北京邮电大学《通信原理》课程讲义-模拟调制系统(3).pdf

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1、第四章模拟调制系统¢调制的定义和分类¢幅度调制的原理及抗噪声性能¢角度调制的原理及抗噪声性能¢各种模拟调制系统的比较¢频分复用(FDM)及应用¢超外差接收机¢噪声系数14.3.2正弦信号调制时的宽带调频基带信号：m(t)=costAmωmsF(t)=Acos(ωct+βFcosωmt)调频信号：jtjβcost=Re[AeωceFωm]KFAm∆ωmax∆fmax调制指数：β===Fωωfmmm1jβcosωt为周期信号，周期为T=，可展开为傅立叶Fmfem级数：+∞jβFcosωmt=jnωmte∑CneTn=−∞=1jβFcosωmt−jnωmtdtCn∫eeT02π

2、1j(βcosm−nm)=∫eFdm2π0第一类n阶贝塞尔函数=(β)JnF24.3.2正弦信号调制时的宽带调频（2）+∞jωctjnωmtsF(t)=Re[Ae∑Jn(βF)e]n=−∞+∞=∑AJn(βF)cos(ωc+nωm)tn=−∞+∞S(ω)=πA∑J(β)[δ(ω−ω−nω)+δ(ω+ω+nω)]FnFcmcmn=-∞结论：当调制信号是频率为fm的正弦信号时，已调信号中将含有所有fc＋nfm（n＝0，±1，±2…）频率分量，但是其98%的功率带宽集中于B=2(β+1)f=2(∆f+f)FFmmaxm任意限带信号角度调制时的频带宽度——卡森公式BF=2(β+1

3、)W⎧β=

4、m(t)

5、KPmax⎪Pβ=⎨

6、m(t)

7、KFmax⎪β=⎩F2πW34.3.3角度调制的产生（1）¢调频信号的产生mt()stFM()¢直接调频VCO¢间接调频mt()ϕ()t-stNBFM()积分器×++cos2πftcπsin2πfct移相器2sNBFM(tA)=+cos⎡⎤⎣⎦ωctϕω(t)≈Acosct−Aϕ(t)sinωct倍频：y(tA)(=+cos⎡⎣2πϕnfctnt)⎤⎦混频：stFM()=−Acos⎡⎣2πϕ(nfcfLO)t+n(t)⎤⎦mt()fcnfcsFM(t)窄带调频倍频器×BPFfLO44.3.3角度调制的产生（2）间接调频

8、/Armstrong法：n±ωc1ω1ω2ω1n1ω1∆ωn∆n∆m(t)∆1ω11ω1βω1×混频器BPFFNBFMn1βn1βn1βF1sF(t)F1F1cosω2tωc=n1ω1−ω2(t)=Acos[ωt+ϕ(t)]∆ω=n∆ωsNB111β=nβF1F1(t)=Acos[(n−)t+nϕ(t)]sF1ω1ω2154.3.3角度调制的解调（1）¢调频信号的解调——鉴频法FM信号FM至AMAM信号包络输出变换器检波器鉴频器¢调频到调幅的变换——微分tsFM()tA=+cos⎡ωctKFm(ττ)d⎤⎢⎣∫−∞⎥⎦tstdc()=−A⎡⎤⎣⎦ω+KFm()tsin⎡⎤

9、⎢⎥ωτct+KF∫m()dτ⎣⎦−∞¢调频到调幅的变换——调谐电路的上升频率特性64.3.3角度调制的解调（2）包络检带通限幅微分低通普通鉴频：波负反馈解调（改善门限效应）：Si(t)So(t)Sv(t)锁相环解调（改善门限效应）：Si(t)So(t)环路滤波Sv(t)VCO74.5.1角度调制的抗噪声性能(1)¢原理模型S(t)S(t)S(t)BPF限幅i鉴频oLPFni(t)no(t)n(t)¢方法S¢求输入信噪比iNi¢求输出信噪比SoNo¢求信噪比增益Gain84.5.1角度调制的抗噪声性能(2)¢输入信号：S(t)=Acos[wt−Kf(t)dt)]FMcFM

10、∫¢输入噪声ni(t)=V(t)cos[wct+θ(t)]¢输入信噪比2A⎫2S=⎪SAii2⎬⇒=N2nBN=nB⎪ioFMioFM⎭94.5.1角度调制的抗噪声性能(3)¢输入信号S(t)+n(t)=Acos[wt−Kf(t)dt)]+V(t)cos(wt+θ(t))iicFM∫c=B(t)cos(wt+ψ(t))c¢定义信号矢量：Acos(wt+φ(t)]=acosϕc11噪声矢量：V(t)cos(wt+θ(t)]=acosϕc22合成矢量：B(t)cos(wt+ψ(t)]=acosϕc合成矢量a噪声矢量a1信号矢量a2ϕ2ϕϕ1104.5.1角度调制的抗噪声性能(

11、4)¢在大信噪比条件下，有大信噪比近似A>>V(t),S>>NV(t)sin(θ(t)−φ(t))ϕ=ϕ+arctan1A+V(t)cos(θ(t)−φ(t))V(t)≈ϕ+arctansin(θ(t)−φ(t))1AV(t)≈ϕ+sin(θ(t)−φ(t))1A114.5.1角度调制的抗噪声性能(5)¢鉴频器输出kdϕ(t)kdφ(t)d{V(t)sin[θ(t)−φ(t)]}kdddV(t)==+⋅o2πdt2πdtdt2πA信号噪声¢信号输出22kdKFMkdKFM2S(t)=f(t)S=E{f(t)}oo22π4π12