第四章 模拟角调制系统2.ppt

第四章 模拟角调制系统 主要内容： 模拟角度调制的基本概念 窄带角调制 宽带调频、宽带调相 抗噪声性能的分析方法 频分复用系统 重点： 角度调制信号的表达式和参数计算 信噪比的推导公式 频分复用的概念 4.1角调制的基本概念 1.角调制信号的一般表达式: 2.调相信号: 3.调频信号: 4.调频信号与调相信号可转换 1) f(t) 微分 调频器 PM信号 2) f(t) 积分 调相器 FM信号 5.应用:直接调相和间接调频仅适合窄带调制,直接调频和间接调相常用于宽带调制 4.2窄带角调制 窄带角调制的条件: 一.窄带调频 1.时域表达 2.频域表达 二.窄带调相 二.窄带调相 1.时域表达 2.频域表达 调频信号的功率分配 载波功率: 各边频功率和: 调频信号功率: 4.3.4任意限带信号调制时的频带宽度 定义: 修正: 4.4宽带调相(与宽带调频的比较) 讨论单频情况: 4.5.1调频信号的产生 1.直接调频法; 2.倍频法 4.5.2调频信号的解调 1.非相干解调 2.相干解调(窄带） 单频调制的FM与PM 设调制信号为单频的余弦波，即 用它对载波进行相位调制时，将上式代入 得到 其中， 为调相指数，表示最大的相位偏移。 若对载波调频，则有： 其中， 称为调频指数。 为最大角频偏 为最大频偏。 NBFM和AM信号频谱的比较 相同点： 两者都含有载波分量和两个边带，所以它们的带宽相同 不同点： NBFM的两个边频分别乘了因式[1/(? - ?c)]和[1/(? + ?c)] ，由于因式是频率的函数，所以这种加权是频率加权，加权的结果引起调制信号频谱的失真。 NBFM的正负频率分量的符号相反。 NBFM和AM信号频谱的比较举例 以单音调制为例。设调制信号 则NBFM信号为 AM信号为 AM与NBFM频谱图： 为使AM波不致过调，边频幅度不得超过载频幅度之半； 为使NBFM满足窄带条件，边频幅度应远小于载频幅度。 矢量图 (a) AM (b) NBFM 区别： 在AM中，两个边频的合成矢量与载波同相，所以只有幅度的变化，无相位的变化； 在NBFM中，由于下边频为负，两个边频的合成矢量与载波则是正交相加，所以NBFM不仅有相位的变化，幅度也有很小的变化。 应用： 由于NBFM信号最大频率偏移较小，占据的带宽较窄，但是其抗干扰性能比AM系统要好得多，因此得到较广泛的应用。 限幅及带通滤波 微分 包络检波 LPF × 带通 LPF 微分 KFM－ 调频灵敏度，单位是rad/s?V KFMAm －最大角频率偏移，单位是rad/s 瞬时频率 调相波 调频波 F F * * * * 4.1 角调制的基本概念 4.3 非线性调制的原理及抗噪性能 4.8 频分复用（FDM） 4.9 复合调制和多路调制的概念 目 录 4.2 窄带角调制 非线性调制的原理及抗噪性能 1 非线性调制的原理 2 非线性调制系统的抗噪性能 FM 信号 5）解调方法：相干解调(窄带) 非相干解调(鉴频法) 2）频谱结构 4）调制方法：直接调频、倍频法 1）信号表达式 4.3.1 非线性调制的原理(宽带) PM 信号 信号带宽 1）宽带调相（4.4） 3)调频信号的功率分配 设 载波为 调制信号为 则 调频波为 FM 信号 令 ∴ ∴ 调频波 设 载波为 调制信号为 则 调相波为 PM 信号 令 ∴ 调相波 为相移常数 FM 的频谱 令 ∴ 定义： 调频指数 ∵ 为第一类n阶贝塞尔函数,贝塞尔函数的性质:P94 1.调频表达式: 特征： FM 的频谱理论值无穷大，但可根据调频指数分为宽带调频和窄带调频 ∴ FM 的频谱与 的值有关 结论： 信号带宽 时 时 只与信号强度有关，与信号频率无关 与 AM 信号带宽相同 例 利用贝塞尔函数的性质可得： 结论: 推广 FM 解调框图 鉴 频 器 低 通 带通限幅 讨论各点信号间的关系 矢量图及公式推导 4.6调频系统的抗噪性能 一.非相干解调的抗噪 解调框图 1、 输入端 Si /Ni 讨论：