通信原理 模擬調(diào)制系統(tǒng)

1、第第5 5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)調(diào)制是頻帶傳輸?shù)幕A(chǔ)。調(diào)制是頻帶傳輸?shù)幕A(chǔ)。主要內(nèi)容高頻電子線路已經(jīng)學(xué)過(guò)，從通信原理角度予以主要內(nèi)容高頻電子線路已經(jīng)學(xué)過(guò)，從通信原理角度予以帶有復(fù)習(xí)性質(zhì)的介紹。帶有復(fù)習(xí)性質(zhì)的介紹。 基本概念基本概念 5.1 5.1 幅度調(diào)制的原理幅度調(diào)制的原理 5.2 5.2 線性調(diào)制系統(tǒng)的抗操聲性能線性調(diào)制系統(tǒng)的抗操聲性能 5.3 5.3 角度調(diào)制（非線性調(diào)制）的原理及抗噪聲性能角度調(diào)制（非線性調(diào)制）的原理及抗噪聲性能 5.4 5.4 調(diào)頻系統(tǒng)的抗噪聲性能調(diào)頻系統(tǒng)的抗噪聲性能 5.5 5.5 各種模擬調(diào)制系統(tǒng)的比較各種模擬調(diào)制系統(tǒng)的比較 5.6 5.6 頻分復(fù)用（頻分

2、復(fù)用（FDMFDM）基本概念 調(diào)制 把信號(hào)轉(zhuǎn)換成適合在信道中傳輸?shù)男问降囊环N過(guò)程。 廣義調(diào)制 分為基帶調(diào)制和帶通調(diào)制（也稱載波調(diào)制）。 狹義調(diào)制 僅指帶通調(diào)制。在無(wú)線通信和其他大多數(shù)場(chǎng)合，調(diào)制一詞均指載波調(diào)制。 調(diào)制信號(hào) 指來(lái)自信源的基帶信號(hào) 載波調(diào)制 用調(diào)制信號(hào)去控制載波的參數(shù)的過(guò)程。 載波 未受調(diào)制的周期性振蕩信號(hào)，它可以是正弦波，也可以是非正弦波。 已調(diào)信號(hào) 載波受調(diào)制后稱為已調(diào)信號(hào)。 解調(diào)（檢波） 調(diào)制的逆過(guò)程，其作用是將已調(diào)信號(hào)中的調(diào)制信號(hào)恢復(fù)出來(lái)。 調(diào)制的目的 提高無(wú)線通信時(shí)的天線輻射效率。 把多個(gè)基帶信號(hào)分別搬移到不同的載頻處，以實(shí)現(xiàn)信道的多路復(fù)用，提高信道利用率。 擴(kuò)展信號(hào)帶寬

3、，提高系統(tǒng)抗干擾、抗衰落能力，還可實(shí)現(xiàn)傳輸帶寬與信噪比之間的互換。 調(diào)制方式 模擬調(diào)制 數(shù)字調(diào)制 常見(jiàn)的模擬調(diào)制 幅度調(diào)制：調(diào)幅、雙邊帶、單邊帶和殘留邊帶 角度調(diào)制：頻率調(diào)制、相位調(diào)制 第第5 5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)幅度調(diào)制的一般模型幅度調(diào)制的一般模型 幅度調(diào)制幅度調(diào)制定義：定義：用調(diào)制信號(hào)去控制高頻正弦載波的幅度，使用調(diào)制信號(hào)去控制高頻正弦載波的幅度，使其按調(diào)制信號(hào)的規(guī)律變化的過(guò)程。其按調(diào)制信號(hào)的規(guī)律變化的過(guò)程。5.1 5.1 幅度調(diào)制的原理幅度調(diào)制的原理 )(*cos)()(thttmtscm)()()(21)(HMMSccm模型：模型：表達(dá)式：表達(dá)式：m(t)-調(diào)制信號(hào)（調(diào)制信

4、號(hào)（一般為基帶信號(hào)一般為基帶信號(hào)）；）；sm(t)-已調(diào)信號(hào)；已調(diào)信號(hào)； h(t)-濾波器的沖激響應(yīng)。濾波器的沖激響應(yīng)。 ( )( )Hh t第第5 5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng))(*cos)()(thttmtscm)()()(21)(HMMSccm表達(dá)式：表達(dá)式：討論：討論：在在波形上波形上，它的幅度隨基帶信號(hào)規(guī)律而變化；，它的幅度隨基帶信號(hào)規(guī)律而變化； 在在頻譜上頻譜上，它的頻譜完全是基帶信號(hào)頻譜在頻域內(nèi)的簡(jiǎn)單，它的頻譜完全是基帶信號(hào)頻譜在頻域內(nèi)的簡(jiǎn)單搬移。由于這種搬移是線性的，因此幅度調(diào)制通常又稱為線搬移。由于這種搬移是線性的，因此幅度調(diào)制通常又稱為線性調(diào)制；性調(diào)制；適當(dāng)選擇適當(dāng)選擇

5、H( )( )、m(t)，便可得到各種幅度調(diào)制信號(hào)，例如：，便可得到各種幅度調(diào)制信號(hào)，例如：常規(guī)雙邊帶調(diào)幅（常規(guī)雙邊帶調(diào)幅（AM）、抑制載波雙邊帶調(diào)幅（）、抑制載波雙邊帶調(diào)幅（DSB-SC）、）、單邊帶調(diào)制（單邊帶調(diào)制（SSB）和殘留邊帶調(diào)制（）和殘留邊帶調(diào)制（VSB）信號(hào)等。）信號(hào)等。模型：模型：00( )( )cos( )cos( )( )cos( )AMcccstAm ttAtm tt)()(21)()()(0ccccAMMMAS5.1.1 5.1.1 常規(guī)雙邊帶調(diào)幅（常規(guī)雙邊帶調(diào)幅（AMAM） 1. AM1. AM信號(hào)的表達(dá)式、頻譜及帶寬信號(hào)的表達(dá)式、頻譜及帶寬 條件條件（在一般模型的

6、基礎(chǔ)上）（在一般模型的基礎(chǔ)上） ：濾波器濾波器為全通網(wǎng)絡(luò)：為全通網(wǎng)絡(luò)：H( )=K(=1);調(diào)制信號(hào)：調(diào)制信號(hào)：m(t)外加直流分量外加直流分量A0，且，且0)(tm（1）模型模型（2）表達(dá)式）表達(dá)式（3）波形及頻譜）波形及頻譜00( )( )cos( )cos( )( )cos( )AMcccstAm ttAtm tt)()(21)()()(0ccccAMMMAS下邊帶下邊帶載頻分量載頻分量上邊帶上邊帶頻譜圖 由頻譜可以看出，AM信號(hào)的頻譜由載頻分量，上邊帶，下邊帶 三部分組成。 上邊帶的頻譜結(jié)構(gòu)與原調(diào)信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)相同，下邊帶是上邊帶的鏡像。 下邊帶下邊帶載頻分量載頻分量上邊帶上邊帶0)(

7、0tmA0max( )Am t或HmAMfBB22（4）討論）討論AM信號(hào)是信號(hào)是帶有載波的雙邊帶信號(hào)帶有載波的雙邊帶信號(hào)，它的，它的帶寬帶寬為基帶信號(hào)帶為基帶信號(hào)帶寬的兩倍，即寬的兩倍，即上邊帶、下邊帶。上邊帶、下邊帶。都含有原調(diào)制信號(hào)的完整信息都含有原調(diào)制信號(hào)的完整信息 。包絡(luò)檢波包絡(luò)檢波不發(fā)生失真條件不發(fā)生失真條件 過(guò)調(diào)制。過(guò)調(diào)制。 2.AM2.AM信號(hào)的功率分配及調(diào)制效率信號(hào)的功率分配及調(diào)制效率 已調(diào)信號(hào)功率為：已調(diào)信號(hào)功率為： 功率分配：功率分配： （ 規(guī)律規(guī)律!） 注：注：Pc載波功率；載波功率；Ps邊帶功率；邊帶功率； 基帶信號(hào)功率?；鶐盘?hào)功率。調(diào)制效率：調(diào)制效率：顯然，顯然，

8、AM信號(hào)的調(diào)制效率總是小于信號(hào)的調(diào)制效率總是小于1。ttmAttmtAttmAtsPccccAMAM20222202202cos)(2cos)(coscos)()(scAMPPtmAP2)(22202220( )( )sAAMMPm tPAm t所載信息功率已調(diào)信號(hào)總功率2( )mPm t22)(20212AAtm2202222000/2( )133%/23( )AMAm tAAAm t 例例5.1 設(shè)設(shè)m(t)為正弦信號(hào)，進(jìn)行為正弦信號(hào)，進(jìn)行100的常規(guī)雙邊帶調(diào)幅，求的常規(guī)雙邊帶調(diào)幅，求此時(shí)的調(diào)制效率。此時(shí)的調(diào)制效率。 解：解： 依題意無(wú)妨設(shè)依題意無(wú)妨設(shè) 而而100調(diào)制調(diào)制就是就是 的調(diào)制，

9、即的調(diào)制，即因此因此 tAtm11cos)(max0)(tmA 10AA 由此可見(jiàn)，正弦波做由此可見(jiàn)，正弦波做100AM調(diào)制時(shí)，調(diào)制時(shí)，調(diào)制效率僅為調(diào)制效率僅為33.3%!3.3.AM信號(hào)的解調(diào)信號(hào)的解調(diào) 調(diào)制的逆過(guò)程叫做調(diào)制的逆過(guò)程叫做解調(diào)解調(diào)。AM信號(hào)的解調(diào)方法有兩種：相信號(hào)的解調(diào)方法有兩種：相干解調(diào)和包絡(luò)檢波解調(diào)。干解調(diào)和包絡(luò)檢波解調(diào)。2000( )( ) cos( )cos11( )( )cos222pAMcccststtAm ttAm tAm tt)(21)(0tmAtmo用一個(gè)低通濾波器，就無(wú)失真的恢復(fù)出原始的調(diào)制信號(hào)：用一個(gè)低通濾波器，就無(wú)失真的恢復(fù)出原始的調(diào)制信號(hào)： （1 1）

10、相干解調(diào)）相干解調(diào)原理：原理：乘法器移頻。乘法器移頻。關(guān)鍵：關(guān)鍵：與調(diào)制器同頻同相與調(diào)制器同頻同相位的載波。位的載波。 問(wèn)問(wèn)：同頻不同相？：同頻不同相？ 同相解調(diào)結(jié)果：同相解調(diào)結(jié)果：1/2幅度。幅度。(規(guī)律規(guī)律!)（2 2）包絡(luò)檢波法）包絡(luò)檢波法 原理：原理：AM信號(hào)波形的包絡(luò)與輸入信號(hào)波形的包絡(luò)與輸入基帶信號(hào)成正比，故可以用包絡(luò)基帶信號(hào)成正比，故可以用包絡(luò)檢波的方法恢復(fù)原始調(diào)制信號(hào)。檢波的方法恢復(fù)原始調(diào)制信號(hào)。)()(0tmAtmo包絡(luò)檢波器：包絡(luò)檢波器：一般由半波一般由半波/全波整流器和全波整流器和LPF組成。組成。電路由二極管電路由二極管D、電阻、電阻R和電容和電容C組成。組成。包絡(luò)檢波

11、器的輸出包絡(luò)檢波器的輸出與輸入信號(hào)的包絡(luò)十分相近，即：與輸入信號(hào)的包絡(luò)十分相近，即：（3 3）討論）討論 包絡(luò)檢波法屬于非相干解調(diào)法，其特點(diǎn)是：包絡(luò)檢波法屬于非相干解調(diào)法，其特點(diǎn)是：解調(diào)效率高解調(diào)效率高，解調(diào)器輸出近似為相干解調(diào)的解調(diào)器輸出近似為相干解調(diào)的2倍；倍；解調(diào)電路簡(jiǎn)單解調(diào)電路簡(jiǎn)單，特別是，特別是接收端不需要與發(fā)送端同頻同相位的載波信號(hào)，大大降低實(shí)接收端不需要與發(fā)送端同頻同相位的載波信號(hào)，大大降低實(shí)現(xiàn)難度?，F(xiàn)難度。 故幾乎所有的調(diào)幅（故幾乎所有的調(diào)幅（AM）式接收機(jī)都采用包絡(luò)檢波法）式接收機(jī)都采用包絡(luò)檢波法。采用采用AM傳輸信息傳輸信息 好處：好處：解調(diào)電路簡(jiǎn)單，可采用包絡(luò)檢波法。解調(diào)

12、電路簡(jiǎn)單，可采用包絡(luò)檢波法。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：調(diào)制效率低，載波分量不攜帶信息，但卻占據(jù)了調(diào)制效率低，載波分量不攜帶信息，但卻占據(jù)了大部分功率。大部分功率。 改進(jìn)措施：改進(jìn)措施：如果抑制載波分量的傳送，則可演變出另一如果抑制載波分量的傳送，則可演變出另一種調(diào)制方式，即抑制載波的雙邊帶調(diào)幅（種調(diào)制方式，即抑制載波的雙邊帶調(diào)幅（DSB-SC）。）。 5.1.2 5.1.2 抑制載波的雙邊帶調(diào)幅（抑制載波的雙邊帶調(diào)幅（DSB-SCDSB-SC） 1. 1. DSB信號(hào)的表達(dá)式、頻譜及帶寬信號(hào)的表達(dá)式、頻譜及帶寬 ttmtscDSBcos)()()()(21)(ccDSBMMS條件條件（在一般模型的基礎(chǔ)上）

13、（在一般模型的基礎(chǔ)上）： 濾波器濾波器為全通網(wǎng)絡(luò)：為全通網(wǎng)絡(luò)：H( )=K(=1);調(diào)制信號(hào)：調(diào)制信號(hào)：無(wú)直流分量，依然無(wú)直流分量，依然（2）表達(dá)式）表達(dá)式0)(tm（1 1）模型）模型（3）波形及頻譜波形及頻譜ttmtscDSBcos)()()()(21)(ccDSBMMS討論：討論：DSB信號(hào)不能進(jìn)行包絡(luò)檢波，只能相干解調(diào)；信號(hào)不能進(jìn)行包絡(luò)檢波，只能相干解調(diào)；除不含載頻分量離散譜外，除不含載頻分量離散譜外，DSB信號(hào)頻譜同于信號(hào)頻譜同于AM（由上下對(duì)（由上下對(duì)稱的兩個(gè)邊帶組成）稱的兩個(gè)邊帶組成）DSB信號(hào)是不帶載波的雙邊帶信號(hào)信號(hào)是不帶載波的雙邊帶信號(hào)；它的帶寬為基帶信號(hào)帶寬的兩倍：它的帶

14、寬為基帶信號(hào)帶寬的兩倍：HmAMDSBfBBB222. 2. DSB信號(hào)的功率分配及調(diào)制效率信號(hào)的功率分配及調(diào)制效率 由于不再包含載波成分，因此，由于不再包含載波成分，因此，DSB信號(hào)的功率就等于信號(hào)的功率就等于邊帶功率，是調(diào)制信號(hào)功率的一半，即邊帶功率，是調(diào)制信號(hào)功率的一半，即msDSBPtmPP21)(212顯然，顯然，DSB信號(hào)的調(diào)制效率為信號(hào)的調(diào)制效率為100%。 (規(guī)律規(guī)律!)3.DSB3.DSB信號(hào)的解調(diào)信號(hào)的解調(diào) DSB信號(hào)只能采用相干解調(diào)。信號(hào)只能采用相干解調(diào)。乘法器輸出為：乘法器輸出為：)(21)(tmtmo經(jīng)低通濾波器濾除高次項(xiàng)，得經(jīng)低通濾波器濾除高次項(xiàng)，得 2( )( )

15、 cos( )cos11( )( )cos222pDSBcccststtm ttm tm tt即無(wú)失真地恢復(fù)出原始電信號(hào)。即無(wú)失真地恢復(fù)出原始電信號(hào)。DSB調(diào)制的調(diào)制的好處好處:節(jié)省了載波發(fā)射功率，節(jié)省了載波發(fā)射功率，調(diào)制效率高調(diào)制效率高；調(diào)制調(diào)制電路簡(jiǎn)單電路簡(jiǎn)單，僅用一個(gè)乘法器就可實(shí)現(xiàn)。，僅用一個(gè)乘法器就可實(shí)現(xiàn)。 缺點(diǎn)缺點(diǎn):占用頻帶寬度比較寬，為基帶信號(hào)的占用頻帶寬度比較寬，為基帶信號(hào)的2倍。倍。 改進(jìn)招數(shù)？改進(jìn)招數(shù)？5.1.3 5.1.3 單邊帶調(diào)制（單邊帶調(diào)制（SSB） 考察：考察：由于由于DSB信號(hào)的上、下兩個(gè)邊帶是完全對(duì)稱的，皆攜信號(hào)的上、下兩個(gè)邊帶是完全對(duì)稱的，皆攜帶了調(diào)制信號(hào)的全

16、部信息，因此，從信息傳輸?shù)慕嵌葋?lái)考慮，帶了調(diào)制信號(hào)的全部信息，因此，從信息傳輸?shù)慕嵌葋?lái)考慮，僅傳輸其中一個(gè)邊帶就夠了。僅傳輸其中一個(gè)邊帶就夠了。1. SSB信號(hào)信號(hào)的產(chǎn)生的產(chǎn)生 產(chǎn)生產(chǎn)生SSB信號(hào)的方法很多，最基本的：信號(hào)的方法很多，最基本的：濾波法濾波法和和相移法相移法。（1）濾波法濾波法據(jù)據(jù)一般模型而建一般模型而建條件：條件： 濾波器濾波器為：為：調(diào)制信號(hào)：調(diào)制信號(hào)：調(diào)制信號(hào)基帶信號(hào)，調(diào)制信號(hào)基帶信號(hào)， 且且關(guān)鍵關(guān)鍵/注：注：0)(tm( )( )SSBHH( )( )( )( )LSBSSBUSBHHHH模型模型( )( )( )( )LSBSSBUSBHHHH模型模型頻譜頻譜)()()

17、(21)()()(SSBccSSBDSBSSBHMMHSS頻域頻域表達(dá)式表達(dá)式上邊帶頻譜圖:濾波法的技術(shù)難點(diǎn) 濾波特性很難做到具有陡峭的截止特性 例如，若經(jīng)過(guò)濾波后的話音信號(hào)的最低頻率為300Hz，則上下邊帶之間的頻率間隔為600Hz，即允許過(guò)渡帶為600Hz。在600Hz過(guò)渡帶和不太高的載頻情況下，濾波器不難實(shí)現(xiàn)；但當(dāng)載頻較高時(shí)，采用一級(jí)調(diào)制直接濾波的方法已不可能實(shí)現(xiàn)單邊帶調(diào)制。 可以采用多級(jí)（一般采用兩級(jí)）DSB調(diào)制及邊帶濾波的方法，即先在較低的載頻上進(jìn)行DSB調(diào)制，目的是增大過(guò)渡帶的歸一化值，以利于濾波器的制作。再在要求的載頻上進(jìn)行第二次調(diào)制。 當(dāng)調(diào)制信號(hào)中含有直流及低頻分量時(shí)濾波法就不

18、適用了。（2 2）用相移法形成）用相移法形成SSBSSB信號(hào)信號(hào)據(jù)時(shí)域表達(dá)式而建據(jù)時(shí)域表達(dá)式而建SSB信號(hào)的時(shí)域表示式設(shè)單頻調(diào)制信號(hào)為 載波為則DSB信號(hào)的時(shí)域表示式為若保留上邊帶，則有若保留下邊帶，則有tAtmmmcos)(ttcccos)(tAtAttAtsmcmmcmcmmDSB)cos(21)cos(21coscos)(1( )cos()2USBmCmstAt11coscossinsin22mmcmmcAtAt1( )cos()2LSBmCmstAt11coscossinsin22mmcmmcAttAtt兩式僅正負(fù)號(hào)不同將上兩式合并：式中，“”表示上邊帶信號(hào)，“+”表示下邊帶信號(hào)。希爾

19、伯特變換：上式中Am sinmt可以看作是Am cosmt 相移/2的結(jié)果。把這一相移過(guò)程稱為希爾伯特變換，記為“ ”，則有這樣，上式可以改寫為ttAttAtscmmcmmSSBsinsin21coscos21)( coscossin2mmmmmmAtAtAt11( )coscoscossin22SSBmmcmmcstAttAtt把上式推廣到一般情況 可得：式中，11( )coscoscossin22SSBmmcmmcstAttAttttmttmtsccSSBsin)(21cos)(21)( )( )( )( )m tm tm tM是的希爾伯特變換，若的傅里葉變換為( )( )sgnMMj s

20、gn)(/ )()(jMMHh111( )cos( )cossin2niiinniiiiiim tmtm tmtmtSSB信號(hào)的時(shí)域表示式信號(hào)的時(shí)域表示式為：為：ttmttmtsccSSBsin)(21cos)(21)(模型模型為為希爾伯特濾波希爾伯特濾波器器，它實(shí)質(zhì)上是一個(gè)，它實(shí)質(zhì)上是一個(gè)寬帶相移網(wǎng)絡(luò)，對(duì)寬帶相移網(wǎng)絡(luò)，對(duì) m(t)中的所有頻率分量中的所有頻率分量均相移均相移。 )(hH2/優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：不需要濾波器具有陡峭的截：不需要濾波器具有陡峭的截止特性。止特性。缺點(diǎn)缺點(diǎn)：寬帶相移網(wǎng)絡(luò)難用硬件實(shí)現(xiàn)。：寬帶相移網(wǎng)絡(luò)難用硬件實(shí)現(xiàn)。2. SSB2. SSB信號(hào)帶寬、功率和調(diào)制效率信號(hào)帶寬、功率和調(diào)

21、制效率HmDSBSSBfBBB2121( )412DSBBSSPmtP3. SSB信號(hào)的解調(diào)信號(hào)的解調(diào) SSB信號(hào)的解調(diào)也不能采用包絡(luò)檢波，只能采用相干解調(diào)，信號(hào)的解調(diào)也不能采用包絡(luò)檢波，只能采用相干解調(diào)，SSB信號(hào)不含載波成分，單邊帶幅度調(diào)制的信號(hào)不含載波成分，單邊帶幅度調(diào)制的效率也為效率也為100%。 (規(guī)律規(guī)律!)乘法器輸出為：乘法器輸出為：)(41)(tmtmo經(jīng)低通濾波后的解調(diào)輸出為經(jīng)低通濾波后的解調(diào)輸出為SSB信號(hào)的解調(diào)原理：信號(hào)的解調(diào)原理：ttmttmtmtttmttmtttmttmttstscccccccccSSBp2sin)(412cos)(41)(41sincos)(21c

22、os)(21cossin)(cos)(21cos)()(2是是DSB時(shí)的二分之一。時(shí)的二分之一。心得：心得：相干解調(diào)解出同相分量的一半，抑制正交分量。相干解調(diào)解出同相分量的一半，抑制正交分量。回顧回顧/小結(jié)：小結(jié)： AM調(diào)制：調(diào)制： 可采用包檢，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但調(diào)制效率低，最大可采用包檢，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但調(diào)制效率低，最大33； DSB調(diào)制：調(diào)制：調(diào)制效率高，但調(diào)制效率高，但信號(hào)占用頻帶寬；信號(hào)占用頻帶寬； SSB調(diào)制：調(diào)制：調(diào)制效率高，信號(hào)占用頻帶低，同于基帶信號(hào)。調(diào)制效率高，信號(hào)占用頻帶低，同于基帶信號(hào)。5.1.4 殘留邊帶調(diào)制（殘留邊帶調(diào)制（VSB） 特點(diǎn)：特點(diǎn)：殘留邊帶調(diào)制是介于單邊帶調(diào)制與雙邊

23、帶調(diào)制之間的殘留邊帶調(diào)制是介于單邊帶調(diào)制與雙邊帶調(diào)制之間的一種調(diào)制方式，它既克服了一種調(diào)制方式，它既克服了DSB信號(hào)占用頻帶寬的問(wèn)題，又信號(hào)占用頻帶寬的問(wèn)題，又解決了單邊帶濾波器不易實(shí)現(xiàn)的難題。解決了單邊帶濾波器不易實(shí)現(xiàn)的難題。原理：原理：在殘留邊帶調(diào)制中，除了傳送一個(gè)邊帶外，還保留了在殘留邊帶調(diào)制中，除了傳送一個(gè)邊帶外，還保留了另外一個(gè)邊帶的一部分。另外一個(gè)邊帶的一部分。 )()()(21VSBccVSBHMMS1. 殘留邊帶信號(hào)的產(chǎn)生殘留邊帶信號(hào)的產(chǎn)生HcVSBcVSBHH常數(shù)，)()(模型模型頻譜頻譜頻域表達(dá)式頻域表達(dá)式關(guān)鍵：殘留邊帶濾波器關(guān)鍵：殘留邊帶濾波器2. 2. 殘留邊帶信號(hào)的解

24、調(diào)殘留邊帶信號(hào)的解調(diào) 只能采用相干解調(diào)。只能采用相干解調(diào)。)()(21)(cVSBcVSBpSSS)()2()(41)(MMHSccVSBp)2()()(41ccVSBMMH1()()()()4oVSBcVSBcMMHH )()()(21VSBccVSBHMMS乘法器輸出：乘法器輸出： 而：而：代入上式得：代入上式得：經(jīng)經(jīng)LPF: 所以：所以：11( )( ),( )( )44OoMMm tm t同于同于DSB調(diào)制系統(tǒng)。調(diào)制系統(tǒng)。滿足互補(bǔ)對(duì)稱特性的滾降形狀可以有無(wú)窮多種，用的最多的滿足互補(bǔ)對(duì)稱特性的滾降形狀可以有無(wú)窮多種，用的最多的是是直線滾降直線滾降和和余弦滾降余弦滾降。幾何含義：幾何含義：

25、HVSB()在載頻附在載頻附近必須具有近必須具有互補(bǔ)對(duì)稱性互補(bǔ)對(duì)稱性。 HVSB()可以看作是對(duì)截止頻可以看作是對(duì)截止頻率為率為c的理想濾波器的進(jìn)行的理想濾波器的進(jìn)行“平滑平滑”“滾降滾降”的結(jié)果。的結(jié)果。由于由于“滾降滾降”，濾波器截止，濾波器截止頻率特性的頻率特性的“陡度陡度”變緩，變緩，實(shí)實(shí)現(xiàn)難度降低，但濾波器的帶寬現(xiàn)難度降低，但濾波器的帶寬變寬變寬。 HcVSBcVSBHH常數(shù)，)()(故要求：故要求：VSB與與SSB調(diào)制：調(diào)制：VSB帶寬：帶寬：介于介于BDSB、BSSB之間，但趨于之間，但趨于BSSB;由于由于VSB基本性能基本性能接近接近SSB，而，而VSB調(diào)制中的邊帶濾波器比調(diào)

26、制中的邊帶濾波器比SSB中的邊帶濾波器容易實(shí)現(xiàn)，所以中的邊帶濾波器容易實(shí)現(xiàn)，所以VSB調(diào)制在廣播電視、調(diào)制在廣播電視、通信等系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。通信等系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。5.1.5 線性調(diào)制的一般模型 濾波法模型在前幾節(jié)的討論基礎(chǔ)上，可以歸納出濾波法線性調(diào)制的一般模型如下： 按照此模型得到的輸出信號(hào)時(shí)域表示式為：按照此模型得到的輸出信號(hào)頻域表示式為：式中，只要適當(dāng)選擇H()，便可以得到各種幅度調(diào)制信號(hào)。)(cos)()(thttmtscm)()(21)(HMMSccm)()(thH移相法模型 coscoscossinsincoscossinsincoscossinsincoscossinsin

27、ccccccccccccccccchm ttdhm tttdhm ttdhm ttdthm tdthm tdth ttm tth tt cossincossinIcQcIcQcm thtm tthtm ttsttstt( ) ( )cos( )mcstm tth t上式表明，sm(t)可等效為兩個(gè)互為正交調(diào)制分量的合成。由此可以得到移相法線性調(diào)制的一般模型如下： ( )( )cos( ) inmIcQcsts ttst st( )( )( )IIs th tm t( )( )cosIch th tt( )( )( )QQsthtm t( )( )sinQchth tt它同樣適用于所有線性調(diào)制。

28、它同樣適用于所有線性調(diào)制。5.1.6 相干解調(diào)與包絡(luò)檢波相干解調(diào)相干解調(diào)器的一般模型 相干解調(diào)器原理：為了無(wú)失真地恢復(fù)原基帶信號(hào)，接收端必須提供一個(gè)與接收的已調(diào)載波嚴(yán)格同步（同頻同相）的本地載波（稱為相干載波），它與接收的已調(diào)信號(hào)相乘后，經(jīng)低通濾波器取出低頻分量，即可得到原始的基帶調(diào)制信號(hào)。相干解調(diào)器性能分析已調(diào)信號(hào)的一般表達(dá)式為 與同頻同相的相干載波c(t)相乘后，得經(jīng)低通濾波器后，得到因?yàn)閟I(t)是m(t)通過(guò)一個(gè)全通濾波器HI () 后的結(jié)果，故上式中的sd(t)就是解調(diào)輸出，即 ( )( )cos( ) inmIcQcsts ttst st ( )cos111( )( )cos2(

29、) in2222pmcIIcQcsts tts ts tts t st 1( )2dIsts t 1( )2dIststm t包絡(luò)檢波適用條件：AM信號(hào)，且要求|m(t)|max A0 ，包絡(luò)檢波器結(jié)構(gòu)：通常由半波或全波整流器和低通濾波器組成。例如，性能分析設(shè)輸入信號(hào)是 選擇RC滿足如下關(guān)系 式中fH 調(diào)制信號(hào)的最高頻率在大信號(hào)檢波時(shí)（一般大于0.5 V），二極管處于受控的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，檢波器的輸出為隔去直流后即可得到原信號(hào)m(t)。 ttmAtscAMcos)()(0cHfRCf /1 0( )dstAm t第第5 5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)前面的分析都是在沒(méi)有噪聲的條件下進(jìn)行的。實(shí)際上，

30、前面的分析都是在沒(méi)有噪聲的條件下進(jìn)行的。實(shí)際上，任何任何通信系統(tǒng)都避免不了噪聲的影響通信系統(tǒng)都避免不了噪聲的影響。從第從第3章的有關(guān)信道和噪聲的內(nèi)容可知，章的有關(guān)信道和噪聲的內(nèi)容可知，通信系統(tǒng)是把信通信系統(tǒng)是把信道加性噪聲中的起伏噪聲作為研究對(duì)象的道加性噪聲中的起伏噪聲作為研究對(duì)象的。而起伏噪聲。而起伏噪聲又可視為又可視為高斯白噪聲高斯白噪聲。因此，本節(jié)將要因此，本節(jié)將要研究信道存在加性高斯白噪聲時(shí)各種線研究信道存在加性高斯白噪聲時(shí)各種線性系統(tǒng)的抗噪聲性能可靠性研究性系統(tǒng)的抗噪聲性能可靠性研究。5.2 5.2 線性調(diào)制系統(tǒng)的抗操聲性能線性調(diào)制系統(tǒng)的抗操聲性能 第第5 5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)

31、制系統(tǒng)5.2.1 5.2.1 通信系統(tǒng)抗噪性能分析模型通信系統(tǒng)抗噪性能分析模型 由于加性噪聲只對(duì)已調(diào)信號(hào)的接收產(chǎn)生影響，因而調(diào)制由于加性噪聲只對(duì)已調(diào)信號(hào)的接收產(chǎn)生影響，因而調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能可用解調(diào)器的抗噪聲性能來(lái)衡量。系統(tǒng)的抗噪聲性能可用解調(diào)器的抗噪聲性能來(lái)衡量。分析解調(diào)器抗噪性能的分析解調(diào)器抗噪性能的一般模型一般模型：c( )in t( )n t為傳輸過(guò)程中疊加的為傳輸過(guò)程中疊加的高斯白高斯白噪聲：噪聲：0、2、n0/2;為為窄帶高斯噪聲窄帶高斯噪聲，可以表示為：，可以表示為：( )( )cos( )siniccscn tnttntt( )( )cos( )icn tV ttt其中，其中

32、， 為帶通濾波器的中心頻率為帶通濾波器的中心頻率 圖中 sm (t) 已調(diào)信號(hào) n(t) 信道加性高斯白噪聲 ni (t) 帶通濾波后的噪聲 mo(t) 輸出有用信號(hào) no(t) 輸出噪聲帶通濾波器帶通濾波器是高度為是高度為1、帶寬為、帶寬為B的的理想矩形函數(shù)理想矩形函數(shù)窄帶高斯噪聲窄帶高斯噪聲ni(t)功率功率Ni：BnNi02022( )( )( )ciisn tnnttNBn( )( )cos( )siniccscn tnttntt( )( )cos( )icn tV ttt解調(diào)器解調(diào)器輸出信噪比輸出信噪比輸入信噪比輸入信噪比 信噪比增益信噪比增益( (調(diào)制制度增益調(diào)制制度增益) )作為

33、不同調(diào)制方式下解調(diào)器抗噪作為不同調(diào)制方式下解調(diào)器抗噪性能的度量。它可以定義為：性能的度量。它可以定義為：iiooNSNSG/)()(22tntmNSoooo功率解調(diào)器輸出噪聲的平均平均功率解調(diào)器輸出有用信號(hào)的)()(22tntsNSimii功率解調(diào)器輸入噪聲的平均平均功率解調(diào)器輸入已調(diào)信號(hào)的5.2.2 5.2.2 線性調(diào)制相干解調(diào)的抗噪聲性能線性調(diào)制相干解調(diào)的抗噪聲性能特點(diǎn)：特點(diǎn)：相干解調(diào)屬于相干解調(diào)屬于線性解調(diào)線性解調(diào)，故在解調(diào)過(guò)程中，故在解調(diào)過(guò)程中，輸入輸入信號(hào)及噪聲可分開(kāi)單獨(dú)解調(diào)。信號(hào)及噪聲可分開(kāi)單獨(dú)解調(diào)。適用：適用：所有線性調(diào)制（所有線性調(diào)制（DSB、SSB、VSB、AM）信號(hào)）信號(hào)的

34、解調(diào)的解調(diào) 。相干解調(diào)時(shí)接收系統(tǒng)相干解調(diào)時(shí)接收系統(tǒng)模型：模型：解調(diào)器為解調(diào)器為同步解調(diào)器同步解調(diào)器，由相乘，由相乘器和器和LPF構(gòu)成。構(gòu)成。ttmtscmcos)()(ttmtmttmcc2cos)(21)(21cos)(2)(21)(tmtmo)(41)(22tmtmSoo1. DSB1. DSB調(diào)制系統(tǒng)的性能調(diào)制系統(tǒng)的性能 （1）求）求So輸出信號(hào)的功率輸出信號(hào)的功率解調(diào)器解調(diào)器輸入信號(hào)輸入信號(hào)乘法器輸出乘法器輸出經(jīng)經(jīng)LPF輸出信號(hào)輸出信號(hào)輸出信號(hào)功率輸出信號(hào)功率可直接寫出可直接寫出（規(guī)律（規(guī)律!）ttnttntncsccisin)(cos)()(2sin)(2cos)(21)(21cos

35、sin)(cos)(cos)(ttnttntntttnttnttncscccccsccci)(21)(tntnco222111( )( )( )444oociiNn tn tn tN（2）求）求NO輸出噪聲的功率輸出噪聲的功率解調(diào)器解調(diào)器噪聲輸入噪聲輸入乘法器輸出乘法器輸出經(jīng)經(jīng)LPF輸出噪聲輸出噪聲輸出噪聲功率輸出噪聲功率可直接寫出可直接寫出（規(guī)律（規(guī)律!）（3 3）求）求Si輸入信號(hào)功率輸入信號(hào)功率解調(diào)器輸入信號(hào)平均功率：解調(diào)器輸入信號(hào)平均功率： )(21cos)()(222tmttmtsScmi201( )2iimtSNn B、BntmNtmNSioo022)(41)(412/iiooDS

36、BNSNSG結(jié)論：結(jié)論： 解調(diào)器的解調(diào)器的輸入和輸出信噪比輸入和輸出信噪比： 調(diào)制制度增益調(diào)制制度增益：（規(guī)律（規(guī)律!）2.SSB2.SSB調(diào)制系統(tǒng)的性能調(diào)制系統(tǒng)的性能 （1）求）求So輸出信號(hào)的功率輸出信號(hào)的功率)(41)(tmtmo經(jīng)低通濾波后的解調(diào)輸出為經(jīng)低通濾波后的解調(diào)輸出為ttmttmtmtttmttmtttmttmttstscccccccccSSBp2sin)(412cos)(41)(41sincos)(21cos)(21cossin)(cos)(21cos)()(2心得：心得：相干解調(diào)解出同相分量的一半，抑制正交分量。相干解調(diào)解出同相分量的一半，抑制正交分量。)(161)(22t

37、mtmSooBnNtnNoiio4141)(412（2）求）求No輸出噪聲的功率輸出噪聲的功率（規(guī)律（規(guī)律!）（規(guī)律（規(guī)律!）)(41)(tmtmo（3 3）求求Si輸入信號(hào)的功率輸入信號(hào)的功率BntmBntmNSii02024)()(41BntmBntmNSoo02024)(41)(1611/iiooSSBNSNSG2221( )( )1(8)4m tmm tt2sin)()(2cos)(21)(212cos)(21)(2141sin)(21cos)(21)(222222ttmtmttmtmttmtmttmttmtsScccccmi結(jié)論：結(jié)論： 解調(diào)器的解調(diào)器的輸入和輸出信噪比輸入和輸出信噪

38、比： 調(diào)制制度增益調(diào)制制度增益：（規(guī)律（規(guī)律!）DSB解調(diào)器的調(diào)制制度增益是解調(diào)器的調(diào)制制度增益是SSB的二倍。因此是否就能說(shuō)：的二倍。因此是否就能說(shuō)：雙邊帶系統(tǒng)的抗噪性能優(yōu)于單邊帶系統(tǒng)？雙邊帶系統(tǒng)的抗噪性能優(yōu)于單邊帶系統(tǒng)？比較前提：比較前提：解調(diào)器的輸入噪聲功率譜密度解調(diào)器的輸入噪聲功率譜密度n0/2相同；相同； 輸入信號(hào)的功率輸入信號(hào)的功率Si也相等。也相等。具體分析如下：具體分析如下：HiDSBiiDSBiDSBiiDSBDSBoofnSBnSNSNSGNS0022HiSSBiiSSBiSSBiiSSBSSBoofnSBnSNSNSGNS001在相同的噪聲背景和相同的輸入信號(hào)功率條件下，

39、在相同的噪聲背景和相同的輸入信號(hào)功率條件下，DSB和和SSB在解調(diào)在解調(diào)器輸出端的信噪比是相等的。這就是說(shuō)，器輸出端的信噪比是相等的。這就是說(shuō)，從抗噪聲的觀點(diǎn)，從抗噪聲的觀點(diǎn)，SSB制式制式和和DSB制式是相同的。制式是相同的。但：但： DSB 占據(jù)的帶寬是SSB的2倍3.VSB3.VSB調(diào)制系統(tǒng)的性能調(diào)制系統(tǒng)的性能 VSB調(diào)制系統(tǒng)抗噪性能的分析方法與上面類似調(diào)制系統(tǒng)抗噪性能的分析方法與上面類似相干解調(diào)。相干解調(diào)。但但問(wèn)題問(wèn)題：采用的殘留邊帶濾波器的頻率特性形狀可能不同，：采用的殘留邊帶濾波器的頻率特性形狀可能不同，難以確定抗噪性能的一般計(jì)算公式。難以確定抗噪性能的一般計(jì)算公式。不過(guò)，不過(guò)，在

40、殘留邊帶濾波器滾降范圍不大的情況下，可將在殘留邊帶濾波器滾降范圍不大的情況下，可將VSB信號(hào)近似看成信號(hào)近似看成SSB信號(hào)，即信號(hào)，即 在這種情況下，在這種情況下，VSB調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能與調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能與SSB系統(tǒng)相同系統(tǒng)相同。( )( )VSBSSBstst解調(diào)器解調(diào)器輸入信號(hào)為：輸入信號(hào)為： 輸入噪聲為輸入噪聲為：注：注：包絡(luò)檢波屬于非線性解調(diào)，信號(hào)與噪聲無(wú)法分開(kāi)處理。包絡(luò)檢波屬于非線性解調(diào)，信號(hào)與噪聲無(wú)法分開(kāi)處理。0( )( )cosAMcstAm ttttnttntncsccisin)(cos)()(5.2.3 5.2.3 常規(guī)調(diào)幅包絡(luò)檢波的抗噪聲性能常規(guī)調(diào)幅包絡(luò)檢波的抗噪聲性能

41、 AM信號(hào)可采用相干解調(diào)或信號(hào)可采用相干解調(diào)或包絡(luò)檢波包絡(luò)檢波。實(shí)際中，常用簡(jiǎn)單。實(shí)際中，常用簡(jiǎn)單的包絡(luò)檢波法解調(diào)。的包絡(luò)檢波法解調(diào)。1. 模型：模型：一般模型中的解調(diào)器具體為包絡(luò)檢波器。一般模型中的解調(diào)器具體為包絡(luò)檢波器。2. .輸入信號(hào)功率輸入信號(hào)功率Si、噪聲功率、噪聲功率Ni和輸入信噪比和輸入信噪比Si/ Ni )(212)(2202tmAtsSmiBntnNii02)(2200( )2iiSAm tNn B0( )( )cosAMcstAm ttttnttntncsccisin)(cos)()(（規(guī)律（規(guī)律!）3. 輸出信號(hào)功率輸出信號(hào)功率So、噪聲功率、噪聲功率No、輸、輸出出信噪

42、比信噪比So/ No 、GAM 非線性解調(diào)，信號(hào)與噪聲無(wú)法分開(kāi)處理。非線性解調(diào)，信號(hào)與噪聲無(wú)法分開(kāi)處理。解調(diào)器輸入的信號(hào)加噪聲的合成波形是解調(diào)器輸入的信號(hào)加噪聲的合成波形是 ：其中其中合成包絡(luò)：合成包絡(luò)：0( )( )( )( )cos( )sin( )cos( )AMiccsccstn tAm tn ttn ttA ttt)()()()(220tntntmAtAsc理想包絡(luò)檢波器的輸出就是理想包絡(luò)檢波器的輸出就是A(t)。檢波器輸出中檢波器輸出中有用信號(hào)與噪聲無(wú)法完全分開(kāi)有用信號(hào)與噪聲無(wú)法完全分開(kāi)，因此，計(jì)算輸，因此，計(jì)算輸出信噪比是件困難的事。為簡(jiǎn)化起見(jiàn)，考慮兩種特殊情況：出信噪比是件困難

43、的事。為簡(jiǎn)化起見(jiàn)，考慮兩種特殊情況： 大信噪比情況大信噪比情況 小信噪比情況小信噪比情況 （1）大信噪比情況）大信噪比情況)()()(220tntntmAsc2220020000000( )( )2( )( )( )( )( )2( )( )2( )( ) 1( )( )( ) 1( )( )( )ccsccccA tAm tAm t n tntntAm tAm t n tn tAm tAm tn tAm tAm tAm tn t大信噪比大信噪比（輸入信號(hào)幅度遠(yuǎn)大于噪聲幅度），（輸入信號(hào)幅度遠(yuǎn)大于噪聲幅度），即即 :)()()()(220tntntmAtAsc12(1)1/2,1xxx )()

44、()(0tntmAtAc即：即：此時(shí)此時(shí)輸出信號(hào)功率、噪聲功率和信噪比：輸出信號(hào)功率、噪聲功率和信噪比：)(2tmSoBntntnNico022)()(BntmNSoo02)()()(2/2202tmAtmNSNSGiiooAM2/)(202Atm32AMG)()()(0tntmAtAc調(diào)制制度增益：調(diào)制制度增益：0max( )Am t對(duì)于對(duì)于100調(diào)制調(diào)制（即（即 ），且又是），且又是單音頻正弦信號(hào)單音頻正弦信號(hào)輸入時(shí)：輸入時(shí)：2200( )2iiSAm tNn B（規(guī)律（規(guī)律!）)()()(022tmAtntnsc小信噪比小信噪比（噪聲幅度遠(yuǎn)大于輸入信號(hào)幅度），（噪聲幅度遠(yuǎn)大于輸入信號(hào)幅度

45、），即即:（2）小信噪比情況）小信噪比情況此時(shí)此時(shí)22200220220220( )( )2( )( )( )( )2( )( )( )( )2( )( )( )( ) 1( )( )2( )( ) 1cos ( )( )ccsccsccscsA tAm tAm t n tntntAm t n tntntAm t n tntntntntAm tV ttV t)()()()(220tntntmAtAsc( )( )arctan( )scnttnt22( )( )( )csV tn tn t)(cos)()()(0ttmAtVtA即：即：結(jié)論：結(jié)論： 在大信噪比情況下，在大信噪比情況下，AM信號(hào)包

46、絡(luò)檢波器的性能幾信號(hào)包絡(luò)檢波器的性能幾乎與同步檢測(cè)器相同；但隨著信噪比的減小，包絡(luò)檢波器將乎與同步檢測(cè)器相同；但隨著信噪比的減小，包絡(luò)檢波器將在一個(gè)特定輸入信噪比值上出現(xiàn)門限效應(yīng)。在一個(gè)特定輸入信噪比值上出現(xiàn)門限效應(yīng)。 同步解調(diào)器不存在門限效應(yīng)。同步解調(diào)器不存在門限效應(yīng)。 )(cos)()()(0ttmAtVtA討論：討論： 調(diào)制信號(hào)調(diào)制信號(hào)m(t)無(wú)法與噪聲分開(kāi)，包絡(luò)中不存在單獨(dú)的信號(hào)無(wú)法與噪聲分開(kāi)，包絡(luò)中不存在單獨(dú)的信號(hào)項(xiàng)項(xiàng)m(t) 。有用信號(hào)。有用信號(hào)m(t)被噪聲所被噪聲所擾亂擾亂，m(t)cos(t) 只能看作是只能看作是噪聲。噪聲。 這種情況下，這種情況下，輸出信噪比不是按比例地隨

47、著輸入信噪比輸出信噪比不是按比例地隨著輸入信噪比下降，而是急劇惡化。通常把這種現(xiàn)象稱為下降，而是急劇惡化。通常把這種現(xiàn)象稱為門限效應(yīng)門限效應(yīng)。開(kāi)始。開(kāi)始出現(xiàn)門限效應(yīng)的輸入信噪比稱為出現(xiàn)門限效應(yīng)的輸入信噪比稱為門限值門限值。第第5 5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)5.3 5.3 角度調(diào)制（非線性調(diào)制）的原理角度調(diào)制（非線性調(diào)制）的原理 及抗噪聲性能及抗噪聲性能 第第5 5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)引言：引言：非線性調(diào)制：非線性調(diào)制：已調(diào)信號(hào)頻譜不再是原基帶信號(hào)頻譜的線性搬移，而是頻譜已調(diào)信號(hào)頻譜不再是原基帶信號(hào)頻譜的線性搬移，而是頻譜的非線性變換，的非線性變換，會(huì)產(chǎn)生與頻譜搬移不同的新的頻率

48、成分會(huì)產(chǎn)生與頻譜搬移不同的新的頻率成分。實(shí)現(xiàn)方法：實(shí)現(xiàn)方法：通過(guò)通過(guò)改變載波的頻率和相位改變載波的頻率和相位角度角度來(lái)實(shí)現(xiàn)。即載波的幅度保來(lái)實(shí)現(xiàn)。即載波的幅度保持不變，而載波的頻率或相位隨基帶信號(hào)變化。持不變，而載波的頻率或相位隨基帶信號(hào)變化。分類：分類：角調(diào)制可分為角調(diào)制可分為頻率調(diào)制（頻率調(diào)制（FM）和和相位調(diào)制（相位調(diào)制（PM）。與幅度調(diào)制技術(shù)的優(yōu)勢(shì)與幅度調(diào)制技術(shù)的優(yōu)勢(shì)：角度調(diào)制最突出的優(yōu)勢(shì)是其：角度調(diào)制最突出的優(yōu)勢(shì)是其較高較高的抗噪聲性能的抗噪聲性能5.3 5.3 角度調(diào)制（非線性調(diào)制）的原理及抗噪聲性能角度調(diào)制（非線性調(diào)制）的原理及抗噪聲性能 5.3.1 5.3.1 角度調(diào)制的基本概

49、念角度調(diào)制的基本概念 1. 1. 一般表達(dá)式一般表達(dá)式 )(cos)(ttAtscm)()(tmKtP( )ctt)(t( )/( )/ccdttdtdtdtdttd/)(名詞：名詞：瞬時(shí)相位瞬時(shí)相位瞬時(shí)相位偏移瞬時(shí)相位偏移瞬時(shí)瞬時(shí)角角頻率頻率瞬時(shí)瞬時(shí)角角頻偏頻偏2. PM調(diào)制調(diào)制是指是指瞬時(shí)相位偏移瞬時(shí)相位偏移隨隨基帶信號(hào)基帶信號(hào)而而線性變化線性變化，即，即式中Kp 調(diào)相靈敏度調(diào)相靈敏度，含義是單位調(diào)制信號(hào)幅度引起PM信號(hào)的相位偏移量相位偏移量，單位是rad/V調(diào)相信號(hào)調(diào)相信號(hào)可表示為可表示為 ：)(cos)(tmKtAtsPcPM)()(tmKtP ( )cos( )coscossinmm

50、ppmmcPMcpmmcpmmmm tAttK m tK AtdtttdtdtK AtdtK At若，則則可得則可得調(diào)頻信號(hào)調(diào)頻信號(hào)：( )( )fdtKmtd t( )cos( )tFMcfstAtKmd3. FM調(diào)制調(diào)制是指是指瞬時(shí)頻率偏移隨基帶信號(hào)而線性變化瞬時(shí)頻率偏移隨基帶信號(hào)而線性變化，即，即)(cos)(ttAtscm式中， Kf 調(diào)頻靈敏度，單位是rad/sV( )( )tftKmd 00( )cos( )( )( )costmmfcFMtcfcfcmmm tAttKmddtttdtdtKmddtK m tAt若，則可見(jiàn)可見(jiàn)：FM和和PM非常相似，如果預(yù)先不知道調(diào)制信號(hào)的具體形非

51、常相似，如果預(yù)先不知道調(diào)制信號(hào)的具體形式，則無(wú)法判斷已調(diào)信號(hào)是調(diào)頻信號(hào)還是調(diào)相信號(hào)。式，則無(wú)法判斷已調(diào)信號(hào)是調(diào)頻信號(hào)還是調(diào)相信號(hào)。 2. FM、PM的關(guān)系的關(guān)系PM較較FM僅少了一個(gè)積分！僅少了一個(gè)積分！ 實(shí)現(xiàn)方法實(shí)現(xiàn)方法: :可見(jiàn)：可見(jiàn)：調(diào)頻與調(diào)相并無(wú)本質(zhì)區(qū)別，兩者之間可以互換縮減研究調(diào)頻與調(diào)相并無(wú)本質(zhì)區(qū)別，兩者之間可以互換縮減研究?jī)?nèi)容；內(nèi)容； 為為FM、PM信號(hào)的實(shí)現(xiàn)信號(hào)的實(shí)現(xiàn)/調(diào)制）、解調(diào)提供了新的方法。調(diào)制）、解調(diào)提供了新的方法。( )cos( )tFMcfstAtKmd)(cos)(tmKtAtsPcPM 單音調(diào)制FM與PM設(shè)調(diào)制信號(hào)為單一頻率的正弦波，即 用它對(duì)載波進(jìn)行相位調(diào)制時(shí)，

52、將上式代入 得到式中，mp = Kp Am 調(diào)相指數(shù)，表示最大的相位偏移。( )coscos2mmmmm tAtAf t)(cos)(tmKtAtspcPMPM( )coscoscpmmstAtK AtcosscpmAtm cot 用它對(duì)載波進(jìn)行頻率調(diào)制時(shí)，將代入得到FM信號(hào)的表達(dá)式式中調(diào)頻指數(shù)，表示最大的相位偏移最大角頻偏 最大頻偏。 ( )coscos2mmmmm tAtAf tFM( )coscoscfmmstAtK Ad ( )cos( )FMcfstAtKmdcosncfmAtm sitfmfmmmK AfmffmK Afmfmf 5.3.2 5.3.2 窄帶調(diào)頻與寬帶調(diào)頻窄帶調(diào)頻與

53、寬帶調(diào)頻 定義定義/ /分類：分類：根據(jù)根據(jù)調(diào)制后載波瞬時(shí)相位偏移的大小調(diào)制后載波瞬時(shí)相位偏移的大小，可將頻率，可將頻率調(diào)制分為寬帶調(diào)頻（調(diào)制分為寬帶調(diào)頻（WBFM）與窄帶調(diào)頻（）與窄帶調(diào)頻（NBFM）。當(dāng)）。當(dāng) 時(shí)，稱為時(shí)，稱為NBFM 。否則，稱為。否則，稱為WBFM 。 max( )6tfKmd 時(shí)域表示式將FM信號(hào)一般表示式展開(kāi)得到當(dāng)滿足窄帶調(diào)頻條件時(shí)，故上式可簡(jiǎn)化為( )cos( )tFMcfstAtKmdcoscos( )sinsin( )ttcfcfAtKmdAtKmd1tfdmK)(cos( )1sin( )( )tfttffKmdKmdKmd( )os( )sintNBFMc

54、fcstActAKmdt1. 窄帶調(diào)頻（窄帶調(diào)頻（NBFM） 頻域表示式利用以下傅里葉變換對(duì)可得NBFM信號(hào)的頻域表達(dá)式)()(sin)()(cos)()(ccccccjttMtmjMdttm)()(（設(shè)m(t)的均值為0） ()()1( )sin2cccccMMm t dttNBFM( ) ()()ccsA ()()2fccccAKMM( )os( )sintNBFMcfcstActAKmdt NBFM和AM信號(hào)頻譜的比較 兩者都含有一個(gè)載波和位于處的兩個(gè)邊帶，所以它們的帶寬相同 不同的是，NBFM的兩個(gè)邊頻分別乘了因式1/( - c)和1/( + c) ，由于因式是頻率的函數(shù)，所以這種加權(quán)

55、是頻率加權(quán)，加權(quán)的結(jié)果引起調(diào)制信號(hào)頻譜的失真。 另外，NBFM的一個(gè)邊帶和AM反相。1( ) ()()()()2AMccccSAMM NBFM( ) ()()ccsA ()()2fccccAKMM NBFM和AM信號(hào)頻譜的比較舉例以單音調(diào)制為例。設(shè)調(diào)制信號(hào) 則NBFM信號(hào)為AM信號(hào)為按照上兩式畫出的頻譜圖和矢量圖如下：tAtmmmcos)( )cos( )sintNBFMcfcstAtAKmdt1cossinsincmfmcmAtAA Kttcoscos()cos()2mFccmcmmAA KAttt(cos)cosAMmmcsAAttscoscoscmmcAcotAtcoscos()cos(

56、)2mccmcmAAttt( )coscos()cos()2mFNBFMccmcmmAA KstAttt coscos()cos()2mAMccmcmAstAttt 矢量圖 (a) AM (b) NBFM在AM中，兩個(gè)邊頻的合成矢量與載波同相，所以只有幅度的變化，無(wú)相位的變化；而在NBFM中，由于下邊頻為負(fù)，兩個(gè)邊頻的合成矢量與載波則是正交相加，所以NBFM不僅有相位的變化，幅度也有很小的變化。這正是兩者的本質(zhì)區(qū)別 。由于NBFM信號(hào)最大頻率偏移較小，占據(jù)的帶寬較窄，但是其抗干擾性能比AM系統(tǒng)要好得多，因此得到較廣泛的應(yīng)用。 2. 2. 寬帶調(diào)頻寬帶調(diào)頻（WBFM） 分析思路：分析思路：為使問(wèn)

57、題簡(jiǎn)化，先研究單音調(diào)制的情況，然后把為使問(wèn)題簡(jiǎn)化，先研究單音調(diào)制的情況，然后把分析的結(jié)果推廣到多音情況。分析的結(jié)果推廣到多音情況。（1 1）單頻調(diào)制時(shí)寬帶調(diào)頻信號(hào)的頻域表達(dá)）單頻調(diào)制時(shí)寬帶調(diào)頻信號(hào)的頻域表達(dá)設(shè)單頻調(diào)制信號(hào)為設(shè)單頻調(diào)制信號(hào)為tAtmmmcos)( )cos( )cossin()cos()tFMcfcfmnfcmnstAtKmdAtmtAJmnt則單音調(diào)頻信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式為：則單音調(diào)頻信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式為： fmfmmmK Afmf式中：式中： 調(diào)頻指數(shù)調(diào)頻指數(shù)： 最大頻偏最大頻偏：fmK A相應(yīng)相應(yīng)頻譜頻譜：)()( )()(mcmcnfnFMnnmJAS式中式中：Jn(mf)為為

58、第一類第一類n階貝塞爾函數(shù)階貝塞爾函數(shù)，它是調(diào)頻指數(shù)的函數(shù)，它是調(diào)頻指數(shù)的函數(shù) 。可見(jiàn)：可見(jiàn)：調(diào)頻信號(hào)的頻譜中含有無(wú)窮多個(gè)頻率分量。調(diào)頻信號(hào)的頻譜中含有無(wú)窮多個(gè)頻率分量。帶寬？帶寬？特點(diǎn)：特點(diǎn)：各次邊頻幅度各次邊頻幅度Jn(mf) 隨著隨著n的增大的增大而減小！而減?。〗Y(jié)論：結(jié)論：FM信號(hào)各次信號(hào)各次邊頻幅度邊頻幅度Jn(mf) 隨著隨著n的增大而減??！的增大而減??！( )()cos()FMnfcmnstAJmntFM信號(hào)的頻譜不再是調(diào)制信號(hào)頻譜的線性搬移，而是一種信號(hào)的頻譜不再是調(diào)制信號(hào)頻譜的線性搬移，而是一種非線性過(guò)程。非線性過(guò)程。 某單音寬帶調(diào)頻波的頻譜：圖中只畫出了單邊振幅譜。 )()

59、( )()(mcmcnfnFMnnmJAS（2）調(diào)頻信號(hào)的帶寬 理論上調(diào)頻信號(hào)的頻帶寬度為無(wú)限寬。 實(shí)際上邊頻幅度隨著n的增大而逐漸減小，因此調(diào)頻信號(hào)可近似認(rèn)為具有有限頻譜。 通常采用的原則是，信號(hào)的頻帶寬度應(yīng)包括幅度大于未調(diào)載波的10%以上的邊頻分量。 當(dāng)mf 1以后，取邊頻數(shù)n = mf + 1即可。因?yàn)閚 mf + 1以上的邊頻幅度均小于0.1。 被保留的上、下邊頻數(shù)共有2n = 2(mf + 1)個(gè)，相鄰邊頻之間的頻率間隔為fm，所以調(diào)頻波的有效帶寬為它稱為卡森（Carson）公式。 )( 2) 1( 2mmfFMfffmB)()( )()(mcmcnfnFMnnmJAS（3 3）FM

60、FM信號(hào)的功率信號(hào)的功率22APFM( )cossinFMcfmstAtmt調(diào)頻信號(hào)雖然頻率在不停地變化，但振幅不變調(diào)頻信號(hào)雖然頻率在不停地變化，但振幅不變!而功率僅由幅度決定，與頻率無(wú)關(guān)，故：而功率僅由幅度決定，與頻率無(wú)關(guān)，故：)()( )()(mcmcnfnFMnnmJASmFMfDB) 1(2（4）任意限帶信號(hào)調(diào)制時(shí)寬帶調(diào)頻信號(hào)的帶寬）任意限帶信號(hào)調(diào)制時(shí)寬帶調(diào)頻信號(hào)的帶寬 調(diào)制信號(hào)的最高頻率調(diào)制信號(hào)的最高頻率: 最大頻率偏移最大頻率偏移:頻偏比頻偏比:mffD/max( )ffKm tmf2()2(1)FMmfmBffmf fmfmmmK AfmffmK A5.3.35.3.3調(diào)頻信號(hào)的