电子文档交易市场
安卓APP | ios版本
电子文档交易市场
安卓APP | ios版本

通信原理-第4章-模拟调制系统——角度调制

61页
  • 卖家[上传人]:
  • 文档编号:51733256
  • 上传时间:2018-08-16
  • 文档格式:PPT
  • 文档大小:1.70MB
  • / 61 举报 版权申诉 马上下载
  • 文本预览
  • 下载提示
  • 常见问题
    • 1、第4章 模拟调制系统角调制(非线性调制)1概 述频率调制简称调频(FM),相位调制简称调相(PM) 。v这两种调制中,载波的幅度都保持恒定,而频率和相 位的变化都表现为载波瞬时相位的变化。角度调制:频率调制和相位调制的总称。v已调信号频谱不再是原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的 频率成分,故又称为非线性调制。v与幅度调制技术相比,角度调制最突出的优势是其较 高的抗噪声性能。2008年1月2主要内容v1 角调制的基本概念v2 窄带角调制v3 宽带调频v4 宽带调相v5 调频信号的产生与解调v6 调频系统的抗噪声性能v7 采用预加重和去加重改善信噪比v8 频分复用(FDM)v9 模拟通信系统举例2008年1月31 角调制的基本概念对任意正弦信号,若有: 则称之为调角信号。瞬时相角:瞬时频率:角度调制信号的一般表达式为:其中:A,c和0均为常数。 为瞬时相位偏移,为瞬时频率偏移, 为瞬时相位,或相位。 2008年1月4v相位调制(PM):瞬时相位偏移随调制 信号作线性变化。式中KPM 调相灵敏度,含义是单位调制信号幅度引起PM信号的相位偏移量,单位是

      2、rad/V。将上式代入一般表达式得到PM信号表达式瞬时相角瞬时频率 2008年1月5v频率调制(FM):瞬时频率偏移随调制信号 成比例变化。式中 KFM 调频灵敏度,单位是rad/sV。 瞬时角频率瞬时相位得到FM信号表达式2008年1月6vPM与 FM的区别 PM是相位偏移随调制信号f(t)线性变化,FM是相位偏移随f(t)的积分呈线性变化。如果预先不知道调制信号f(t)的具体形式,则无法判断已调信号是调相信号还是调频信号。2008年1月7v单频调制的FM与PM设调制信号为单频的余弦波,即 用它对载波进行相位调制时,将上式代入 得到其中, 为调相指数,表示最大的相位偏移。2008年1月8若对载波调频,则有:其中, 称为调频指数。为最大角频偏为最大频偏。KFM 调频灵敏度,单位是rad/sVKFMAm 最大角频率偏移,单位是rad/s2008年1月9瞬时频率调相波调频波2008年1月10FM与PM之间的关系v由于频率和相位之间存在微分与积分的关系 ,所以FM与PM之间是可以相互转换的。 v比较下面两式可见如果将调制信号先微分,而后进行调频, 则得到的是调相波,这种方式叫间接调相 ;如果

      3、将调制信号先积分,而后进行调相, 则得到的是调频波,这种方式叫间接调频 。 2008年1月11v方框图(a)直接调频调频 (b)间间接调频调频(c) 直接调调相 (d) 间间接调调相2008年1月122 窄带角调制窄带角调制条件为:v满足上述条件,则称之为窄带调频(或调相),记为NBFM(或NBPM);v不满足上述条件的,则称之为宽带调频(或调相),记为WBFM(或WBPM)。物理意义: 角调制信号带宽取决于相 位偏移的大小; 调频或调相所引起的最大 瞬时相位偏移远小于30o; 调制后信号带宽变化不大 。2008年1月132.1 窄带调频FM信号为:当满足窄带调制条件时,有: 因此:设 的频谱为 ,且均值为0,即 则有:2008年1月14NBFM和AM信号频谱的比较相同点:v两者都含有载波分量和两个边带,所以它们的带宽相 同不同点:vNBFM的两个边频分别乘了因式1/( - c)和1/( + c) ,由于因式是频率的函数,所以这种加权是频率加权,加权的结果引起调制信号频谱的失真。vNBFM的正负频率分量的符号相反。FF2008年1月15vNBFM和AM信号频谱的比较举例以单音调制为例。

      4、设调制信号 则NBFM信号为AM信号为2008年1月16v AM与NBFM频谱图:v 为使AM波不致过调,边频幅度不得超过载频幅度之半;v为使NBFM满足窄带条件,边频幅度应远小于载频幅度。2008年1月17矢量图(a) AM (b) NBFM区别:v在AM中,两个边频的合成矢量与载波同相,所以只 有幅度的变化,无相位的变化;v在NBFM中,由于下边频为负,两个边频的合成矢量 与载波则是正交相加,所以NBFM不仅有相位的变化 ,幅度也有很小的变化。应用:v由于NBFM信号最大频率偏移较小,占据的带宽较窄 ,但是其抗干扰性能比AM系统要好得多,因此得到 较广泛的应用。 2008年1月182.2 窄带调相 窄带调相可表示为:其频谱为:vNBPM与AM比较:相似:频谱中有载频和边频,所以二者带宽相等区别:NBPM信号频谱的正负边频要分别移相正负90度。2008年1月193 宽带调频不满足窄带条件的为宽带调频;调制信号对载波进行频率调制将产生较大频偏;已调信号在传输时要占用较宽频带。3.1 单频信号的宽带调频设则宽带调频信号为:利用三角公式展开:2008年1月20将上式两个因子分别展开成付氏级

      5、数,则有:其中: 称为第一类n阶贝塞尔函数,它是n和 函数。且:2008年1月21利用三角公式和贝塞尔函数的性质,可得调频信号级数展开式:其频谱为:v频谱具有非线性的特点v有载频,有上下边频 ,边频幅度为 ,n为 奇数时,上下边频极性相反;v当 时,只有 和 有值,其它n值时 都接近于零,此时的信号只有载频和上下边频,这就是窄带 调频。v当 时,对应宽带调频。2008年1月22调频信号的带宽v理论上,调频信号的频带宽度为无限宽。v实际上,边频幅度随着n的增大而逐渐减小,因此 调频信号可近似认为具有有限频谱。通常采用的原则是,信号的频带宽度应包括幅度大于未 调载波的10%以上的边频分量。当FM 1以后,取边频数n = FM + 1即可。因为n FM + 1以上的边频幅度均小于0.1Ac。v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卡森(Carson)公式2008年1月23v 当 ,有: 。这就是NBFM的带宽。v 当 ,有: 。调频指数与带宽的关系:2008年1月24设 ,则调相信号为:其中 为调相指数。其最大角频偏为:

      6、带宽为:当 时, 。注意: ,与 无关。即PM信号带宽随 的变化而变化,而FM信号则基本不变。4 宽带调相调相指数:最大相位 偏移数量;对相位偏 移求导得最大角频偏 2008年1月255.1 调频信号的产生直接调频法和间接调频法(倍频法)v 直接调频法(参数变值法) 用调制信号直接控制电抗元件的参数,改变输出信号瞬时频率来实现调频。实际中,常采用VCO作为调制器。电抗元件可由变容二极管、电抗管、集成VCO及微波速调管等充当。5 调频信号的产生与解调2008年1月26直接调频法的主要优缺点:v优点:可以获得较大的频偏v缺点:频率稳定度不高直接调频法分析2008年1月27间接法调频 倍频法 阿姆斯特朗(Armstrong)法 v原理:先将调制信号积分,然后对载波进行调相, 即可产生一个窄带调频(NBFM)信号再经n次倍频器得到宽带调频 (WBFM) 信号v方框图 :2008年1月281. 产生窄带调频信号v窄带调频公式v窄带调频信号可看成由正交分量与同相分量合成 的。所以可以用下图产生窄带调频信号: 2008年1月292. 倍频:v目的:为提高调频指数,从而获得宽带调频。v方法:倍频器可以

      7、用非线性器件实现。v原理:以理想平方律器件为例,其输出-输入特 性为当输入信号为调频信号时,有分析与推广 滤除直流成分后,可得到一个新的调频信号,其载频和相位偏 移均增为2倍,由于相位偏移增为2倍,因而调频指数也必然增 为2倍。 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。2008年1月30调频信号的解调有相干与非相干解调两种方法。相干解调适合于窄带调频非相干解调既适合于窄带调频,也适合于宽带调频。1. 非相干解调:用线性频率-电压转换特性产生AMFM波,再进行包络检波。设输入信号为:则解调器输出应为:使用微分器,输出为:上式即为AMFM信号。5.2 调频信号的解调2008年1月31包络检波后滤除直流,便可得 。鉴频特性及其组成如下图所示。2008年1月32设 及 。则乘法器的输出为:经低通后输出为:经微分器后输出为:2. 相干解调:2008年1月336.1 非相干解调的抗噪声性能分析模型见下图。带通滤波器用于抑制带外噪声,设信道引入的高斯白噪声的单边功率谱密度为no6 调频系统的抗噪声性能2008年1月34输入噪声的平均功率为:所以,输入信噪比为:解调器输入信号为:输入信号平

      8、均功率为:2008年1月35输出噪声功率为:输出信噪比为:由于 ,所以所以,有:所以,信噪比增益为:输出信号功率为:2008年1月36当 时,有 此时,有下式成立:v 在单频调制时, ,同时还有下式成立:所以, 。当 时, 。2008年1月37调频性能分析v在大信噪比情况下,宽带调频系统的信噪比增益 是很高的,即抗噪声性能好。例如,调频广播中常取 ,则制度增益 GFM =450。也就是说,加大调制指数,可使调 频系统的抗噪声性能迅速改善。v调频系统性能优于线性调制系统的原因:以带宽换取信噪比;以带宽换取信噪比有一定的限制:v带宽增大,噪声功率增大,信噪比下降,门 限效应,输出信噪比急剧恶化。2008年1月386.2 调频系统中的门限效应v 以上所讨论的是以大信噪比为前提的。v随着信噪比的降低,将出现门限效应。所谓门限效应是指随输入信噪比降低,输出信噪比急剧下降的一种效应。门限值 出现门限效应时所对应的输入信噪比值称为门限值,记为(Si /Ni) b。2008年1月39v门限效应是FM系统存在的一个实际问题。尤其在采用调频制的远距离通信和卫星通信等领域中,对调频接收机的门限效应十分关注,希望门限点向低输入信噪比方向扩展。v降低门限值(也称门限扩展)的方法有很多,例如,可以采用锁相环解调器和负反馈解调器,它们的 门限比一般鉴频器的门限电平低 610dB。v还可以采用

      《通信原理-第4章-模拟调制系统——角度调制》由会员子分享,可在线阅读,更多相关《通信原理-第4章-模拟调制系统——角度调制》请在金锄头文库上搜索。

      点击阅读更多内容
    最新标签
    发车时刻表 长途客运 入党志愿书填写模板精品 庆祝建党101周年多体裁诗歌朗诵素材汇编10篇唯一微庆祝 智能家居系统本科论文 心得感悟 雁楠中学 20230513224122 2022 公安主题党日 部编版四年级第三单元综合性学习课件 机关事务中心2022年全面依法治区工作总结及来年工作安排 入党积极分子自我推荐 世界水日ppt 关于构建更高水平的全民健身公共服务体系的意见 空气单元分析 哈里德课件 2022年乡村振兴驻村工作计划 空气教材分析 五年级下册科学教材分析 退役军人事务局季度工作总结 集装箱房合同 2021年财务报表 2022年继续教育公需课 2022年公需课 2022年日历每月一张 名词性从句在写作中的应用 局域网技术与局域网组建 施工网格 薪资体系 运维实施方案 硫酸安全技术 柔韧训练 既有居住建筑节能改造技术规程 建筑工地疫情防控 大型工程技术风险 磷酸二氢钾 2022年小学三年级语文下册教学总结例文 少儿美术-小花 2022年环保倡议书模板六篇 2022年监理辞职报告精选 2022年畅想未来记叙文精品 企业信息化建设与管理课程实验指导书范本 草房子读后感-第1篇 小数乘整数教学PPT课件人教版五年级数学上册 2022年教师个人工作计划范本-工作计划 国学小名士经典诵读电视大赛观后感诵读经典传承美德 医疗质量管理制度 2 2022年小学体育教师学期工作总结 2022年家长会心得体会集合15篇
    关于金锄头网 - 版权申诉 - 免责声明 - 诚邀英才 - 联系我们
    手机版 | 川公网安备 51140202000112号 | 经营许可证(蜀ICP备13022795号)
    ©2008-2016 by Sichuan Goldhoe Inc. All Rights Reserved.