1、第4章 模拟角度调制,计算机学院 陈加忠, 027 87541764,模拟角度调制,角调制与线性调制不同，角调制中的已调信号的频谱与调制信号的频谱之间不存在线性对应关系而是产生出与频谱搬移不同的新的频率分量，因而呈现出非线性的特性，故称为非线性调制角调制可分为调频和相位调制，鉴于频率调制和相位调制之间存在的内在关系，而且在实际应用中频率调制的广泛应用，因而只讨论频率调制,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,4.1 模拟角度调制的基本概念,载波信号：,频率调制,相位调制,相位调制：幅度 载波信号频率不变，载波信号的相位随调制信号线
2、性变化频率调制：幅度 载波信号相位不限，载波信号的频率随调制信号的积分线性变化,调相系统的,瞬时相位偏移瞬时相位调相信号表达式,调频系统,瞬时角频率偏移瞬时角频率瞬时相位调频信号表达式,单频调制 (P68 4-15 4-16),调制信号调相信号 调相指数 调频信号调频指数,4.2 窄带角调制,4.2 窄带调频,前提条件 时域表达式,同相分量,正交分量,窄带近似,1,窄带调频的频域分析,频域表达式：,单音调频 Page 70,调制信号,矢量图分析,常规调幅 窄带调频,4.3 正弦信号调制时的宽带调频,当条件,不满足时,此时，不能采用,来近似,4.3.1单频调制时宽带调频信号的频域表达 P 72,
3、调制信号： 时域表达式 第一类贝塞尔函数展开 表达式：,见 (4-13),4.3.2 单频调制时的频带宽度 P73,卡森公式,满足条件的最高边频次数,4.3.3 单频调制时的功率分配,载波功率 功率分配 举例：,4.4.3 任意限带信号调制时的带宽,频偏比 实际中,4.4 任意信号调制时调频信号的频谱,4.6.1 调频信号的产生,直接调频法倍频法,4.6 调频信号的产生与解调,4.6.1 调频信号的解调,微分,包络检波,信号,非相干解调,鉴频器典型电路,相干解调-窄带调频,输入信号,相干解调,LPF,微分,调频系统的抗噪声性能,原理模型,4.7.1 非相干解调的抗噪声性能,方法 求输入信噪比
4、求输出信噪比 求信噪比增益,非相干解调的输入信噪比,输入信号：输入噪声输入信噪比计算输出信噪比时，由于非相干解调不是 线性叠加处理过程，因此不能分别计算其信号和噪声的功率,鉴频器输入 P 86,输入信号定义,大信噪比近似,在大信噪比条件下，有,鉴频器输出信号功率,理想鉴频器输出与瞬时频偏成正比信号输出,鉴频器噪声输出,定义： 噪声输出 输出噪声谱密度 输出噪声,解调器输出信噪比,解调器输出信噪比,解调信噪比增益,增益 宽带调频： 单频调制,举例-调频与常规调幅,4.7.2 门限效应,当信噪比较小时，,4.7.3 相干解调的抗噪声性能分析,带通滤波器后的输入信号为：解调器输出信号,P 92,输出
5、信噪比 输入信噪比 解调器增益 单频调制,4.8 预加重与去加重,在调频广播中所传送的语音和音乐信号大部分能量集中在低频端，噪声功率谱密度与频率成正比，因而在信号功率谱密度最小的频率范围内噪声功率密度却很大，这对解调显然是不利的 如果在发送端调制之前，提升输入信号的高频分量，而在接收端解调之后做反变换，压低高频分量，使信号频谱恢复原始形状，就能减小在提升信号高频分量后所引入的噪声功率,预加重与去加重网络 P 93,预加重网络-高通滤波器 去加重网络-低通滤波器,网络增益 P 94,增益：例子：调频广播，f m=15kHz，f 1=2.1kHz，采用加重和去加重的信噪比改善约为13dB。 衰减因
6、子调频广播， f m=15kHz， f 1=2.1kHz，K为-7dB。采用加重和去加重得到的实际信噪比改善约为6dB。,4.9 改善门限效应的方法 P 95,在某些应用场合，如空间通信中，对调频接收机的门限效应十分关注，希望在最小信号功率时仍能满意地工作，这就要求出现门限效应的转折点尽可能地向低输入信噪比方向扩展 反馈解调器和锁相环技术，就是改善门效应的两种常用方法 他们的基本原理，都是减小鉴频前的等效带宽，从而提高鉴频前的等效信噪比，因此，能在比通常鉴频法更低的输入信噪比下，才出现门限效应，即扩展了门限值,反馈解调器锁相环PLL法,4.10 小结,以调频为例，分析了模拟角度调制系统 窄带调频系统，与调幅相似，相干解调 调频系统的分析 调频系统的产生和解调 调频系统的抗噪声性能 加重与去加重网络,
