模拟角度调制系统.ppt

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第4章 模拟角度调制 载波信号: 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(PM) 高频振荡波 的瞬时相位偏移 是调制信号f(t)的线性函数 瞬时相位 调相信号表达式 二、调频系统(FM) 高频振荡波的瞬时角频率偏移 是调制信号f(t)的线性函数 瞬时角频率 瞬时相位 调频信号表达式 瞬时角频率和瞬时相位之间的对应关系: 三、单频调制 调制信号为单频余弦信号时 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 调频信号时域表达式 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 窄带调相 §4.3 正弦信号调制时的宽带调频 一、单频信号调频 调制信号为单频余弦信号时: 宽带调频时域表达式 利用第一类贝塞尔函数展开 表达式: 贝塞尔函数性质 其频谱函数 可见调频的频谱中含有无穷多个频率分量 二、单频调频时的带宽近似 工程上,对信号失真要求不是太高,通常用卡森公式计算调频带宽 三、调频信号的功率分配 载波功率 功率分配 举例:例4-1 四、双频及多频调制 设双频调制信号为 其已调波信号表达式为: 引入复信号表示: 可见: 双频调制的频谱包含: 对应的wm1的无穷多个频率分量 wc+nwm1 对应的wm2的无穷多个频率分量 wc+kwm2 对应的wm1 和wm2的无穷多个交叉分量 wc +nwm1 +kwm2 都对称的分布在载频wc两边。 边频分量的幅度 将随着n、k 的增大而减小,即频谱中的主要功率仍集中在载频附近。 双频调制的频谱不是两个单频调制频谱的线性叠加。 多频调制 可见:随着调制信号的频率分量增加,已调信号的交叉分量急增。 §4. 4任意信号调制时调频信号频谱 4.4.1周期性信号调频 f (t)为周期信号,调频信号为: 4.4.2随机信号调频 随机信号必须用概率密度和功率谱密度来描述。 *4.4.2随机信号调频 *4.4.2随机信号调频 四、任意限带信号调制时的带宽 频偏比 实际中 §4.5 宽带调相 一、单频宽带调相 若调制信号为: 调相信号为: 式中调相指数 又是最大相位偏移,最大相位偏移对应的角频偏 利用贝塞尔函数将4-65展开 一、单频宽带调相 注: 可知:调相时,调相指数与调制角频率无关;调频时,调频指数与ωm成反比 因此:调频信号带宽 随调制频率fm变化不大,而调相信号的带宽 因为调相指数βPM与fm无关,所以BPM将随着调制频率ωm而变,这对于充分利用传输信号的频带是不利的,这也是调频比调相应用广泛的原因。 二、任意信号的宽带调相 采用宽带调频类似的方法 令 则 设f(t)为周期信号,故q(t)也是周期信号,用付氏级数表示为: 因此: 其频谱为 f(t)为随机信号,则瞬时角频率 设 设在 调制下,调相信号双边功率谱密度为 假设使SPM(t)通过一个中心频率为w、带宽为 的滤波器,则通过滤波器的功率为: 可得:调相信号的双边功率谱密度为(形式上与φFM(ω)同) 当调制信号f(t)为任意带限信号时,可用卡森公式计算调相信号带宽: §4.6 调频信号的产生与解调 一、调频信号的产生 有两类方法: 直接调频法:采用压控振荡器(VCO)作为调制器,使VCO输出频率正比于控制电压, 优点:可以得到很大的频偏 缺点:载频不稳定,会发生漂移 倍频法:先用类似线性调制的方法产生窄带调频信号,再用倍频法变换为宽带调频信号 例:窄带调频信号 二、调频信号的解调 非相干解调 鉴频器典型电路 三、调频信号的解调 相干解调---只适用于窄带调频 输入信号 §4.7 调频系统的抗噪声性能 一、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. 输出信噪比 输入端 定义 大信噪比时 推导公式 由公式 得 由 得 将(1)和(2)代入上式得 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(鉴频器比例常数kd

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