模擬通信中調(diào)頻系統(tǒng)的抗噪聲性能分析報告-在線瀏覽
2024-09-12 20:17本頁面
【正文】 （） 因此調(diào)頻信號為： （）由此可見FM是相位偏移m（t）的積分呈線性變化，一般情況研究模擬通信中調(diào)頻系統(tǒng)的模型都是單音調(diào)制FM，因為這可以簡化公式且不影響變化結(jié)果。相位調(diào)制是指瞬時相位偏移隨調(diào)制信號m（t）作線性變化， 即： ()因此調(diào)相信號可表示為： ()所以從公式可以看出FM和PM之間是可以相互轉(zhuǎn)換，F(xiàn)M可以通過間接調(diào)頻和直接調(diào)頻方式獲得。： （）當(dāng)滿足條件時有： （） （）所以窄帶調(diào)頻信號可以簡寫為： （） 利用傅里葉變換公式可以得到NBFM的頻域表達式為： （） 所以下面以單音調(diào)制為例，設(shè)調(diào)制信號為： （）則NBFM信號表達式為： （）當(dāng)不滿足公式： （）調(diào)頻信號時域表達式不能簡化，所以給寬帶調(diào)頻的頻譜分析帶來了困難。由式（）可推出單音制FM信號的時域表達式為： （）利用三角公式展開和上式可得： （）再把上式中兩個因子分別展開成如下傅里葉級數(shù)： （） 再利用三角公式和貝塞爾函數(shù)性質(zhì)并通過傅里葉變換可以得到FM頻域表達式： （）由此可見，F(xiàn)M信號的頻譜由載波分量ωc和無數(shù)多對邊頻ωc177。fm為調(diào)頻波的最大頻偏。 FM的產(chǎn)生與解調(diào)調(diào)頻信號的產(chǎn)生方法除了前面提到的直接調(diào)頻和間接調(diào)頻外，還有鎖相調(diào)頻（這里不做討論）等。例如，壓控振蕩器（VCO）自身就是一個FM調(diào)制器。同樣調(diào)頻信號的解調(diào)也分為相干解調(diào)和非相干解調(diào)。調(diào)頻信號的的解調(diào)是要產(chǎn)生一個與輸入調(diào)頻信號的頻率呈線性關(guān)系的的輸出電壓。鑒頻器的種類有很多，例如比例鑒頻器，鎖相環(huán)鑒頻器等。此外，為了消除信道中噪聲和其他原因引起的調(diào)頻波的幅度起伏，常在鑒頻器前端加一個帶通濾波器（BPF）和限幅器。相干解調(diào)是利用NBFM信號可以分解成同相分量與正交分量之和，在利用線性調(diào)制中的相干解調(diào)法來進行解調(diào)，這里就不再介紹。FM非相干解調(diào)的抗噪聲性能分析方法是先分別計算解調(diào)器的輸入信噪比和輸出信噪比，最后通過信噪比制度增益來反映系統(tǒng)的抗噪聲性能。在計算輸出信噪比時，因為鑒頻器的非線性作用，使得無法分別分析信號與噪聲的輸出，因此也和AM信號的非相干解調(diào)一樣，考慮兩種極端情況，即大信噪比情況和小信噪比情況。這里，我們可以得到解調(diào)器的輸出信噪比： （）上式中，A為載波的振幅，為調(diào)頻器靈敏度，為調(diào)制信號的最高頻率，為噪聲單邊功率譜密度。下面為了我們把調(diào)頻信號和AM信號進行對比，通過對比來研究調(diào)頻信號的抗噪聲性能的優(yōu)越性。但應(yīng)注意，調(diào)頻系統(tǒng)的這一優(yōu)越性是以增加其傳輸帶寬換取得。但是FM系統(tǒng)以帶寬的增加來提高輸出信噪比不是無止境的，隨著傳輸帶寬的增加，輸入噪聲功率越大，在輸入信號功率不變的條件下，輸入信噪比下降。 小信噪比情況小信噪比情況就是當(dāng)Si/Ni低于一定數(shù)值時，解調(diào)器的輸出信噪比S0/N0急劇惡化，這種現(xiàn)象稱為解調(diào)辛哈號的門限效應(yīng)。mf越大，門限點(Si/Ni)b越高。 (Si/Ni)FM＜(Si/Ni)b時， (So/No)FM將隨(Si/Ni)FM的下降而急劇下降。在空間通信等領(lǐng)域中，對調(diào)頻接收機的門限效應(yīng)十分關(guān)注，希望在接收到最小信號功率時仍能滿意地工作，這就要求門限點向低輸入信噪比方向擴展。實際上，這也是相當(dāng)改善了門限值。去加重(Deemphasis) ：解調(diào)后對高頻分量的壓低。其中心思想是利用信號特性和噪聲特性的差別來有效地對信號進行處理。然后在接收機鑒頻器的輸出端，再進行相反的處理，即采用去加重網(wǎng)絡(luò)把高頻分量去加重，恢復(fù)原來的信號功率分布。第4章 模擬通信中調(diào)頻系統(tǒng)的仿真設(shè)計 MATLAB概述MATLAB是由美國的Math Works公司推出的一種科學(xué)計算和工程仿真軟件。也是越來越成為科學(xué)研究、數(shù)值計算、建模仿真、學(xué)術(shù)交流的事實標準。 目前Simulink幾乎在所有理工學(xué)科中形成了為數(shù)眾多的專業(yè)工具庫和函數(shù)庫。 仿真設(shè)計%初始化echo off close allclear allclc%FM調(diào)制dt=。 %產(chǎn)生時間向量am=5。 %設(shè)定調(diào)制信號頻率mt=am*cos(2*pi*fm*t)。 %設(shè)定載波頻率ct=cos(2*pi*fc*t)。 %設(shè)定調(diào)頻指數(shù)int_mt(1)=0。 %求信號m(t)的積分end %調(diào)制，產(chǎn)生已調(diào)信號sfm=am*cos(2*pi*fc*t+2*pi*kf*int_mt)。 %設(shè)定信躁比(小信噪比)sn2=30。 %設(shè)定信躁比(無信噪比)db=am
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