[理学]现代通信原理

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1、现代通信原理第四章模拟角度调制(1)9/5/20211单元概述调频信号理论上具有无限宽的频带，实际应用中通常采用卡森公式计算其频带。调频信号占有频带宽，但抗噪声性能远优于线性调制，因而得到广泛应用。9/5/20212单元学习提纲（1）单频调制时，宽带调频信号的时域和频域表达式；（2）窄带调频信号的时域和频域表示，它与常规调幅信号的区别；（3）调频指数及频偏的定义和物理意义；（4）调频信号的解调方法；（5）AWGN信道中调频信号的抗噪声性能，了解信噪比增益与调频指数之间的关系；9/5/20213（6）调频

2、信号非相干解调时门限效应的物理解释；（7）预加重/去加重改善信噪比的原理；（8）改善门限效应的方法及基本原理；（9）调频在广播、电视中的应用。9/5/20214第四章模拟角度调制§4.1基本概念一.基本概念1.非线性调制：频谱之间的非线性2.相位调制(PhaseModulation,PM)载波C(t)=Acos(ωct+Φ)瞬时相位偏移Φ=KPMf(t)；瞬时相位Φ(t)=KPMf(t)+Φ0其中KPM—相移常数，取决于实现电路时域表达式：SPM(t)=Acos[ωct+KPMf(t)]9/5/2021

3、5第四章模拟角度调制§4.1基本概念一.基本概念在第三章模拟线性调制中，已调信号的频谱与调制信号的频谱只存在线性对应关系（搬移）。本章中介绍的模拟角度调制，是一种非线性调制，已调信号相对于调制信号有新的频率成分产生。9/5/20216第四章模拟角度调制设一个未调载波C(t)=Acos(c+0)振幅A，频率f(角频率c)相角(c+0)（初相0）都可以携带信息，产生了调幅、调频和调相三种模拟调制方式。9/5/20217第四章模拟角度调制在模拟通信中，常用调频方式，如调频收音机、电视伴音、卫星通信

4、等。在数字通信中，常采用调相方式，如PSK，QPSK等。9/5/202181.频率调制(FrequencyModulation,FM)定义：已调信号的瞬时角频率（或频率）随调制信号的幅度变化而变化。时域表达式：SFM=Acos{[ωc+KFMf(t)]t}频偏ω=KFMf(t)；瞬时角频率ω=ωc+KFMf(t)频偏常数KFM9/5/20219调频波的另一种时域表达式：因瞬时角频率和瞬时相位角之间是微分和积分的关系，即：所以：9/5/202110调频波的另一种时域表达式为：9/5/2021112.相位

5、调制(PhaseModulation,PM)定义：已调信号的瞬时相角（或初相）随调制信号的幅度变化而变化。时域表达式：SPM=Acos[ωct+KPMf(t)]KFM称为相移常数9/5/2021123.间接调相/调频由于相位和频率互为微分和积分的关系,可以用调频器来实现调相，称为间接调相。也可以用调相器来实现调频，称为间接调频。间接调相间接调频9/5/202113通常情况下，调相器的调节范围不能超过（-，），所以直接调相和间接调频只适用于窄带角度调制。对于宽带角度调制，常用直接调频和间接调相。9/5

6、/202114二.单频余弦情况调制信号f(t)=Amcosωmt调相信号调相指数βPM=KPMAm9/5/202115调频信号调频指数为FM用瞬时角频率表示式中max=KFMAM为最大角频偏。9/5/2021169/5/202117§4.2窄带角调制根据调制后载波瞬时相位偏移的大小，可以将角度调制分为宽带和窄带两种。9/5/202118一.窄带调频1.时域根据三角函数公式,当满足窄带条件时,有窄带调频信号可以表示为:9/5/2021192.频域若调制信号f(t)的频谱为F（ω），f(t)的平均值为

7、0，即则由傅氏变换理论可知9/5/202120窄带调频信号的频域表达式为：9/5/202121窄带调频与AM信号的比较以单频调制为例，f(t)=Amcosωmt标准AM信号9/5/2021229/5/202123⑴两者都具有载波+两个边带：单频——载频ωc、上边频ωc+ωm、下边频ωc-ωm⑵两者有相同的带宽BNBFM=BAM=2fm9/5/202124⑶标准AM中，f(t)改变载波的幅度；合成矢量永远与载波同相，ωm旋转变化的结果不会造成载波频率的变化，只引起幅度变化。9/5/202125（4）窄带F

8、M改变的是载波的频率。合成矢量永远与载波矢量垂直，ωm旋转变化的结果造成载波频率变化，不改变载波幅度。9/5/202126二.窄带调相时域频域9/5/202127窄带调相与常规调幅的比较窄带调相与常规调幅相似，在它的频谱中包括载频ωc和围绕ωc的两个边带。窄带调相搬移到ωc位置的F（ω-ωc）要相移90O。窄带调相搬移到-ωc位置的F（ω+ωc）要相移-90O。9/5/202128§4.3正弦信号调制时的宽带调频设调制信号为单频余弦f(t)