通信原理 第四章

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,目录,4.2窄带角调制,4.7采用预加重和去加重改善信噪比,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非线性调制的原理定义:调制信号控制载波信号的频率或相位,使频率或相位随调制信号的变化而变化,称为角度调制,PM信号,信号带宽,1）信号表达式,3)调频信号的功率分配,2)宽带调相,设载波为,调制信号为,则调频波为,FM信号,令,设载波为,调制信号为,则调相波为,PM信号,令,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,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调频系统的抗噪声性能,4.6.1非相干解调的抗噪性能解调框图,1、输入端Si/Ni,讨论：,2、输出端,计算,低通的输出信号：,输出噪声功率,均匀分布,非均匀分布,1.当时，,2.单频调制时:,例,参考矢量,FDM定义：使不同的信号占据不同频率范围的技术复用：若干路相互独立的信号合并成一路复合信号在同一信道中传输分接：将一路复合信号无失真地分接成若干路独立信号,4.8频分复用（FDM）,频分复用组成框图,特点：FDM是模拟通信中的一种主要复用方式，信道复用率高，复用路数多，分接方便。,缺点:设备复杂(要大量的调制解调器和滤波器),抗干扰差(信道的非线性会产生路际干扰),48复合调制和多路调制的概念,4.8.3复合调制,采用两种或两种以上调制方式的复用系统,SSB调制,SSB调制,4.8.2多级调制,对同一调制信号，调制以后再调制(同一种方式),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:,(2)功率分布与有关，而与调制信号的幅、频有关，调制信号虽不提供功率，但却控制着功率的分布。即调制后总的功率不变，只是将原来载波功率中的一部分分配给每个边频分量。,(1)对于FM信号，已调信号和未调载波信号的功率均为，与调制过程及调频指数无关。,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:,当时，。注意：，与无关.即PM信号带宽随的变化而变化，而FM信号则带宽基本不随变。,当,4.5.1调频信号的产生,1.直接调频法;2.倍频法,图,倍频原理,特点,Armstrong间接法产生调频信号,问题的提出：以典型的调频广播的调频发射机为例。在这种发射机中首先以f1=200kHz为载频，用最高频率fm=15kHz的调制信号产生频偏f1=25Hz的窄带调频信号。而调频广播的最终频偏f=75kHz左右，载频fC在88108MHz频段内，因此需要经过的n=f/f1=75103/25=3000的倍频，但倍频后新的载波频率(nf1)高达600MHz，不符合fC的要求。解决方法：混频器进行下变频,混频器只改变载频而不影响频偏,混频器1,混频器设计,选择倍频次数n1=64，n2=48，混频器参考频率f2=10.9MHz，则调频发射信号的载频,倍频器原理,倍频器：以理想平方律器件为例其输出一输入特性为,输出输入间的关系为,输入信号为调频信号,输出信号为,去掉直流,载频和相位偏移均增为2倍，调频指数也必然增为2倍,结论：经n次倍频后可以使调频信号的载频和调频指数增为n倍,4.5.2调频信号的解调,1.非相干解调2.相干解调(窄带）,限幅及带通滤波,微分,包络检波,LPF,本质,4.6.2调频系统的门限效应,小信噪比时,即V(t)A,则:,门限效应：当(Si/Ni)FM减小到一定程度时，解调器的输出中不存在单独的有用信号项，信号被噪声扰乱。因而(S0/N0)FM急剧下降。这种情况与AM包检时相似,（1）不同，门限值不同。越大，门限点(Si/Ni)b越高。(Si/Ni)FM(Si/Ni)b时，(S0/N0)FM和(Si/Ni)FM呈线性关系，且越大，输出信噪比的改善越明显。（2）(Si/Ni)FMFM+1以上的边频幅度均小于0.1Ac。被保留的上、下边频数共有2n=2(FM+1)个，相邻边频之间的频率间隔为fm，所以调频波的有效带宽为,