安防之家讯:分析模型如图1所示: 图1 鉴频器解调抗噪声性能模型 一、输入信噪比
接收已调信号为 解调器输入端信号功率 解调器输入端噪声同线性调制系统解调相同,是窄带噪声,其功率为 其中。
所以,调频系统的解调器输入端的信噪比为 为了求出解调器输出端的信噪比,需要求出鉴频器输出端的有用信号和噪声。鉴频器的输出信号正比于输入信号的频偏,所以,为了求出鉴频器输出信号,我们有必要研究鉴频器输入端信号的相位。
鉴频器输入端信号为调频信号与窄带噪声的叠加,设调频信号为 窄带噪声为 则鉴频器输入信号为 图2 矢量合成图 在三角形OBC中,有 故有 二、大信噪比时的解调增益
大信噪比情况下,即,再利用,可得 其中是与有用信号有关的项,上式第三项是取决于噪声的项。
鉴频器的输出 于是鉴频器输出的有用信号为 考虑到 故有 于是在大信噪比情况下。鉴频器输出的信号功率为 而鉴频器的输出噪声为 输出噪声功率为 显然,为了求出噪声功率,需先求出窄带噪声正交分量微分的平均功率。利用随机过程通过线性系统输入与输出功率之间的关系,并且,微分器的传输函数为,则有 窄带噪声正交分量的的功率谱密度为 所以 则 鉴频器后低通滤波器的截止频率为,低通滤波器对有用信号没有影响,而噪声的带宽限制在以内,低通滤波器输出噪声为 得解调器输出信噪比为 当调制信号为单频信号即时 并且,输出信噪比可表示为 整理,得 得到单音调制调频系统的调制制度增益为 上式结果表明,在大信噪比的情况下,宽带调频解调器的调制制度增益是很高的,即抗噪声性能很好。例如,,则调制制度增益。也就是说,加大调制指数,可使系统的抗噪声性能迅速改善。
三、小信噪比时的门限效应
在小信噪比的情况下 上式中没有单独存在的有用信号项,解调器输出几乎完全由噪声决定。同调幅波包络检波器非相干解调相同,调频波鉴频器这种非相干解调方法同样存在“门限效应”。
图4为调频解调器的输出与输入信噪比性能。图中横轴为解调器输入端的信噪比,纵轴为解调器输出端的信噪比。由图可见,当输入信噪比较大时,调频系统的解调性能随输入信噪比的增加而增加,当输入信噪比减小到某一值分贝时,FM系统开始出现门限效应,若继续降低输入信噪比,则FM解调器的输出信噪比将急剧变坏。 图4 FM解调时的门限效应 实践和理论计算表明,应用普通鉴频器解调调频信号时,其门限效应与调制指数有关。越大,门限值越高。不过不同时,门限值在8dB~11dB之间变化,一般认为门限值在左右处。
在实际中,改善门限效应有许多方法,目前用的较多的有锁相环路鉴频器法即调频负回授鉴频法。另外,也可以采用“预加重”和“去加重”技术来改善解调器输出信噪比。安防之家专注于各种家居的安防,监控,防盗,安防监控,安防器材,安防设备的新闻资讯和O2O电商导购服务,敬请登陆安防之家:http://anfang.jc68.com/