通信原理第4章 模拟角调制.ppt

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1、第四章模拟角调制2008年1月1引言频率调制简称调频(FM)，相位调制简称调相(PM)。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。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。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本章目录4.1角调制的基本概念4.2窄带角调制4.3宽带调频4.4宽带调相4.5调频信号的产生与解调4.6调频系统的抗噪声性能4.7采用预加重和去加重改善信噪比4.8频分复用(F

2、DM)4.9模拟通信系统举例2008年1月34.1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，ωc和θ0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4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5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/sV。瞬时角频率瞬时相位得到F

3、M信号表达式2008年1月6PM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7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/sVKFMAm－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

4、的关系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。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11方框图（a）直接调频（b）间接调频(c)直接调相(d)间接调相2008年1月124.2窄带角调制窄带角调制条件为：满足上述条件，则称之为窄带调频（或调相），记为NBFM（或NBPM）；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

5、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134.2.1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：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：NBFM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。NBFM的正负频率分量的符号相反。FF2008年1月15NBFM和AM信号频谱的比较举例以单音调制为例。设调制信号则NBFM信号为AM信号为2008年1月1

6、6AM与NBFM频谱图：为使AM波不致过调，边频幅度不得超过载频幅度之半；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：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；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：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184.2.2窄带调相窄带调相可表示为：其频谱为：NBPM与AM比较：相似：频谱中有载

7、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194.3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。4.3.1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：频谱具有非线