MC2-0454-调相(PM)是一种简单调制,因为仅有射频载波的相移跟随施加的调制信号而变。PM 的特点是
【题目编号】MC2-0454
【题目】调相(PM)是一种简单调制,因为仅有射频载波的相移跟随施加的调制信号而变。PM 的特点是:
【答案】AB(多选题)
[A]PM 不改变载波的振幅
[B]PM 信号的瞬时相移与调制信号的瞬时值成正比
[C]PM 信号的瞬时频偏与调制信号的瞬时值成正比
[D]PM 信号的必要带宽与调制信号的最高频率无关
考点速览
这道双选题考调相(Phase Modulation,PM)的两条核心特征,要求从四个说法里挑出正确的两个。PM 属于角度调制(angle modulation)的一种,和调频并列。题目已经点明"仅有射频载波的相移跟随施加的调制信号而变",答案落在"振幅不变"和"瞬时相移与调制信号瞬时值成正比"这两条上。难点在两个干扰项:一个把 FM 的频偏特性安到 PM 头上,一个把带宽与最高频率的关系说反。
调相:相位跟着瞬时值走
调相的定义很直接:让射频载波的瞬时相位偏离其未调制的基准相位,偏移量(瞬时相移)与调制信号的瞬时值成正比。用式子写就是 φ(t) = φ₀ + k·m(t),其中 φ(t) 是瞬时相位,m(t) 是调制信号瞬时值,k 是调相灵敏度。调制信号在某一时刻越大,载波相位在那个时刻被"推"得越远;调制信号过零时,相移也回到零。这条对应选项 B。
恒包络是角度调制的共性。调相时只改变载波的相位,幅度始终不变,所以选项 A 的"PM 不改变载波的振幅"成立。这一族调制的工程好处很实在:幅度上不承载信息,发射机末级功放可以工作在非线性饱和区而不失真,效率比需要线性功放的 AM、SSB 高,省电、散热压力小。
相位与频率的导数关系
要讲清干扰项,得先建立相位和频率的数学关系。瞬时频率等于瞬时相位的导数,即 f(t) = (1/2π)·dφ/dt。把它套进调相:因为 φ(t) 正比于 m(t),求导后瞬时频率就正比于 m(t) 的变化率,也就是调制信号的微分。这意味着 PM 的瞬时频偏和调制信号的瞬时值并不同步——调制信号达到峰值、变化率却为零的那一瞬间,频偏反而是零;调制信号变化最陡、过零的那一瞬间,频偏才最大。
这个结论是辨析选项 C 的钥匙。选项 C 说"PM 的瞬时频偏与调制信号的瞬时值成正比",这其实是调频(FM)的特征:FM 让瞬时频率直接正比于 m(t)。把 FM 的结论套到 PM 上,属于典型的概念错位。
逐项辨析
选项 A 说 PM 不改变载波的振幅,正确,理由如上,属恒包络调制。
选项 B 说瞬时相移与调制信号瞬时值成正比,正是调相的定义,正确。
选项 C 把"频偏正比于瞬时值"安到 PM 上,错误。它是 FM 的结论;PM 的瞬时频偏正比于调制信号的微分(变化率),不是瞬时值本身。
选项 D 说 PM 的必要带宽与调制信号最高频率无关,错误。角度调制的带宽都随最高调制频率变宽——最高调制频率越高,已调信号占用的频谱越宽,这与幅度类调制里"带宽只取决于基带带宽"的情形不同。PM 的带宽不仅取决于最高调制频率,还和相位偏移的大小有关,绝不是"无关"。
PM 的带宽与调制指数
PM 的必要带宽之所以和最高调制频率挂钩,可以借调制指数来理解。角度调制的带宽近似与"最大相位偏移"和"最高调制频率"的乘积同阶:相位偏移越大、最高调制频率越高,产生的边频越多、谱越宽。PM 里最大相位偏移(相位偏移峰值)是调制信号幅度经调相灵敏度放大后的结果,而最高调制频率直接决定边频的间隔尺度。两者相乘,带宽就同时受幅度和频率两个因素影响。所以"带宽与最高调制频率无关"的说法在 PM 里根本站不住。
顺带一提,这正是 PM 和 FM 在带宽上的相通之处:都属角度调制,带宽都随最高调制频率和偏移量增大而增大。区别只在偏移量是谁在正比——FM 的频偏正比于瞬时值,PM 的相移正比于瞬时值。
易混淆点:PM 与 FM 的频偏各由什么决定
把 PM 和 FM 并排看最清楚。FM:瞬时频率正比于调制信号瞬时值,所以频偏跟着瞬时值走。PM:瞬时相位正比于调制信号瞬时值,所以频偏(是相位的导数)跟着变化率走。一句判据:看谁的瞬时量正比于调制信号瞬时值——FM 是频率,PM 是相位;反过来求频偏时,PM 要再多求一次导。
还有个层次要分清:PM 和 FM 定义不同,但都属于角度调制,已调信号都是恒包络的,这一点两者一致,别把"振幅不变"当成某一种调制独有的特点而误判。
应试要点
记两条:PM 恒定包络、相移正比于瞬时值;PM 的瞬时频偏正比于调制信号的变化率(微分),不是瞬时值。看到"频偏正比于瞬时值"立刻想到 FM,不要往 PM 上贴。