发布时间 : 星期五 文章模拟调制技术的仿真与实现 - 图文更新完毕开始阅读6bd92d7bd4d8d15abf234ed2
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3.4.2调频信号的解调
调频信号的解调也分为相干解调和非相干解调。相干解调仅适用于NBFM信号，而非相干解调对NBFM信号和WBFM信号均适用。
1) 非相干解调 调频信号的一般表达式为
sFM?t??Acoswct?Kf?m?t?dt
解调器的输出应为
?? (3.30)
mo?t??Kfm(t)
(3.31)
调频信号的解调需要产生一个与输入调频信号的频率呈线性关系的输出电压。完成这种频率一电压转换关系的器件是频率检波器，简称鉴频器[3]。如图3.6所示的振幅鉴频器原理框图描述了一种用振幅鉴频器进行非相干解调的方法。
其中，微分器和包络检波器构成了具有近似理想鉴频特性的鉴频器[4]。微分器的作用是把幅度恒定的调频波sFM?t?变成幅度和频率都随调制信号m(t)变化的调幅调频波sd?t?，即
sd?t???Awc?Kfm?t?sinwct?Kf?m(t)dt
包络检波器则将其幅度变化检出并滤去直流，再经低通滤波后即得解调输出
???? (3.32)
mo(t)?KdKfm(t)
式中：Kd为鉴频器灵敏度(V／(rad/s))。
(3.33)
SFM(t) 微分BPF 电路 Sd (t) 鉴频器
包络检波器 BPF mo(t) 图3.6振幅鉴频器原理框
如图3.6所示，振幅鉴频器限幅器的作用是消除信道中噪声和其他原因引起的调频波的幅度起伏，带通滤波器(BPF)是让调频信号顺利通过，同时滤除带外噪声及高次谐波分量。
2)相干解调
由于NBFM信号可分解成同相分量与正交分量之和，因而可以采用线性调制中的相干解调法来进行解调，NBFM信号的相干解调如图3.7所示，
BPF Si(t) S p(t) c (t)
BPF Sd(t) 微分 mO(t) 图3.7 NBFM信号的相干解调
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设窄带调频信号
sNBFM(t)?Acoswct?A[Kf?m(t)dt]?sinwct
并设相干载波
(3.34)
c(t)??sinwct
则相乘器的输出为
(3.35)
sp(t)??AAsin2wct?[Kf?m(t)dt]?(1?cos2wct) (3.36) 22经低通滤波器取出其低频分量
sd(t)?A2Kf?m(t)dt 再经微分器，即得解调输出
m(t)?AKfo2m(t)
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4.模拟调制解调系统的仿真及性能分析
4.1模拟调制系统的仿真分析 4.1.1 AM信号的仿真及分析
AM信号调制、解调与频谱如图4.1所示，在输入的调制信号频率为1KHz幅度为2V，载波频率为10K Hz，系统带宽为2KHz前提下其基带信号函数为 sqrt(2) * cos(2*pi*fm*t) ， 合成的调制信号函数(A +
mt)*cos(2*pi*fc*t)，上图为AM信号波形与原基带信号的比较。从图中我们可以看到AM信号的包络与基
带调制信号成正比，即基带信号的信息被寄载到载波中。中图为接收端接收到的AM信号通过相干解调后的输出波形与原基带信号的比较。从图中我们可以看出解调出来的波形与原基带信号波形完全一致，说明解调信号就是原原基带调制信号。下图为发射端的AM信号频谱分析。由频谱可以看出，AM信号的频谱由载频分量、上边带、下边带三部分组成。上边带与原调制信号的频谱结构相同，下边带是其镜像[7]。因此，AM信号是带有载波分量的双边带信号，它的带宽是基带信号带宽fH的2倍，即
BAM?2fH
(4.1)
当m(t)为确知信号时，调制信号功率为：
PAMA02m2(t)???Pc?Ps 22 (4.2)
AM信号的总功率包括载波功率和边带功率两部分。只有边带功率才与调制信号有关，也就是说，载波分量并不携带信息。有用功率（用于传输有用信息的边带功率）占信号总功率的比例可以写为
?AMPsm2(t) ??PAMA02?m2(t) (4.3)
图4.1 AM信号调制、解调与频谱图
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4.1.2 DSB信号的仿真及分析
DSB信号的调制、解调及频谱如图4.2所示，在输入的调制信号频率为1KHz幅度为2V，载波频率为10K Hz，系统带宽为2KHz前提下原信号函数为 sqrt(2) * cos(2*pi*fm*t)，调制信号函数mt.*cos(2*pi*fc*t)，上图为DSB信号的波形，从图中我们可以发现在原调制信号为0处，波形出现反相。中图为DSB信号经相干解调后的信号。从图中我们可以发现解调出来的信号与原基带信号完全相同，实现了DSB信号的完全解调。下图为DSB信号的频谱图。从频谱图上看，DSB信号包含两个频率分量：上下变频。
DSB信号尽管节省了载波功率，但他所需的传输带宽与AM信号带宽相同，是调制信号带宽的两
倍。不仅节省发送功率，而且节省一半的传输频带，这种方式被称为单边带调制。
图4.2 DSB信号的调制、解调与频谱图
4.1.3 SSB信号的仿真及分析
SSB信号的调制、解调与频谱如图4.3所示，在输入的调制信号频率为1KHz幅度为2V，载波频率为10K Hz，系统带宽为2KHz前提下其基带信号函数为 sqrt(2) * cos(2*pi*fm*t)，合成的调制信号函
real(hilbert(mt).*exp(j*2*pi*fc*t))，上图为SSB信号的波形，以看到SSB信号为一等幅波，已无法直接反
应原基带信号的波形。中图为SSB信号经过相干解调后的信号波形与原基带信号的波形比较，从图中我们可以看到解调信号与原基带调制信号的波形完全一致，说明SSB信号实现了完全解调。下图为SSB信号的频谱图，可知SSB信号的频谱中只包含一个边带。
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