现代通信原理资料学习教案

1、会计学1现代通信现代通信(tng xn)原理资料原理资料第一页，共71页。2022-5-72第2页/共71页第二页，共71页。2022-5-73第3页/共71页第三页，共71页。2022-5-74第4页/共71页第四页，共71页。2022-5-75第5页/共71页第五页，共71页。2022-5-761. 频率调制(Frequency Modulation,FM) 定义(dngy)：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=Acosc+KFMf(t)t 频偏=KFMf(t) ； 瞬时角频率=c+KFMf(t) 频偏常数KFM第6页/共71页第六页，共71页

2、。2022-5-77调频波的另一种(y zhn)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(suy)：第7页/共71页第七页，共71页。2022-5-78调频(dio pn)波的另一种时域表达式为：第8页/共71页第八页，共71页。2022-5-792. 相位调制(tiozh)(Phase Modulation,PM) 定义：已调信号的瞬时相角（或初相）随调制(tiozh)信号的幅度变化而变化。 时域表达式： SPM=Acosct+KPMf(t) 瞬时相位偏移 ：=KPMf(t) KFM称为相移常数，取决于实现电路第9页/共71页第九页，共71页。2022-5-71

3、0调相波的另一种时域表达式： 因瞬时(shn sh)角频率和瞬时(shn sh)相位角之间是微分和积分的关系，所以：SPM=Acosc+KPMdf(t)/dtt第10页/共71页第十页，共71页。2022-5-7113.间接调相/调频(dio pn) 由于相位和频率互为微分和积分的关系,可以用调频(dio pn)器来实现调相，称为间接调相。也可以用调相器来实现调频(dio pn)，称为间接调频(dio pn)。 间接(jin ji)调相间接(jin ji)调频第11页/共71页第十一页，共71页。2022-5-712 通常(tngchng)情况下，调相器的调节范围不能超过（-，），所以直接调相

4、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。第12页/共71页第十二页，共71页。2022-5-713二. 单频余弦情况调制(tiozh)信号f(t)=Amcosmt调相信号(xnho)调相指数(zhsh)PM=KPMAm第13页/共71页第十三页，共71页。2022-5-714调频(dio pn)信号调频(dio pn)指数为FM用瞬时(shn sh)角频率表示式中max=KFMAM为最大角频偏。第14页/共71页第十四页，共71页。2022-5-715第15页/共71页第十五页，共71页。2022-5-716 根据调制后载波瞬时相位(xingwi)偏移的大小

5、，可以将角度调制分为宽带和窄带两种。第16页/共71页第十六页，共71页。2022-5-7171.时域根据(gnj)三角函数公式,当满足窄带条件时,有 窄带调频信号(xnho)可以表示为:第17页/共71页第十七页，共71页。2022-5-7182. 频域 若调制(tiozh)信号f(t)的频谱为F（），f(t)的平均值为0，即 则由傅氏变换(binhun)理论可知第18页/共71页第十八页，共71页。2022-5-719窄带调频(dio pn)信号的频域表达式为：第19页/共71页第十九页，共71页。2022-5-720以单频调制(tiozh)为例，f(t)=Amcosmt标准(biozhn

6、)AM信号第20页/共71页第二十页，共71页。2022-5-721第21页/共71页第二十一页，共71页。2022-5-722两者都具有(jyu)载波+两个边带： 单频载频c、 上边频c+m、 下边频c-m两者有相同的带宽BNBFM=BAM=2fm第22页/共71页第二十二页，共71页。2022-5-723标准AM 中，f(t)改变载波的幅度； 合成矢量永远与载波同相，m旋转变化的结果不会(b hu)造成载波频率的变化，只引起幅度变化。第23页/共71页第二十三页，共71页。2022-5-724（4）窄带FM 改变(gibin)的是载波的频率。 合成矢量永远与载波矢量垂直，m旋转变化的结果造

7、成载波频率变化，不改变(gibin)载波幅度。第24页/共71页第二十四页，共71页。2022-5-725时域频域第25页/共71页第二十五页，共71页。2022-5-726第26页/共71页第二十六页，共71页。2022-5-727设调制信号(xnho)为单频余弦f(t)=Amcosmt=Amcos2fmt其中，调频(dio pn)指数 对于不满足窄带条件的情况，三角函数近似式不成立第27页/共71页第二十七页，共71页。2022-5-728表达式可以(ky)写成第28页/共71页第二十八页，共71页。2022-5-729 贝塞尔函数被制成表格数据或绘成曲线(qxin)供工程查阅。 式中的系

8、数(xsh)被称为贝塞尔函数，可以用无穷级数计算。第29页/共71页第二十九页，共71页。2022-5-730第30页/共71页第三十页，共71页。2022-5-731第31页/共71页第三十一页，共71页。2022-5-732即奇次谐波(xi b)关于=c轴奇对称 偶次谐波(xi b)关于=c轴偶对称第32页/共71页第三十二页，共71页。2022-5-733 这相当于窄带(zhi di)调频。 对于任意FM值，各阶贝塞尔函数的平方和恒等于(dngy)1，即已调波的各次谐波能量之和等于(dngy)载波能量，满足能量守恒。第33页/共71页第三十三页，共71页。2022-5-734利用(lyn

9、g)cosxcosy=cos(x-y)+cos(x+y)/2 sinxsiny= cos(x-y)-cos(x+y)/2 J-n(FM)=(-1)nJn(FM)有 结论:调频信号的频谱中含有无穷多个频率分量，其幅度正比于各自对应的贝塞尔系数。奇次谐波关于(guny)=c轴奇对称,偶次谐波关于(guny)=c轴偶对称 调频信号的带宽是无穷的。第34页/共71页第三十四页，共71页。2022-5-735第35页/共71页第三十五页，共71页。2022-5-736第36页/共71页第三十六页，共71页。2022-5-737 式中FM为调频指数。 fm为调制(tiozh)信号的带宽。第37页/共71页

10、第三十七页，共71页。2022-5-738第38页/共71页第三十八页，共71页。2022-5-739第39页/共71页第三十九页，共71页。2022-5-7404.4 任意(rny)信号调制一双频及多频正弦信号(xnho)调制 双频调制信号(xnho) f(t)=Am1cosm1t+ Am2cosm2t其中(qzhng)调频指数第40页/共71页第四十页，共71页。2022-5-741引入复信号(xnho)表示其中(qzhng)第41页/共71页第四十一页，共71页。2022-5-742第42页/共71页第四十二页，共71页。2022-5-743n 个频率正弦(zhngxin)信号调制同理可

11、得例4-2第43页/共71页第四十三页，共71页。2022-5-744 双频正弦及多频正弦调制频谱中，除有无穷多个c+nm1和c+km2线性分量以外，还有无穷多个c+ nm1+km2非线性分量，称为交叉(jioch)分量，大大增加了频率成份。 第44页/共71页第四十四页，共71页。2022-5-745第45页/共71页第四十五页，共71页。2022-5-746调频波可以(ky)表示为：第46页/共71页第四十六页，共71页。2022-5-747 因调制(tiozh)信号f(t)是周期信号，所以q(t)也是周期信号，可以用傅氏级数展开：第47页/共71页第四十七页，共71页。2022-5-74

12、8调频波可以(ky)表示为： 这里的主要问题(wnt)是求Cn，对于某些简单的周期信号是容易的。见例题4-3第48页/共71页第四十八页，共71页。2022-5-749第49页/共71页第四十九页，共71页。2022-5-750图4-11 随机(su j)信号的幅度概率密度第50页/共71页第五十页，共71页。2022-5-751图4-12 随机信号调频(dio pn)后的功率谱第51页/共71页第五十一页，共71页。2022-5-7524.4.3. 任意(rny)限带调制时的频带宽度频偏比最大角频偏 max=KFM|f(t)|max 对于(duy)单频调制信号，用卡森公式计算频宽。 怎样计算

13、任意限带信号的频宽。首先定义频偏比第52页/共71页第五十二页，共71页。2022-5-753用DFM来代替卡森公式中的调频(dio pn)指数FM带宽计算式为： BFM=2(DFM+1)fmax 实际应用表明，由上式计算得到的带宽偏窄对于DFM2的情况，通常用下式计算带宽更好一些 BFM=2(DFM+2)fmax第53页/共71页第五十三页，共71页。2022-5-754第54页/共71页第五十四页，共71页。2022-5-755 B PM =2PMfm第55页/共71页第五十五页，共71页。2022-5-756第56页/共71页第五十六页，共71页。2022-5-7574.6 调频信号的产

14、生(chnshng)与解调一.调频信号的产生:两种方法1. 直接法：用调制信号去改变(gibin)压控振荡器（VCO）的频率。第57页/共71页第五十七页，共71页。2022-5-758振荡器的瞬时(shn sh)频率其中载波(zib)频率第58页/共71页第五十八页，共71页。2022-5-759第59页/共71页第五十九页，共71页。2022-5-760 通常，在压控振荡器的电容里有一只是变容二极管，调制信号加在变容二极管作为偏置电压，当信号幅度变化时，偏置电压的改变将引起变容二极管的容量发生改变，进而引起本地(bnd)振荡器的频率发生改变，实现了调频的目的。第60页/共71页第六十页，共

15、71页。2022-5-7612. 倍频法 将窄带调频(dio pn)信号倍频后即得到宽带调频(dio pn)信号。窄带(zhi di)调频信号可以表示为下式：第61页/共71页第六十一页，共71页。2022-5-762窄带(zhi di)调频调制器方框图第62页/共71页第六十二页，共71页。2022-5-763理想平方律非线性器件 So(t)=aSi2(t) 输入调频(dio pn)信号 Si(t)=Acosct+(t)输出(shch) 滤出直流分量后可以得到新的调频信号，其载频和频偏均增加了2倍，调频指数也增加2倍。 经过(jnggu)n倍频后的调频信号,调频指数也增加了n倍，实现了宽带调频。第63页/共71页第六十三页，共71页。2022-5-764第64页/共71页第六十四页，共71页。2022-5-765调频(dio pn)信号的非相干解调第65页/共71页第六十五页，共71页。2022-5-766低通滤波后得到(d do)第二项，随f(t)变化的量。第66页/共71页第六十六页，共71页。2022-5-767其中(qzhng)=RC |K(j)|=当输入为FM 波，即(t)=c+KFMf(t)时 微