《通信》课件第八讲

第八讲调频与调相Gwb@几个概念信号瞬时相位瞬时相移（相偏）瞬时角频率瞬时角频偏调相信号瞬时相偏与信号成正比KpM称为调相指数调频信号瞬时角频偏与信号成正比单频信号调频设单频信号则单频调频信号为这里假设当t<0时，m(t)=0（因果信号）则这里称为调频指数（最大频偏/信号最高频率）。单频调频信号波形其中称为第一类n阶贝赛尔函数。第一类n阶贝赛尔函数单频调频由上可以得到：单频信号经过调频之后，其频谱分量为无穷多个，即产生了新的频率分量。每个频率分量的大小不一。

单频调频波形示意单频频率0.5,载波50Hz，KFM=5(FM=1.59),KPM=5(上图调频，下图调相）单频调频频谱调频信号带宽理论上，调频后信号带宽为无限宽。实际上，Jn(BFM)随着n的增加衰减，因此高频分量功率呈衰减趋势。如果认为后的频率分量不计，则可以得到单频调频后的信号带宽。经验公式：卡森公式窄带调频当KFM<<1时，类似DSB调制信号。随机信号调频信号经过调频后成为非平稳过程（非线性变化），信号的带宽分析困难。但经验公式－卡森公式仍然适用其中，fm是输入信号的最高频率；fmax是最大频偏。调相信号由于频率的变化等效于相位变化，实质上调相信号与调频信号一样。令则对m(t)’调相等价于对m(t)调频。其相应的调相指数ßPM=最大相偏调相信号的带宽也可以用卡森公式，只是公式中的调频指数变为调相指数。即B=2(PM+1)fm调频器和解调器直接调频法压控振荡器VCO斜率为KFM间接调频法倍频方式VCO的频率变化范围小，因此直接调频法得到的信号多为窄带调频信号。宽带调频信号可以对窄带调频信号进行倍频得到。由于倍频，最大频偏变大，而输入信号的最高频率没变，因此成倍增加了调频指数。可以通过直接倍频、锁相倍频方式（如书例）例：宽带调频我们以一种调频广播发射机为例，在这种发射机中，首先以200KHz为载频，最高调制信号为15KHz时频偏仅为25Hz，调频指数为0.00167。而调频广播的最终频偏为75KHz，因此需要经过倍频。倍频后新的载频为600MHz，然后用下变频的方法将发射频率搬移到88-108MHz的调频广播频带内。

调频解调鉴频器带通及限幅微分包络检波低通鉴频鉴频原理调频信号经过微分后得经过包络检波、低通后得其它解调方法*调频负反馈解调加入负反馈（重新调频得到的信号）使鉴频器输入端得调制指数很小，因此可以使带通滤波器带宽很小，起到抑制噪声的作用。利用锁相环作调频解调器锁相环跟踪频率变化的能力调频信号的抗噪性能分析模型输入信号功率噪声功率经过带通后令或因鉴频器的输出正比于瞬时频偏，所以只考虑合成信号的瞬时相位。（一）大信噪比下，A>>V(t)

解调器的输出电压与输入信号的瞬时频偏成正比，所以

解调器输出信号分量为输出信号平均功率为解调器输出噪声为信噪比较高的情况下，可以证明是均匀分布，因此no(t)可以看成ns(t)经过微分器，而是一个均值为0，功率为N0BFM的低通型窄带噪声，其带宽范围。微分器的传输响应函数为所以，经过微分后噪声的功率谱密度为经过低通[-fm,fm]后，噪声概率为解调后，输出信噪比为因为单频情况讨论当时，我们可以得到，所以调频方式具有很好的抗噪声性能。调频的良好抗噪声性能是通过增加传输频带带宽换来的

（二）小信噪比下微分后，没有单独存在的信号项，因此，解调器输出几乎全由噪声决定。因此，调频也存在门限效应，当信噪比低于一定值时，解调器输出信噪比急剧恶化的现象，叫“门限效应”。一般调频的门限为10dB左右。

改善门限效应的方法加重和去加重锁相环解调*负反馈解调等*加重和去加重输出噪声呈抛物线形式经过鉴频器后，噪声的功率谱密度变为抛物线）型，即在信号的低频处，噪声的功率谱密度小，而在信号的高频处，信号的功率谱密度大。由于一般信号在高频分量处，信号的功率本身就小，因此高频分量处的信噪比就较差。这实际上影响着调频的输出信噪比。

如果在输入端对信号的高频分量放大，而对低频分量不变，叫预加重，则这种信号经过鉴频器后的输出信噪比应该是均匀的。经过低通滤波后，用相反的手段复原高频分量的大小（去加重），从而恢复原始信号，并且改善了输出信噪比，也降低了调频的门限。

频分复用基本思路多个用户同时通过一个信道，每个用户通过划分不同的频带来区分，以达到互不干扰的目的。例：FM立体声广播信号全电视信号123456f小结各种调制、解调方法调制信号形式、调制方法、解调方法各种调制解调性能比较分析调制解调性能的方法各种调制性能比较DSB：输入信号功率

输出信噪比SSB：输入信号功率

输出信噪比AM：输入信号功率

输出信噪比FM：输入信号功率