調(diào)頻發(fā)射系統(tǒng)的研究

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1、黑龍江大學(xué)學(xué)年論文課題：調(diào)頻發(fā)射系統(tǒng)的研究學(xué)號：20081570姓名：胡政專業(yè)：通信工程指導(dǎo)教師：丁樹春關(guān)鍵詞：調(diào)頻，模擬鎖相環(huán)，全數(shù)字調(diào)頻第一章前言調(diào)頻發(fā)射系統(tǒng)歷史眾所周知，調(diào)頻廣播廣泛應(yīng)用在當(dāng)今的無線廣播等通訊領(lǐng)域。調(diào)頻原理雖然很長時間以來已為人們所熟知，但是直到上世紀(jì)三十年代，歸功于埃德溫·H·阿姆斯特朗少校對調(diào)頻應(yīng)用進行的大量研究，它用于廣播的優(yōu)點，才為人們所普遍認(rèn)識。調(diào)頻的優(yōu)點包括具有抗天電干擾和衰落的性質(zhì)，以及調(diào)頻接收收機可以從兩個用同一載波發(fā)射的信號中捕捉較強信號的能力。1940年，在

2、廣泛收集公眾建議后，美國聯(lián)邦通信委員會(FCC)建立了調(diào)頻廣播業(yè)務(wù)。隨著調(diào)頻廣播的發(fā)展，公眾對多通路傳輸立體聲調(diào)頻廣播產(chǎn)生廣泛興趣，美國的多路傳輸立體聲調(diào)頻廣播模式是在1961年為聯(lián)邦通信委員會所接受，其立體聲廣播的規(guī)范仍延續(xù)至今。第二章調(diào)頻系統(tǒng)的理論根據(jù)調(diào)制后載波瞬時相位偏移的大小，可將頻率調(diào)制分為寬帶調(diào)頻（WBFM）與窄帶調(diào)頻（NBFM）。寬帶與窄帶調(diào)制的區(qū)分并無嚴(yán)格的界限，但通常認(rèn)為由調(diào)頻所引起的最大瞬時相位偏移遠(yuǎn)小于30°時，稱為窄帶調(diào)頻。否則，稱為寬帶調(diào)頻。即（3-64）1.窄帶調(diào)頻（NB

3、FM）為方便起見，無妨假設(shè)正弦載波的振幅A＝1，則由式（3-63）調(diào)頻信號的一般表達式，得（3-65）當(dāng)式（3-64）滿足，即窄帶調(diào)頻時，有近似式于是，式（3-65）可簡化為（3-66）利用傅氏變換公式可得NBFM信號的頻域表達式（3-67）將上式與AM信號的頻譜進行比較，可以清楚地看出兩種調(diào)制的相似性和不同之處。兩者都含有一個載波和位于處的兩個邊帶，所以它們的帶寬相同，即（3-68）式中，為調(diào)制信號的帶寬，為調(diào)制信號的最高頻率。不同的是，NBFM的正、負(fù)頻率分量分別乘了因式，且負(fù)頻率分量與正頻率分

4、量反相。正是上述差別，造成了NBFM與AM的本質(zhì)差別。下面討論單頻調(diào)制的特殊情況。設(shè)調(diào)制信號則NBFM信號為AM信號為它們的頻譜如圖3-23所示。由此而畫出的矢量圖見圖3-24。在AM中，載波與上、下邊頻的合成矢量與載波同相，只發(fā)生幅度變化；而在NBFM中，由于下邊頻為負(fù)，因而合成矢量不與載波同相，而是存在相位偏移，當(dāng)最大相位偏移滿足式（3-64）時，合成矢量的幅度基本不變，這樣就形成了FM信號。圖3-23單音調(diào)制的AM信號與NBFM信號頻譜圖3-24AM與NBFM的矢量表示2.寬帶調(diào)頻（WBFM）

5、當(dāng)式（3-64）不滿足時，調(diào)頻信號為寬帶調(diào)頻，此時不能采用（3-66）近似式，因而寬帶調(diào)頻的分析變得很困難。為使問題簡化，我們先研究單音調(diào)制的情況，然后把分析的結(jié)果推廣到多音情況。（1）單頻調(diào)制時寬帶調(diào)頻信號的頻域表達設(shè)單頻調(diào)制信號為代入式（3-63），可得單音調(diào)頻信號的時域表達式（3-69）式中，為最大角頻偏，記為；為調(diào)制角頻率；為調(diào)頻指數(shù)（3-70）它對調(diào)頻波的性質(zhì)有舉足輕重的影響。經(jīng)推導(dǎo)，式（3-69）可展開式成如下級數(shù)形式（3-71）式中，為第一類n階貝塞爾函數(shù)，它是調(diào)頻指數(shù)的函數(shù)。圖3-2

6、5給出了隨變化的關(guān)系曲線，詳細(xì)數(shù)據(jù)可查閱數(shù)學(xué)手冊“第一類貝塞爾函數(shù)表”。圖3-25～關(guān)系曲線式（3-71）的傅氏變換即為頻譜（3-72）由式（3-71）和（3-72）可知，調(diào)頻信號的頻譜中含有無窮多個頻率分量。其載波分量幅度正比于，而圍繞著的各次邊頻分量的幅度則正比于。(2）單頻調(diào)制時的頻帶寬度由于調(diào)頻信號的頻譜包含無窮多個頻率分量，因此理論上調(diào)頻信號的帶寬為無限寬。然而實際上各次邊頻幅度（正比于）隨著n的增大而減小，因此只要取適當(dāng)?shù)膎值，使邊頻分量小到可以忽略的程度，調(diào)頻信號可以近似認(rèn)為具有有限頻

7、譜。一個廣泛用來計算調(diào)頻波頻帶寬度的公式為（3-73）這里，為最大頻率偏移。上式通常稱為卡森公式。在卡森公式中，邊頻分量取到（+1）次，計算表明大于（+1）次的邊頻分量，其幅度小于未調(diào)載波幅度的10％。當(dāng)<<1時這就是NBFM的帶寬，與前面分析一致。當(dāng)>>1時這是大指數(shù)WBFM情況，說明帶寬由最大頻偏決定。（3）單頻調(diào)制時的功率分配根據(jù)式（3-71）可知，單音調(diào)頻信號可以分解為無窮多對邊頻分量之和，即由帕斯瓦爾定理可知，調(diào)頻信號的平均功率等于它所包含的各分量的平均功率之和，即（3-74）根據(jù)貝塞爾函

8、數(shù)的性質(zhì)，有所以（3-75）這說明，調(diào)頻信號的平均功率等于未調(diào)載波的平均功率。這是因為，調(diào)頻信號雖然頻率在不停地變化，但振幅不變是個等幅波，而功率僅由幅度決定，與頻率無關(guān)，故它的功率不變，即為（3-75）式。由式（3-74）可以看出，調(diào)頻信號的功率是由載波平均功率及各次邊頻平均功率之和所構(gòu)成。因此，可以說調(diào)頻信號的功率是按的大小分配在載波及各邊頻上，當(dāng)改變時，調(diào)頻信號功率的分配也將發(fā)生變化。（4）任意限帶信號調(diào)制時寬帶調(diào)頻信號的帶寬以上的討論是單音調(diào)頻情況。對于多音或