模拟角调制主要内容1角调制的基本概念2窄带角调制3.DOC

第4章 模拟角调制 主要内容： 1、角调制的基本概念 2、窄带角调制 3、宽带调频 4、调频信号的调制与解调 5、调频系统的抗噪声性能 7、频分与时分复用. 教学重点： 调相信号和调频信号的一般表达式； 单频调制的窄带调频信号和常规调幅信号的比较； 单频调制的宽带调频信号的带宽； 非线性调制的抗噪性能。 难点： 1、Amstrong调制 2、调频系统的抗噪声性能分析方法 学时安排：4学时 4.1 角调制的基本概念 一、角调制概念 1、角调制信号的时域表达式 ，幅度A保持不变；使Φ(t)随着基带信号变化则称为角调制。 瞬时频率偏移为为瞬时相位，简称相位。 2、角调制的方法 相位调制：瞬时相位偏移随调制信号f(t)线性变化，则有 频率调制：瞬时角频率是调制信号的线性函数，即 二、单频余弦情况 调制信号为： 1、调相信号PM 时间表达式： 调相指数： 2、调频信号FM 调频信号表达式： 调频指数： 4.2 窄带角调制 4.2.1 NBFM 一、概念 当调频指数βFM1时，所得的调频波称为窄带调频波 二、时域表达 时域表达式： 根据，则有： 频域表达式： 结论：（1） 调制前，基带信号m(t)的带宽是ωm，调制后SNBFM（ω）带宽为2ωm ；（2） 由于调制后未产生新的频率成份，所以NBFM仍然属于线性调制。 三、NBFM的实现方法 在此，仅讨论数学模型。 根据NBFM的时域表达式产生NBFM信号的模型如图4.8-2所示。 四、NBFM的解调 由于NBFM属于线性调制，所以可以采用相干解调的方法。如图所示。 解调过程分析： 经LPF后： 微分后： 五、NBFM的特点及应用 1、 特点：实现较困难。2、 应用：短距离的移动式通信和数字调频。 4.3 宽带调频（WBFM） 4.3.1 单频信号的宽带调频 一、概念 1930年发现，WBFM占用频带宽，曾被认为不经济，甚至认为无应用价值。 1936年，阿姆斯特朗认识到了WBFM具有消除噪声的优良性质，证明了它的使用价值。目前大多数使用的FM都属于WBFM。 WBFM概念：当调频指数βFMπ/6，则称为宽带调频。WBFM的带宽2ωm.。 二、基础数学知识-n阶第一类贝塞尔函数J n (x) 注意：在此我们感兴趣的仅仅是J n (x) 的形式和性质，利用它们，得出WBFM的频谱结构和带宽。 1、n阶贝塞尔方程 其中J n (x)为n阶第一类贝塞尔函数，形式为 还可以将其写成积分的形式。 2、J n (x)的曲线??????????????????????????????? 图4.9-1 第一类贝塞尔函数曲线 J n (x)的数值的确定有三种方式： 1)、查曲线：给出阶数n和 x后，直接在贝塞尔函数曲线上查值。特点是数值不精确。 2）、查表，根据阶数n和 x，直接查表。特点是方便，且数值精确。 3）、计算：根据阶数n和 x，直根据公式（4.9-3）进行计算。特点是计算繁杂，但是数值精确。 3、J n (x)的性质 4、数学公式 在此基础上，cos(x sinθ)将sin(x cosθ)展开为傅立叶级数有如下形式。 三、单频信号的宽带调频 1、表达式 ∴调频信号的表达式为： 上式中，该式称为第一类n阶贝塞尔函数。 故调频信号的级数展开式为 频域表达式： 频谱图如图所示 如果考虑到频谱的相位特性，FM波的频谱图如图所示。 结论： A、 FM波的频谱包含载波和各次边带谐波，形成一个无限宽的频谱结构；所以WBFM为非线性调制； B、 各相邻谱线间隔为ωm，幅度取决于Jn(βFM )； C、 各次谐波对称分布于载频两侧。 2、调频信号的带宽 ，此即卡森公式。 3、调频信号的功率分配 根据SFM(t)的数学表达式可知，FM波中有载波分量及边带分量。 显然载波功率与调制指数有关。边带功率为 载波功率为： 结论：适当选取调制指数βFM ，可使J0(βFM ) 很小，适当情况下，使J0 (βFM )=0，此时Pc=0。调制效率η=100%。查表可知βFM =2.405，5.52，8.6等值时，J0 (βFM )=0。 4.4 调频信号的产生与解调 一、调频信号的产生 1、直接调频 常用压空振荡器产生，工作原理：震荡器的频率随着外加电压m(t)线性变化。 2、间接调频 1）、用调相电路产生调频波; 2）、先产生一个窄带调频信号，再经过一个倍频器，从而产生宽带调频信号。如图4.10-2所示。 二、宽带调频信号的解调 由于宽带调频属于非线性调制，所以不能采用相干解调，而必须采用非相干解调，即非线性调制采用非相干解调。 而非相干解调采用的是鉴频器，鉴频器有以下几种形式：