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1、 第三章 模拟角度调制1主要内容n基本概念nFM方法n解调方法n抗噪声性能分析n预加重/去加重技术n压扩技术23.1 基本概念n角调制信号的时域表达式nFMnPMnFM的频谱n窄带FMn窄带PM33.1 基本概念n角调制信号的时域表达式n瞬时相偏： n瞬时频偏： n最大频偏： n带宽：B=2(f+fH)=2(m+1)fHn 调制指数 43.1 基本概念nFMKF调频灵敏度 B=2(f+fH)=2(mf+1)fH 卡森公式 当ffH时，B=2f，与基带信号频率无关5nPMKP调相灵敏度 B=2(f+fH) 与基带信号有关3.1 基本概念6nFM的频谱 n设m(t)=Amcosmt SFM(t)=
2、Acos(ct+mfsinmt)，n频谱无穷多个频率分量，其幅度正比于Jn(mf)n阶贝赛尔函数B=2(mf+1)fH，n mf+1时Jn(mf)比较小，忽略不计 3.1 基本概念7例：mf=3 fc两边不对称，不能用单边带信号传输信息 3.1 基本概念83.1 基本概念 窄带调频 当 时为窄带调频93.1 基本概念 窄带调相 当 时为窄带调相10n直接法n倍频法n窄带调频+倍频3.2 FM方法 11n直接调频法问题：载频fc发生飘移，需附加稳频电路VCO一般为LC、RC振荡器，精度为10-33.2 FM方法 123.2 FM方法 倍频法：窄带调频+倍频133.2 FM方法 143.2 FM方
3、法 153.2 FM方法 n窄带调相163.3 解调方法 n非相干解调：限幅鉴频器 暂不考虑噪声 包络检波输出：m(t)173.3 解调方法 非相干解调：锁相鉴频 183.3 解调方法 NBFM的相干解调 193.4 抗噪声性能n大信噪比情况 203.4 抗噪声性能限幅带通输出： 213.4 抗噪声性能以Sm(t)为参考，当|b|不变时，由于ni(t)是变化的， 故n(t)在 至 内变化（注：大信噪比）nc(t)、ns(t)不相关，两者同时达最大值概率很小，b 由ns(t)和nc(t)合成。因此 22考虑到上述因素，可认为FD输出 3.4 抗噪声性能23LPF截至频率为fH，故 与KF2成正比
4、，即与B2成正比3.4 抗噪声性能24常称FD输出nFD (t)为三角噪声。（no(t)也为三角噪声） 与KF、B无关 3.4 抗噪声性能25FM信号带宽大，鉴频输出信号功率增大， 但噪声功率不变，故FM的制度增益增高，抗 噪能力强3.4 抗噪声性能26设 可得与AM比较: 100%调制 SAM(t)=A1(1+cosmt)cosct 3.4 抗噪声性能27即 3.4 抗噪声性能28以带宽换取信噪比当 相同时，由 于BFMBAM，故调频系统的信道容量大于调幅系统，信道损失的信息量少，输出信号 质量高3.4 抗噪声性能29小信噪比情况 门限效应 3.4 抗噪声性能303.5 预加重/去加重技术一
5、、为什么要采用预加重、去加重技术因为鉴频器的 随 的增加而急剧增加，而信号功率谱密度却集中于低频 端，必将导致 下降。 二、何谓预加重/去加重1、去加重网络 方法：“低压”提高了的高频分量，采用低通特性网络。鉴频器输出端加入一个具有低通特性(但截止特性313.5 预加重/去加重技术较平缓)的网络，对较高频率(低于 )的噪声分量 予较大的衰减从而减小 ，改善系统噪声性能。 该网络称为去加重网络。 2、预加重网络 ：“提升”信号的高频分量，采用高通特性的网络。 为了不使信号因 的插入而产生幅频失 真，在发送端调频前应加入一个与 互补的 高通特性的预加重网络。该网络称为预加重网络。323.5 预加重
6、/去加重技术三、预/去加重如何改善信噪比1、调频系统中的加重与去重互补： (或常数)33n2、加重改善系数n 用于恒量系统加重后对噪声性能的改善程度，n用加重与不加重的系统输出信噪比来表示，记为3.5 预加重/去加重技术34n预加重网络-高通滤波器n去加重网络-低通滤波器35n增益：n n用于恒量系统加重后对噪声性能的改善程度，用加重与不加重的用于恒量系统加重后对噪声性能的改善程度，用加重与不加重的 系统输出信噪比来表示，记为系统输出信噪比来表示，记为n例子：调频广播，f m=15kHz，f 1=2.1kHz，采用加 重和去加重的信噪比改善约为13dB。n衰减因子n调频广播， f m=15kH
7、z， f 1=2.1kHz，K为-7dB。采 用加重和去加重得到的实际信噪比改善约为6dB。363.5 预加重/去加重技术改善373.6 压扩技术改善小信号无信号时，n10(t)一般较小， 38练习（1）n2MHz载波受10KHz单频正弦调频，峰值频 偏为10KHz，求： （1）调频信号的带宽 （2）调制信号幅度加倍时，调频信号的带宽 （3）调制信号频率加倍时，调频信号的带宽 （4）若峰值频偏减为1KHz，重复计算（1） 、（2）、（3）39n调频信号带宽 BFM=2(FM +1)fm=2(fm+fmax)n调频 指数 FM =KFMA/m= fmax/fm (1)fmax/fm = FM =
8、10KHz/10KHz=1 所以，BFM=2(1+1)x10KHz=40KHz (2)当调制信号幅度A加倍时，则FM加倍，即FM =2, BFM=2(2+1) x10KHz=60KHz (3)当调制信号频率fm 加倍时，fm =20KHzFM =2(fm+fmax)=2(20KHz+10KHz)=60KHz (4)峰值频 偏减为1KHz， fmax=1KHz(1) BFM=22KHz (2) BFM=24KHz (3) BFM=42KHz40练习（2）414243练习（3）44（1）调频波的频偏为调幅波带宽的4倍，而调幅波带宽为2fm， 所以 fmax=2fmx4=8fm 调频指数Mffmax
9、/fm=8 （2）调幅波s(t)=A0+f(t)cosct=A0(1+AMcos2fmt)cosct AM=Am/A0。 根据题意，两种调制中在距载频+(-)fm的边频分量有相等的幅度 。 因为调频波在距载频+(-)fm的边频分量的幅度为(A02/2)J12(8)， 调幅波在距载频+(-)fm的边频分量的幅度为Am2/2，所以， (A02/2)J12(8) Am2/2 AM=Am/A0J1 (8)=0.2345设晶体振荡器振荡频率fg=300kHz，间接调频器 所产生的最大频偏f1=25Hz，混频器输出差频 ，本振频率fL=81MHz。若要求系统输出载波频 率fc=90MHz，频偏f=75kH
10、z，试求两个倍频器 的倍频系数n1，n2。练习（4）46间接调频输出端：fc1=fg=300kHz，频偏f1=25Hz,倍频器1输出端：fc2=n1fc1， f2=n1f1混频器输出端：fc3=fc2-fL， f3=f2倍频器2输出端：fc=n2fc3， f=n2f3于是， f=n2f3=n2f2=n1n2f1n1n2= f/ f1=75*103/25=3000fc=n2fc3=n2fc2-n2fL=n1n2fc1-n2fL所以，n1=300，n2=1047复习思考题1、什么是频率调制？什么是相位调制？两者的关系如何 ？ 2、FM信号有哪几种生成方式？有哪几种解调方式？ 3、为什么调频系统可以
11、进行带宽与信噪比的互换，而调 幅不能？ 4、FM系统的调制制度增益和信号带宽的关系如何？这一 关系说明什么问题？ 5、FM系统产生门限效应的主要原因是什么？ 6、FM系统中采用加重技术的原理和目的是什么？ 7、比较调幅系统和调频系统的抗噪声性能。48作业1、设一宽带FM系统，载波振幅为100V，频率为100MHz，调制 信号m(t)的频带限制在5kHz，Em2(t)=5000V2, Kf=500rad/(s.V)，最大频偏为f=75kHz，并设信道噪声功 率谱密度是均匀的，其单边谱 密度为Pn(f)=10-3W/Hz，试求 ： （1）接收机输入端理想带通滤波器的传输特性H(w)； （2）解调器输入端的信噪功率比； （3）解调器输出端的信噪功率比； （4）若m(t)以AM调制方法传输，并以包络检波器进行解调， 试比较在输出信噪比和所需带宽方面与FM系统有什么不同。49作业2、已知调制信号 ，它所产生的调 角波具有 形式，试做下列各题： （1）若它是FM波，且要求最大频偏 ，求 FM，BFM，KFM，及FM波表达式； （2）若它是FM波，且要求最大频偏 ，求 PM ，BPM，KPM，及PM波表达式； （3）若m增大为原先的2倍，而保持Am以及KFM或KPM 不变，再计算FM波、PM波的带宽。由此可说明什么 ？50
