角调制
在连续波调制中,另一种调制类型是角调制。角调制是载波的频率或相位根据消息信号而变化的过程。这进一步分为频率调制和相位调制。
频率调制是载波信号频率随消息信号线性变化的过程。
相位调制是载波信号相位随消息信号线性变化的过程。
现在让我们更详细地讨论这些主题。
频率调制
在调幅中,载波的幅度变化。但在频率调制(FM)中,载波信号的频率根据调制信号的瞬时幅度而变化。
载波信号的幅度和相位保持不变,而载波的频率发生变化。通过观察下图可以更好地理解这一点。
当消息信号为零时,调制波的频率保持与载波频率相同。当消息信号达到最大幅度时,频率增加。
这意味着,随着调制信号或消息信号幅度的增加,载波频率也增加。同样,随着调制信号幅度的减小,频率也减小。
数学表示
设载波频率为fc
消息信号最大幅度时的频率 = fc + Δf
消息信号最小幅度时的频率 = fc − Δf
调频波频率与正常频率之差称为频偏,用Δf表示。
载波信号频率从高到低或从低到高的偏差可以称为载波摆动。
载波摆动 = 2 × 频偏
= 2 × Δf
调频波方程
调频波的方程为:
$$s(t) = A_ccos[W_ct + 2\pi k_fm(t)]$$
其中,
Ac = 载波幅度
wc = 载波角频率 = 2πfc
m(t) = 消息信号
调频可以分为窄带调频和宽带调频。
窄带调频
窄带调频的特点如下:
这种调频带宽较小。
调制指数较小。
其频谱由载波、上边带和下边带组成。
这用于移动通信,例如警用无线电、救护车、出租车等。
宽带调频
宽带调频的特点如下:
这种调频带宽无限大。
调制指数较大,即大于1。
其频谱由载波和无限数量的边带组成,这些边带位于其周围。
这用于娱乐广播应用,例如调频广播、电视等。
相位调制
在频率调制中,载波的频率变化。但在相位调制(PM)中,载波信号的相位根据调制信号的瞬时幅度而变化。
载波信号的幅度和频率保持不变,而载波的相位发生变化。通过观察下图可以更好地理解这一点。
调制波的相位具有无限多个点,波中的相移可以在这些点发生。调制信号的瞬时幅度改变载波的相位。当幅度为正时,相位在一个方向上变化;如果幅度为负,相位在相反方向上变化。
相位调制和频率调制之间的关系
相位的变化改变了调制波的频率。波的频率也改变了波的相位。尽管它们是相关的,但它们的关系不是线性的。相位调制是产生调频的一种间接方法。相位调制器产生的频移量随着调制频率的增加而增加。采用音频均衡器来补偿这一点。
相位调制波方程
相位调制波的方程为:
$$s(t) = A_ccos[W_ct + k_pm(t)]$$
其中,
Ac = 载波幅度
wc = 载波角频率 = 2πfc
m(t) = 消息信号
相位调制用于移动通信系统,而频率调制主要用于调频广播。