 优化以及新型材料的应用等 多个方面。
调频技术的跨领 域应用探索
除了传统的通信和雷达领域 ，频率调制与解调技术还有 望在物联网、无人驾驶、生 物医疗等领域发挥重要作用 。未来的研究将探索这些新 的应用场景，并寻求技术与 具体领域的结合点。
信号的调制与解调
us=(Uc+mx)coswct
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机械工程测试技术
x O Uc O
第五章 信号的 获取与调理
a)调制信号 t
t
b)载波信号
Us
O
t
c)双边带调幅信号
Us=(Uc+mx)coswct
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第五章 信号的 获取与调理
调幅电路通常用乘法器（包括电桥）或是将 电参数直接调制。
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第五章 信号的 获取与调理
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第五章 信号的 获取与调理
信号的调频与解调 一、调频原理与方法 （一）什么是调频？写出调频信号的数学表达式，
画出其波形。 调频就是用调制信号x去控制高频载波信号的频率。 常用的是线性调频，即让调频信号的频率按调制信 号x的线性函数变化。 调频信号us的一般表达式可写为： us=Umcos(wc+mx)t
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第五章 信号的 获取与调理
相敏检波器的工作原理
• 上图就是一个典型的二极管相敏检波电路。变压器A的输入信号为调 幅波xm，B的输入信号为载波z，uf为输出。 • 在设计上要求B的二次边输出远大于A的二次边输出。
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调幅波的解调主要有同步解调、整流 检波和相敏检波三种方法。
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第五章 信号的 获取与调理
相敏检波是最常用的方法，不仅能鉴别信号 的幅值，还能鉴别信号的相位。
信号调制的基本原理
信号调制的基本原理
信号调制是一种将信息从原始信号转换为适合传输的形式的技术。
它的基本原理可以概括为以下几个步骤：
1. 信息编码：将要传输的信息转换为二进制数字序列，例如 ASCII 码或 Unicode 码。
2. 调制信号生成：使用二进制数字序列生成一个调制信号，该信号可以是模拟信号或数字信号。
3. 信号传输：将调制信号通过传输介质（如电缆、无线电波或光纤）发送到接收端。
4. 信号解调：在接收端，使用解调技术将调制信号转换回原始信息。
在调制过程中，调制信号的特性（如频率、相位或幅度）会根据二进制数字序列的变化而改变。
这种变化可以用来表示信息的不同状态，例如 0 和 1。
在解调过程中，接收端会使用相应的解调技术来识别这些状态，并将其转换回原始信息。
调制技术的选择取决于许多因素，例如传输介质的特性、所需的传输速率、误码率要求等。
常见的调制技术包括幅度调制（AM）、频率调制（FM）、相位调制（PM）和数字调制（例如 QPSK、16-QAM 等）。
总之，信号调制是一种将信息从原始信号转换为适合传输的形式的技术，它涉及信息编码、调制信号生成、信号传输和信号解调等步骤。
调制技术的选择取决于传输介质的特性和所需的传输速率等因素。
调频解调实验
频率调制解调实验李祖明 131180016一、实验目的1．熟悉电子元器件和高频电子线路实验系统； 2．掌握用变容二极管调频振荡器实现FM 的方法； 3．理解静态调制特性、动态调制特性概念和测试方法。
4．了解调频波产生和解调的全过程以及整机调试方法，建立起调频系统的初步概念； 5．了解斜率鉴频与相位鉴频器的工作原理；6．熟悉初、次级回路电容、耦合电容对于电容耦合回路相位鉴频器工作的影响。
二．实验内容1．用示波器观察调频器输出波形，考察各种因素对于调频器输出波形的影响； 2．变容二极管调频器静态调制特性测量； 3．变容二极管调频器动态调制特性测量。
4．调频-鉴频过程观察：用示波器观测调频器输入、输出波形，鉴频器输入、输出波形； 5．观察初级回路电容、次级回路电容、耦合电容变化对FM 波解调的影响。
三．实验原理频率调制工作原理: (1)调频及其数学表达式设调制信号为()cos m c u t U t ωΩΩ=Ω，载波信号为()cos c m c u t U t ω=。
调频时，载波高频振荡的瞬时频率随调制信号()u t Ω呈线性变化，其比例系数为f K ，即()()()c f c t K u t t ωωωωΩ=+=+∆，式中，c ω是载波角频率，也是调频信号的中心角频率。
()t ω∆是由调制信号()u t Ω所引起的角频率偏移，称频偏或频移。
()t ω∆与()u t Ω成正比，()()f t K u t ωΩ∆=。
()t ω∆的最大值称为最大频偏，用ω∆表示：max max ()()f t K u t ωωΩ∆=∆=单音频调制时，对于调频信号，它的()t ω为()cos cos c f m c t K U t t ωωωωΩ=+Ω=+∆Ω由此就得到调频信号的数学表达式，即有()cos (cos )cos(sin )m c m c u t U t dt U t t ωωωϕωϕ∆⎡⎤=+∆Ω+=+Ω+⎣⎦Ω⎰假定初相角0ϕ=，则得()cos(sin )m c u t U t t ωω∆=+ΩΩ式中，ω∆Ω叫调频波的调制指数，以符号f m 表示，即 f m ω∆=Ω它是最大频偏ω∆与调制信号角频率Ω之比。
频率调制与解调
通过连续发射载波信号并调制频率，实现目标的测距和定位。
雷达测距与定位的优点
高精度、远距离、实时性强。
05 频率调制与解调的优缺点
优点
抗干扰能力强
频率调制技术通过改变信号的频率来传输信息，能够有效抵抗各种 干扰，如噪声和多径干扰，从而提高信号的传输质量和可靠性。
频带利用率高
频率调制技术可以在有限的频带内传输更多的信息，提高了频谱利 用率。
卫星通信
1 2
卫星电视信号传输
通过将视频和音频信号调制到高频载波上，实现 卫星电视信号的传输。
卫星电话通信
利用频率调制技术，实现远距离的语音通信。
3
卫星导航定位
通过频率调制技术，实现高精度的定位和导航服 务。
雷达测距与定位
脉冲雷达
利用频率调制技术，发射脉冲信号并接收反射回来的信号，通过 测量信号往返时间来计算目标距离。
动态频谱管理
利用智能化的动态频谱管 理技术，实现频谱资源的 灵活分配和高效利用。
新技术的应用与展望
人工智能与机器学习
利用人工智能和机器学习技术对调频信号进行智能分析和优化， 提高信号处理效率和可靠性。
物联网与5G通信
结合物联网和5G通信技术，实现大规模、高密度、低延迟的调 频信号传输和处理。
软件定义无线电
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调频信号的解调方法有多种，包括相干解调、非相干 解调等。相干解调需要使用到载波信号的相位信息，
而非相干解调则不需要。
04
频率调制的基本原理是将输入信号控制载波的频率变 化，从而实现信息的传输。解调则是通过检测载波的 频率变化来还原出原始信息。
对实际应用的指导意义
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频率调制与解调实验报告
频率调制与解调实验报告1．熟悉LM566单片集成电路的组成和应用。
2．掌握用LM566单片集成电路实现频率调制的原理和方法。
3．了解调频方波、调频三角波的基本概念。
4．掌握用LM565单片集成电路实现频率解调的原理，并熟悉其方法。
5．了解正弦波调制的调频方波的解调方法。
6．了解方波调制的调频方波的解调方法。
二、实验准备1．做本实验时应具备的知识点：• LM566单片集成压控振荡器• LM566组成的频率调制器工作原理• LM565单片集成锁相环• LM565组成的频率解调器工作原理2．做本实验时所用到的仪器：•万用表•双踪示波器• AS1637函数信号发生器•低频函数发生器（用作调制信号源）•实验板5（集成电路组成的频率调制器单元）三、实验内容1．定时元件RT 、CT对LM566集成电路调频器工作的影响。
2．输入调制信号为直流时的调频方波、调频三角波观测。
3．输入调制信号为正弦波时的调频方波、调频三角波观测4．输入调制信号为方波时的调频方波、调频三角波观测。
5．无输入信号时（自激振荡产生）的输出方波观测。
6．正弦波调制的调频方波的解调。
7．方波调制的调频方波的解调。
四、实验步骤1．实验准备⑴在箱体右下方插上实验板5。
接通实验箱上电源开关，此时箱体上±12V、±5V电源指示灯点亮。
⑵把实验板5上集成电路组成的频率调制器单元右上方的电源开关（K5）拨到ON位置，就接通了 5V电源（相应指示灯亮），即可开始实验。
2．观察RT 、CT对频率的影响（RT= R3+Wl、CT=C1）⑴实验准备① K4置ON位置，从而C1连接到566的管脚⑦上；②开关K3接通，K1、K2断开，从而W2和C2连接到566的管脚⑤上；③调W2使V5=3.5V（用万用表监测开关K3下面的测试点）；④将OUT1端接至AS1637函数信号发生器的INPUT COUNTER来测频率。
⑵改变W1并观察输出方波信号频率，记录当W1为最小、最大（相应地RT为最小、最大）时的输出频率，并与理论计算值进行比较，给定：R3=3kΩ，W1=1kΩ，C1=2200pF。
调频解调电路工作原理
调频解调电路工作原理
调频解调电路工作原理：
调频解调电路是一种用于将调频信号还原为原来的频率信号的电路。
其工作原理基于调频信号的特点，即频率会随着信号中的信息内容而变化。
调频信号可以表示为：fm(t) = Ac * cos(2π * (fc + kf * m(t)) * t)，其中fm(t)为调频信号，Ac为载波幅度，fc为载波频率，kf为
调制系数，m(t)为调制信号。
调频解调电路主要包括两个部分：解调器和滤波器。
解调器的作用是提取调频信号中的调制信号，一般采用频率鉴频器或相干解调器来完成。
频率鉴频器通过与载波频率同步，将调频信号的频率变化转换为振幅变化，然后通过一个包络检波器来提取调制信号。
相干解调器则通过与载波信号相干检波的方式，将调频信号还原为基带信号。
滤波器的作用是去除解调过程中产生的干扰，保留所需的调制信号。
解调过程中可能会引入一些高频噪声或者其他信号，需要使用滤波器将它们滤除，只保留所需的调制信号。
通过解调器和滤波器的协同工作，调频解调电路可以将调频信号还原为原来的频率信号，从而实现对调频信号的解调。
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Δf = n1 n2 Δf1 = 64 × 48 × 25 = 76.8kHz
m f = n1 n 2 m f1
mf =
Δf 76.8 × 103 = = 5.12 fm 15 ×103
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m f1 = Δf1 25 = = 1.67 × 10-3 3 f m 15 × 10
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调频信号的产生与解调
倍频次数n1=64，n2=48，混频器参考频率f2=10.9MHz，则调频发 射信号的载频
f c = n2 ( n1 f 1 − f 2 ) = 48 × ( 64 × 200 × 10 3 − 10.9 × 10 6 ) = 91.2MHz
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第八讲 角度调制
第三节 调频信号的产生与解调
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调频信号的产生与解调
一、调频信号的产生 二、调频信号的解调
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调频信号的产生与解调
二、调频信号的解调
非相干解调
调频信号的瞬时角频偏正比于调制信号的幅度，因而 调频信号的解调器必须能够产生正比于输入频率变化的输 出电压。完成这种频率-电压转换的器件是鉴频器。
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调频信号的产生与解调
相干解调
相干解调仅适用于窄带调频信号
= − s in ω c t
s i ( t ) = A cos ω c t − A c [ K
调频信号的产生与解调
一、调频信号的产生
¾ 直接调频法
ωi (t ) = ω0 + K f m(t )
¾ 间接法：
Δ倍频法 先产生窄带调频信号，再倍频为宽带信号。 Δ间接调频 积分 + 调相
3
调频信号的产生与解调
¾ 窄带调频信号的产生
sNBFM ( t ) ≈ A cos ω c t − [ AK f ∫ m (τ )dτ ]sin ω c t
−∞
t
4
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调频信号的产生与解调
¾ 宽带调频信号的产生
9 采用倍频法产生宽带调频信号
问题：倍频后的频率不符合载波频率的要求时，怎么办？
5
调频信号的产生与解调
9 解决方法： 混频器进行变频
sp (t ) = − AK f A sin 2ωc t + [ 2 2 AK f so ( t ) = m( t ) 2
f
∫
t −∞
m (τ ) d τ ] sin ω c t
∫
t −∞
m(τ )dτ ](1 − cos 2ωc t )
10
混频器只改变载频 而不影响频偏
混频器设计
阿姆斯特朗法
6
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调频信号的产生与解调
【例】设调制信号是fm =15 kHz的单频余弦信号，NBFM信号 的载频f1 =200 kHz，最大频偏Δf1 =25 Hz；混频器参考频率 f2 = 10.9 MHz，选择倍频次数n1 = 64，n2 =48 (1) 求NBFM信号的调频指数 (2) 求调频发射信号（即WBFM信号）的载频、最大频偏 和调频指数 【解】（1）NBFM信号的调频指数