[工学]3-模拟调制系统C.ppt

2 7 2020 通信系统原理郭宇春郑宏云 1 3 3非线性调制 角度调制 幅度会受到信道衰耗以及乘性干扰的影响角度调制的优点 抗衰落干扰性能好抑制乘性干扰信噪比得到改善所需发射功率小角度调制会引入新的频率成分 非线性 相角 2 7 2020 通信系统原理郭宇春郑宏云 2 调角波 角度调制信号时域表达瞬时相位 瞬时相位偏移 瞬时频率 瞬时频率偏移 3 PhaseModulation PM 瞬时相位偏移与调制信号成正比最大相位偏移最大频率偏移总相角瞬时角频率 调相灵敏度 rad V 2 7 2020 4 FrequencyModulation FM 瞬时频率偏移与调制信号成正比瞬时角频率最大频率偏移总相角最大相位偏移 调频灵敏度 rad s V或Hz V 对应的相位偏移 2 7 2020 5 例题 PMFM瞬时相位偏移瞬时角频率偏移 调角波 信号 2 7 2020 6 例题1 假设调制信号是单音余弦波f t Amcos mt令kPM kFM 1 分别求PM和FM的最大相偏和最大频偏 以及波形 瞬时角频率 相位变化 最大相位 频率偏移 2 7 2020 7 单音调角 单音调相单音调频 最大频偏 瞬时相位 瞬时角频率 8 PM信号和FM信号波形 a PM信号波形 b FM信号波形 小结 2 7 2020 9 单音调制 FM和PM区别不大 幅度都不变瞬时频率随正弦或余弦规律变化 变动周期2pi m调相指数与调制信号的角频率 m无关 仅与调制幅度有关 PM的最大频率偏移随 m变化调频指数却与 m反比 FM的最大频率偏移与 m变化无关 2 7 2020 10 例题2 假设调制信号是三角波 如图所示 令kPM kFM 1 重复例题1 PM FM 2 7 2020 11 三角波调制时 PM波与FM波有着明显区别 角频率的变化规律完全不同 最大频率偏移也不相同 图三角波调制的PM和FM波 2 7 2020 通信系统原理郭宇春郑宏云 12 窄带调角 当 t max 6或0 5时的调角 称为窄带调角 反之则为宽带调角窄带调相窄带调频 当 时 观察频谱 13 窄带调角vs 常规调幅频谱结构 都具有载波和两个边带带宽为2 m窄带调角边带频谱具有频率因子窄带调角负频率域的边带频谱相位倒转180度 2 7 2020 通信系统原理郭宇春郑宏云 14 单音宽带调角 单音调制信号单音调制FM信号的时域表达式为利用三角公式展开 有上式中两因子分别展成傅里叶级数 式中Jn 第一类n阶贝塞尔函数 2 7 2020 通信系统原理郭宇春郑宏云 15 单音宽带调角 第一类n阶贝塞尔函数当n 1时 Jn 0 1 2 7 2020 通信系统原理郭宇春郑宏云 16 3 宽带FM的频谱 功率 调频信号功率为载波功率 变化 调角信号总功率不变 但功率分布变化调制信号不提供功率 但可控制功率分布带宽 严格来说当n 1时 Jn 有效带宽 卡森 Carson 公式 2 7 2020 通信系统原理郭宇春郑宏云 17 角度调制的调制效率 调角波功率载波功率谐波功率调制效率 2 7 2020 通信系统原理郭宇春郑宏云 18 例题3 2MHz的载波受一个单频正弦信号 fm 10kHz 调频 峰值频偏为10kHz 求 1 调频信号的频带带宽 2 调制信号幅度加倍后的调频信号的带宽 3 调制信号频率加倍后的调频信号的带宽 2 7 2020 通信系统原理郭宇春郑宏云 19 直接调制vs间接调制 2 7 2020 通信系统原理郭宇春郑宏云 20 宽带调频信号的产生 在实际应用中 调频比调相广泛得多宽带调频的产生方法直接法压控震荡器VCO频率稳定性差电路简单间接法先间接调频成窄带调频信号 再经倍频和混频生成宽带调频信号频率稳定性好电路复杂 2 7 2020 通信系统原理郭宇春郑宏云 21 民用调频广播信号的产生 民用调频广播频段 88MHz 108MHz每路信号频偏 75kHz基带信号最高频率 15kHz 2 7 2020 通信系统原理郭宇春郑宏云 22 角度调制系统的噪声性能分析 基本思路与线性调制系统的类似噪声模型分析位分析方法调角波的解调相干解调需要同步信号 且仅适用于窄带调角非相干解调不需要同步信号 且窄带和宽带调角均适用 因此得到广泛应用 2 7 2020 通信系统原理郭宇春郑宏云 23 相干解调 仅适用于窄带调角 由于窄带调频信号可以分解为同相分量和正交分量之和 因而可以采用相干解调法进行解调 2 7 2020 通信系统原理郭宇春郑宏云 24 非相干解调 鉴频法 鉴频器 近似条件 10 2 7 2020 通信系统原理郭宇春郑宏云 25 门限效应 2 7 2020 通信系统原理郭宇春郑宏云 26 问题 2 7 2020 通信系统原理郭宇春郑宏云 27 问题 2 7 2020 通信系统原理郭宇春郑宏云 28 预加重 去加重技术 调频广播中语音和音乐信号的能量主要分布在低频端 功率谱密度随频率增高而下降调制频率高频端信号谱密度最小 而噪声谱密度最大 高频端输出信噪比明显下降 预加重 和 去加重 的设计思想是保持输出信号不变 降低输出噪声 提高输出信噪比 2 7 2020 通信系统原理郭宇春郑宏云 29 例题 设计人员提交了一个宽带调频设计方案 单音信号的频率为5kHz 其功率为0 1W 调频波发射功率为10kW 分配传输带宽为100kHz 经信道传输衰减量为80dB 在接收端测得AWGN功率谱 双边 0 5 10 12W Hz 求 1 FM和 fFM 2 调制信号幅度Am和调频灵敏度kFM 3 接收端输入信噪比和输出信噪比 2 7 2020 通信系统原理郭宇春郑宏云 30 抗噪性能分析小结 涉及的物理量很多 要明确之间的关系 基带信号 2 7 2020 通信系统原理郭宇春郑宏云 31 例题 单音信号频率fm 15kHz 信道中噪声功率谱密度n0 2 10 12W Hz 信道衰减为60dB 要求解调输出信噪比不小于50dB 计算按以下方式调制时 调制波的发送功率 1 DSB 2 AM 1的AM调制 3 FM 5的FM调制 2 7 2020 通信系统原理郭宇春郑宏云 32 例题 将fm 15kHz的单音信号先进行SSB调制 取下边带 载波为38kHz 然后再进行调频 生成主频为300MHz 幅度为200V 带宽为184kHz的调频波 若信道衰减为60dB 噪声功率谱密度n0 4 10 9W Hz