角度调制（非线性调制）的原理及抗噪声性能

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1、角度调制（非线性调制）的原理及抗噪声性能

2、第1内容显示中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。角度调制可分为频率调制（FM）和相位调制（PM），即载波的幅度保持不变，而载波的频率或相位随基带信号变化的调制方式。3.3.1角度调制的基本概念角度调制信号的一般表达式为500)this.style.ouseg(this)">（3-58）式中，A为载波的恒定振幅；500)this.style.ouseg(this)">是信号的瞬时相位，500)this.style.ouseg(this)

3、">称为相对于载波相位500)this.style.ouseg(this)">的瞬时相位偏移；500)this.style.ouseg(this)">为信号的瞬时频率；500)this.style.ouseg(this)">为信号相对于载频500)this.style.ouseg(this)">的瞬时频偏。相位调制500)this.style.ouseg(this)">（3-60）频率调制500)this.style.ouseg(this)">（3-63）FM和PM非常相似，如果预先不知道调制信号的具体形式，则无法判断已调信号是调频信号还是调相信号。如果将调制信号先微分，而后进行调频，

4、则得到的是调相信号，如图3-21（b）所示；同样，如果将调制信号先积分，而后进行调相，则得到的是调频信号，如图3-22（b）所示。500)this.style.ouseg(this)">图3-21直接调相和间接调相图图3-22直接调频和间接调频图3-21（b）所示的产生调相信号的方法称为间接调相法，图3-22（b）所示的产生调频信号的方法称为间接调频法。相对而言，图3-21（a）所示的产生调相信号的方法称为直接调相法，图3-22（a）所示的产生调频信号的方法称为直接调频法。由于实际相位调制器的调节范围不可能超出500)this.style.ouseg(this)">，因而直接调相和间接

5、调频的方法仅适用于相位偏移和频率偏移不大的窄带调制情形，而直接调频和间接调相则适用于宽带调制情形。从以上分析可见，调频与调相并无本质区别，两者之间可以互换。鉴于在实际应用中多采用FM信号，下面集中讨论频率调制。3.3.2窄带调频与宽带调频根据调制后载波瞬时相位偏移的大小，可将频率调制分为宽带调频（）与窄带调频（NBFM）。宽带与窄带调制的区分并无严格的界限，但通常认为由调频所引起的最大瞬时相位偏移远小于30°500)this.style.ouseg(this)">（3-64）时，称为窄带调频。否则，称为宽带调频。1.窄带调频（NBFM）为方便起见，无妨假设正弦载波的振幅A＝1，则由式（

6、3-63）调频信号的一般表达式，得500)this.style.ouseg(this)">（3-65）当式（3-64）满足，即窄带调频时，有近似式500)this.style.ouseg(this)">于是，式（3-65）可简化为500)this.style.ouseg(this)">（3-66）利用傅氏变换公式500)this.style.ouseg(this)">可得NBFM信号的频域表达式500)this.style.ouseg(this)">（3-67）将上式与AM信号的频谱500)this.style.ouseg(this)">进行比较，可以清楚地看出两种调制的相似性和不同之

7、处。两者都含有一个载波和位于500)this.style.ouseg(this)">处的两个边带，所以它们的带宽相同，即500)this.style.ouseg(this)">（3-68）式中，500)this.style.ouseg(this)">为调制信号500)this.style.ouseg(this)">的带宽，500)this.style.ouseg(this)">为调制信号的最高频率。不同的是，NBFM的正、负频率分量分别乘了因式500)this.style.ouseg(this)">和500)this.style.ouseg(this)">，且负频率分量与正频率分量反相

8、。正是上述差别，造成了NBFM与AM的本质差别。下面讨论单频调制的特殊情况。设调制信号500)this.style.ouseg(this)">则NBFM信号为500)this.style.ouseg(this)">AM信号为500)this.style.ouseg(this)">它们的频谱如图3-23所示。由此而画出的矢量图见图3-24。在AM中，载波与上、下边频的合成矢量与载波同相，只发生幅度变化；而在NBFM中，由于下边频为负，因而合成矢量