模拟调制系统x.ppt

相应频谱：式中，Jn(mf)为第一类n阶贝塞尔函数，它是调频指数的函数。可以看出：调频信号的频谱中含有无穷多个频率分量。（2）单频调制时的频带宽度理论上调频信号的带宽为无限宽。然而实际上各次边频幅度『正比于Jn(mf)』随着n的增大而减小，因此只要取适当的n值，使边频分量小到可以忽略的程度，调频信号可以近似认为具有有限频谱。卡森公式：（大于n=mf＋1次的边频分量，其幅度小于未调载波幅度的10％）第61页,共83页，星期六，2024年，5月（3）调信号的功率因为，调频信号虽然频率在不停地变化，但振幅不变是个等幅波，而功率仅由幅度决定，与频率无关，故：（4）任意限带信号调制时宽带调频信号的带宽调制信号的最高频率:最大频率偏移:频偏比:第62页,共83页，星期六，2024年，5月3.3.3调频信号的产生与解调1.调频信号的产生（1）直接法就是利用调制信号直接控制振荡器的频率，使其按调制信号的规律线性变化。压控振荡器（VCO）：振荡频率由外部电压控制的振荡器。输出频率正比于所加的控制电压，即第63页,共83页，星期六，2024年，5月（2）间接法经N次倍频后可以使调频信号的载频和调制指数增为N倍。第64页,共83页，星期六，2024年，5月2.调频信号的解调（1）非相干解调最简单的解调器是具有频率-电压转换作用的鉴频器。输出电压与输入信号瞬时频偏成正比。理想鉴频器可看成是微分器与包络检波器的级联。第65页,共83页，星期六，2024年，5月理想鉴频器可看成是微分器与包络检波器的级联。则微分器输出用包络检波器取出其包络，并滤去直流后输出：Kd称为鉴频器灵敏度。第66页,共83页，星期六，2024年，5月（2）相干解调--窄带调频第67页,共83页，星期六，2024年，5月设窄带调频信号为：相干载波：则乘法器输出为：经低通滤波器滤除高频分量，得再经微分，得输出信号第68页,共83页，星期六，2024年，5月3.3.4调频系统的抗噪声性能调频系统抗噪性能分析与解调方法有关，这里只讨论非相干解调系统的抗噪性能。1.输入信噪比设输入调频信号为：输入信号功率：输入噪声功率：输入信噪比：第69页,共83页，星期六，2024年，5月2.输出信噪比及调制制度增益计算输出信噪比时，由于非相干解调不是线性叠加处理过程，因而无法分别计算信号与噪声功率。解调器输入波形是调频信号和窄带高斯噪声的混合波形:经限幅器限幅去除包络起伏后，得鉴频器输入为第70页,共83页，星期六，2024年，5月此处，V0为常数。对于鉴频器输出信号来说，V0究竟为何值无关紧要，仅关心合成波瞬时相位ψ(t)。可以证明，合成波的瞬时相位为。可以看出，以上两式皆是携带信息φ(t)的和表示噪声的V(t)、θ(t)的复杂函数。考虑两种极端情况，即大信噪比情况和小信噪比情况。第71页,共83页，星期六，2024年，5月（1）大信噪比情况大信噪比:此时鉴频器输出其中此时，信号和噪声已经分开。第72页,共83页，星期六，2024年，5月经进一步分析，可得解调器的输出信噪比为：宽带调频系统制度增益为：第73页,共83页，星期六，2024年，5月下面考虑单频调制时的情况，设调制信号为：则这时的调频信号为：式中解调器输出信噪比：解调器制度增益：宽带调频时，信号带宽为：所以：第74页,共83页，星期六，2024年，5月上式表明:在大信噪比的情况下，宽带调频解调器的制度增益是很高的，与调制指数的三次方成正比。例如，调频广播中常取mf=5，则制度增益=450。可见，加大调制指数mf，可使系统抗噪性能大大改善。第75页,共83页，星期六，2024年，5月（2）小信噪比情况与门限效应可知：这时解调器输出中已没有单独存在的有用信号，解调器输出几乎完全由噪声决定，因而输出信噪比急剧下降。这种情况与常规调幅包络检波时相似，称之为门限效应。出现门限效应时所对应的输入信噪比的值被称为门限值（点）。小信噪比:此时第76页,共83页，星期六，2024年，5月对FM系统而言:●当未发生门限效应时，在相同输入信噪比情况下，FM输出信噪比优于AM输出信噪比；●当输入信噪比降到某一门限（例如，图3-32中的门限值α）时，FM便开始出现门限效应；●若继续降低输入信噪比，则FM解调器的输出信噪比将急剧变坏，甚至比DSB的性能还要差.讨论：输入-输出信噪比性能对DSB系统而言:信号同步检测时的性能曲线是通过原点的直线。第77页,共83