第五章 模擬調(diào)制系統(tǒng)——非線性調(diào)制

1、邯鄲學(xué)院邯鄲學(xué)院第四章第四章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)通信原理及實(shí)驗(yàn)通信原理及實(shí)驗(yàn)20082008電子信息工程電子信息工程4.3.1 角度調(diào)制邯鄲學(xué)院邯鄲學(xué)院回顧回顧調(diào)制的概念：調(diào)制的概念： 將基帶信號(hào)進(jìn)行各種變換后再傳輸?shù)倪^程將基帶信號(hào)進(jìn)行各種變換后再傳輸?shù)倪^程（1）波形特點(diǎn)：幅度隨基帶信號(hào)變化呈正比變化（2）頻譜特點(diǎn)：從基帶簡單的搬移到頻帶上頻譜的搬移是線性的，所以稱為線性調(diào)制線性調(diào)制邯鄲學(xué)院邯鄲學(xué)院Ac+m(t)上邊帶下邊帶下邊帶上邊帶twtmAtucccos)()()()(21)()()(cccccMMAu邯鄲學(xué)院邯鄲學(xué)院cos0tOttOm(t)sDSB(t)OtOccM()OHHS

2、DSB()Occ載波反相點(diǎn)2Hm(t)M()twtmtScDSBcos)()()(21)(21)(ccDSBwwMwwMwS邯鄲學(xué)院邯鄲學(xué)院F () HHSDSB() ccOO 上邊帶 下邊帶 下邊帶 上邊帶 ccO上邊帶頻譜O cc下邊帶頻譜)()()(wHwSwSSSBDSBSSB邯鄲學(xué)院邯鄲學(xué)院M()2B2BODSB()ccO(a)(b)SSB()OccccVSB()O(c)(d)()()(21)(wHwwMwwMwSVSBccVSB邯鄲學(xué)院邯鄲學(xué)院引言引言 角度調(diào)制與線性調(diào)制不同，已調(diào)信號(hào)頻譜不再是原調(diào)制信號(hào)頻譜的線性搬移，而是頻譜的非線性變換，會(huì)產(chǎn)生與頻譜搬移不同的新的頻率成分，故又

3、稱為非線性調(diào)制。邯鄲學(xué)院邯鄲學(xué)院引言引言2.分類分類頻率調(diào)制：改變載波的瞬時(shí)頻率相位調(diào)制：改變載波的瞬時(shí)相位均為角度變化，統(tǒng)稱角度調(diào)制 1.對(duì)比對(duì)比線性調(diào)制：改變信號(hào)幅度進(jìn)行頻譜搬移，基帶頻譜 結(jié)構(gòu)不變非線性調(diào)制：頻譜搬移后基帶譜結(jié)構(gòu)改變，是非線 性變換邯鄲學(xué)院邯鄲學(xué)院0101020203034.3.1 角度調(diào)制的基本概念角度調(diào)制的基本概念4.3.2 窄帶調(diào)頻窄帶調(diào)頻4.3.3 寬帶調(diào)頻寬帶調(diào)頻04044.3.4 調(diào)頻信號(hào)的產(chǎn)生與解調(diào)調(diào)頻信號(hào)的產(chǎn)生與解調(diào)邯鄲學(xué)院邯鄲學(xué)院4.3.1 角度調(diào)制的基本概念dttdw/ )(調(diào)頻波時(shí)域表達(dá)式： )(cos)(ttwAtacc瞬時(shí)頻率偏移 w是調(diào)制信號(hào)m

4、(t)的線性函數(shù)： )(tmKwf調(diào)頻靈敏度：fK（起始相位設(shè)為零） 1、調(diào)頻波的時(shí)域表達(dá)式、調(diào)頻波的時(shí)域表達(dá)式dttmktf)()(邯鄲學(xué)院邯鄲學(xué)院則調(diào)頻信號(hào)的一般表達(dá)式一般表達(dá)式為： )(cos)(cos)(dttmKtwAdttwAtufccc下面研究調(diào)制信號(hào)為單一頻率余弦波的特殊情況：( )cosmm tUtcosccmcuUw t即： 則單一頻率余弦調(diào)制的調(diào)頻波電壓表示單一頻率余弦調(diào)制的調(diào)頻波電壓表示為： cos(sin)cmcfuUw tmt其中， .mfmfwk Um為調(diào)頻波的最大相位偏移又稱調(diào)頻指數(shù) 1、調(diào)頻波的時(shí)域表達(dá)式、調(diào)頻波的時(shí)域表達(dá)式4.3.1 角度調(diào)制的基本概念邯鄲學(xué)

5、院邯鄲學(xué)院mwfm.mfmwk U是表征調(diào)頻波的兩個(gè)重要參數(shù)。與調(diào)制信號(hào)幅度成正比而與調(diào)制信號(hào)頻率無關(guān)；與有調(diào)制信號(hào)幅度引起的最大頻偏成正比，而與調(diào)制信號(hào)頻率成反比。1、調(diào)頻波的時(shí)域表達(dá)式、調(diào)頻波的時(shí)域表達(dá)式.mfmfwk Um4.3.1 角度調(diào)制的基本概念邯鄲學(xué)院邯鄲學(xué)院調(diào)頻波波形 u t 0 t u(t) o o om o+m 2 t o (t) t o (t) o mf (a) (b) (c) (d) m ( )cosmm tUtcos(sin)cmcfuUw tmtdttdwtmKwwtwcfc)()()(tfsinm邯鄲學(xué)院邯鄲學(xué)院2、調(diào)相波的時(shí)域表達(dá)式、調(diào)相波的時(shí)域表達(dá)式瞬時(shí)相位偏

6、移 )(t是調(diào)制信號(hào) m(t)的線性函數(shù)： )()(tmKtp調(diào)相靈敏度：pK瞬時(shí)相位： 為載波相位twtmKtwtcPc)()(則調(diào)相信號(hào)的一般表達(dá)式一般表達(dá)式為： )(cos)(tmKtwAtuPcc4.3.1 角度調(diào)制的基本概念調(diào)相波時(shí)域表達(dá)式： )(cos)(ttwAtacc邯鄲學(xué)院邯鄲學(xué)院2、調(diào)相波的時(shí)域表達(dá)式、調(diào)相波的時(shí)域表達(dá)式則單一頻率余弦調(diào)制的調(diào)相波電壓表示單一頻率余弦調(diào)制的調(diào)相波電壓表示為： cos(cos)cmcpuUw tmt其中 ppmmk U是調(diào)相波最大相位偏移又稱調(diào)相指數(shù)。 ( )cosptmt瞬時(shí)相位偏移： .mpmpwk Um 其中 4.3.1 角度調(diào)制的基本概

7、念( )cosmm tUtcosccmcuUw t即：邯鄲學(xué)院邯鄲學(xué)院調(diào)相波調(diào)相波v t02 to ( t) to( t)o(a)( c )( d)m( )cosmm tUt( )sincmw twwtcos(cos)cmcpuUw tmtcospmt可以看到調(diào)頻波和調(diào)相波在當(dāng)調(diào)制信號(hào)為單一頻率音頻信號(hào)時(shí)，兩種已調(diào)波的頻譜結(jié)構(gòu)是類似的。邯鄲學(xué)院邯鄲學(xué)院2、調(diào)相波的時(shí)域表達(dá)式、調(diào)相波的時(shí)域表達(dá)式mwpmmwmUpmmU、是表征調(diào)相波的兩個(gè)重要參數(shù)，與調(diào)制信號(hào)幅度、頻率成正比；只與調(diào)制信號(hào)幅度成正比而與調(diào)制頻率無關(guān)與調(diào)頻波不同。.mpmpwk Um ppmmk U4.3.1 角度調(diào)制的基本概念邯鄲

8、學(xué)院邯鄲學(xué)院2、調(diào)相波的時(shí)域表達(dá)式、調(diào)相波的時(shí)域表達(dá)式tdtt0)(t）（dttdtw)()(是角度調(diào)制的兩個(gè)基本關(guān)系式，它說明了瞬時(shí)相位是瞬時(shí)角速度對(duì)時(shí)間的積分，同樣，瞬時(shí)角頻率為瞬時(shí)相位對(duì)時(shí)間的變化率。由于頻率與相位之間存在著微頻率與相位之間存在著微積分關(guān)系積分關(guān)系，因此不論是調(diào)頻還是調(diào)相，結(jié)果使瞬時(shí)頻結(jié)果使瞬時(shí)頻率和瞬時(shí)相位都發(fā)生變化率和瞬時(shí)相位都發(fā)生變化。只是變化規(guī)律與調(diào)制信號(hào)的關(guān)系不同。4.3.1 角度調(diào)制的基本概念邯鄲學(xué)院邯鄲學(xué)院2、調(diào)相波的時(shí)域表達(dá)式、調(diào)相波的時(shí)域表達(dá)式對(duì)調(diào)頻而言對(duì)調(diào)頻而言 mfmwk U.mfmfwk Um.mpmpwk Um 頻偏頻偏調(diào)相指數(shù)調(diào)相指數(shù)對(duì)調(diào)相而言

9、對(duì)調(diào)相而言ppmmk U4.3.1 角度調(diào)制的基本概念邯鄲學(xué)院邯鄲學(xué)院 由此可知，調(diào)頻波的頻偏與調(diào)制頻率由此可知，調(diào)頻波的頻偏與調(diào)制頻率 無關(guān)，調(diào)頻指數(shù)無關(guān)，調(diào)頻指數(shù)m mf f則則與與 成反比；調(diào)相波的頻偏成反比；調(diào)相波的頻偏p p與與 成正比，調(diào)相指數(shù)則與成正比，調(diào)相指數(shù)則與 無關(guān)。無關(guān)。這是調(diào)頻、調(diào)相二種調(diào)制方法的根本區(qū)別。它們之間的關(guān)系參這是調(diào)頻、調(diào)相二種調(diào)制方法的根本區(qū)別。它們之間的關(guān)系參見下圖。見下圖。 o m=KfUmm f.fmk UmW= o mp = KpUm m= KpUm (a) (b) 頻偏和調(diào)制指數(shù)與調(diào)制頻率的關(guān)系頻偏和調(diào)制指數(shù)與調(diào)制頻率的關(guān)系( (當(dāng)當(dāng)U U 恒定時(shí)恒定時(shí)) ) (a) (a) 調(diào)頻波；調(diào)頻波；(b) (b) 調(diào)相波調(diào)相波 4.3.1 角度調(diào)制的基本概念邯鄲學(xué)院邯鄲學(xué)院表表1 FM波和波和PM波的比較波的比較調(diào)制信號(hào)調(diào)制信號(hào)m(t)，載波，載波Umcos 0(t)FM波波PM波波數(shù)學(xué)表達(dá)數(shù)學(xué)表達(dá)式式瞬時(shí)頻率瞬時(shí)頻率瞬時(shí)相位瞬時(shí)相位最大頻偏最大頻偏調(diào)制指數(shù)