第4章模拟调制系统汇编.ppt

图 4 – 1　幅度调制器的一般模型 图 4-4DSB信号的波形和频谱 图 4 –5 　 形成SSB信号的滤波特性 图 4 - 6SSB信号的频谱 图 4 –7 相移法形成单边带信号 图 4 - 8DSB、 SSB和VSB信号的频谱 图 4 - 9VSB调制和解调器模型 (a) VSB调制器模型 (b)VSB解调器模型 (4.3-25) 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。 图4-25　NBFM信号的产生 　　解决上述问题的典型方案如图4-26所示。其中混频器将倍频器分成两个部分, 由于混频器只改变载频而不影响频偏, 因此可以根据宽带调频信号的载频和最大频偏的要求适当选择f1, f2和n1, n2, 使 (4.3-28) 例如,在上述方案中选择倍频次数n1=64,n2=48,混频器参考频率f2=10.9MHz,则调频发射信号的载频 调频信号的最大频偏 调频指数  图4-26所示的宽带调频信号产生方案是由阿姆斯特朗（Armstrong）于1930年提出的，因此称为Armstrong间接法。 这个方法提出后，使调频技术得到很大发展。  间接法的优点是频率稳定度好。缺点是需要多次倍频和混频，因此电路较复杂。 图4-26　Armstrong间接法 　　2.调频信号的解调 　　调频信号的解调也分为相干解调和非相干解调。相干解调仅适用于NBFM信号,而非相干解调对NBFM信号和WBFM信号均适用。 　　1) 非相干解调 　　调频信号的瞬时频率正比于调制信号的幅度,它的一般表达式为 (4.3-29) 则解调器的输出应为 (4.3-30) 也就是说,调频信号的解调是要产生一个与输入调频信号的频率呈线性关系的输出电压。完成这种频率-电压转换关系的器件是频率检波器,简称鉴频器。 　　图4-27给出了一种用振幅鉴频器进行非相干解调的原理框图。图中,微分器和包络检波器构成了具有近似理想鉴频特性的鉴频器。微分器的作用是把幅度恒定的调频波sFM(t)变成幅度和频率都随调制信号m(t)变化的调幅调频波sd (t),即 (4.3-31) 包络检波器则将其幅度变化检出,滤去直流,再经低通滤波后即得解调输出 (4.3-32) 这里,Kd称为检频器灵敏度。 图4-27　鉴频器特性与原理框图 　　PLL是一个能够跟踪输入信号相位的闭环自动控制系统。由于PLL具有引人注目的特性:载波跟踪特性、调制跟踪特性和低门限特性,使得它在无线电通信的各个领域得到了广泛的应用。PLL最基本的原理图如图4-28所示。它由鉴相器(PD)、环路滤波器(LF)和压控振荡器(VCO)组成。 图4-28　PLL鉴频器 　　假设VCO输入控制电压为0时振荡频率调整在输入FM信号si(t)的载频上,并且与调频信号的未调载波相差π/2,即有 (4.3-31) (4.3-32) 式中,KVCO为压控灵敏度。 设计PLL使其工作在调制跟踪状态下，这时VCO输出信号的相位θ2(t)能够跟踪输入信号的相位θ1(t)的变化。也就是说， VCO输出信号sV(t)也是FM信号。我们知道，VCO本身就是一个调频器，它输入端的控制信号uc(t)必是调制信号m(t)，因此uc(t)即为鉴频输出。  　　2) 相干解调 　　由于窄带调频信号可分解成同相分量与正交分量之和,因而可以采用线性调制中的相干解调法来进行解调,如图4-29所示。 图4-29　窄带调频信号的相干解调 设窄带调频信号为 (4.3-33) 相干载波 (4.3-34) 则相乘器的输出为 经低通滤波器取出其低频分量 再经微分器,得输出信号 (4.3-35) 4.4　调频系统的抗噪声性能 　　调频系统抗噪声性能的分析方法和分析模型与线性调制系统相似,我们仍可用图4-13所示的模型,但其中的解调器应是调频解调器。 　　从前面的分析可知,调频信号的解调有相干解调和非相干解调两种。相干解调仅适用于NBFM信号,且需同步信号;而非相干解调适用于NBFM和WBFM信号,而且不需同步信号,因而是FM系统的主要解调方式,其分析模型如图4-30所示。 图4-30　调频系统抗噪声性能分析模型 我们先来计算解调器的输入信噪比。设输入调频信号为 因而输入信号功率 (4.4-1) 理想带通滤波器的带宽与调频信号的带宽BFM相同,所以输入噪声功率 (4.4-2) 因此,输入信噪比 (4.4-3) 1. 大信噪比情况 在大信噪比条件下，信号和噪声的相互作用可