第4章-模拟角度调制系统.ppt

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1、第四章模拟角度调制系统模拟角度调制载波信号：频率调制相位调制幅度调制属于线性调制，它是通过改变载波的幅度，以实现调制信号频谱的平移及线性变换的。使高频载波的频率或相位按调制信号的规律变化而振幅保持恒定的调制方式，称为频率调制（FM）和相位调制(PM)，分别简称为调频和调相。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。角度调制与线性调制不同，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。202

2、1/10/62内容模拟角度调制的基本概念窄带角调制宽带调频调频信号的产生与解调调频系统的抗噪声性能预加重与去加重2021/10/63§4.1模拟角度调制的基本概念一、调相系统（PM）高频振荡波的瞬时相位偏移是调制信号f(t)的线性函数瞬时相位调相信号表达式为分析方便，起始相位设为零。2021/10/65二、调频系统(FM)高频振荡波的瞬时角频率偏移是调制信号f(t)的线性函数瞬时角频率瞬时相位调频信号表达式瞬时角频率和瞬时相位之间的对应关系：为分析方便，起始相位设为零。2021/10/66三、单频调

3、制调制信号为单频余弦信号时调相信号调相指数调频信号调频指数瞬时频偏最大频偏2021/10/67直接和间接调相直接和间接调频从以上分析可见，调频与调相并无本质区别，两者之间可相互转换由于频率和相位之间存在微分与积分的关系。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；同样，如果将调制信号先积分，而后进行调相，则得到的是调频波，这种方式叫间接调频.实际上，相位调制器的最大调节范围为(-π,π)，因此直接调相和间接调频只适用于窄带调制的情况.2021/10/68§4.2窄带角调

4、制频率调制属于非线性调制，其频谱结构非常复杂，难于表述。通常将调角引起的最大瞬时相位偏移远小于30o时，即一般认为满足信号占据带宽窄，称为窄带调相或窄带调频（NBFM）。反之，是宽带调相或宽带调频（WBFM）（调相）4－17（调频）2021/10/69一、窄带调频前提条件调频信号时域表达式同相分量正交分量窄带近似12021/10/610二、窄带调频的频域分析频域表达式：可见：1.窄带调频信号的频谱与常规幅度调制的信号频谱相似，（载波、两个边带，且带宽也是调制信号f(t)的最高频率分量的两倍）2.不同

5、：窄带调频时，正、负频率分量分别乘上和负频率分量和正频率分量相差180of(t)的均值为0，即F(0)=0,所以2021/10/611三、单音调频调制信号2021/10/612四、矢量图分析常规调幅窄带调频窄带调频中，由于边频为负，所以合成矢量不与载波同相，而与载波存在相移，满足4－17式窄带条件时，合成矢量的幅度基本不变2021/10/613窄带调相频域表达式：可见：1、窄带调相信号的频谱与常规幅度调制的信号频谱相似，（载波、两个边带，且带宽也是调制信号f(t)的最高频率分量的两倍）2、不同：窄带

6、调相时，搬移到位置上的要相移90o,搬移到－位置上的则相移－90o窄带条件4－17满足时，2021/10/614§4.3正弦信号调制时的宽带调频一、单频信号调频调制信号为单频余弦信号时：宽带调频时域表达式利用第一类贝塞尔函数展开表达式：2021/10/616贝塞尔函数性质2021/10/617其频谱函数可见调频的频谱中含有无穷多个频率分量二、单频调频时的带宽近似根据贝塞尔函数性质可知，当宗数＝常数时，第一类n阶贝塞尔数将随n的增大而下降。定义：边频幅度大于等于未调载波幅度的百分之一，即所对应的带宽为

7、调频信号的带宽在上述条件下，给出不同的宗数（调频指数），可算得对应得最高边频次数nmax,,所以确定调频信号的带宽表达式为满足条件的最高边频次数2021/10/618二、单频调频时的带宽近似工程上，对信号失真要求不是太高，通常用卡森公式计算调频带宽边频分量取值计算表明，大于的边频幅度小于未调载波幅度的15％由4－34得2021/10/619三、调频信号的功率分配载波功率功率分配举例：例4-1由贝塞尔函数性质：各阶贝塞尔函数的平方和恒为1，即而下降的部分转换成了各边频功率，总功率仍为不同时，载波功率和

8、边频功率之间的关系也发生变化2021/10/620四、双频及多频调制设双频调制信号为其调制信号表达式为：引入复信号表示：2021/10/621可见：双频调制的频谱包含：对应的wm1的无穷多个频率分量wc+nwm1对应的wm2的无穷多个频率分量wc+kwm2对应的wm1和wm2的无穷多个交叉分量wc+nwm1+kwm2都对称的分布在载频wc两边。边频分量的幅度将随着n、k的增大而减小，即频谱中的主要功率仍集中在载频附近。双频调制的频谱不是两个单频调制频谱的线性叠加。20