CH4.3 角度调制与频分复用(40)

幅度变化引起的调相信号的相位偏移量。
K f 为调频灵敏度，即单位调制信号
幅度变化引起的调频信号的频率偏移量。
几个参数
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3
Communication
Ch4 调制解调
4.3.1 模拟角度调制原理
当调制信号为模拟信号时，称为模拟角 度调制。
对于模拟信号，由于频率和相位之间存在微分与 积分关系，故二者之间存在密切的关系。鉴于FM用 得较多，本节将主要讨论频率调制。
带通 限幅器
微分器
限幅滤波器的作用是消除角度调制信号经过随参信 道传输时因快衰落及噪声叠加而发生的幅度起伏影响。 鉴频器核心为微分器，通过微分实现从FM信号到 AM信号的变换
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ni(t)
鉴频器
包络 检波器
mo(t) LPF no(t)
Communication SFM(t) 带通 限幅器 微分器


包络检波及低通输出
mo(t ) K d K f m(t )
这里Kd称为检频器灵敏度。
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Communication
4.3.2 数字频率调制原理（2FSK）
Ch4 调制解调
1）2FSK调制原理
用数字基带信号m(t)对VOC振荡器进行调频，则产 生数字频调制。这种方式称为模拟数字调频，
单音调频
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Communication
Ch4 调制解调
对于单音信号 mt Am cos m t
有 t K t mt dt A K sin t f m f m

SFM t cosc t t cos c t m f sinm t
绝对码 1
00Leabharlann 1110
2PSK
载 波 0相位
这种用载波不同相位直接去表示相应 数字信息的相位键控，常称为绝对移相。
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1 [ Ps 2 ( f f c 2 ) Ps 2 ( f f c 2 )] 4
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2FSK 信号功率谱
fc 2 fc1
fc2 f s
f c1 f s
fs 0
fs
fc2
fc2


mf
K f Am
m
f m f m


称为调频指数。
若 t
K f m d

6
则称其为窄带调频NBFM，否者称为宽带 调频WBFM，本书我们只介绍后者。
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频谱与带宽
6
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d t K f m t t ， t dt

t d K f m d
t t
参数
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2
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这里，
K p 为调相灵敏度，即单位调制信号
相干解调器2
an
CoS c2t
(b) 相干解调
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7.1.2
2FSK系统的原理
Ch4 调制解调
0 0 1
(2) 过零点检测法
一种常用而简便 的解调方法。
1
fC 1
fC 2
fC 1
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当相移常数Kp=π时，



cosc t , a n 1, 以概率P S 2 PSK t cosc t , a n 0, 以概率1 P
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“ 受键控的载波相位按 0 相位 1” 基带脉冲而改变的数字调 如， 相位 0” “ 制方式。
通常可以采用压控振荡器（VCO）来实现载波 瞬时频率偏移随基带信号幅度变化
几个参数
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4
Communication
Ch4 调制解调
在输入为0时，压控振荡器（VCO）产 生一频率为ƒc的正弦波，即载波信号；
当输入基带信号m(t)≠0时，随着基带信 号幅度的变化，加到压控振荡器上的电压 发生变化，振荡器输出信号频率不再固定 在ƒc ，而作相应的变化，从而实现频率调 制。
0 2
2
if
（<<1）
A 2
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A 2
2
Sin
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(V与频偏呈线性关系—鉴频！)
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4.3.3 二进制相移键控
an 1, 概率为P an 0, 概率为1 P
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7.1.2
2FSK系统的原理
S t
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载波 载波 1
fC 1 fC 2
0 0 1
S2 FSK t
S t
(a)
S2 ASK t
(b)
fC 1
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fC 2
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f c1
f
B2 FSK 2 f s f c 2 f c1
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Communication
7.1.2
2FSK系统的原理
Ch4 调制解调
3） 解调原理
非相干 (包络)检测，相干解调，过零点检测 和差分检测法。
1 0 0 1
(1) 相干和非相干解调
Ch4 调制解调
包络 检波器
LPF
mo(t)
鉴频器 收到的已调信号 t K t m d S FM t a cos c f 微分输出

t K t m d S d t a c K f m t sin c f


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n
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n
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7.1.2
2FSK系统的原理
Ch4 调制解调
1
0
0
1 (a) (b)
S t
S2 ASK t
fC 1
fC 2
可见由于基带信号的幅度只有2个离散取值， 因此经过调频后的频率也只是在对应的2个离散数 值ωc1和ωc2间变动。因此，其调制实现方式可以 简化为用二进制数字信号去控制开关，直接在两 个载频振荡器之间进行选择输出。
已调信号频谱 不再是调制信号频 谱的线性搬移，而 是频谱的非线性变 换，会产生与频谱 搬移不同的新频率 成分，故又称为 非
线性调制。
卡森公式
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7 性能
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1 － 2 J1(mf ) 1 J (m ) 2 2 f
1 J (m ) 2 3 f
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1 J (m ) 2 2 f … 0 1 2 3 4 5 6 f－fc fm
… －6
－5 －4
－3 －2 －1
1 J (m ) 2 0 f － 1 J3(mf ) 2 1 J (m ) 2 1 f
由以上分析可知，频率调制信号的频谱是由 无数成对出现在载频两侧的离散谱组成，其频谱 理论上是无限宽的。但是各次谐波分量的幅度随 着n增加而下降。通常边频幅度小于未调载波幅 度1%的高次谐波边频分量可以忽略不计。因此， 可得到频率调制信号的近似带宽 卡森公式： BFM 2 1 m f f m 2 f m 2f max
2、FM调制的频谱
S FM
SFM t cosc t t cos c t m f sinm t
n
J m
n f
1 J (m ) 2 3 f



c
n m c n m


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3、解调原理
FM的解调可以采用普通鉴相器、调频负反馈和 锁相环等方式。 普通鉴相器法就是根据调制原理进行逆变换，调 制时是通过用基带信号的幅度值改变载波频率实现调 制，而解调则通过鉴频器将已调信号的频率变化输出 为幅度变化。 SFM(t)
Communication
4.3 角度调制
Ch4 调制解调
根据的调制定义： 用待传送信号去控制某高频信号的 幅度、相位、频率等参量变化的过程。
角度调制 就是指用待传送信号去控制
载波信号的瞬时角度（相位或频率）偏移随 基带信号幅度比例变化的过程。 因为频率或相位的变化都可以看成是载 波角度的变化，故调频和调相又统称为角度 调制。
1, , 概率P 模拟调频器VCO m t 1, 概率1 P （中心频率为ωc）