通信原理教案-上册

1、通信原理教案基础部军事高技术教研室高浪第一章绪论 1第三章信道 5第四章模拟调制系统 12第五章数字基带传输系统28第六章正弦载波数字调制系统52第七章模拟信号的数字传输7 4第八章数字信号的最佳接收95第十一章同步原理106第十三章扩频通信118第一章 绪一.定义1 .通信传输信息以语言、图像、数据、文本等媒体，通过电（光）信号将信息由一方传输到 另一方。2 .模拟通信与数字通信信道中传输的是模拟信号时为模拟通信。信道中传输的是数字信号时为数字通信。3 .模拟信号与数字信号（1）模拟信号基带信号（一般指未调制过的信号）瞬时值状态数无限，如正弦信号、语音 信号、图像信号等。已调信号（载波一般为

2、正弦信号）的参数A.F.P状态数无限。基带信号的瞬时值状态数有限。如计算机.电报机等输出的信号 已调信号的参数A.F.P状态数有限。*注 也可称ASK、FSK、PSK等数字已调信号为连续信号，因为他们的 瞬时值在某一范围内连续取值。二.模拟通信与数字通信的基本概念1 .模拟通信(1)点T：单路通信系统A点B点 调制器：使信号与信道相匹配，便于频分复用等 发滤波器：滤除调制器输出的无用信号 收滤波器：滤除信号频带以外的噪声一般设n(t)为高斯白噪声，ni(t)为窄带白噪声*注：模拟通信也可进行加密无调制解调器的模拟通信系统较简单，本书不予讨论 .此系统为单向通信系统即单工通信系统，当A、B都有调

3、制解调器时可实现 双工通信。(2)点-点多路通信系统点对点多路通信系统除解决信息传输技术外， 还必须解决信息复用技术, 即在发端将多路信号复接在一起、在收端将已复接在一起的多路信号进行分 接处理。在模拟通信中只能用频分复用(FDM技术。(3)通信网通信网中涉及到传输、复用、交换、网络四大技术。通信原理这门课只 介绍传输和复用技术。2.数字通信下图为点一点单路数字通信系统模型，有关单元功能如下:信宿信源：可以是模拟信源，也可以是数字信源(离散信源)信源编码：对模拟信号进行A/D变换和压缩，对数字信号进行压缩。信道编码：提高通信可靠性，Pe < Pe 。调制器：作用同模拟通信。发、收滤波器：

4、作用同模拟通信，且使系统无码间串扰。同步器：使收发信机步调一致地工作以正确传输信息。在实际通信系统中，可以根据具体情况省略掉上图中的某些单元。若无 调制解调器则为数字基带系统。与模拟通信类似，在多路数字通信系统中除采用上述数字传输技术外还 需采用复用技术，在通信网中还需采用交换技术及网络技术。目前在数字通 信系统中常用的复用技术是FDMf口 TDM(寸分复用)。1.离散消息的信息量某离散消息x发生的概率为P(x),则它所携带的信息量为1 = -lOgaP(X)当a=e时，信息量的单位为奈特(nit);当a=2时，信息量的单位为比特 (bit)。目前广泛使用的单位为bit。2 .离散信源的平均信

5、息量设信源输出M个统计独立的符号 xi,x 2,x m,它们出现的概率分别为 P(Xl),P(X 2)，P(Xm),则每个符号所含信息量的统计平均值即离散信源的 平均信息量为MH(x)=-£ p(x)iog2P(%) (bit/符号) i 1信源的平均信息量又被称为信源嫡。可以证明，最大信源嫡发生在信源 的每个符号等概独立出现时，最大信源嫡为Hmax(x)=log2M (bit/符号)四.系统性能指标通信的目的是快速、准确地传输信息。快速可以用有效性来描述，准确 可以用可靠性来描述。信道的频率资源是有限的(即信道带宽是有限的)，显然为传输某一信息 而占用的信道带宽越小，信道所能传输的

6、信息路数越多，越能有效地利用信 道的频率资源，通信系统的有效性越好。信道传输信息时迭加了噪声，可靠性用来描述通信系统抗噪声能力，可 靠性越高越能准确地传输信息。1 .模拟通信系统的性能指标模拟信号占用的信道带宽必须等于或大于信号带宽，因此信号带宽越小，有效性越好。模拟信号的质量可用信噪比表示，因此解调器输出信号的信噪比越大可靠 性越好。2 .数字通信系统的性能指标(1)码速率(Rb)、信息速率(Rb)RB表示每秒钟传输的码元数目，单位为波特(Bd),又称R为符号速率。R表示每秒钟传输的信息量，单位为每秒比特 (bit/s 或bps),又称R为 传信率。码元宽度(或码元周期)为T秒时，Rb=-

7、(Bd) T信息速率与码速率之间的关系为Rb=RB , H(x) (bit/s)当信源各个符号等概独立时，Rb=RBlog2M (bit/s) (1-1)(2)误码率(Pe)与误比特率(Pb)P=错误码元数e传输总码元数错误比特数Pb=传输总比特数误比特率也被称为误信率。在通信系统中传输的各符号一般是独立等概的，因此常用式(1-1)来表示R与R之间的关系，在二进制系统中R=R、Pe=R , 在多进制(M>2)系统中一般R<R 。(3)有效性与可靠性在数字通信系统中，信号占用的信道带宽Bc可以小于信号带宽(详细讨 论见第5、6章)，而且信号带宽还与信号的进制数有关，故不用信号带宽来

8、描述有效性，而用频带利用率(刀b或刀b)来描述有效性。刀 B=RB (Bd/Hz)(1-8)Bc刀 b=0 (bit/(s - Hz)或 bps/Hz) (1-9) Bc当式(1-1 )成立时，T b= T BlOg 2M(1-10)显然，刀B越大，Y b越大，有效性越好；米用多进制可以提高 X bo在数字通信系统中，接收机最终输出的信号可能是数字信号也可能是模 拟信号。接收机输出信噪比只适于用来描述传输模拟信号的可靠性，传输数 字信号的可靠性可用误码率来表示。另外，接收机输出的模拟信号是由数字信号经数模转换得到的，数字信号的误码率越小，所对应的模拟信号的信噪 比越大。总之，在数字通信系统中，

9、误码率越小，可靠性越高。五.通信现状及发展趋势宽带化、综合化、个人化、网络化，最终实现全球个人通信。第三章 信道3. 1 引言信 道：信号卜道 狭义信道：信号甲传输媒质有线信道:I无线信道广义信道：媒质及有关变换装置收、发转换器：放大，频率变换，电-一电磁波，等。3. 2 信道数学模型调制信道传输已调信号，关心的是信号的失真情况及噪声对信号的影响。已调信号 的瞬时值是连续变化的，故也称调制信道为连续信道，甚至称为模拟信道。 f.ei (t) I单输入单输出信道：» e。= fe i (t)+n(t)=k(t)e i (t)+n(t)n(t)e(t):模拟信号或数字信号。f：线性失真，

10、非线性失真，损耗，时变特性等。工程上应使非线性 失真足够小。n(t):加性噪声，与ei(t)无关。k(t)：产生乘性噪声，包括各种失真等，只有 e(t)存在时，乘性噪声 才存在。恒参信道：f不变或变化缓慢，即信道对 e(t)的影响不随时间变化或变化缓慢，如电缆、光缆、无线视距信道、卫星中继信道等。变参信道：f为快变化，即信道对信号的影响随时间快速变化，如电离 层反射信道、对流层散射信道。二.编码信道输入、输出都是数字信号，关心的是误码率而不是信号失真情况，但误码与调制信道有关，无调制解调器时误码由收、发滤波器设计不当及n(t)等因素引起。二进制无记忆信道 称信道y转移概率矩阵：51p(yj /

11、 x i)= p(0/0) p(1/0) p(0/1) p(1/1)-1- &Pe=P(0) Xp(1/0) + p(1) Xp(0二进制无记忆对p(yi 1 -j / x££e=£ Xp(0) + P(1) =3. 3恒参信道特性及其对信号传输的影响一.特性一般为线性时不变系统：e. (t) h(t) - e°(t尸e i(t)*h(t)+n(t)n(t)h(t) -FH(尸 I H( ) I ej心I H( ) I ?k(常数)，产生幅频畸变。()?-wtd ,产生相频畸变。理想信道Hg)=kej0d ,对ei(t)衰减、时延。用群迟延频率特

12、性来描述相频特性：T (尸d ( )/d ，当p(尸-t d时，无相频畸变。工程设计时，应使I H（3）I畸变范围及T （ 3）误差范围符合要求。二.对信号传输的影响1 .模拟信号I H（o） I ? k,使信号失真。P（3）丰-t d,对语音信号影响不大（耳朵对相位不敏感），但对视频信号 影响大2 .数字信号H（o）不理想使信号失真，可能产生码间串扰、误码。例：2AS保统1.0.01I2ASK频谱范围无 限，通过信道后失真滤波器，可使码间串110 ；扰为零。Imo(t).克服措施:模拟通信：频域均衡，使信道、均衡器联合频率特性在信号频率范围内无畸变。数字通信：合理设计收、发滤波器，消除码间串

13、扰。信道特性缓慢变化时，用时域均衡器，使码间串扰降到最 小且可自适应信道特性变化。3. 4随参信道特性及其对信号传输的影响一.特性以对流层散射信道为例：10kmr- 12km大气层收发天线共同照射区a 、b、c、d散射体，由小气团组成， 每个小气团都是一个 二次辐射源，它们组B成一个散射体。传输特点：多经传输且每条路径的衰减及时延都是随时间变化的二.对信号传输的影响1.发射单频信号Acos a t接收信号 v(t)=Ui (t)cos ot - i(t) (i =1 ,2 ,m)=" Ui (t) cos ot i (t)=" Ui (t) cos 1 (t)cos -ot

14、 -Ui (t) sin 1 (t)sin °t=Xc(t) cos ot -Xs(t)cos ot-V(t)cos ot ' (t)式中 V(t) =.x2(t)X2(t)(t) =arctg(Xc(t).Xs(t)Ui(t)及i(t)是缓慢变化的(相对于cosu0t), Xc(t)、Xs(t)、V(t)也是缓慢变化的，于是v(t)为一个窄带 f(v) 随机过程。、一. ，. CC. c0 >VV(t)瑞利分布：f(v) =(v/。)exp(-v /2。)少(t)均匀分布:f(W) =1/2n, -n <xv(t)的波形与频谱如下图所示(b)2.发射频带信号以两

15、路径为例，设衰减是恒定的0)+V°f(t-t0- T )H()二V0et0(1 e j ')=Wet0e2(ej 2 r 2)=V0ejt0e" 2 2cosy)a|H (f )| = 12Vo cos( nf t)|频率选择性衰落 P是变化的，故传输特性零点、极点是变化的。 设最大迟延为Pm,则相关带宽Af=" Pm。 当信号带宽B>Af时，R(t)有明显的频率选择性衰落。 当信号带宽B<<Af时，R(t)时强时弱，与发射单频信号时现象相似。 为了不引起明显的频率选择性衰弱，B应小于Af (数字信号码元宽度一般为3 k5领)，且采用一定

16、措施确保信号正确传输。3. 5 随参信道特性的改善一.分集接收技术分别接收若干个独立地携带同一信息的信号， 并将它们合并在一起，这些 信号同时被衰减掉的概率很小，因而可改善随参信道的传输特性。1.分集方法(1)频率分集 各频率之差大于相关带宽。(2)时间分集 用同一频率在不同时刻传输同一信息。(3)时频分集(混合分集之一)例如：四时四频分集信息代码时频编码个载频频率，就可00f1、f2、f3、f401f2、f3、f4、f110f3、f4、f1、f211f4、f1、f2、f3间Ts等分不同。在Ts将一个四进制码元宽度时为4个时间段，分别传输4信号，不同代码传输顺序内只要能正确接收到一个判断在Ts

17、内传输的信息代码。(4)其它：空间分集，角度分集,极化分集。2.合并方法(1)最佳选择式(2)等增益相加(3)最大比相加效果：(3)最好,选信噪比最好的一个作为接收信将各信号以相同增益放大、相加将各信号与信噪比成正比地放大、相加。(1)最差。在第十三章扩频通信中介绍。3. 6信道的加性噪声只介绍噪声带宽及窄带白噪声的有关概念:接收滤波器*解调n(t)ni(t)H(f)n(t):白噪声。双边带功率谱密度单边带功率谱密度Pn*Pn (f) +no/2no噪声功率N =1，n(f)dfN不可能无穷大，故白噪声的频率范围应是有限的。|H(f)lNi = 0 Pn,(f)dfPni(f c)no,Bn干

18、Pn . (f )i 1fcBn =NiPni(fc)在分析系统抗噪性能时，认为接收滤波器为带宽一般Bi << fc,故ni(t)为窄带白噪声，n i(t)=nctn(t)、nc(t)、ns(t)的功率谱密度 Pn(t)、Bi =Bn c(t)cos Pn(t)、的理想带通滤波ct- ns(t)sinPns(t)如下图所+ P(f)=P 2n0s(f)+ Pni (f) n0 -0 fc(Bi/2) fc fc+(BJ2)0 B/23. 7 信道容量以无限小的差错率和无限大的速率传输信息，这是人们对通信系统的希 望。但可靠性和有效性是一对矛盾，不可能两者都达到理想状态。实际工程 中

19、，一个现实的折衷方案是在满足可靠性的前提下尽可能提高信息速率。差 错率等于0时可靠性最好，此时的最大信息速率被称为信道容量，即信道容 量的定义为：信道无差错传输信息的最大信息速率，记为C。连续信道的信道容量由香农公式决定：SSC = Blog2(1 +) = Blog2(1 + )(bit/s)NnoB上式中，B为信道带宽(Hz) , S为信号功率(W), n0为噪声单边功率谱密度 (W/Hz), N=nB为噪声功率(W)o上式成立的条件是：信号为高斯分布(此时信源嫡最大)，噪声为高斯白 噪声。香农公式告诉我们以下重要结论：C随S/N增大而增大； 当n°-0时0s,即无干扰信道的信道

20、容量为无穷大；C随着B的增大而增大，但不能无限增大，即当 Boo时，C71.44 (S/n。)C 一定时，B与(S/N)可以互换； 若信源信息速率RWC,则理论上可以实现无差错传输。若 R>C,则 不可能实现无差错传输。通常，把实现了极限传输速率且无差错(或差错为任意小)的通信系统，称为理想通信系统第四章模拟调制系统4. 1 引言点一点通信系统信源“，)n(t)本章研究各种调制、解调方式、系统的可靠性和有效性。基带彳t号m(t)调制器-C(t) *载波Sm(t)1 .正弦调制 C(t尸cos 3 ct(1)模拟调制m(t)为模拟信号，AM、DSB、SSB、VSB、FM、PM(2)数字调制

21、m(t)为数字信号，ASK、FSK、PSK等。2 .脉冲调制 C(t)为脉冲周期信号(1)脉冲无编码调制用模拟信号m(t)改变脉冲的幅度(PAM)、宽度(PDM)、相位(PPM)(2)脉冲编码调制(PCM)m(t)为模拟信号，用 m(t)对脉冲串进行幅度调制后得到 PAM,再对 PAM量化编码得到PCM信号(3)增量调制(AM)m(t)为模拟信号，根据采样信号与预测信号之差进行一位编码(4)脉冲数字调制m(t)为数字信号，常用多进制脉位调制 PPM3 .复合调制：对同一载频进行两种或更多种的调制称为复合调制。例如， 对一个FM信号再进行一次振幅调制，所得结果为调频调幅波。这里的调制 信号可以不

22、相同。4 .多级调制：用同一基带信号实施两次或更多次的调制过程，如AM/FM用m(t)进行AM调制，再用此AM信号对另一载波进行FM调制.4.2幅度调制系统原理及抗噪性能一.调制、解调方法用滤波法产生AM DSB SSB VSB言号的原理如下:AM: A+m DSB,VSB,SSB: mm(t) =03 fHA Sm(t)m(t)F > M(f)A m(t) F .2:Ac(f) M(f)cossetFT C(f) =n b(f +fc )+6(f -fc )S'(t) F. S'(f) =1 M f fc M f - fc I 二A：、, f fc 用f fc 11 S

23、(t) F >S(f) = ” ffcM f -fc 1SmF 0(f) =1H(f)M ffc M f - fc 12-A (f) M(f)JiCLf>-fc0fcS(f)采用不同的H可得到DSB、SSB、VSB、AM1. AMH(f)为理想带通滤波器。Sam (t尸A+m(t)cos 3 ctAM信号波形如下图所示，其频谱同 S'(f),信号带宽B=2fH解调包络检波相干解调要求A+m(t)A0 ,上图(c)不满足此要求。A +m(t) Los2 GOct =- A +m(t) K +cos2coet )巴一？ mo(t) =- m(t)2隔直2A-f eb0fe(Be

24、tS(t) , B=2fH2. DSB (或 DSB-SC)H 为理想带通，SDs(t)=m(t)eosDSB言号波形如下图所示，频谱同0解调不能用包络检波法解调DSB信号。相干解调：方框图同AM相干解调。请自己画出各点频谱。载波同步方法：发端插入小功率导频，收端用锁相环或窄带带通滤波器 提取相干载波。3. SSBHH由 得上边带USB, 由 得下边带LSB,，j ,f-L_->-L* ff c+f L f o f c+f Hf c-f H f o f c-f L推导SSB言号的时域表达式：下边带带通滤波器可等效为H=1 Sgn(6 +% Asgn© -«c )sgn

25、( O +wc) +sgn( 0 -COc)tSlsb ( ) 1- M (门 f c) - M (：., s，c) 1*- Sgn(I'c) -sgn( ；二%)1 22=1 M (;：%) sgn(，二，：'c) -M d' r:c)sgn(;.-%) I4 1 M (:"：)c)sgn( :)f c) - M (;.?c)sgn(;.-%)4=1 M (;.? :.?c) - M (，：'c)】41 M (：' f'c)sgn(，二，:) M (，-，c) sgn(，-，c) I4Slsb (t) =1m(t)cos®c

26、t +-m(t)sinWct载波为 cOS 3 ct22百是m（t）的希尔伯特变换，sin 3 ct是cos 3 ct的希尔伯特变换1-m(t)sin 1ctmcos ctF 1 132 2 二务 H(E)C')Lj.m(t)sin tcsgnC ') I'j 二1H ( ) - -jsgn( ) , h(t)二一 二 t=1M （' '）sgnC ）（，c） 一二（三；%） 14=-M (；.-：;二 c)sgn(;二；：c) -'M (' 1 - . ,c) sgn( ''c) '4同理Su sB=1m(t)c

27、 oct 1而仕后i闻小载波为 cos 3 ct22当载波为 sin 3 ct 时SLSB(t)=1m(t)sinRtm(t)cosEct2c 2cSUSB(t) =1m(t)sin ，ct , 1m(t)cos-，ct22单边带时域式中的系数可为任一常数。据时域表达式可用相移法产生 SSB言号，如下图所示解调相干解调方框图同AM ,自己画各点频谱插入强载波一包络检波。A +-m(t) costtct ±-m(t)sin©ct &A +-m(t) c ocsct此为 AM 信号222故可用包络检波法解调SSB信号。强载波Acosct的获取方法：(1)发端插入小功率导

28、频，收端提取后放大得。(2)不发导频，收端的振荡器输出Acosct作为强载波，语音单边带允许频率误差|Af| =fc fc <15Hz4. VSB当fL很小时，无法用滤波法得到 SSB言号，而只能得到VSB言号VSB系统模型令 H(f)=G T(f)C(f)G R(f)对 H的要求：H(f+fc)+ H(f-f c)=C0<f<fHH(f)在fc两边互补证明:Svsb (f ) =Sm(f)H(f)J M(f fc) M(f -fc) H(f) 2U(f) =1 SvsB(f fc) SvsB(f -fc)l=1 M(f 2fc) M(f)H(f fc) - M(f -2fc

29、) M(f)】H(f -fc)44M0(f)M(f) H(f fc) H(f _fc)4当 H(f +fc) +H(f fc) =C, 0<|f|<fH 时，M0(f) =CM(f)4VSB系统的频率特性及相干解调原理如下图所示C m0(t) =_m(t)4Sm(fL z-f cfc-fcEf)-fcAf*fc*M0(。0-2fc2fcH(f fc) H(f -fc)上，0 ：f| f f-f H 0 fHHHVSB的插入强载波一包络检波解调法原理如下:1 1Svsb (t) = m(t)cos' 'ctm(t)sin 'ct2 21 .1.1.1.m (t

30、)cos' 'ct m (t)sin it m (t) cos' 'ctm (t)sin it2 2221 1.=m(t) cos' 'ctm(t)sin ct - m (t) sin 'ct2 2AM信号1小，SvsbAcos ct : A m(t) cos ct一 2-fc-f a -fH1f c f c-f a fThH(f)=Hi(f)+H 2+H 3Hi形成下边带信号m(t)o神-1/2H2(f)形成上边带信号mm(t)o, F T -1/2>H'(f)* m,(t)H3(f)1/2形成下边带信号H'(f)

31、线性调制含义：将m（t）频谱线性地搬移到fc两边。.线性调制系统的抗噪性能分析AM , DSB, SSB相干解调抗噪性能，AM包络检波的门限效应 1.相干解调s/t) n(t)跳 no(t)BPF带宽W等于信号带宽B, ni(t)=nc(t)cos(o ot-ns(t)sin w otBvvfc , ni为窄带白噪声。AM , DSB 中 fo=fcSSB 中 fofc带通滤波器输出信噪比即解调器输入信噪比（2）i解调器输出信噪比（S）oN以SSB为例说明分析过程制度增益G=（snN)iSusb(D = m(t)cos %t - m(t)sin ct 22n i(t) = nc(t)cos o

32、t-ns(t) sin ot1 1 - 1Si = m (t) -m (t)cos2 ct -m (t) 888121m (t)cos2 ct m(t)m(t)sin 2 ct84、 m(t)、m2 (t)、m(t)m(t)与sin2sct, cos20ct不相关,2 , 一2 , 一sin 28ct =cos2Rt =0, m (t) =m (t)八 1二 Si = - m (t)4Ni =n°B -nofh一 /,、，11八，1,.、一，Sus B(t) cos«ct = m(t) + m(t) cos20 ct m(t)sin 20ct 4441八 1. mo(t)m

33、(t), Som (t)416n"t)cos / =1 nc(t)cosy.t cos t .1-1 n$(t) Sin.：.t sin ” “ 111 1.n°(t) =-nc(t)cos,r.t -ns(t) sin Li t 22nc (t), ns(t)与 cos2 .：t, sin2 _ :t不相关sin 2Lo t =cos2=t =0可见注:1 -21(t)=nc(t) 即 No =-n44(S n)o =(s N)i =m-(t) 4n°B1B = n°fH4G =1此结论与设f0=fc时相同。当 A+m(t)>>n i(t)

34、时, m2, 可得：g = 2mA2 - m2(t)当 A+m(t)<<n i(t)时,N2 . AM包络检波的门限效应。(当i>>1时，包络检波的可靠性同相干解调。N&i<<1时，出现门限效应。NSam (t) ni(t) = A m(t) cos ct nc(t)cos ct -ns(t)sin，ct=E(t) cos1 'ct ' (t) 1E(t) = _ A m(t) nc(t)2 ns2(t)E(t) =A+m+nc(t) o(t)=m(t) , no(t)=n c(t)2当 m(t) =A cose0mt时，G = 3解

35、调器的输出端得不到独立的信号。相干解调器无门限效应。4.3角度调制原理及抗噪声性能角调制信号的时域表达式Sm(t) =Ac 0 sct十中瞬时相偏中，瞬时频偏 酝(t) =d9(%最大频偏的=d中。)/dt max带宽 B=2(Af+f H)=2(m+1)f hm=" 调制指数f HFM:(t) = K Fm(t)dtK f调频灵敏度K Fm(t)(t) = K Fm(t) ,fmax2 二B=2(Af+f H)=2(mf+1)f h 卡森公式 mf=如 调频指数 fH当>>八时，B=2Af,与基带信号频率无关。PM：(t) =Kpm(t) ,.(t) = Kp dm(t

36、)K3调相灵敏度dtf =K p dm(t) max,与m(t)变化速率即m(t)频率有关。 dtB=2( A f+f h)与基带信号有关，是变化的，故很少用。FM的频谱：设 m(t)=A mcos 3 ntSFM(t)=Acos( a ct+mfsin 3 nt) , mf =K£Am mQO频谱 Sfm (, ') = "A Jn(mf)n- mf c . n'm 1n -：无穷多个频率分量，其幅度正比于Jn(mf) n阶贝赛尔函数B=2(mf+1)fH, n> mf+1时J(mf)比较小，忽略不计-0.309-0, 043例：mf=30.4861

37、0. 309I 0.043-0.339fc两边不对称，不能用单边带信号传输信息窄带调频当jKFm(t)dt 冗/6时为窄带调频。Snbfm (t) =cos, it 一 Kf m(t)dt sin .t二.调频方法1 .直接调频m( t )1一 ,IV V C Oa Acos p)ct + K Fm(t)dt 1问题：载频fc不稳定VCO-般为LC RCg荡器，频率稳定度为10-32窄带调频一一倍频3.锁相调频cos -，ct来自晶振Uo(t)改变N即可变换波道uo(t) =AcosN rt，iKVm(t)dt条件：环路自然谐振频率fn<fL三.鉴频方法1.限幅鉴频器FD儿n(t)sf*

38、) ni (t)mo(t)no'no(t)不考虑噪声时Sfm (t) = Acos !'ct Kf m(t)dJdSFM (t) - - A 1 c K F m(t) Isin 1 ct K F m(t)dt 1 dtFMAM包络检波输出：m(t)2 .锁相鉴频m(t)ui(t) =A sin Bct+K F jm(t)dt 1 环路锁定后 Uo(t) =U°cos!,ct K Uc(t)dt 】当 fn >3 时,Kf Jm(t)dt 定 Kv Juc(t)dtK F Uc(t) m(t)K v3 . NBFM的相干解调四.抗噪性能 限幅鉴频器：1 .大信噪比

39、 (§，1NSfm (t) ni(t) =A cos 't Kf m(t)dt' n (t)=Acos' ct(t)nc(t) cos ct-ns(t)sin ctA(t) cos 1 .ct ：(t) in(t) 1限幅带通输出：ui (t) =AcosGct +邛(t)+6n(t)，设FD增益Kd =1VHznrt ' dn(t)则 mo(t) =Kf m(t) 2二，no(t)=2 二 dtb| =Jn2(t) +n2(t)nc(t)、ns(t)不相关，两者同时达最大值概率很小， b由ns(t)和nc(t)合nsP Pnc(f)nc(t)考虑到上

40、述因素，可认为noFDbnc(t)玛(t) : arctg A A输0 B 2.Pno(f) f2n0/A2mo(t) =K f m(t) 2二 ,n0(t)=1 dnc(t)21AdtB2LPF截至频率为fH,故m0(t) =KFm(t).2二,nf)共加fH B 2c kFSo =F2 m2(t)4 二4Pno(f)2 GO Pn (f)no4 二 A一与FM信号幅度无关，与K2成正比， 即与E2成正比。-fH0 fHHHPnc(f) = L, 0,FM功率越大(A越大)，f2n o ,Pno(f) =Pn, (f)HL(f) = A2n00,f <B 2其它噪声功率谱越小。f ：f

41、H其它、一，人 I'一一，,一一，常称FD输出n0(t)为二角噪声。(n0(t)也为二角噪声)No JjnoW争与FM信号的功率成反比，与Kf、B无关。FM信号带宽B大，鉴频输出信号功率与 关，故FM的制度增益高，抗噪能力强。B2成正比，但噪声功率与Si 4A2N i =n°B =2no( f Th) ：- 2no f= 2n°K Fm(t)2 二max昌 3A2KFm2(t) 昌 _ A23 B K；m2(t)N o -8二2n°f；, N i - 2noB ,"4二2f；设 m(t) =A m cos，mt, Sm(t) = A cos ct , mf sin mt 1可得 G