模擬調(diào)制系統(tǒng)

模擬調(diào)制系統(tǒng)第一頁(yè)，共七十二頁(yè)，2022年，8月28日概述：調(diào)制的功能及分類一、調(diào)制的功能1、信道傳輸頻率特性的需要2、把基帶信號(hào)調(diào)制到較高的頻率使天線容易輻射3、便于頻率分配4、有利于實(shí)現(xiàn)信道多路復(fù)用，提高系統(tǒng)的傳輸有效性5、可減少噪聲和干擾的影響，提高系統(tǒng)的傳輸可靠性第二頁(yè)，共七十二頁(yè)，2022年，8月28日二、調(diào)制的分類1、根據(jù)調(diào)制信號(hào)的分類模擬調(diào)制數(shù)字調(diào)制2、根據(jù)載波分類連續(xù)波調(diào)制：高頻載波是正弦波脈沖波調(diào)制：載波是脈沖序列第三頁(yè)，共七十二頁(yè)，2022年，8月28日4、根據(jù)調(diào)制前后信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)關(guān)系分類線性調(diào)制

非線性調(diào)制

3、根據(jù)調(diào)制器的功能分類幅度調(diào)制頻率調(diào)制相位調(diào)制第四頁(yè)，共七十二頁(yè)，2022年，8月28日3.1模擬信號(hào)的線性調(diào)制第五頁(yè)，共七十二頁(yè)，2022年，8月28日載波：幅度角頻率初相位調(diào)制信號(hào)f(t)調(diào)制后：瞬時(shí)幅度載波的相位偏移A(t)隨f(t)作線性變換，稱線性調(diào)制或幅度調(diào)制；(t)或(t)的導(dǎo)數(shù)隨f(t)作線性變換，稱非線性調(diào)制或角度調(diào)制；第六頁(yè)，共七十二頁(yè)，2022年，8月28日一、抑制載波雙邊帶調(diào)幅（DSB-SC）1、時(shí)域表達(dá)式及頻譜圖第七頁(yè)，共七十二頁(yè)，2022年，8月28日f(shuō)(t)t調(diào)制信號(hào)時(shí)域波形圖s(t)t輸出信號(hào)時(shí)域波形圖時(shí)域波形圖

1F()B01/2－

0SDSB()2B頻譜圖c(t)t載波信號(hào)時(shí)域波形圖c()0-0第八頁(yè)，共七十二頁(yè)，2022年，8月28日3、平均功率及效率2、帶寬BDSB=2B第九頁(yè)，共七十二頁(yè)，2022年，8月28日線性調(diào)制：在時(shí)域內(nèi)已調(diào)信號(hào)隨著調(diào)制信號(hào)的變化而變化；頻域內(nèi)：頻譜的平行搬移。第十頁(yè)，共七十二頁(yè)，2022年，8月28日f(shuō)(t)sDSB(t)cosct雙邊帶調(diào)幅調(diào)制模型4、抑制載波的雙邊帶信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)第十一頁(yè)，共七十二頁(yè)，2022年，8月28日F()10SDSB()1/2c－c雙邊帶調(diào)制F’()1/2c－c2c－2c低通濾波器雙邊帶信號(hào)的解調(diào)sDSB(t)cosctsd(t)相干解調(diào)第十二頁(yè)，共七十二頁(yè)，2022年，8月28日練習(xí)題：若調(diào)制信號(hào)f(t)，載波信號(hào)為c(t)，若采用抑制載波的雙邊帶調(diào)制，畫出調(diào)制信號(hào)、載波信號(hào)、已調(diào)信號(hào)的時(shí)域波形圖和頻譜圖。第十三頁(yè)，共七十二頁(yè)，2022年，8月28日f(shuō)(t)t01t01c(t)sDSB（t)t01C()F()00SDSB()0100π－100π400π－400π300π500π－500π－300π1/21第十四頁(yè)，共七十二頁(yè)，2022年，8月28日第十五頁(yè)，共七十二頁(yè)，2022年，8月28日二、常規(guī)雙邊帶調(diào)制系統(tǒng)1、常規(guī)雙邊帶調(diào)制（AM）信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式及波形調(diào)制信號(hào)f(t),其平均值為0，即f(t)=0;載波的初相位為0，振幅為1調(diào)制后表達(dá)式：若調(diào)制信號(hào)為余弦波信號(hào)，載波頻率為調(diào)制信號(hào)頻率的4倍，其振幅均為1，其表達(dá)式為：第十六頁(yè)，共七十二頁(yè)，2022年，8月28日A0=2A+f(t)t0132t012sAM（t）3正常調(diào)幅f(t)t01t01c(t)第十七頁(yè)，共七十二頁(yè)，2022年，8月28日A0+f(t)A0=1t012t012sAM（t）A0=0sAM（t)t01f(t)t01滿調(diào)幅過(guò)調(diào)幅第十八頁(yè)，共七十二頁(yè)，2022年，8月28日調(diào)幅指數(shù)2、頻譜特性第十九頁(yè)，共七十二頁(yè)，2022年，8月28日F()10BSAM()1/20AA-cc2B第二十頁(yè)，共七十二頁(yè)，2022年，8月28日4、功率分配調(diào)制效率載波功率邊帶功率3、帶寬BAM=2B第二十一頁(yè)，共七十二頁(yè)，2022年，8月28日例：則，經(jīng)AM調(diào)制后的AM信號(hào)功率為多少？其調(diào)制效率為多少？最大調(diào)制效率可達(dá)多少？4、應(yīng)用調(diào)幅廣播（AM）——常規(guī)調(diào)幅方式，收音機(jī)波段：中波535KHz~1605KHz,自由空間，地區(qū)性廣播

短波3.9MHz~18MHz，電離層反射，距離數(shù)千公里第二十二頁(yè)，共七十二頁(yè)，2022年，8月28日f(shuō)(t)sAM(t)cosctA0常規(guī)調(diào)幅調(diào)制模型F()10常規(guī)調(diào)幅調(diào)制SAM()1/2c－cA0A0t012sAM（t）35、常規(guī)調(diào)幅的調(diào)制與解調(diào)第二十三頁(yè)，共七十二頁(yè)，2022年，8月28日常規(guī)調(diào)幅信號(hào)的解調(diào)t012sd（t）3sAM（t）sd（t）非相干解調(diào)包絡(luò)檢波F()10SAM()1/2c－cA0A0第二十四頁(yè)，共七十二頁(yè)，2022年，8月28日三、單邊帶調(diào)制（SSB）頻譜圖SHSB()

C-

C

C-

CHLSB()

C-

CB1/2

C-

CSLSB()B1/2HHSB()

C-

CSDSB()2B1/2上邊帶調(diào)制下邊帶調(diào)制第二十五頁(yè)，共七十二頁(yè)，2022年，8月28日四、殘留邊帶調(diào)制（VSB）頻譜圖

C-

CSDSB()2B1/2HVSB()SVSB()

C-

CB1/2

C-

CB1/2HVSB()SVSB()殘留上邊帶殘留下邊帶第二十六頁(yè)，共七十二頁(yè)，2022年，8月28日練習(xí)題1.已知：調(diào)制信號(hào)f(t)=cos

0t；載波信號(hào)c(t)=cos4

0t;請(qǐng)畫出調(diào)制信號(hào)、載波信號(hào)及AM、DSB、HSB、LSB調(diào)制時(shí)的頻譜圖(AM時(shí)直流電平為A0)

0-

0F(

)w0-w0F(w)4w0-4w0w

0-

0SDSB(

)4

0-4

0w5

03

0-3

0-5

0ww0-w0SAM(w)4w0-4w0w5W03W0-3W0-5W0第二十七頁(yè)，共七十二頁(yè)，2022年，8月28日練習(xí)題ww0-w0SUSB(w)4w0-4w0w5W0-5W0ww0-w0SLSB(w)4w0-4w0w3W0-3W0第二十八頁(yè)，共七十二頁(yè)，2022年，8月28日作業(yè)p661、已調(diào)信號(hào)為試畫出該信號(hào)的頻譜及其經(jīng)過(guò)包絡(luò)檢波得厚輸出波形。2、試比較常規(guī)雙邊帶調(diào)制和抑制載波的雙邊帶調(diào)制的異同。第二十九頁(yè)，共七十二頁(yè)，2022年，8月28日3.3模擬信號(hào)的非線性調(diào)制系統(tǒng)瞬時(shí)相角瞬時(shí)幅度一、調(diào)頻信號(hào)與調(diào)相信號(hào)常量第三十頁(yè)，共七十二頁(yè)，2022年，8月28日相移常數(shù)1、相位調(diào)制（PM:PhaseModulation

）2、頻率調(diào)制(FM:FrequencyModulation)頻偏常數(shù)（表征調(diào)頻器的靈敏度）載波頻率(常數(shù))第三十一頁(yè)，共七十二頁(yè)，2022年，8月28日AMFM各種調(diào)制時(shí)的時(shí)域波形圖時(shí)域波形圖f(t)f(t)f(t)第三十二頁(yè)，共七十二頁(yè)，2022年，8月28日結(jié)論：1、FM信號(hào)是一個(gè)等幅波，它的幅度與調(diào)制信號(hào)無(wú)關(guān)；2、FM信號(hào)的頻率與調(diào)制信號(hào)電壓有比例關(guān)系第三十三頁(yè)，共七十二頁(yè)，2022年，8月28日二、頻率調(diào)制FM（p59）1、窄帶調(diào)頻和寬帶調(diào)頻的定義(P59)由調(diào)頻所引起的最大瞬時(shí)相位偏移遠(yuǎn)小于30o時(shí)，就稱為窄帶調(diào)頻（NBFM:narrowbandfrequencymodulation）不滿足窄帶條件的調(diào)頻稱為寬帶調(diào)頻（WBFM:WideBandfrequencymodulation）(3-3-9)第三十四頁(yè)，共七十二頁(yè)，2022年，8月28日2、窄帶調(diào)頻的帶寬（P60）

m0F()－

m

c0

c

－

m

c+

m-

c-

c

－

m--

c+

mSNBFM()

c0

c

－

m

c+

m-

c-

c

－

m--

c+

mSAM()第三十五頁(yè)，共七十二頁(yè)，2022年，8月28日3、寬帶調(diào)頻的帶寬(P61)

c+

m

c

c

－

m

FM=0.5

c+3

m

c

c

－3

m

FM=2

c

c+10

m

c-10

mFM=8卡森公式（3-3-14）

c+9m

c-9m18

m6

m第三十六頁(yè)，共七十二頁(yè)，2022年，8月28日窄帶調(diào)頻寬帶調(diào)頻第三十七頁(yè)，共七十二頁(yè)，2022年，8月28日4、調(diào)頻信號(hào)的功率已調(diào)信號(hào)的總功率＝未調(diào)載波的功率＝A2/2總功率與調(diào)制過(guò)程及調(diào)頻指數(shù)無(wú)關(guān)第三十八頁(yè)，共七十二頁(yè)，2022年，8月28日5、調(diào)頻信號(hào)的應(yīng)用1、調(diào)頻廣播（WBFM）2、超短波電臺(tái)（NBFM）第三十九頁(yè)，共七十二頁(yè)，2022年，8月28日（一）、調(diào)頻信號(hào)的產(chǎn)生1、直接調(diào)頻法FMf(t)sFM(t)VCCf0變?nèi)莨躥(t)sFM(t)電壓/電流f(t)sFM(t)載波發(fā)生器6、調(diào)頻信號(hào)調(diào)制與解調(diào)2、間接調(diào)頻法p32積分器調(diào)相器f(t)sFM(t)第四十頁(yè)，共七十二頁(yè)，2022年，8月28日（二）、調(diào)頻信號(hào)的解調(diào)－非相干解調(diào)調(diào)頻信號(hào)有相干解調(diào)和非相干解調(diào)兩種方式相干解調(diào)——窄帶調(diào)頻信號(hào)非相干解調(diào)——窄帶和寬帶調(diào)頻信號(hào)第四十一頁(yè)，共七十二頁(yè)，2022年，8月28日f(shuō)c斜率為Kd輸入頻率輸出電壓限幅器及帶通微分器包絡(luò)檢波低通濾波器sd(t)鑒頻器鑒頻器特性及組成第四十二頁(yè)，共七十二頁(yè)，2022年，8月28日3.2，3.4模擬調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能一、線性調(diào)制系統(tǒng)的調(diào)制與解調(diào)f(t)sAM(t)cosctA0常規(guī)調(diào)幅調(diào)制模型f(t)sDSB(t)cosct雙邊帶調(diào)幅調(diào)制模型第四十三頁(yè)，共七十二頁(yè)，2022年，8月28日講解內(nèi)容1、相干解調(diào)的分析模型？2、抗噪聲性能通過(guò)什么質(zhì)量指標(biāo)描述？其意義是什么？3、AM、DSB、SSB抗噪聲性能的比較？（用指標(biāo)G、帶寬、解調(diào)方式說(shuō)明）4、不同調(diào)制方式之間如何比較其抗噪聲性能？我們的問(wèn)題？第四十四頁(yè)，共七十二頁(yè)，2022年，8月28日單邊帶調(diào)制的實(shí)現(xiàn)采用濾波法二、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)的抗噪聲性能分析模型帶通濾波器低通濾波器s(t)n(t)si(t)ni(t)so(t)no(t)cd(t)=cosct高斯白噪聲窄帶高斯白噪聲1、抗噪聲性能分析模型（p52）我們的目標(biāo)；在給定s(t)及n

(t)的情況下，1、確定各種解調(diào)器的輸入及輸出信噪比；2、對(duì)各種調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能作出評(píng)價(jià)第四十五頁(yè)，共七十二頁(yè)，2022年，8月28日2、信噪比（SNR:singalnoiseratio）p52信號(hào)功率噪聲功率3、信噪比增益（G:Gain）

——衡量系統(tǒng)抗噪聲性能的重要參數(shù)表征信號(hào)通過(guò)系統(tǒng)傳輸后信噪比的改善情況，G越大抗噪聲性能越好第四十六頁(yè)，共七十二頁(yè)，2022年，8月28日回顧：能量譜密度和功率譜密度功率譜密度(周期性信號(hào))：能量譜密度（非周期性信號(hào)）：第四十七頁(yè)，共七十二頁(yè)，2022年，8月28日n0/2高斯白噪聲雙邊功率譜密度Pn()噪聲功率譜密度窄帶高斯白噪聲（AM、DSB）n0/2

0-

0Pn()2B

B窄帶高斯白噪聲（USB）n0/2

0-

0Pn()B窄帶高斯白噪聲（LSB）n0/2

0-

0Pn()注意；我們遇到的絕大多數(shù)噪聲都是高斯白噪聲。我們?cè)诜治鰡?wèn)題時(shí)都將噪聲作為高斯白噪聲處理?。0高斯白噪聲單邊功率譜密度Pn()第四十八頁(yè)，共七十二頁(yè)，2022年，8月28日

1w|F(w)|2B調(diào)制信號(hào)功率譜圖功率譜圖信號(hào)功率譜圖注意這里哦！表示的是功率譜密度面積表示功率第四十九頁(yè)，共七十二頁(yè)，2022年，8月28日功率譜圖

01/4－

0|SDSB()|22B

01/4－

0|Sam()|22B

01/4－

0|SLSB()|2B

01/4－

0|SUSB()|2B調(diào)制后信號(hào)功率譜第五十頁(yè)，共七十二頁(yè)，2022年，8月28日疊加噪聲的調(diào)制信號(hào)（輸入信號(hào)）功率譜圖

1|F()|2Bn0/2功率譜圖輸入信噪比＝第五十一頁(yè)，共七十二頁(yè)，2022年，8月28日功率譜圖疊加噪聲的輸出信號(hào)功率譜

01/4－

0|SDSB()|22B

01/4－

0|SAM()|22B

01/4－

0|SLSB()|2B

01/4－

0|SUSB()|2B信噪比＝第五十二頁(yè)，共七十二頁(yè)，2022年，8月28日4、結(jié)論：①SDB解調(diào)器的信噪比改善了一倍，原因是相干解調(diào)把噪聲中的正交分量抑制掉了，從而使噪聲功率減半的緣故②SSB中信號(hào)和噪聲有相同的表示形式，所以在相干解調(diào)過(guò)程中，信號(hào)和噪聲的正交分量均被抑制調(diào)，故信噪比沒(méi)有改善，即G=1③AM在大信噪比時(shí)G<1第五十三頁(yè)，共七十二頁(yè)，2022年，8月28日總結(jié)調(diào)制方式帶寬SNRiSNRoG典型解調(diào)方式DSB2B2相干解調(diào)SSBB1相干解調(diào)VSB略大于BAM2B包絡(luò)檢波B：基帶信號(hào)帶寬f(t)為單頻正弦信號(hào)時(shí)<＝2/3第五十四頁(yè)，共七十二頁(yè)，2022年，8月28日例：若某一通信系統(tǒng)輸入信號(hào)為f(t),經(jīng)下列調(diào)制后求：（1）合成信號(hào)g(t)的頻譜表達(dá)式，并畫出其頻譜圖（2）寫出已調(diào)波s(t)頻域表達(dá)式，并畫出其頻譜圖f(t)s(t)cosctg(t)cosmtF()m-m0解:第五十五頁(yè)，共七十二頁(yè)，2022年，8月28日G()m-m0-2m2m1/2S()m-m0-cc1/21/4c＋2mc-2m－c＋2m第五十六頁(yè)，共七十二頁(yè)，2022年，8月28日作業(yè)1、page66,二大題1，4，5第五十七頁(yè)，共七十二頁(yè)，2022年，8月28日f(shuō)c斜率為Kd輸入頻率輸出電壓限幅器及帶通微分器包絡(luò)檢波低通濾波器sd(t)鑒頻器鑒頻器特性及組成三、非線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能P62第五十八頁(yè)，共七十二頁(yè)，2022年，8月28日帶通濾波器低通濾波器sFM(t)n(t)si(t)ni(t)so(t)no(t)高斯白噪聲限幅鑒頻解調(diào)器寬帶調(diào)頻系統(tǒng)抗噪聲性能分析模型第五十九頁(yè)，共七十二頁(yè)，2022年，8月28日模擬調(diào)制性能比較調(diào)制方式帶寬G典型應(yīng)用DSB2B2較少應(yīng)用SSBB1短波無(wú)線電廣播話音頻分多路VSB略大于B商用電視廣播AM2B中短波無(wú)線電廣播FM2(1+FM)fm超短波電臺(tái)(窄帶FM)調(diào)頻立體聲廣播（寬帶FM）B：基帶信號(hào)帶寬第六十頁(yè)，共七十二頁(yè)，2022年，8月28日作業(yè)總結(jié)模擬調(diào)制的知識(shí)，用圖表形式畫出。內(nèi)容包括第六十一頁(yè)，共七十二頁(yè)，2022年，8月28日本章主要內(nèi)容線性與非線性調(diào)制就是調(diào)制前后信號(hào)頻譜之間是否存在線性關(guān)系。即頻譜是否是線性搬移來(lái)確定。AM、DSB調(diào)制的時(shí)域波形如何？AM、DSB調(diào)制的頻譜特性如何？AM解調(diào)采用包絡(luò)檢波方法，DSB解調(diào)采用相干解調(diào)。在輸入信號(hào)功率相同的情況下，線性調(diào)制中抗噪聲性能DSB與SSB同DSB優(yōu)于AM調(diào)制。線性調(diào)制系統(tǒng)頻帶利用率較高，但抗干擾能力較差；非線性調(diào)制系統(tǒng)頻帶利用率較差，但抗干擾能力較好。第六十二頁(yè)，共七十二頁(yè)，2022年，8月28日小結(jié)

1、通常按照調(diào)制前、后信號(hào)頻譜之間是否存在線性關(guān)系來(lái)將模擬調(diào)制分為線性調(diào)制和非線性調(diào)制兩大類。線性調(diào)制——常規(guī)雙邊帶調(diào)制AM、抑制載波的雙邊帶調(diào)制DSB、單邊帶調(diào)制SSB和殘留邊帶調(diào)制VSB；非線性調(diào)制——頻率調(diào)制和相位調(diào)制。2、優(yōu)缺點(diǎn)：線性調(diào)制系統(tǒng)頻帶利用率較高，但抗干擾能力較差；非線性系統(tǒng)則正好與此相反。第六十三頁(yè)，共七十二頁(yè)，2022年，8月28日3、從抗噪聲能力的角度出發(fā)：調(diào)頻系統(tǒng)性能最好，單邊帶系統(tǒng)和抑制載波的雙邊帶系統(tǒng)次之，常規(guī)雙邊帶調(diào)制信號(hào)由于絕大部分功率都分配在載波功率上，其抗聲性能最差。調(diào)頻系統(tǒng)的調(diào)頻指數(shù)越大，其抗噪聲性能越好，但傳輸信號(hào)所需的帶寬也越寬，常用于高質(zhì)量要求的遠(yuǎn)距離通信系統(tǒng)如微波接力、衛(wèi)星通信系統(tǒng)以及調(diào)頻廣播系統(tǒng)中。第六十四頁(yè)，共七十二頁(yè)，2022年，8月28日3.5頻分復(fù)用（FDM）

所謂多路復(fù)用是指在同一個(gè)信道上同時(shí)傳輸多路信號(hào)而互不干擾的一種技術(shù)。為了在接收端能夠?qū)⒉煌返男盘?hào)區(qū)分開來(lái)，必須使不同路的信號(hào)具有不同的特征。最常用的多路復(fù)用方式是頻分復(fù)用（FDM）、時(shí)分復(fù)用（TDM）和碼分復(fù)用（CDM）。按頻段區(qū)分信號(hào)的方法叫