角度調(diào)制與頻分復(fù)用

角度調(diào)制與頻分復(fù)用2009Copyright中國(guó)礦業(yè)大學(xué)通信研究所1第一頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日2009Copyright中國(guó)礦業(yè)大學(xué)通信研究所2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；第二頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日2009Copyright中國(guó)礦業(yè)大學(xué)通信研究所3瞬時(shí)相位偏移瞬時(shí)頻率偏移參數(shù)第三頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日2009Copyright中國(guó)礦業(yè)大學(xué)通信研究所4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)第四頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日2009Copyright中國(guó)礦業(yè)大學(xué)通信研究所5當(dāng)調(diào)制信號(hào)為模擬信號(hào)時(shí)，稱(chēng)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)頻率偏移隨基帶信號(hào)幅度變化第五頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日2009Copyright中國(guó)礦業(yè)大學(xué)通信研究所6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。第六頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日2009Copyright中國(guó)礦業(yè)大學(xué)通信研究所7稱(chēng)為調(diào)頻指數(shù)。若則稱(chēng)其為窄帶調(diào)頻NBFM，否者稱(chēng)為寬帶調(diào)頻WBFM。頻譜與帶寬對(duì)于單音信號(hào)有第七頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日2009Copyright中國(guó)礦業(yè)大學(xué)通信研究所82、FM調(diào)制的頻譜第八頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日2009Copyright中國(guó)礦業(yè)大學(xué)通信研究所91、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(jiàn)，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。頻帶寬度第九頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日2009Copyright中國(guó)礦業(yè)大學(xué)通信研究所10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：第十頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日2009Copyright中國(guó)礦業(yè)大學(xué)通信研究所11FM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)原理第十一頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日2009Copyright中國(guó)礦業(yè)大學(xué)通信研究所12鑒頻器帶通限幅器微分器包絡(luò)檢波器LPFSFM(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)的變換第十二頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日2009Copyright中國(guó)礦業(yè)大學(xué)通信研究所13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(chēng)為檢頻器靈敏度。第十三頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日2009Copyright中國(guó)礦業(yè)大學(xué)通信研究所144.3.2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。這種方式稱(chēng)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

第十四頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日2009Copyright中國(guó)礦業(yè)大學(xué)通信研究所15100(b)(a)1可見(jiàn)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(kāi)關(guān)，直接在兩個(gè)載頻振蕩器之間進(jìn)行選擇輸出。第十五頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日2009Copyright中國(guó)礦業(yè)大學(xué)通信研究所161載波載波00(b)(a)1第十六頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日2009Copyright中國(guó)礦業(yè)大學(xué)通信研究所172FSK信號(hào)可看作兩個(gè)不同頻率交替發(fā)送的2ASK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。第十七頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日2009Copyright中國(guó)礦業(yè)大學(xué)通信研究所182FSK信號(hào)功率譜第十八頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日2009Copyright中國(guó)礦業(yè)大學(xué)通信研究所193）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)法。分析可知，2FSK信號(hào)可以看作兩路2ASK信號(hào)的疊加。其解調(diào)也可用兩路2ASK解調(diào)來(lái)實(shí)現(xiàn)。(1)相干和非相干解調(diào)

1001第十九頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日2009Copyright中國(guó)礦業(yè)大學(xué)通信研究所20比較判決(a)

非相干解調(diào)包絡(luò)檢波器2包絡(luò)檢波器1BPF2BPF1定時(shí)脈沖相干解調(diào)器1相干解調(diào)器2(b)相干解調(diào)第二十頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日2009Copyright中國(guó)礦業(yè)大學(xué)通信研究所211001一種常用而簡(jiǎn)便的解調(diào)方法。f低通輸出波形e寬脈沖發(fā)生器輸出波形d整流輸出波形b限幅器輸出波形a輸入信號(hào)波形(2)過(guò)零點(diǎn)檢測(cè)法C微分輸出波形第二十一頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日2009Copyright中國(guó)礦業(yè)大學(xué)通信研究所22LPF判決定時(shí)脈沖(3)差分檢波法BPF延時(shí)aCbVC：LPF:（頻偏的函數(shù)）(V與頻偏呈線性關(guān)系—鑒頻！)（<<1）原理：第二十二頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日2009Copyright中國(guó)礦業(yè)大學(xué)通信研究所231）2PSK調(diào)制原理4.3.3二進(jìn)制相移鍵控當(dāng)相移常數(shù)Kp=π時(shí)，第二十三頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日2009Copyright中國(guó)礦業(yè)大學(xué)通信研究所241001110絕對(duì)碼2PSK載波0相位受鍵控的載波相位按基帶脈沖而改變的數(shù)字調(diào)制方式。這種用載波不同相位直接去表示相應(yīng)數(shù)字信息的相位鍵控，常稱(chēng)為絕對(duì)移相。第二十四頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日2009Copyright中國(guó)礦業(yè)大學(xué)通信研究所252PSK信號(hào)的產(chǎn)生過(guò)程也可以直接采用模擬調(diào)制方法。雙極性不歸零載波移相a.2PSK模擬調(diào)制b.2PSK鍵控調(diào)制2PSK系統(tǒng)的原理第二十五頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日2009Copyright中國(guó)礦業(yè)大學(xué)通信研究所26當(dāng)基帶數(shù)字信號(hào)采用幅度為1寬度為T(mén)S的矩形脈沖的雙極性非歸零碼表示時(shí)，時(shí)域表示式為第二十六頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日2009Copyright中國(guó)礦業(yè)大學(xué)通信研究所27鑒相器2PSK信號(hào)相干解調(diào)判決LPFBPF定時(shí)脈沖數(shù)據(jù)輸出本地載波由于絕對(duì)移相方式是以某一相位作為基準(zhǔn)的，因此解調(diào)時(shí)在接收端也必須有同樣一個(gè)固定基準(zhǔn)相位作為參考。即采用相干解調(diào)第二十七頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日2009Copyright中國(guó)礦業(yè)大學(xué)通信研究所28相乘輸出1001110發(fā)送數(shù)據(jù)2PSK1001110判決輸出載波低通輸出第二十八頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日2009Copyright中國(guó)礦業(yè)大學(xué)通信研究所29相乘輸出1001110發(fā)送數(shù)據(jù)2PSK0110001判決輸出載波低通輸出第二十九頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日2009Copyright中國(guó)礦業(yè)大學(xué)通信研究所30一旦接收端參考相位發(fā)生變化，則恢復(fù)出的數(shù)字信息也會(huì)出現(xiàn)0和1的反轉(zhuǎn)，從而導(dǎo)致接收端錯(cuò)誤接收。這種現(xiàn)象通常稱(chēng)為2PSK的“倒”現(xiàn)象或“反向工作”現(xiàn)象。

由于絕對(duì)移相方式是以某一相位作為基準(zhǔn)的，因此解調(diào)時(shí)在接收端也必須有同樣一個(gè)固定基準(zhǔn)相位作為參考。第三十頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日2009Copyright中國(guó)礦業(yè)大學(xué)通信研究所31令為當(dāng)前碼元初相與前一碼元初相之差，則2DPSK調(diào)制的一種規(guī)則為2）2DPSK（差分相移鍵控）利用前后相鄰碼元載波的相對(duì)相位表示數(shù)字信息的調(diào)制方式。即用載波相位相對(duì)變化傳送數(shù)字信息，所以又稱(chēng)為相對(duì)調(diào)相。第三十一頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日2009Copyright中國(guó)礦業(yè)大學(xué)通信研究所322DPSK1001110絕對(duì)碼2PSK0001011相對(duì)碼載波0相位0第三十二頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日2009Copyright中國(guó)礦業(yè)大學(xué)通信研究所332DPSK1001110絕對(duì)碼0001011相對(duì)碼載波0相位0第三十三頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日2009Copyright中國(guó)礦業(yè)大學(xué)通信研究所34相對(duì)調(diào)相信號(hào)的產(chǎn)生過(guò)程首先對(duì)數(shù)字基帶信號(hào)進(jìn)行差分編碼即由絕對(duì)碼變?yōu)橄鄬?duì)碼，然后再進(jìn)行絕對(duì)調(diào)相。也可以直接采用模擬調(diào)制方法。雙極性不歸零差分碼變換雙極性差分碼載波移相a.2PSK模擬調(diào)制b.2PSK鍵控調(diào)制a’.2DPSK模擬調(diào)制b’.2DPSK鍵控調(diào)制差分碼變換第三十四頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日2009Copyright中國(guó)礦業(yè)大學(xué)通信研究所353）2DPSK信號(hào)解調(diào)判決LPFBPF定時(shí)脈沖(a)

相干解調(diào)數(shù)據(jù)輸出相對(duì)碼數(shù)據(jù)輸出本地載波碼(反)變換判決LPFBPF定時(shí)脈沖延遲TS數(shù)據(jù)輸出(b)

差分相干解調(diào)鑒相器可采用相干解調(diào)和差分相干解調(diào)法第三十五頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日2009Copyright中國(guó)礦業(yè)大學(xué)通信研究所364）2PSK功率譜特性數(shù)學(xué)表達(dá)式形式上完全一樣，只是an的取值不同。因此，參照2ASK功率譜可得到2PSK信號(hào)功率譜也只是基帶數(shù)字信號(hào)頻譜的線性搬移。第三十六頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日2009Copyright中國(guó)礦業(yè)大學(xué)通信研究所37當(dāng)“0”和“1”獨(dú)立等概，且g(t)為不歸零雙極性矩形脈沖時(shí)，基帶信號(hào)頻譜2PSK功率譜特性而2DPSK與2PSK信號(hào)在波形上并沒(méi)有任何不同，因此，其功率譜結(jié)構(gòu)也完全一樣。且其帶寬為第三十七頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日2009Copyright中國(guó)礦業(yè)大學(xué)通信研究所384.4頻分復(fù)用系統(tǒng)FDM復(fù)用:

將若干彼此獨(dú)立的信號(hào)合并為一個(gè)可在同一信道上傳輸?shù)膹?fù)合信號(hào)的方法。

包括：FDM,TDM,CDMA,WDM…頻分復(fù)用，它是通過(guò)采用不同載波頻率的調(diào)制完成的。第三十八頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日2009Copyright中國(guó)礦業(yè)大學(xué)通信研究所39以無(wú)線電廣播的中波波段為例：可用波段范圍為530KHz~1600KHz，而語(yǔ)音信號(hào)的頻率范圍為300~3400Hz，經(jīng)調(diào)制后每一個(gè)廣播電臺(tái)頻道的帶寬為9K。530KHz1600KHz3009000這一中波波段中就均勻分布著多個(gè)電臺(tái)!!!上述即為頻分復(fù)用，它是通過(guò)采用不同載波頻率的調(diào)制完成的。只傳輸一路信號(hào)。浪費(fèi)！！實(shí)現(xiàn)原理第三十九頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日2009Copyright中國(guó)礦業(yè)大學(xué)通信研究所40cnLPFLPFLPFLPFLPFBPF1BPF2BPFn