分析非相干解调器的模型与原理

调频信号(非线性调制信号)的解调和线性调制信号解调一样,有相干解调和非相干解调两种。相干解调主要用于窄带调频信号,而且需要在接收端提供一个同步信号,故应用范围受限。而非相干解调不需要同步信号,而且不论窄带调频信号还是宽带调频信号都可采用,因此得到了广泛的应用。目前在调频电台中几乎都是用非相干解调的。

非相干解调器由限幅器、鉴频器(微分器加包络检波器)和低通滤波器组成,其方框图如图4.5.1所示。图中左面的加法器和带通滤波器组成信道的模型。带通滤波器(BPF)让信号顺利通过,同时抑制带外噪声,BPF的中心频率就是FM信号的载波频率,频带宽度为FM信号的宽度。即接收NBFM时,带宽B=2fm;宽带调频时,B=2(mf+1)fm。

图4.5.1　FM信号非相干解调分析模型(www.xing528.com)

设信道噪声n(t)是均值为零、单边功率谱密度函数为n0的高斯白噪声,则经过带通滤波器后变为窄带高斯白噪声。

FM信号经过信道后自然会受到噪声的影响,因此到达限幅器输入端的波形是sFM(t)+ni(t),合成波形的合成振幅是随机变化的,通过限幅器可以消除噪声对振幅的影响,即使合成波的振幅保持恒定。

鉴频器中的微分器把调频信号变成调幅调频波,后面的包络检波器用来检出调幅调频波的包络,最后通过低通滤波器(LPF)取出调制信号。LPF的作用是抑制调制信号最高频率以外的噪声,而实际上LPF在这里仅仅起平滑作用。

FM非相干解调系统的抗噪声性能分析,也和线性调制的一样,主要讨论计算解调器输入端的输入信噪比、输出端的输出信噪比以及信噪比增益。由于噪声对相位有影响,又经鉴频器的非线性作用,计算输出信号和噪声是很复杂的。下面考虑大信噪比输入这种极端情况,这样可以简化分析计算。