通信原理课件模拟调制角度调制系统.ppt

当调制信号含有许多频率分量时，采用FM调制有利 PM信号功率谱和FM信号功率谱计算相同 * §4.10调频(FM)的门限效应 门限效应是所有非相干解调器都存在的一种性质，当FM解调器的输入信噪比在门限值以下，宽带调频改善噪声性能的作用迅速下降。 一、概念 * 假设输入信号为未调载波信号， 不同输入信噪比的输出噪声 尖峰噪声是 产生门限效应 的根源 * 二、分析尖峰噪声出现的原因(向量图定性解释） 1、无调制信号时 * 向量图 R大小和相角变化 都不大，只有平滑噪声 A=r(t)，合成向量轨迹 可能绕圆点整周运动， 解调器的输出正比于 * * 2、有调制信号时 向量A也在发生角度变化，小信噪比时，从而使得合成向量 R更容易产生正负360 的角度变化,每秒尖峰脉冲数目增加， 输出信噪比更加下降。 * 实际上，当输入噪声很大时，不能恢复调制信号f(t) * 解调器输出正比于 当大信噪比时， * WBFM输入信噪比和输出信噪比的关系 当 越大，输出信噪比下降越快，出现门限效应的输入信噪比越高 输入信噪比大，宜宽带 * 门限信噪比和调制指数的关系 门限信噪比为： 8~11dB 门限值几乎与调制信号 f(t)类型无关 WBPM也有门限效应 * §4.11环路解调器—改善门限效应的解调方法 具有良好的抗噪声性能，门限电平比普通鉴频器低6~10dB 两种常用的环路解调器： 频率反馈解调器(FMFB)和锁相环(PLL)解调器 基本原理：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器更低的输入信噪比下才出现 门限效应 * 一、频率反馈解调器 VCO输出调频信号为 BPF是窄带滤波器，通过的是差频信号 * 鉴频器输入端的信号 鉴频器输出 环路输出信号 鉴频器输入信号的瞬时频率（对相位进行微分） * 鉴频器输入信号带宽，即BPF带宽 环路输入调频信号的带宽 鉴频器输入信号带宽小于输入FM信号，由于频带压缩， 使输入鉴频器的噪声功率也减小了 门限扩展效果越明显 * 二、锁相环解调器(PLL) 锁相环功能是使VCO输出信号相位跟踪输入调频信号的瞬时相位变化。具有窄带特性，合理的选择环路参数 * § 4.12调频中的预加重和去加重 原因：在信号功率谱密度最小的频率范围内噪声功率谱密度 却是最大的，导致信号高频端信噪比降低。 基本思想：在发送端调制之前人为的提升输入信号的高频分量，在接收端鉴频器输出端压低高频分量，恢复原来的信号功率分布。 一、概念 * 2 2 * 二、预加重和去加重网络 预加重特性的选择： 使解调后的噪声功率谱密度具有平坦的特性，可取为 接用调相来代替调频。 ,实际上等效于将输入信号进行调相，但不直 * 预加重网络是高通型网络，去加重是低通型网络。 * 预加重网络： 要求 R1R2，在W1和W2之间具有微分特性，而在较低频率范围内则是平坦的。发送信号低频端FM，高频端PM ,W1选在f(t)频谱低频值下降3dB处, W2 选在f(t)最高频率之外. FM广播：f1=W1/2π=2.1KHz(R1C=75μs) f2=W2/2π≥30KHz 去加重网络： 与预加重网络特性相反，RC低通滤波器 W1为3dB带宽，1/(R1C) * FM广播：仍应为 f1=W1/2π=2.1KHz(R1C=75μs) * 2 3 * 加重措施的信噪比改善 FM广播 fm=15KHz 3dB处 f1=2.1KHz Wm/W1=fm/f1=7.14 代入或通过曲线：RFM=21.3(13.3dB) * 讨论：? 1.W1↓→RFM↑,但会引起传输带宽增加。因为这时预加重网络趋于理想微分器，相当于PM系统，微分过程会使最大频偏增大。? 2.不能用PM来代替FM，预加重网络的传输函数低频段恒定(FM波)，高频段具有微分特性(PM波)。 * 3、预加重可能引起带宽的增加 保持预加重后最大频偏不变，设有一个传输系数K的网络， 加入K后接收机输出信号功率是原来的K2倍， FM广播：Wm/W1=7.14时，K=0.2(10log0.2=-6.989dB) 这时， RFM=13.3-6.98=6.32dB(或4.28倍) 带限系统RFM 无带宽限制时的RFM K的值可根据加重前后调制信号功率不变来确定， 会使信噪比改善下降，如图4.12-3B R’FM = K2RFM * 一切调制系统都可用加重技术来改善接收机的输出信噪比， 但在PM和调幅中效果不明显。因为输出噪声功率谱是常量, 不随频率增加。 AM：相干检测时 N0/2 0 w0 -w0 w Sni(w) 包络检波时，nd(t)=nc(t) * 1．调频广播 调频广播范围