通信原理 第2版 教学课件 作者 沈越泓 4.4非线性调制的原理.ppt

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1、通信原理第4章模拟通信系统4模拟通信系统4.1概述4.2　幅度调制（线性调制）的原理4.3　线性调制系统的抗噪声原理4.4　非线性调制（角调制）的原理4.5　调频系统的抗噪声原理4.6　各种模拟调制系统的比较4.7　频分复用（FDM）技术4.4非线性调制（角调制）的原理研究对象：非线性调制（频率和相位调制）研究目的：非线性调制的内涵研究方法：分析调频和调相及两者之间的关系4.4非线性调制（角调制）的原理4.4.1角调制的基本概念4.4.2　窄带调频与宽带调频4.4.3　调频信号的产生与解调4.4.1角调制的基本概

2、念任意一个幅度不变的正弦函数正弦波的瞬时相位正弦波的瞬时频率未调制载波角调制后瞬时相位瞬时相位偏移瞬时频率瞬时频率偏移4.4.1角调制的基本概念瞬时相位瞬时相位偏移瞬时频率瞬时频率偏移相位调制：瞬时相位偏移随调制信号m(t)而线性变化频率调制：瞬时频率偏移随调制信号m(t)而线性变化4.4.1角调制的基本概念如果预先不知道调制信号m(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图4-17直接和间接调相图4-18直接和间接调频实际相位调制器的调制范围有限适用于窄带调制适用于宽带调制适用于宽带调制4.4非

3、线性调制（角调制）的原理4.4.1角调制的基本概念4.4.2　窄带调频与宽带调频4.4.3　调频信号的产生与解调4.4.2　窄带调频与宽带调频窄带调频（NBFM）宽带调频（WBFM）A＝1窄带调频4.4.2　窄带调频与宽带调频：窄带调频都含有载波和边带频率加权引起频谱的失真频率加权引起频谱的失真4.4.2　窄带调频与宽带调频：窄带调频例：单音调制信号为m(t)=Amcosmt，试分析窄带调频后的频谱解：4.4.2　窄带调频与宽带调频：窄带调频而单音AM信号两个边频的合成矢量与载波同相，只发生幅度变化下边频为负4

4、.4.2　窄带调频与宽带调频：窄带调频NBFM：两个边频的合成矢量与载波则是正交相加，因而存在相位变化，当最大相位偏移满足式（4-76）时，幅度基本不变在长距离高质量的通信系统中，如微波或卫星通信、调频立体声广播、超短波电台等多采用宽带调频。NBFM信号最大相位偏移较小占据的带宽较窄抗干扰性能强的优点不能充分发挥用于抗干扰性能要求不高的短距离通信中4.4.2　窄带调频与宽带调频：宽带调频当不满足式　　　　　的窄带条件时，调频信号的时域表达式不能简化，因而给宽带调频的频谱分析带来了困难。为使问题简化，我们只研究

5、单音调制的情况，然后把分析的结论推广到多音情况4.4.2　窄带调频与宽带调频：宽带调频设单音调制信号为m(t)=Amcosmt则调频信号瞬时相位偏移为调频信号调频指数最大角频率偏移最大频率偏移4.4.2　窄带调频与宽带调频：宽带调频因子展成级数形式Jn(mf)为第一类n阶贝塞尔（Bessel）函数Bessel函数性质n为奇数时：J-n(mf)=Jn(mf)n为偶数时：J-n(mf)=Jn(mf)4.4.2　窄带调频与宽带调频：宽带调频频谱包含无穷多个频率分量，因此，理论上调频波的频带宽度为无限宽边频幅度Jn(

6、mf)随着n的增大而逐渐减小，调频信号可近似认为具有有限频谱根据经验认为；当mf1以后，取边频数n=mf+1即可调频波的带宽mf<<1时，BFM=2fm是窄带调频的带宽mf10时，BFM=2f，这是大指数宽带调频情况，说明带宽由最大频偏决定4.4.2　窄带调频与宽带调频：宽带调频推广到多音情况：任意限带信号调制时的调频信号带宽的估算公式BFM=2(D+1)fm（4-91）这里，fm是调制信号的最高频率，D是最大频偏f与fm的比值。实际应用中，当D>2时，BFM=2(D+2)fm（4-92）计算调频带宽更符

7、合实际情况4.4非线性调制（角调制）的原理4.4.1角调制的基本概念4.4.2　窄带调频与宽带调频4.4.3　调频信号的产生与解调4.4.3　调频信号的产生与解调调制：直接法和间接法解调：非相干解调和相干解调4.4.3　调频信号的产生与解调：直接法直接法就是用调制信号直接控制振荡器的频率，使其按调制信号的规律线性变化压控振荡器自身就是一个FM调制器，因为它的振荡频率正比于输入控制电压，即：i(t)=0+Kfm(t)优点:在实现线性调频的要求下，可以获得较大的频偏。缺点:频率稳定度不高。锁相环（PLL）调制器，

8、可以获得高质量的FM或PM信号。其载频稳定度很高，可以达到晶体振荡器的频率稳定度4.4.3　调频信号的产生与解调：间接法倍频器的作用是提高调频指数mf，从而获得宽带调频窄带调频的实现框图窄带调频的实现原理4.4.3　调频信号的产生与解调：间接法倍频器：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，