角度調(diào)制與頻分復(fù)用

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1、4.3角度調(diào)制數(shù)學(xué)表達(dá)式基本概念介紹（動(dòng)畫1－1）FM：載波信號(hào)的頻率隨調(diào)制信號(hào)而變；PM：載波信號(hào)的相位隨調(diào)制信號(hào)而變；載波信號(hào)的幅度都保持不變，而頻率的變化和相位的變化都表現(xiàn)為相角的變化，因而FM與PM統(tǒng)稱為角度調(diào)制或調(diào)角。已調(diào)信號(hào)的頻譜對(duì)于基帶信號(hào)產(chǎn)生了新的頻率分量，因此又稱為非線性調(diào)制。2009Copyright1中國(guó)礦業(yè)大學(xué)通信研究所角度調(diào)制原理參數(shù)角度調(diào)制信號(hào)的一般表達(dá)式為：其中：A為載波恒定的振幅；為瞬時(shí)相位偏移；為瞬時(shí)相位；為信號(hào)的瞬時(shí)頻率。為瞬時(shí)頻率偏移，即相對(duì)于的瞬時(shí)頻率偏移；2009Copyright2

2、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)通信研究所瞬時(shí)相位偏移瞬時(shí)頻率偏移參數(shù)2009Copyright3中國(guó)礦業(yè)大學(xué)通信研究所為調(diào)相靈敏度，即單位調(diào)制信號(hào)幅度變化引起的調(diào)相信號(hào)的相位偏移量。為調(diào)頻靈敏度，即單位調(diào)制信號(hào)幅度變化引起的調(diào)頻信號(hào)的頻率偏移量。幾個(gè)參數(shù)2009Copyright4中國(guó)礦業(yè)大學(xué)通信研究所當(dāng)調(diào)制信號(hào)為模擬信號(hào)時(shí)，稱為模擬角度調(diào)制。幾個(gè)參數(shù)4.3.1模擬角度調(diào)制原理對(duì)于模擬信號(hào)，由于頻率和相位之間存在微分與積分關(guān)系，故二者之間存在密切的關(guān)系。鑒于FM用得較多，本節(jié)將主要討論頻率調(diào)制。通常可以采用壓控振蕩器（VCO）來(lái)實(shí)現(xiàn)載波瞬時(shí)頻

3、率偏移隨基帶信號(hào)幅度變化2009Copyright5中國(guó)礦業(yè)大學(xué)通信研究所單音調(diào)頻在輸入為0時(shí)，壓控振蕩器（VCO）產(chǎn)生一頻率為?c的正弦波，即載波信號(hào)；當(dāng)輸入基帶信號(hào)m(t)≠0時(shí)，隨著基帶信號(hào)幅度的變化，加到壓控振蕩器上的電壓發(fā)生變化，振蕩器輸出信號(hào)頻率不再固定在?c，而作相應(yīng)的變化，從而實(shí)現(xiàn)頻率調(diào)制。2009Copyright6中國(guó)礦業(yè)大學(xué)通信研究所稱為調(diào)頻指數(shù)。若則稱其為窄帶調(diào)頻NBFM，否者稱為寬帶調(diào)頻WBFM。頻譜與帶寬對(duì)于單音信號(hào)有2009Copyright7中國(guó)礦業(yè)大學(xué)通信研究所2、FM調(diào)制的頻譜2009Co

4、pyright8中國(guó)礦業(yè)大學(xué)通信研究所1、一個(gè)調(diào)角信號(hào)除了載波頻率以外，還包含無(wú)窮多的邊頻，相鄰邊頻之間的頻率間隔仍是。第n條譜線與載頻之差為。可見，其頻譜無(wú)限寬?。?！2、每一個(gè)分量的幅度由貝塞爾函數(shù)決定。貝塞爾函數(shù)的特點(diǎn)：當(dāng)階數(shù)n>mf+1時(shí)，Jn(mf)的數(shù)值隨著n的增加而迅速減小。頻帶寬度2009Copyright9中國(guó)礦業(yè)大學(xué)通信研究所由以上分析可知，頻率調(diào)制信號(hào)的頻譜是由無(wú)數(shù)成對(duì)出現(xiàn)在載頻兩側(cè)的離散譜組成，其頻譜理論上是無(wú)限寬的。但是各次諧波分量的幅度隨著n增加而下降。通常邊頻幅度小于未調(diào)載波幅度1%的高次諧波邊頻

5、分量可以忽略不計(jì)。因此，實(shí)際上可認(rèn)為n=mf+1，即高低邊頻的總數(shù)為2n=2(mf+1)，則調(diào)頻波的頻譜有效寬度為2(mf+1)fm，可得到頻率調(diào)制信號(hào)的近似帶寬卡森公式：2009Copyright10中國(guó)礦業(yè)大學(xué)通信研究所FM的解調(diào)可以采用普通鑒相器、調(diào)頻負(fù)反饋和鎖相環(huán)等方式。普通鑒相器法就是根據(jù)調(diào)制原理進(jìn)行逆變換，調(diào)制時(shí)是通過(guò)用基帶信號(hào)的幅度值改變載波頻率實(shí)現(xiàn)調(diào)制，而解調(diào)則通過(guò)鑒頻器將已調(diào)信號(hào)的頻率變化輸出為幅度變化。3、解調(diào)原理2009Copyright11中國(guó)礦業(yè)大學(xué)通信研究所鑒頻器帶通限幅器微分器包絡(luò)檢波器LPFS

6、FM(t)ni(t)mo(t)no(t)限幅濾波器的作用是消除角度調(diào)制信號(hào)經(jīng)過(guò)隨參信道傳輸時(shí)因快衰落及噪聲疊加而發(fā)生的幅度起伏影響。鑒頻器核心為微分器，通過(guò)微分實(shí)現(xiàn)從FM信號(hào)到AM信號(hào)的變換2009Copyright12中國(guó)礦業(yè)大學(xué)通信研究所鑒頻器帶通限幅器微分器包絡(luò)檢波器LPFSFM(t)mo(t)收到的已調(diào)信號(hào)微分輸出包絡(luò)檢波及低通輸出這里Kd稱為檢頻器靈敏度。2009Copyright13中國(guó)礦業(yè)大學(xué)通信研究所4.3.2數(shù)字頻率調(diào)制原理（2FSK）用數(shù)字基帶信號(hào)m(t)對(duì)VOC振蕩器進(jìn)行調(diào)頻，則產(chǎn)生數(shù)字頻率調(diào)制。這種方

7、式稱為模擬數(shù)字調(diào)頻，模擬調(diào)頻器VCO（中心頻率為ωc）1）2FSK調(diào)制原理2009Copyright14中國(guó)礦業(yè)大學(xué)通信研究所100(b)(a)1可見由于基帶信號(hào)的幅度只有2個(gè)離散取值，因此經(jīng)過(guò)調(diào)頻后的頻率也只是在對(duì)應(yīng)的2個(gè)離散數(shù)值ωc1和ωc2間變動(dòng)。因此，其調(diào)制實(shí)現(xiàn)方式可以簡(jiǎn)化為用二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)去控制開關(guān)，直接在兩個(gè)載頻振蕩器之間進(jìn)行選擇輸出。2009Copyright15中國(guó)礦業(yè)大學(xué)通信研究所1載波載波00(b)(a)12009Copyright16中國(guó)礦業(yè)大學(xué)通信研究所2FSK信號(hào)可看作兩個(gè)不同頻率交替發(fā)送的2ASK

8、信號(hào)的疊加，其功率譜2）功率譜特性是將基帶信號(hào)功率譜經(jīng)兩次線性搬移（分別搬移到?C1和?C2處）后的疊加。2009Copyright17中國(guó)礦業(yè)大學(xué)通信研究所2FSK信號(hào)功率譜2009Copyright18中國(guó)礦業(yè)大學(xué)通信研究所3）解調(diào)原理非相干(包絡(luò))檢測(cè)，相干解調(diào)，過(guò)零點(diǎn)檢測(cè)和差分檢測(cè)