角度调制与解调.pdf

【角度调制与解调】是通信领域中的关键概念，主要涉及无线通信和广播系统。角度调制包括调频（FM）和调相（PM），是通过改变载波信号的频率或相位来携带信息的方法。 6.1-1 角度调制有两种基本形式：调频（Frequency Modulation, FM）和调相（Phase Modulation, PM）。调频是通过改变载波信号的频率来反映调制信号的变化，而调相则是通过改变载波信号的相位来传递信息。 6.1-2 调频的工作原理是利用调制信号来控制载波信号的频率，使其随着调制信号的幅度变化而按比例变化。调相则是通过调制信号来改变载波的相位，同样反映出调制信号的特征。 在思考题6.2-1中，如果调制信号是周期重复的三角波，调频时瞬时频率偏移会随时间呈锯齿形变化，而调相时则会呈现正弦或余弦形状的变化。对应的调频波和调相波的波形会呈现出载波频率随调制信号而变化的特征。 6.3-1 对于余弦信号 `u(t) = Um * cos(ωt + φ)`，其中`Um`是振幅，`ω`是角频率，`φ`是初相位，其瞬时频率为`ω`，瞬时相位为`φ`。 6.3-2 要计算调频指数`mf`，可以使用公式`mf = Δf / Fm`，其中`Δf`是频偏，`Fm`是调制信号频率。对于有效频谱宽度`BCR`，它通常是最大频偏加上调制信号的最大频率的两倍。 6.3-3 调频指数`mf`与调制信号的频率和振幅有关。初始条件下，`mf = Δf / Fm`，改变频率和振幅后，可以重新计算`mf`。 6.3-4 矢量合成调相器通过改变相位矢量来实现调相。输出信号的矢量图可以展示调相过程，相位的变化直接反映在矢量的旋转角度上。 6.3-7 对于彩色电视机伴音的调频信号，瞬时频率的变化范围可以通过中心频率加上或减去最大频偏来确定。卡森带宽`BCR`等于最大频偏的两倍加上最高调制频率。 6.3-8 在调频信号的功率分析中，载波功率、边带功率和总功率可以随着调频指数`mf`的改变而变化，需要绘制频谱图并进行计算。 6.3-9 调幅和调频波的表示式分别为`uAM = Um * (1 + k * v(t)) * cos(ωc t)`和`uFM = Um * cos(ωc t + kf * v(t))`，其中`k`和`kf`分别是调幅和调频的比例常数，`v(t)`是调制信号，`Um`是载波振幅，`ωc`是载波角频率。带宽取决于调制信号的频率和调制指数。 6.3-10 矢量合成法调相器通过调整输入信号相位差来实现调相，每个调相器的输出可以通过矢量图解释其调相原理。 6.3-11 变容二极管调相器利用调制信号改变二极管电容，从而影响谐振回路的频率，进而调相。计算最大相移和最大频偏需要考虑二极管的特性参数。 在6.1自测题中，鉴相器的输出电压通常与其输入信号的相位偏移成比例关系，鉴相电路通常使用非线性器件如二极管进行频率转换，并通过低通滤波器提取调制信号。乘积型鉴相器需要工作在正交状态以获得较宽的线性鉴相范围。 在思考题6.2-1和6.2-4中，限幅器用于保护后续电路免受过大的信号波动影响，而在某些鉴频器中，由于设计原因可能不需要限幅器。6.2-5讨论了双失谐回路鉴频器的不同故障情况对电路工作的影响。 习题6.3-1和6.3-2涉及鉴相器的结构和工作特性，包括输入信号的特征和鉴相特性曲线的绘制。鉴频器的性能取决于其设计，例如，元件的调整可以影响鉴频特性曲线的中心频率、峰宽和线性。 总结来说，角度调制和解调是通信系统中的核心概念，涉及到调频和调相两种方式，以及相关的计算、电路设计和分析。调制和解调技术是理解无线通信系统工作原理的关键，它们在广播、电视、雷达和移动通信等领域有着广泛的应用。