CH4.3 角度调制与频分复用(40).ppt

1、1,4.3 角度调制,根据的调制定义： 用待传送信号去控制某高频信号的幅度、相位、频率等参量变化的过程。,角度调制就是指用待传送信号去控制载波信号的瞬时角度（相位或频率）偏移随基带信号幅度比例变化的过程。 因为频率或相位的变化都可以看成是载波角度的变化，故调频和调相又统称为角度调制。,数学表达式,2,角调制原理,瞬时相位偏移,瞬时频率偏移,参数,3,为调频灵敏度，即单位调制信号幅度变化引起的调频信号的频率偏移量。,为调相灵敏度，即单位调制信号幅度变化引起的调相信号的相位偏移量。,这里，,几个参数,4,当调制信号为模拟信号时，称为模拟角度调制。,几个参数,4.3.1 模拟角度调制原理,对于模拟信

2、号，由于频率和相位之间存在微分与积分关系，故二者之间存在密切的关系。鉴于FM用得较多，本节将主要讨论频率调制。,通常可以采用压控振荡器（VCO）来实现载波瞬时频率偏移随基带信号幅度变化,5,单音调频,在输入为0时，压控振荡器（VCO）产生一频率为c的正弦波，即载波信号； 当输入基带信号m(t)0时，随着基带信号幅度的变化，加到压控振荡器上的电压发生变化，振荡器输出信号频率不再固定在c，而作相应的变化，从而实现频率调制。,6,称为调频指数。,若,则称其为窄带调频NBFM，否者称为宽带调频WBFM，本书我们只介绍后者。,频谱与带宽,对于单音信号,有,7,调频波频谱包含无穷多个分量。取mf5，则如下

3、图,性能,卡森公式,2、FM调制的频谱,已调信号频谱不再是调制信号频谱的线性搬移，而是频谱的非线性变换，会产生与频谱搬移不同的新频率成分，故又称为非线性调制。,8,频率调制信号的频谱是由无数成对出现在载频两侧的离散谱组成，其频谱理论上是无限宽的。通常边频幅度小于未调载波幅度1%的高次谐波边频分量可以忽略不计。因此，可得到频率调制信号的近似带宽,卡森公式：,9,FM的解调可以采用普通鉴相器、调频负反馈和锁相环等方式。,3、FM解调原理,限幅滤波器的作用是消除角度调制信号经过随参信道传输时因快衰落及噪声叠加而发生的幅度起伏影响。 鉴频器核心为微分器，通过微分实现从FM信号到AM信号的变换,10,鉴

4、频器,带通 限幅器,微分器,包络 检波器,LPF,SFM(t),mo(t),收到的已调信号,微分输出,包络检波及低通输出,这里Kd称为检频器灵敏度。,11,4.3.2 数字频率调制原理（2FSK）,用数字基带信号m(t)对VOC振荡器进行调频，则产生数字频调制。这种方式称为模拟数字调频，,模拟调频器VCO （中心频率为c）,1）2FSK调制原理,12,1,0 0,1,7.1.2 2FSK系统的原理,13,1,0 0,1,4.3.2 2FSK系统的原理,14,2FSK信号可看作两个不同频率交替发送的2ASK信号的叠加，其功率谱,2）功率谱特性,4.3.2 2FSK系统的原理,是将基带信号功率谱经

5、两次线性搬移（分别搬移到C1和C2处）后的叠加。,15,2FSK 信号功率谱,16,3） 解调原理,非相干 (包络)检测，相干解调，过零点检测和差分检测法。,2FSK信号可以看作两路2ASK信号的叠加。 其解调也可用两路2ASK解调来实现。,(1) 相干和非相干解调,4.3.2 2FSK系统的原理,17,4.3.2 2FSK系统的原理,18,比较判决,定时脉冲,(b) 相干解调,4.3.2 2FSK系统的原理,19,一种常用而简便的解调方法。,(2) 过零点检测法,4.3.2 2FSK系统的原理,2009 Copyright 中国矿业大学通信研究所,20,(3) 差分检波法,延时,C：,LPF

6、:,（频偏的函数）,(V与频偏呈线性关系鉴频！),（1）,原理：,4.3.2 2FSK系统的原理,21,1）2PSK调制原理,4.3.3 二进制相移键控,当相移常数Kp=时，,22,载 波0相位,受键控的载波相位按基带脉冲而改变的数字调制方式。,这种用载波不同相位直接去表示相应数字信息的相位键控，常称为绝对移相。,4.3.3 2PSK调制的原理,23,2PSK信号的产生过程,也可以直接采用模拟调制方法。,双极性 不归零,载波,移相,a. 2PSK模拟调制,b. 2PSK键控调制,4.3.3 2PSK调制的原理,24,当基带数字信号采用幅度为1宽度为TS的矩形脉冲的双极性非归零码表示时，时域表示

7、式为,4.3.3 2PSK调制的原理,25,2PSK信号相干解调,由于绝对移相方式是以某一相位作为基准的，因此解调时在接收端也必须有同样一个固定基准相位作为参考。即采用相干解调,4.3.3 2PSK调制的原理,26,相乘输出,1001110,发送数据,2PSK,1001110,判决输出,低通输出,4.3.3 2PSK调制的原理,27,相乘输出,1001110,发送数据,2PSK,0110001,判决输出,载波,低通输出,4.3.3 2PSK调制的原理,28,由于绝对移相方式是以某一相位作为基准的，因此解调时在接收端也必须有同样一个固定基准相位作为参考。 一旦接收端参考相位发生变化，则恢复出的数

8、字信息也会出现0和1的反转，从而导致接收端错误接收。 这种现象通常称为2PSK的“倒”现象或“反向工作”现象。,“倒”现象,4.3.3 2PSK调制的原理,29,令为当前码元初相与前一码元初相之差，则2DPSK调制的一种规则为,2）2DPSK（差分相移键控）,利用前后相邻码元载波的相对相位表示数字信息的调制方式。即用载波相位相对变化传送数字信息，所以又称为相对调相。,4.3.3 2PSK调制的原理,30,0001011,相对码,载 波0相位,4.3.3 2PSK调制的原理,31,0001011,相对码,载 波0相位,4.3.3 2PSK调制的原理,32,相对调相信号的产生过程,首先对数字基带信

9、号进行差分编码 即由绝对码变为相对码，然后再进行绝对调相。也可以直接采用模拟调制方法。,双极性 不归零,差分 码变换,双极性 差分码,载波,移相,a. 2PSK模拟调制,b. 2PSK键控调制,a. 2DPSK模拟调制,b. 2DPSK键控调制,差分码变换,4.3.3 2PSK调制的原理,33,3）2DPSK信号解调,判决,LPF,BPF,定时脉冲,(a) 相干解调,数据输出,相对码,数据输出,本地载波,码(反) 变换,判决,LPF,BPF,定时脉冲,延迟TS,数据输出,(b) 差分相干解调,鉴相器,可采用相干解调和差分相干解调法,4.3.3 2PSK调制的原理,34,4）2PSK功率谱特性,

10、数学表达式形式上完全一样，只是an的取值不同。,因此，参照2ASK功率谱可得到2PSK信号功率谱也只是基带数字信号频谱的线性搬移。,4.3.3 2PSK调制的原理,35,当“0”和“1”独立等概 ，且g(t)为不归零双极性矩形脉冲时，基带信号频谱,7.1.3 2PSK系统的原理,2PSK功率谱特性,而2DPSK与2PSK信号在波形上并没有任何不同，因此，其功率谱结构也完全一样。且其带宽为,36,4.4 频分复用系统FDM,复用: 将若干彼此独立的信号合并为一个可在同一信道上传输的复合信号的方法。 包括：FDM,TDM,CDMA,WDM,频分复用，它是通过采用不同载波频率的调制完成的。,37,以无线电广播的中波波段为例：可用波段范围为 530KHz1600KHz，而语音信号的频率范围为3003400Hz，经调制后每一个广播电台频道的带宽为9K。,530KHz,1600KHz,300 9000,这一中波波段中