第5篇 模拟角度调制.ppt

第4章 模拟角度调制系统 模拟角度调制 载波信号： 主要内容：调频系统 内容 模拟角度调制的基本概念 窄带角调制 宽带调频 调频信号的产生与解调 调频系统的抗噪声性能 预加重与去加重 §4.1 模拟角度调制的基本概念 一、调相系统 瞬时相位偏移 瞬时相位 调相信号表达式 二、调频系统 瞬时角频率偏移 瞬时角频率 瞬时相位 调频信号表达式 PM与 FM的区别 比较上两式可见， PM是相位偏移随调制信号m(t)线性变化，FM是相位偏移随m(t)的积分呈线性变化。 如果预先不知道调制信号m(t)的具体形式，则无法判断已调信号是调相信号还是调频信号。 三、单频调制 调制信号 调相信号 调相指数 调频信号 调频指数 §4.2 窄带角调制 一、窄带调频 前提条件 时域表达式 二、窄带调频的频域分析 频域表达式： 三、单音调频 调制信号 四、矢量图分析 常规调幅 窄带调频 §4.3 宽带调频 一、单频信号调频 调制信号： 时域表达式 第一类贝塞尔函数展开 表达式： Jn (mf)曲线 FM信号频谱 讨论：由上式可见 调频信号的频谱由载波分量?c和无数边频(?c? n?m)组成。 当n = 0时是载波分量?c ，其幅度为AJ0 (mf) 当n ? 0时是对称分布在载频两侧的边频分量(?c ? n?m) ，其幅度为AJn (mf)，相邻边频之间的间隔为?m；且当n为奇数时，上下边频极性相反； 当n为偶数时极性相同。 由此可见，FM信号的频谱不再是调制信号频谱的线性搬移，而是一种非线性过程。 二、带宽近似 卡森公式 三、调频信号的功率分配 载波功率 功率分配 举例： 四、任意限带信号调制时的带宽 频偏比 实际中 §4.4 调频信号的产生与解调 一、调频信号的产生 直接调频法 直接调频法的主要优缺点： 优点：可以获得较大的频偏。 缺点：频率稳定度不高 改进途径：采用如下锁相环（PLL）调制器 间接法调频 [阿姆斯特朗（Armstrong）法] 原理：先将调制信号积分，然后对载波进行调相，即可产生一个窄带调频(NBFM)信号，再经n次倍频器得到宽带调频 (WBFM) 信号。 方框图 间接法产生窄带调频信号 由窄带调频公式 可知，窄带调频信号可看成由正交分量与同相分量合成的。所以可以用下图产生窄带调频信号： 倍频： 目的：为提高调频指数，从而获得宽带调频。 方法：倍频器可以用非线性器件实现。 原理：以理想平方律器件为例，其输出-输入特性为 当输入信号为调频信号时，有 由上式可知，滤除直流成分后，可得到一个新的调频信号，其载频和相位偏移均增为2倍，由于相位偏移增为2倍，因而调频指数也必然增为2倍。 同理，经n次倍频后可以使调频信号的载频和调频指数增为n倍。 典型实例：调频广播发射机 载频：f1 = 200kHz 调制信号最高频率 fm = 15kHz 间接法产生的最大频偏 ? f1 = 25 Hz 调频广播要求的最终频偏 ? f =75 kHz，发射载频在88-108 MHz频段内，所以需要经过 次的倍频，以满足最终频偏=75kHz的要求。 但是，倍频器在提高相位偏移的同时，也使载波频率提高了，倍频后新的载波频率(nf1 )高达600MHz，不符合 fc =88-108MHz的要求，因此需用混频器进行下变频来解决这个问题。 具体方案 【例5-1】 在上述宽带调频方案中，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?f1 =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信号的调频指数为 （2）调频发射信号的载频为 (3) 最大频偏为 (4) 调频指数为 二、相干解调---窄带调频 输入信号 三、非相干解调 鉴频器典型电路 §4.5 调频系统的抗噪声性能 一、相干解调性能分析 带通滤波器后的输入信号为： 解调器输出信号 相干解调的抗噪声性能 输出信噪比 输入信噪比 解调器增益 单频调制 二、非相干解调的性能 原理模型 方法 求输入信噪比 求输出信噪比 求信噪比增益 1. 非相干解调的输入信噪比 输入信号： 输入噪声 输入信噪比 2. 鉴频器输入 输入信号 定义 3. 大信噪比近似 在大信噪比条件下，有 4. 鉴频器输出 鉴频器输出 信号输出 5.鉴频器噪声输出 定义： 噪声输出 输出噪声谱密度 输出噪声 鉴频器前、后的噪声功率谱密度