模拟角调制要点PPT学习教案.pptx

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1、会计学1模拟角调制模拟角调制(tiozh)要点要点第一页，共52页。调制：调制：就是就是(jish)(jish)将基带信号进行各将基带信号进行各种变换后再传输的过程。种变换后再传输的过程。第1页/共52页第二页，共52页。第一节、角调制的基本概念第二节、窄带角调制第三节、正弦信号调制时的宽带调制第四节、宽带调相第五节、调频（调相）信号的产生和解调(ji dio)第六节、调频系统的抗噪声性能第七节、预加重和去加重目目 录录第2页/共52页第三页，共52页。调相波（PM）调频(dio pn)波（FM）单频调制第一节、角调制第一节、角调制(tiozh)(tiozh)的基的基本概念本概念第3页/共52

2、页第四页，共52页。4.1 4.1 角调制角调制(tiozh)(tiozh)的基本的基本概念概念角调制：角调制：除频谱搬移外，还产生新的频率分量 非线性调制。属于新的频率分量：出现了交叉调制或者新的频率分量：出现了交叉调制或者(huzh)(huzh)交叉乘积边带，交叉乘积边带，“叠加原理叠加原理”不再适合。不再适合。对未调载波对未调载波(zib)(zib)：其中，是载波的瞬时相位。所以上式的正弦载波的瞬时角频率：是一常量。第4页/共52页第五页，共52页。4.1 4.1 角调制角调制(tiozh)(tiozh)的基的基本概念本概念一般(ybn)表达式为：瞬时(shn sh)相位：瞬时角频率：而

3、瞬时频率偏移：瞬时相位偏移：表示相对于未调载波的瞬时相位偏移对角调信号：对角调信号：第5页/共52页第六页，共52页。1.1.调相波（调相波（PMPM）4.1 4.1 角调制角调制(tiozh)(tiozh)的基的基本概念本概念瞬时相位最大瞬时相位偏移瞬时频率最大瞬时频率偏移所以(suy)PM波的一般表达式：（一般设为 0）第6页/共52页第七页，共52页。2.2.调频调频(dio pn)(dio pn)波（波（FMFM）4.1 4.1 角调制角调制(tiozh)(tiozh)的基的基本概念本概念瞬时频率最大瞬时频率偏移瞬时相位最大瞬时相位偏移所以(suy)FM波的一般表达式：（一般设为 0）

4、第7页/共52页第八页，共52页。3.3.单音调制单音调制(tiozh)(tiozh)：4.1 4.1 角调制角调制(tiozh)(tiozh)的基本的基本概念概念若调制(tiozh)信号：调相信号：调频信号：第8页/共52页第九页，共52页。4.1 4.1 角调制角调制(tiozh)(tiozh)的基的基本概念本概念差异差异(chy)(chy)：第9页/共52页第十页，共52页。4.1 4.1 角调制角调制(tiozh)(tiozh)的基的基本概念本概念单音调单音调(yndio)(yndio)相相单音调频单音调频注：仅从已调波形上难以区分调相波、调频波，因二者的瞬时注：仅从已调波形上难以区分

5、调相波、调频波，因二者的瞬时 功率、瞬时相位都随时间功率、瞬时相位都随时间(shjin)(shjin)变化，所以二者无本质区别。变化，所以二者无本质区别。第10页/共52页第十一页，共52页。窄带(zhi di)调频窄带(zhi di)调相第二节、第二节、窄带窄带(zhi di)(zhi di)角调制角调制第11页/共52页第十二页，共52页。窄带窄带(zhi di)(zhi di)调频调频1.1.时域时域2.2.频域频域常规(chnggu)调幅：第12页/共52页第十三页，共52页。窄带窄带(zhi di)(zhi di)调频调频NBFMNBFM与与AMAM信号信号(xnho)(xnho)比

6、较：比较：第13页/共52页第十四页，共52页。3.3.单频调制单频调制(tiozh)(tiozh)窄带窄带(zhi di)(zhi di)调频调频第14页/共52页第十五页，共52页。3.3.单频调制单频调制(tiozh)(tiozh)窄带窄带(zhi di)(zhi di)调频调频对应(duyng)频谱图：第15页/共52页第十六页，共52页。4.4.向量向量(xingling)(xingling)描述法描述法窄带(zhi di)调频信号的矢量表示：窄带窄带(zhi di)(zhi di)调频调频正弦信号：0S可见，载频分量与上下边频分量之和正交。可见，载频分量与上下边频分量之和正交。wc

7、Am/2-wmwmABDCC第16页/共52页第十七页，共52页。常规调幅(dio f)信号的矢量表示：4.4.向量向量(xingling)(xingling)描述法描述法窄带窄带(zhi di)(zhi di)调频调频wcAm/2-wmwmACDB上下边频分量向量合成后的边带向量与载频分量同相。不存在正交向量和相偏。第17页/共52页第十八页，共52页。窄带窄带(zhi di)(zhi di)调频调频AMAM波与波与NBFMNBFM波的比较波的比较(bjio)(bjio)：相同点：调制相同点：调制(tiozh)(tiozh)前后频谱间存在线性搬移关系，都产生载频、前后频谱间存在线性搬移关系，

8、都产生载频、上下边频分量。上下边频分量。第18页/共52页第十九页，共52页。窄带(zhi di)调相信号（时域）：窄带(zhi di)调相信号（频域）：窄带窄带(zhi di)(zhi di)调相调相第19页/共52页第二十页，共52页。单频调制(tiozh)单频调制(tiozh)时的频带宽度多频调制(tiozh)第三节、正弦第三节、正弦(zhngxin)(zhngxin)信号调制时的宽信号调制时的宽带调频带调频第20页/共52页第二十一页，共52页。单频调制单频调制(tiozh)(tiozh)设则有，最大瞬时(shn sh)相偏利用三角(snjio)公式、以贝塞尔函数为系数的三角(snji

9、o)级数及贝塞尔函数性质可推出：第21页/共52页第二十二页，共52页。单频调制单频调制(tiozh)(tiozh)1 1、BesselBessel函数函数(hnsh)(hnsh)Bessel方程：(数理方程)Bessel函数(hnsh)性质：第22页/共52页第二十三页，共52页。单频调制单频调制(tiozh)(tiozh)2 2、调频、调频(dio pn)(dio pn)信号的频谱信号的频谱可知：频谱中含有无穷多个频谱分量，载频幅度正比于 ，而 两边间隔为 的各次边频分量幅度正比于 。第23页/共52页第二十四页，共52页。单频调制单频调制(tiozh)(tiozh)时的频带宽时的频带宽度

10、度FM波有无穷(wqing)多边频分量，即频谱无限宽。所以无失真传 FM信号(xnho)，系统带宽应该无限宽，但实际中做不到。现研究FM信号的有效频谱宽度。一个标准标准是：去除幅度小于未调载波幅度 1%的边频。经验公式由此可得 FM波频带宽度 另一公式（常用）卡森公式：其中，从而有：最大频率偏移第24页/共52页第二十五页，共52页。单频调制单频调制(tiozh)(tiozh)时的频带宽度时的频带宽度当 即为窄带调频时的频带宽度。当 即大调频指数的 FM带宽为最大频偏 2倍。第25页/共52页第二十六页，共52页。多频调制多频调制(tiozh)(tiozh)设双频调制(tiozh)信号为：代入

11、得，引入复信号表示：得：因此，第26页/共52页第二十七页，共52页。多频调制多频调制(tiozh)(tiozh)无穷多个频率为：和 的分量。（）无穷多个(du)交叉调制项（交叉分量），频率为 ，它们都对称分布在载频两侧。因此，幅度调制(tiozh)为线性调制(tiozh)，频率调制(tiozh)为非线性调制(tiozh)。对几个频率正弦信号调制：得：第27页/共52页第二十八页，共52页。4.5 4.5 宽带宽带(kun di)(kun di)调调相相调制信号调制信号：调频信号：调频信号：调相信号：调相信号：为瞬时频率。为瞬时频偏。为最大频偏。第28页/共52页第二十九页，共52页。4.5

12、4.5 宽带宽带(kun di)(kun di)调相调相利用(lyng)Bessel函数，上式得：调相信调相信号：号：调相信号(xnho)的频带宽度：第29页/共52页第三十页，共52页。4.5 4.5 宽带宽带(kun di)(kun di)调相调相若调制信号的频率加倍：调频调频(dio pn)(dio pn)：调相：调相：带宽几乎不变所以通常用调频所以通常用调频(dio pn)(dio pn)，以节省带宽。，以节省带宽。第30页/共52页第三十一页，共52页。调频(dio pn)信号的产生调频(dio pn)信号的解调4.6 4.6 调频调频(dio pn)(dio pn)（调相）信号的产

13、生和（调相）信号的产生和解调解调第31页/共52页第三十二页，共52页。调频信号调频信号(xnho)(xnho)的产生的产生1.1.直接直接(zhji)(zhji)法：法：VCO：压控振荡器，控制(kngzh)输出频率变化与输入电压成正比。2.2.间接法：间接法：先产生窄带调频，再利用倍频技术得到宽带调频。窄带调制器倍频器宽带调频信号功能：将输入频率倍增 N倍第32页/共52页第三十三页，共52页。调频调频(dio pn)(dio pn)信号的产信号的产生生窄带窄带(zhi di)(zhi di)调频调制器方框图：调频调制器方框图：积分器-+第33页/共52页第三十四页，共52页。调频调频(d

14、io pn)(dio pn)信号的解调信号的解调相干解调：只适于窄带(zhi di)角调信号非相干解调：任意(rny)角调信号鉴频器：广播及电视中，电路简单锁相环解调器：高频锁相环解调器解调性能好，电路复杂；举例：空间通信（对解调性能要求高）解调分类解调分类第34页/共52页第三十五页，共52页。调频信号调频信号(xnho)(xnho)的解调的解调1.1.非相干非相干(xinggn)(xinggn)解调解调鉴频器种类很多，均可等效为：一个(y)带有微分器的包络检波器。微分器包络检波调幅调频信号再用包络检波器解调，输出信号为：鉴频器：通过微分作用提取输入调频波中的瞬时频率变化鉴频器：通过微分作用

15、提取输入调频波中的瞬时频率变化。第35页/共52页第三十六页，共52页。调频信号调频信号(xnho)(xnho)的解调的解调信道中噪声及其它原因引起幅度起伏 限幅器滤除带外噪声 BPF第36页/共52页第三十七页，共52页。2.2.相干相干(xinggn)(xinggn)解调解调调频信号调频信号(xnho)(xnho)的解调的解调限制信道引入的噪声而调频信号能通过相干载波：相乘器输出：经微分及 LPF后：第37页/共52页第三十八页，共52页。非相干(xinggn)解调的抗噪声性能门限效应相干(xinggn)解调的抗噪声性能4.7 4.7 调频系统的抗噪声调频系统的抗噪声(zoshng)(zo

16、shng)性能性能第38页/共52页第三十九页，共52页。4.7 4.7 调频调频(dio pn)(dio pn)系统的抗噪声性能系统的抗噪声性能分析模型：分析模型：设在大信噪比情况(qngkung)下：第39页/共52页第四十页，共52页。非相干非相干(xinggn)(xinggn)解调的抗噪声性能解调的抗噪声性能1.1.输入输入(shr)(shr)信噪比信噪比输入输入(shr)(shr)信号：信号：输入噪声：输入噪声：输入信号功率：输入信号功率：输入噪声功率：输入噪声功率：0第40页/共52页第四十一页，共52页。2.2.输出输出(shch)(shch)信噪比信噪比输出输出(shch)(s

17、hch)信号：信号：解调器输出噪声解调器输出噪声(zoshng)(zoshng)功率谱：功率谱：非相干解调的抗噪声性能非相干解调的抗噪声性能信号能量：信号能量：第41页/共52页第四十二页，共52页。非相干解调的抗噪声非相干解调的抗噪声(zoshng)(zoshng)性性能能所以所以(suy)(suy)输出噪声功率：输出噪声功率：输出输出(shch)(shch)信噪比：信噪比：所以所以，单频调制时：单频调制时：代入上式中，得：第42页/共52页第四十三页，共52页。非相干解调的抗噪声非相干解调的抗噪声(zoshng)(zoshng)性能性能第43页/共52页第四十四页，共52页。非相干非相干(

18、xinggn)(xinggn)解调的抗噪声性解调的抗噪声性能能3.3.调频调频(dio pn)(dio pn)制和制和调幅制调幅制（单频调制，且接收功率(gngl)相等）A:FM波幅度第44页/共52页第四十五页，共52页。非相干解调的抗噪声非相干解调的抗噪声(zoshng)(zoshng)性能性能3.3.调频调频(dio pn)(dio pn)制和制和调幅制调幅制这一优越性以增加调频传输带宽(di kun)获得。后者带宽是前者的 6倍。第45页/共52页第四十六页，共52页。非相干非相干(xinggn)(xinggn)解调的抗噪声性解调的抗噪声性能能3.3.调频调频(dio pn)(dio

19、pn)制制和调幅制和调幅制AM制：固定，因此不能达到以带宽换信噪比的目的。第46页/共52页第四十七页，共52页。门限门限(mnxin)(mnxin)效应效应产生原因：由非线性解调产生原因：由非线性解调(ji dio)(ji dio)引起引起第47页/共52页第四十八页，共52页。门限门限(mnxin)(mnxin)效应效应曲线清楚说明了门限效应(xioyng)的存在：在门限值附近时，曲线开始弯曲(wnq)，G有所下降。第48页/共52页第四十九页，共52页。相干解调相干解调(ji dio)(ji dio)的抗噪声性能的抗噪声性能窄带调频相干(xinggn)解调模型：（）无门限效应输出噪声功率

20、密度谱：很低单频时对窄带：第49页/共52页第五十页，共52页。4.8 4.8 预加重预加重(jizhng)(jizhng)和去加和去加重重(jizhng)(jizhng)加重加重(jizhng)(jizhng)技技术：术：预加重调频鉴频去加重信道弥补方法：预加重抵消弥补方法：预加重抵消(dxio)(dxio)此失真。此失真。（改善信噪比）第50页/共52页第五十一页，共52页。4.8 4.8 预加重预加重(jizhng)(jizhng)和去加重和去加重(jizhng)(jizhng)预加重：发送端对输入信号高频(o pn)分量的提升去加重(jizhng)：解调后对高频分量的压低第51页/共52页第五十二页，共52页。