通信原理 樊昌信 第6章.ppt

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1、1通信原理2通信原理第5章模拟调制系统3非线性调制卡森公式窄带调频的带宽大调频指数情况，带宽由最大频偏决定调频信号的带宽：设fm是调制信号的最高频率，mf是最大频偏f与fm之比。4例如，调频广播中规定的最大频偏f为75kHz，最高调制频率fm为15kHz，求调频指数mf和FM信号的频带宽度？调频指数mf＝5，FM信号的频带宽度为180kHz。5调频信号的产生与解调直接调频法：用调制信号直接去控制载波振荡器的频率，使其按调制信号的规律线性地变化。方框图LC振荡器：用变容二极管实现直接调频。6直接调频法的主要优缺点：优点：可以获得较大的频偏。缺点：频率稳定度

2、不高改进途径：采用如下锁相环（PLL）调制器7间接法调频[阿姆斯特朗（Armstrong）法]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。方框图8间接法产生窄带调频信号由窄带调频公式9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。倍频器可以用非线性器件实现，然后用带通滤波器滤去不需要的频率分量。平方律若则10调频信号的解调1)非相干解调由于调频信号的瞬时频率正比于调制信号的幅度，因而调频信号的解调器必须能产生正比于输入频率的输出电压。1112相干解调135.4调频系统

3、的抗噪声性能调频信号的解调有相干解调和非相干解调两种。相干解调仅适用于窄带调频信号，且需同步信号；而非相干解调适用于窄带和宽带调频信号，而且不需同步信号，因而是FM系统的主要解调方式。14调频信号输入功率输入噪声功率输入SNR1.大信噪比情况15输入信号调频信号式中输出SNRSNR增益宽带调频时SNR增益16上式结果表明，在大信噪比情况下，宽带调频系统的制度增益是很高的，即抗噪声性能好。例如，调频广播中常取mf=5，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。17设调频与调幅信号均为单音调制，调制信号频率为fm，调幅信

4、号为100%调制。当两者的接收功率Si相等，信道噪声功率谱密度n0相同时，比较调频系统与调幅系统的抗噪声性能。解：FM的输出信噪比为AM的输出信噪比为讨论18则两者输出信噪比的比值为已知19由此可见，在高调频指数时，调频系统的输出信噪比远大于调幅系统。例如，mf=5时，宽带调频的So/No是调幅时的112.5倍。这也可理解成当两者输出信噪比相等时，调频信号的发射功率可减小到调幅信号的1/112.5。应当指出，调频系统的这一优越性是以增加传输带宽来换取的。20在调幅调制中，由于信号带宽是固定的，无法进行带宽与信噪比的互换，这也正是在抗噪声性能方面调频系统优于

5、调幅系统的重要原因。21小信噪比情况与门限效应应该指出，以上分析都是在(Si/Ni)FM足够大的条件下进行的。当(Si/Ni)FM减小到一定程度时，解调器的输出中不存在单独的有用信号项，信号被噪声扰乱，因而(So/No)FM急剧下降。这种情况与AM包检时相似，我们称之为门限效应。出现门限效应时所对应的(Si/Ni)FM值被称为门限值（点），记为(Si/Ni)b。22非相干解调的门限效应23FM系统以带宽换取输出信噪比改善并不是无止境的。随着传输带宽的增加（相当mf加大），输入噪声功率增大，在输入信号功率不变的条件下，输入信噪比下降，当输入信噪比降到一定程度

6、时就会出现门限效应，输出信噪比将急剧恶化。希望在接收到最小信号功率时仍能满意地工作，这就要求门限点向低输入信噪比方向扩展。24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6~10dB。还可以采用“预加重”和“去加重”技术来进一步改善调频解调器的输出信噪比。这也相当于改善了门限。25预加重和去家重26预加重网络---高通滤波器去加重网络---低通滤波器275.5各种模拟调制系统的性能比较综合前面的分析，各种模拟调制方式的性能如表5-1所示。表中的So/No是在相同的解调器输入信号功率Si

7、、相同噪声功率谱密度n0、相同基带信号带宽fm的条件下。其中AM为100%调制，调制信号为单音正弦。1.性能比较WBFM抗噪声性能最好，DSB、SSB、VSB抗噪声性能次之，AM抗噪声性能最差。NBFM和AM的性能接近。28调制方式信号带宽制度增益设备复杂度主要应用DSB2中等较少应用SSB1复杂短波无线电广播，话音频分多路VSB略大于近似SSB近似SSB复杂商用电视广播AM2/3简单中短波无线电广播FM中等超短波小功率电台(窄带FM)，微波中继，调频立体声广播(宽带FM)各种模拟调制方式的性能29各种模拟调制系统的性能曲线30特点与应用AM：优点是接收

8、设备简单；缺点是功率利用率低，抗干扰能力差。主要用在