调频调相及其解调-课件·PPT
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调频调相及其解调
展望
未来通信系统对信号传输速率和抗干扰能力的 要求越来越高，因此需要研究更加高效和可靠
的调制解调技术。
在未来，调频调相技术的研究将更加注重节能减排和 环保，以适应绿色通信的发展趋势。
随着通信技术的发展，调频调相技术将不断进 步和完善，进一步提高通信质量和可靠性。
随着物联网、智能家居等新兴领域的发展，无线 通信需求将不断增加，调频调相技术将在这些领 域得到更广泛的应用。
通过调制技术，可以将多个低频信号 调制到同一个载波频率上，从而实现 多路复用，提高通信系统的效率。
02
调频调相的基本原理
调频原理
01
02
03
调频信号的生成
通过改变振荡器的输入信 号的幅度或相位，从而改 变振荡器的频率，产生调 频信号。
调频信号的解调
通过滤波器或匹配滤波器 将调频信号还原为原始信 号。
在宽带通信中，调频调相技术可以用于高速数据 传输，提高通信速率和数据吞吐量。
雷达领域的应用
距离测量
调频调相技术可以用于雷达中，通过测量信号的往返时间来计算 目标距离。
速度测量
雷达通过多普勒效应可以测量目标的相对速度，调频调相技术可 以提高测速的精度和分辨率。
目标识别
调频调相技术可以提高雷达的目标识别能力，通过对回波信号的 分析和处理，实现对目标类型的识别和分类。
调频调相及其解调
• 引言 • 调频调相的基本原理 • 调频的实现方法 • 调相的实现方法 • 解调技术 • 调频调相的应用场景 • 总结与展望
01
引言
背景介绍
调频调相技术是通信领域中的 重要技术之一，广泛应用于广 播、电视、无线通信等领域。
调频调相技术能够实现信号的 调制和解调，从而实现对信号 的传输和接收。
调频调相及其解调
其中调频和调相统称为调角。
2. 角度调制的基本特性 1) 在时域中的变化规律 i. 一般表达式 FM: (t ) ct kf v (t ) v (t )
(t ) (t )dt ct kf v (t )dt
0 0 t t
vFM Vcm cos( ct kf vΩ (t )dt )
◆实现理想直接调频的条件：n=2
◆最大角频偏
m mC
◆致命的缺点：中心频率不稳定
二、变容二极管部分接入直接调频
1 . 电容串并概念 ①Cj不串也不并
②Cj串C2
③Cj并C1
④Cj串C2并C1
◆结论：
●
串并后调制的线性改善，但牺牲了调制灵敏度，即kf ↓
●
实际n≠2，应取n＞2 ，通过电容串并后使n↓≈2 ，即可 实现近似理想的调频。
L1C1与C2的电抗曲线
1 (t ) 和 2 (t ) 幅频特性
◆
1 ,2分别加到T1、T2的基极（ T1 、T2 射随器作为缓冲级，
在T1、T2的射极输出后分别加到两个晶体管峰值包络检波 器T3、T4的基极， T3、C3 ， T4 、C4 分别与T5、T6的输入 电阻构成检波器），则在T5、T6基极分别得到调解电压：
●
幅频变换网络
●
线性移相网络
●
非线性变换网络
二、实现鉴频的方法
1. 用线性幅频网络实现鉴频(为斜率鉴频)
2. 用移相网络实现鉴频(为相位鉴频) 相位鉴频是由移相网络和相位检波构成的
①相位检波（鉴相）
●
叠加型鉴相
●
乘积型鉴相
②相位鉴频 i）线性的移相网络+叠加型检相器=叠加型相位鉴频器
第7章频率调制与解调ppt课件
uPM=Ucos(ωct+mpcosΩt)
=Ucosωctcos(mpcosΩt)-Usin(mpcosΩt)sinωct
当mp≤π/12时,上式近似为
uPM≈Ucosωct-UmpcosΩtsinωct
（7―20）
第7章 频率调制与解调
f (t)
∑ AM
放大 器
＋
cos ct －
(a)
f (t) 放大 器
第7章 频率调制与解调
至于PM波的频谱及带宽,其分析方法与FM相同。 调相信号带宽为
Bs 2(mP 1)F
u
积分
调相
FM
u
微分
PM 调频
(a)
(b)
图7―9 调频与调相的关系
第7章 频率调制与解调
2．调频波与调相波的比较 调频波与调相波的比较见表7―1。 在本节结束前,要强调几点: （1）角度调制是非线性调制,在单频调制时会出现 （ ωc±nΩ ） 分 量 , 在 多 频 调 制 时 还 会 出 现 交 叉 调 制 （ωc±nΩ1±kΩ2+…）分量。 （2）调频的频谱结构与mf密切相关。mf大,频带宽。 （3）与AM制相比, 调角方式的设备利用率高,因其 平均功率与最大功率一样。
（7―22） （7―23）
第7章 频率调制与解调
将式（7―23）代入式（7―21）,得
Cj
(1
EQ
C0 U
cos t )
u
C0 (1 EQ )
(1
1 U cos t)
u
EQ u
CQ (1 m cos t)
(7―24)
第7章 频率调制与解调
2) 变容二极管直接调频性能分析
（1）Cj为回路总电容。图7―13为一变容二极管直 接调频电路,Cj作为回路总电容接入回路。图7-13（b） 是图7―13（a）振荡回路的简化高频电路。
实验七调频与解调实验PPT课件
要点二
解调（Demodulation）
利用调制信号控制载波的频率变化，使信号的频率随调制 信号的幅度变化而变化。
将已调频信号还原成原始调制信号的过程，通过解调电路 实现。
实验步骤
调制信号源
使用信号发生器产生调制信号， 如正弦波、方波等。
解调操作
将已调频信号输入解调电路， 观察解调后输出信号的波形和 幅度。
实验七调频与解调实 验ppt课件
目 录
• 实验简介 • 调频技术 • 解调技术 • 实验操作 • 实验总结
01
实验简介
实验目的
掌握调频与解调的基 本原理。
学会使用调频和解调 实验设备进行实验操 作。
熟悉调频和解调电路 的实现方法。
实验原理
要点一
调频（Frequency Modulation）
步骤三
启动实验，观察示波 器上的信号波形，记 录频谱分析仪的测量 结果。
步骤四
调整信号发生器的频 率和幅度，观察示波 器和频谱分析仪的变 化，记录实验数据。
步骤五
将调频收音机置于接 收状态，观察解调后 的音频信号，记录实 验结果。
实验结果分析
分析实验数据，比较不同波形、 频率和幅度下的信号特性。
观察解调后的音频信号，分析 调频解调的效果和性能。
调频实现方法
直接调频法
直接调频法是将调制信号直接作用于载波的振荡器，使载波的频率随调制信号的 变化而变化。这种方法实现简单，但稳定性较差。
间接调频法
间接调频法是将调制信号先对一个辅助振荡器进行调制，得到调相波，然后再将 调相波对载波进行调相，得到调频波。这种方法稳定性较好，但实现较为复杂。
03
解调技术
调频信号的优点
调制和解调技术课件
率(bit/s/Hz)，即提高频谱有效性。
•调制和解调技术
•3
3.2.1四相移相键控（QPSK）调制
QPSK技术应用广泛，是一种正交相移键控。图3-5为 传 统QPSK调制器框图.
图3-5 QPSK调制•调器制和解调技术
•4
其基本工作原理如下：
比特率为fb的输入单级二进制码流通过串/并(S/P)变转 换器转换成比特率为fs= fb /2的两个比特流(同相和正交码
•调制和解调技术
•9
一个未滤波QPSK信号的功率谱密度为
S(f)4CbT s2 i2 n (f(f fcf)c T)bTb2
（式3-1）
式中为通过电阻的归一化平均信号功率， Tb 1/ fb 为比特持续时间。
•调制和解调技术
•10
假定调制器中使用了具有升余弦函数均方根特性、滚降 系数为 (最佳特性时)的频谱成形滤波器，则很容易得到 QPSK信号滤波后的频谱，如图3-8所示。图3-8中曲线(a)是 未滤波QPSK频谱，曲线(b)是带幅度均衡器的滚降系数为α 的升余弦函数的幅度响应，曲线(c)是已滤波QPSK频谱只存 在加性高斯白噪声(AWGN)，且无符号间干扰(ISI)时的幅度 响应。
•调制和解调技术
•14
同QPSK相比，包络起伏比较小(它的最大相变为1350) ， 故有较好的输出谱特性。 π/4移位QPSK的信号元素可看成 是从两个彼此相移π/4的信号星座图中交替选样出来的。 π/4移位QPSK调制器框图示于图3-9。输入比特流经串/并
(S/P)变换器转换成两个并行流(ak，bk),并行流的符号率为
图3-14 GMSK调制器
•调制和解调技术
•27
LPF的脉冲响应函数为
h(t)exp2(t2 2T2)/T 2
•调制和解调技术
•3
3.2.1四相移相键控（QPSK）调制
QPSK技术应用广泛，是一种正交相移键控。图3-5为 传 统QPSK调制器框图.
图3-5 QPSK调制•调器制和解调技术
•4
其基本工作原理如下：
比特率为fb的输入单级二进制码流通过串/并(S/P)变转 换器转换成比特率为fs= fb /2的两个比特流(同相和正交码
•调制和解调技术
•9
一个未滤波QPSK信号的功率谱密度为
S(f)4CbT s2 i2 n (f(f fcf)c T)bTb2
（式3-1）
式中为通过电阻的归一化平均信号功率， Tb 1/ fb 为比特持续时间。
•调制和解调技术
•10
假定调制器中使用了具有升余弦函数均方根特性、滚降 系数为 (最佳特性时)的频谱成形滤波器，则很容易得到 QPSK信号滤波后的频谱，如图3-8所示。图3-8中曲线(a)是 未滤波QPSK频谱，曲线(b)是带幅度均衡器的滚降系数为α 的升余弦函数的幅度响应，曲线(c)是已滤波QPSK频谱只存 在加性高斯白噪声(AWGN)，且无符号间干扰(ISI)时的幅度 响应。
•调制和解调技术
•14
同QPSK相比，包络起伏比较小(它的最大相变为1350) ， 故有较好的输出谱特性。 π/4移位QPSK的信号元素可看成 是从两个彼此相移π/4的信号星座图中交替选样出来的。 π/4移位QPSK调制器框图示于图3-9。输入比特流经串/并
(S/P)变换器转换成两个并行流(ak，bk),并行流的符号率为
图3-14 GMSK调制器
•调制和解调技术
•27
LPF的脉冲响应函数为
h(t)exp2(t2 2T2)/T 2
第7章频率调制与解调1PPT课件
第7章 频率调制与解调
u U cos Ωt
u U cos Ωt
uc U c cosct
uc U c cosct
c+Dm
《高频电路原理A与M分析》
c–Dm
FM
第7章 频率调制与解调
调幅AM 调频FM 调相PM
幅度调制
载波信号 的受控参量
解调方式
解调方式 的差别
振幅
相干解调或 非相干解调
四、间接调频原理
1、由调频波的一般表示式
t
u(t) U cm cos[ct k f 0 u (t)dt]
2、将调制信号
电压 u(t) 对u (t
)u是调(t先)频通波过,称积其分为电间路接得调到频。0t
u
(t
)dt，然后进行相位调制，输出
3、间接调频电路的载波振荡器可采用频率稳定度很高的晶体振荡器，其载波频
图7―5 调频信号的矢量表示 《高频电路原理与分析》
第7章 频率调制与解调
7.1.3 调频波的信号带宽
通常采用的准则是,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很大时,,此时带宽为
Bs=2nF=2mfF=2Δfm
（7―9）
当mf很小时,如mf<0.5,为窄频带调频,此时
（2）调频的频谱结构与mf密切相关。mf大,频
带宽。 （3）与AM制相比,角调方式的设备利用率高,
因其平均功率与最大功率一样。
《高频电路原理与分析》
第7章 频率调制与解调 例1 已知某调频电路单位调制电压产生频偏为1 kHz，电路的输
出载波电压 uc (t) 3cos 2 108t(V)
，调制信号电压 u (t) 2 cos1000 t(V)
u U cos Ωt
u U cos Ωt
uc U c cosct
uc U c cosct
c+Dm
《高频电路原理A与M分析》
c–Dm
FM
第7章 频率调制与解调
调幅AM 调频FM 调相PM
幅度调制
载波信号 的受控参量
解调方式
解调方式 的差别
振幅
相干解调或 非相干解调
四、间接调频原理
1、由调频波的一般表示式
t
u(t) U cm cos[ct k f 0 u (t)dt]
2、将调制信号
电压 u(t) 对u (t
)u是调(t先)频通波过,称积其分为电间路接得调到频。0t
u
(t
)dt，然后进行相位调制，输出
3、间接调频电路的载波振荡器可采用频率稳定度很高的晶体振荡器，其载波频
图7―5 调频信号的矢量表示 《高频电路原理与分析》
第7章 频率调制与解调
7.1.3 调频波的信号带宽
通常采用的准则是,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很大时,,此时带宽为
Bs=2nF=2mfF=2Δfm
（7―9）
当mf很小时,如mf<0.5,为窄频带调频,此时
（2）调频的频谱结构与mf密切相关。mf大,频
带宽。 （3）与AM制相比,角调方式的设备利用率高,
因其平均功率与最大功率一样。
《高频电路原理与分析》
第7章 频率调制与解调 例1 已知某调频电路单位调制电压产生频偏为1 kHz，电路的输
出载波电压 uc (t) 3cos 2 108t(V)
，调制信号电压 u (t) 2 cos1000 t(V)
《调频调相及其解调》课件
3
复用
多路复用技术将多个调制信号组合到一个载波中，实现同时传输多个信号。
调频调相解调方法
• 相干解调 • 非相干解调 • 频率解调 • 相移解调 这一节将介绍不同的解调方法并分析其优缺点。
调频调相解调技术的优缺点
1 优点
高传输质量、强抗干扰能力、多路复用等功能。
2 缺点ห้องสมุดไป่ตู้
信号传输距离有限、设备复杂、频带资源占用较高。
调频调相技术在广播电台中被广泛应用，确保了音频信号的高质量传播。
通信系统
移动通信和卫星通信等领域也使用调频调相技术来实现高效的数据传输。
雷达系统
雷达系统中的调频调相技术可以提供准确的目标跟踪和测量功能。
调频调相的工作原理
1
调频
通过改变信号的频率来传递信息，不同频率的信号代表不同的数据。
2
调相
通过改变信号的相位来传递信息，相位的变化表达了信息的差异。
《调频调相及其解调》 PPT课件
在本节中，我们将深入探讨调频调相技术并了解其在通信领域中的重要性。
调频调相的概念和原理
调频调相是一种调制技术，将信息信号转换为可以传输的高频信号。它基于 频率和相位的变化来传递信息。 这一节将介绍调频调相是如何工作的以及其背后的物理原理。
调频调相的应用领域
广播电台
调频调相的未来发展趋势
增强性能
不断提高调频调相技术的传 输速率和信号质量。
减小设备尺寸
研发更小型化的调频调相设 备，提高便携性和应用范围。
低功耗设计
优化设计以减少能耗，提高 调频调相技术的可持续性。
总结和展望
通过本次课程，我们深入了解了调频调相的概念、原理、应用以及未来的发 展方向。 希望这些知识能够为您今后的学习和工作带来帮助。
第3章调制和解调ppt课件
3. 角度调制
调频信号带宽公式（卡森公式）
BFM=2(mf+1)fm=2(△f+fm) △f=mffm fm是基带信号的调制频率，△f是最大频偏，mf是调频指数
。Mf<<1，窄带调频（NBFM）BFM≈2fm；宽带调频（WBFM ）非线性
与幅度调制相比，频率调制最突出的优势是具有较高 的抗噪声性能，但代价是占用比幅度调制更宽的带宽 。
2. DSB信号带宽与AM相同BDSB=BAM=2fH 3. 调制效率高 4. 应用场合少，调频立体声广播中的差信号调制，彩色电
视系统色差信号调制。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
2. 幅度调制
单边带调制（SSB）
滤波法（理想高通，滤掉下边带，输出上边带；理想低通 ，滤掉上连带，输出下边带）；相移法
特点与应用：
1. 对频谱资源有效利用 2. 节省功率
BSSB12BDSB，fH短波通信，频分复用系统
3. 带宽节省以增加复杂性为代价
4. 不能采用包络检波，采用相干解调。
传输。
设备的复杂度
非相干方式比相干方式简单 目前常用的是2DPSK方式和2FSK方式
相干2DPSK主要用于中速数据传输 非相干2FSK主要用于中、低速数据传输，尤其适用于随参信道。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
1 克服了DSB信号占用频带宽的问题，以解决了SSB信号实现上的 难题。
2 fH<BVSB<2fH，调制效率100% 3 VSB比SSB所需求的带宽仅有很小的增加，但却换来了电路实现
调频信号带宽公式（卡森公式）
BFM=2(mf+1)fm=2(△f+fm) △f=mffm fm是基带信号的调制频率，△f是最大频偏，mf是调频指数
。Mf<<1，窄带调频（NBFM）BFM≈2fm；宽带调频（WBFM ）非线性
与幅度调制相比，频率调制最突出的优势是具有较高 的抗噪声性能，但代价是占用比幅度调制更宽的带宽 。
2. DSB信号带宽与AM相同BDSB=BAM=2fH 3. 调制效率高 4. 应用场合少，调频立体声广播中的差信号调制，彩色电
视系统色差信号调制。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
2. 幅度调制
单边带调制（SSB）
滤波法（理想高通，滤掉下边带，输出上边带；理想低通 ，滤掉上连带，输出下边带）；相移法
特点与应用：
1. 对频谱资源有效利用 2. 节省功率
BSSB12BDSB，fH短波通信，频分复用系统
3. 带宽节省以增加复杂性为代价
4. 不能采用包络检波，采用相干解调。
传输。
设备的复杂度
非相干方式比相干方式简单 目前常用的是2DPSK方式和2FSK方式
相干2DPSK主要用于中速数据传输 非相干2FSK主要用于中、低速数据传输，尤其适用于随参信道。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
1 克服了DSB信号占用频带宽的问题，以解决了SSB信号实现上的 难题。
2 fH<BVSB<2fH，调制效率100% 3 VSB比SSB所需求的带宽仅有很小的增加，但却换来了电路实现
第5章调制与解调共51讲160页课件
18
残留边带调制是介于单边带调制与双边带调制之间的一种 调制方式，它既克服了DSB信号占用频带宽的问题，又解决 了单边带滤波器不易实现的难题。
在残留边带调制中，除了传送一个边带外，还保留了另外 一个边带的一部分。对于具有低频及直流分量的调制信号， 用滤波法实现单边带调制时所需要的过渡带无限陡的理想 滤波器，在残留边带调制中已不再需要，这就避免了实现上 的困难。
接将载频与调 制信号相乘
1 2
AUmUcm cos(c
)t
cos(c
)t
15
[优点] 发送功率利用率提高
uDSB Auuc AUm cos t Ucm cosct
1 2
AUmUcm cos(c
)t
cos(c
)t
[不足]
1) 存在180deg相位突变点; 2) 包络变化不反映调制信号 的变化；
41
失真原理 放电时常数过大，导致放电过慢形成。 解决办法
降低放电时常数， 使放电速率快于 包络下降速率 不失真条件
RC 1 ma2 ma
42
1）大信号包络检波 实用电路
Ri：为后级电路输入电阻，
此处作为检波负载。
CC：隔离Uo中的直流分量，
只让交流成份送至后级处理，
CC的容抗要求远小于Ri阻抗
u (t) Um cos t Um cos 2Ft 2F
又令载波信号
uC (t) Ucm cosct Ucm cos 2fc t c 2fc 调幅波振幅(包络) （与调制信号成比例）
U AM (t) Ucm kaUm cost
Ucm(1
ka
U m Ucm
c ost )
6
普通调幅波的表达式、功率与效率计算 三种调幅波的波形图、频谱图
残留边带调制是介于单边带调制与双边带调制之间的一种 调制方式，它既克服了DSB信号占用频带宽的问题，又解决 了单边带滤波器不易实现的难题。
在残留边带调制中，除了传送一个边带外，还保留了另外 一个边带的一部分。对于具有低频及直流分量的调制信号， 用滤波法实现单边带调制时所需要的过渡带无限陡的理想 滤波器，在残留边带调制中已不再需要，这就避免了实现上 的困难。
接将载频与调 制信号相乘
1 2
AUmUcm cos(c
)t
cos(c
)t
15
[优点] 发送功率利用率提高
uDSB Auuc AUm cos t Ucm cosct
1 2
AUmUcm cos(c
)t
cos(c
)t
[不足]
1) 存在180deg相位突变点; 2) 包络变化不反映调制信号 的变化；
41
失真原理 放电时常数过大，导致放电过慢形成。 解决办法
降低放电时常数， 使放电速率快于 包络下降速率 不失真条件
RC 1 ma2 ma
42
1）大信号包络检波 实用电路
Ri：为后级电路输入电阻，
此处作为检波负载。
CC：隔离Uo中的直流分量，
只让交流成份送至后级处理，
CC的容抗要求远小于Ri阻抗
u (t) Um cos t Um cos 2Ft 2F
又令载波信号
uC (t) Ucm cosct Ucm cos 2fc t c 2fc 调幅波振幅(包络) （与调制信号成比例）
U AM (t) Ucm kaUm cost
Ucm(1
ka
U m Ucm
c ost )
6
普通调幅波的表达式、功率与效率计算 三种调幅波的波形图、频谱图