1、1第五章第五章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)2本章主要內(nèi)容：本章主要內(nèi)容：q 線性調(diào)制的原理線性調(diào)制的原理q 線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能q 非線性調(diào)制原理非線性調(diào)制原理q 非線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能非線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能q 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q小小 結(jié)結(jié)第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)3q 調(diào)制的概念及分類調(diào)制的概念及分類第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)是按原始電信號(hào)的變化規(guī)律去改變載波某些是按原始電信號(hào)的變化規(guī)律去改變載波某些參量的過程，把信號(hào)轉(zhuǎn)換成適合在信道中傳參量的過程，把信號(hào)轉(zhuǎn)換成適合在信道中傳輸?shù)男问?。輸?shù)男问?。調(diào)制器調(diào)制器H(

2、)m(t)c(t)sm(t)調(diào)制信號(hào)調(diào)制信號(hào)載波信號(hào)載波信號(hào)已調(diào)信號(hào)已調(diào)信號(hào)模擬調(diào)制模擬調(diào)制數(shù)字調(diào)制數(shù)字調(diào)制連續(xù)載波調(diào)制連續(xù)載波調(diào)制脈沖載波調(diào)制脈沖載波調(diào)制幅度調(diào)制幅度調(diào)制頻率調(diào)制頻率調(diào)制相位調(diào)制相位調(diào)制線性調(diào)制線性調(diào)制非線性調(diào)制非線性調(diào)制4第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)q 調(diào)制在通信系統(tǒng)中的作用調(diào)制在通信系統(tǒng)中的作用u 易于輻射，提高傳輸性能易于輻射，提高傳輸性能u 實(shí)現(xiàn)多路復(fù)用，提高信道利用率實(shí)現(xiàn)多路復(fù)用，提高信道利用率u 擴(kuò)展信號(hào)帶寬，提高抗干擾能力擴(kuò)展信號(hào)帶寬，提高抗干擾能力q 最常用的模擬調(diào)制方式最常用的模擬調(diào)制方式u 線性調(diào)制（幅度調(diào)制）線性調(diào)制（幅度調(diào)制）u 非線性調(diào)制（角

3、度調(diào)制）非線性調(diào)制（角度調(diào)制）載波為正弦波載波為正弦波55.1 線性調(diào)制線性調(diào)制q 定義定義輸出已調(diào)信號(hào)的頻譜和輸入調(diào)制信號(hào)的頻譜輸出已調(diào)信號(hào)的頻譜和輸入調(diào)制信號(hào)的頻譜之間滿足線性搬移的關(guān)系。之間滿足線性搬移的關(guān)系。 q 四種具體的調(diào)制方法四種具體的調(diào)制方法u振幅調(diào)制（振幅調(diào)制（AM）u雙邊帶調(diào)制（雙邊帶調(diào)制（DSB）u單邊帶調(diào)制（單邊帶調(diào)制（SSB）u殘留邊帶調(diào)制（殘留邊帶調(diào)制（VSB） 65.1 線性調(diào)制線性調(diào)制5.1.1 振幅調(diào)制（振幅調(diào)制（AMAM）AMAM信號(hào)時(shí)域表示：信號(hào)時(shí)域表示： AMAM信號(hào)的頻譜：信號(hào)的頻譜： 外加直流外加直流分量分量載載 波波ttmtAttmAtscccAM

4、cos)(coscos)()(00)()(21)()()(0ccccAMMMAS75.1 線性調(diào)制線性調(diào)制時(shí)域波形圖時(shí)域波形圖頻譜圖頻譜圖載頻載頻分量分量載頻載頻分量分量下邊帶下邊帶下邊帶下邊帶上邊帶上邊帶上邊帶上邊帶 AMAM信號(hào)是帶有載波分量的雙邊帶信號(hào)。信號(hào)是帶有載波分量的雙邊帶信號(hào)。包絡(luò)檢包絡(luò)檢波解調(diào)波解調(diào)85.1 線性調(diào)制線性調(diào)制q AMAM信號(hào)特性信號(hào)特性u(píng) 帶帶 寬寬帶寬是基帶信號(hào)帶寬帶寬是基帶信號(hào)帶寬f fH H的兩倍：的兩倍： HAMfB2u 平均功率平均功率22202222200( )( ) coscos( )cos2( )cosAMAMccccPstAm ttAtm tt

5、A m tt一般假設(shè)調(diào)制信號(hào)均值為一般假設(shè)調(diào)制信號(hào)均值為0 0，即：，即： 0)(tmScAMPPtmAP2)(2220載波功率載波功率 邊帶功率邊帶功率95.1 線性調(diào)制線性調(diào)制u 調(diào)制效率調(diào)制效率q AMAM信號(hào)特性（續(xù)）信號(hào)特性（續(xù)） 2220SAMAMmtPPAmt由于只有邊帶攜帶有用信息，而載波并不攜帶由于只有邊帶攜帶有用信息，而載波并不攜帶信息，所以有用功率占總功率的比值，稱為信息，所以有用功率占總功率的比值，稱為調(diào)調(diào)制效率制效率。 3/1AM AMAM信號(hào)功率利用率較低，用于中短波調(diào)幅廣信號(hào)功率利用率較低，用于中短波調(diào)幅廣播播tAtmmmcos)( 2/2/2202mmmAAAm

6、ax max 0AAm滿調(diào)制滿調(diào)制101010第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)學(xué)習(xí)內(nèi)容：學(xué)習(xí)內(nèi)容：q 線性調(diào)制線性調(diào)制l振幅調(diào)制（調(diào)幅）振幅調(diào)制（調(diào)幅）l雙邊帶調(diào)制雙邊帶調(diào)制l單邊帶調(diào)制單邊帶調(diào)制l殘留邊帶調(diào)制殘留邊帶調(diào)制l線性調(diào)制信號(hào)的解調(diào)線性調(diào)制信號(hào)的解調(diào)q 線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能q 非線性調(diào)制非線性調(diào)制q 1111復(fù)復(fù) 習(xí)：習(xí)：q 調(diào)制的概念及分類調(diào)制的概念及分類q 線性調(diào)制概念線性調(diào)制概念q AM AM調(diào)制模型調(diào)制模型q AM AM信號(hào)頻譜特點(diǎn)信號(hào)頻譜特點(diǎn)第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)125.1 線性調(diào)制線性調(diào)制5.1.2 雙邊帶調(diào)制（雙邊帶調(diào)制（D

7、SBDSB）u時(shí)域表示式時(shí)域表示式：無直流分量：無直流分量A A0 0ttmtscDSBcos)()(u頻頻 譜譜：無載頻分量：無載頻分量 )()(21)(ccDSBMMSu曲曲 線：線： p調(diào)制效率調(diào)制效率：100p優(yōu)優(yōu) 點(diǎn)點(diǎn)：節(jié)省了載波：節(jié)省了載波功率。功率。p缺缺 點(diǎn)點(diǎn)：不能用包絡(luò)：不能用包絡(luò)檢波，需用相干檢波，檢波，需用相干檢波，較復(fù)雜。較復(fù)雜。135.1 線性調(diào)制線性調(diào)制5.1.3 單邊帶調(diào)制（單邊帶調(diào)制（SSBSSB）q 原原 理理雙邊帶信號(hào)兩個(gè)邊帶中的任意一個(gè)都包含了調(diào)雙邊帶信號(hào)兩個(gè)邊帶中的任意一個(gè)都包含了調(diào)制信號(hào)頻譜制信號(hào)頻譜M( ( ) )的所有頻譜成分，因此僅傳輸?shù)乃蓄l譜

8、成分，因此僅傳輸其中一個(gè)邊帶即可。其中一個(gè)邊帶即可。q 實(shí)現(xiàn)方法實(shí)現(xiàn)方法 濾波法濾波法 相移法相移法145.1 線性調(diào)制線性調(diào)制q 濾波法實(shí)現(xiàn)濾波法實(shí)現(xiàn)SSBSSBu濾波法原理圖濾波法原理圖H( ( ) )為單邊帶濾波器的傳輸函數(shù)：為單邊帶濾波器的傳輸函數(shù)：1,( )( )0,cUSBcHH保留上邊帶保留上邊帶或或：1,( )( )0,cLSBcHH保留下邊帶保留下邊帶155.1 線性調(diào)制線性調(diào)制uSSBSSB信號(hào)的頻譜信號(hào)的頻譜 ( )( )SSBDSBSSHu上邊帶頻譜圖上邊帶頻譜圖p難難 點(diǎn)點(diǎn)：邊帶濾波：邊帶濾波器的制作，很難實(shí)器的制作，很難實(shí)現(xiàn)陡峭的截止特性?，F(xiàn)陡峭的截止特性。p解決方

9、法解決方法：采用：采用多級(jí)多級(jí)DSB調(diào)制及邊調(diào)制及邊帶濾波帶濾波165.1 線性調(diào)制線性調(diào)制q 相移法實(shí)現(xiàn)相移法實(shí)現(xiàn)SSBSSBu相移法原理圖相移法原理圖ttmcsin)(21希爾伯特濾波器希爾伯特濾波器是一個(gè)使相位滯后是一個(gè)使相位滯后 /2的全通移的全通移相網(wǎng)絡(luò)相網(wǎng)絡(luò)，其傳遞函數(shù)為，其傳遞函數(shù)為sgn)(/ )()(jMMHh希爾伯特希爾伯特濾波器濾波器p優(yōu)優(yōu) 點(diǎn)點(diǎn)：不需要濾不需要濾波器具有陡峭的截止波器具有陡峭的截止特性特性。p缺缺 點(diǎn)點(diǎn)：寬帶相移寬帶相移網(wǎng)絡(luò)難用硬件實(shí)現(xiàn)。網(wǎng)絡(luò)難用硬件實(shí)現(xiàn)。+：保留下邊帶：保留下邊帶-：保留上邊帶：保留上邊帶175.1 線性調(diào)制線性調(diào)制5.1.4 殘留邊帶

10、調(diào)制（殘留邊帶調(diào)制（VSBVSB）u原原 理理介于介于SSB與與DSB之間的一種折中方式，既克服了之間的一種折中方式，既克服了DSBDSB信信號(hào)占用頻帶寬的缺點(diǎn)，又解決了號(hào)占用頻帶寬的缺點(diǎn)，又解決了SSBSSB信號(hào)實(shí)現(xiàn)中的困難。信號(hào)實(shí)現(xiàn)中的困難。185.1 線性調(diào)制線性調(diào)制u濾波法實(shí)現(xiàn)濾波法實(shí)現(xiàn)VSBVSB tsVSB傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)H ( ( ) )必須滿足：必須滿足：常數(shù))()(ccHHH即：即：H( )在在 c處具有處具有互補(bǔ)對(duì)互補(bǔ)對(duì)稱稱（奇對(duì)稱）特性（奇對(duì)稱）特性殘留部分上邊帶殘留部分上邊帶殘留部分下邊帶殘留部分下邊帶195.1 線性調(diào)制線性調(diào)制5.1.5 線性調(diào)制信號(hào)的解調(diào)線性調(diào)制信

11、號(hào)的解調(diào)q 解調(diào)含義解調(diào)含義u 相干解調(diào)相干解調(diào)u 包絡(luò)檢波包絡(luò)檢波解調(diào)是調(diào)制的逆過程，作用是從接收的已調(diào)信解調(diào)是調(diào)制的逆過程，作用是從接收的已調(diào)信號(hào)中恢復(fù)原基帶信號(hào)（即調(diào)制信號(hào)）。號(hào)中恢復(fù)原基帶信號(hào)（即調(diào)制信號(hào)）。q 解調(diào)方法解調(diào)方法具有普適性具有普適性不具有普適性不具有普適性205.1 線性調(diào)制線性調(diào)制q 相干解調(diào)相干解調(diào)u一般模型一般模型u解調(diào)原理解調(diào)原理接收端提供一個(gè)與接收的已調(diào)載波嚴(yán)格同步（同頻同相）接收端提供一個(gè)與接收的已調(diào)載波嚴(yán)格同步（同頻同相）的本地載波，它與接收的已調(diào)信號(hào)相乘后，經(jīng)低通濾波的本地載波，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

12、號(hào)。器取出低頻分量，即可得到原始的基帶調(diào)制信號(hào)。本地載波本地載波/ /相干載波相干載波相干解調(diào)適用于所有線性調(diào)制信號(hào)的解調(diào)。相干解調(diào)適用于所有線性調(diào)制信號(hào)的解調(diào)。215.1 線性調(diào)制線性調(diào)制u相干解調(diào)性能分析相干解調(diào)性能分析以單邊帶調(diào)制為例以單邊帶調(diào)制為例單邊帶信號(hào)的一般表達(dá)式為：單邊帶信號(hào)的一般表達(dá)式為： 與相干載波相乘：與相干載波相乘： 經(jīng)低通濾波器濾波，得到：經(jīng)低通濾波器濾波，得到： ttmttmtsccSSBsin)(21cos)(21)(ttmttmtmcc2sin)(412cos)(41)(41ttstscSSBpcos)()()(41)(tmtsd225.1 線性調(diào)制線性調(diào)制q

13、包絡(luò)檢波包絡(luò)檢波u適用條件適用條件AMAM信號(hào)，且要求信號(hào)，且要求|m(t)|max A0 u包絡(luò)檢波器結(jié)構(gòu)包絡(luò)檢波器結(jié)構(gòu)cHfRCf /1u原原 理理直接從已調(diào)信號(hào)的幅度中提取信號(hào)，直接從已調(diào)信號(hào)的幅度中提取信號(hào)， 0( )dstAm t隔去直流，就得到原調(diào)制信號(hào)隔去直流，就得到原調(diào)制信號(hào)m(t)。 235.1 線性調(diào)制線性調(diào)制u包絡(luò)檢波器結(jié)構(gòu)包絡(luò)檢波器結(jié)構(gòu)242424復(fù)復(fù) 習(xí)：習(xí)：q DSBDSB調(diào)制方法及頻譜特點(diǎn)調(diào)制方法及頻譜特點(diǎn)q SSB SSB調(diào)制方法調(diào)制方法q VSB VSB調(diào)制方法調(diào)制方法q 相干解調(diào)原理相干解調(diào)原理q 包絡(luò)檢波原理包絡(luò)檢波原理第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)

14、255.2 線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能5.2.1 分析模型分析模型其中各個(gè)參數(shù)如下：其中各個(gè)參數(shù)如下： sm (t) 已調(diào)信號(hào)已調(diào)信號(hào)n(t) 信道加性高斯白噪聲信道加性高斯白噪聲ni (t) 帶通濾波后的噪聲帶通濾波后的噪聲mo(t) 輸出有用信號(hào)輸出有用信號(hào)no(t) 輸出噪聲輸出噪聲窄帶窄帶高斯噪聲高斯噪聲研究在信道加性高斯噪聲背景下，各種線研究在信道加性高斯噪聲背景下，各種線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能。性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能。 265.2 線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能u解調(diào)器輸出信噪比定義解調(diào)器輸出信噪比定義2oo2oo( )( )Sm tNn t解調(diào)器輸

15、出有用信號(hào)的平均功率解調(diào)器輸出噪聲的平均功率解調(diào)器輸出信噪比是模擬通信系統(tǒng)的主要質(zhì)量指標(biāo)解調(diào)器輸出信噪比是模擬通信系統(tǒng)的主要質(zhì)量指標(biāo)，顯然輸出信噪比越大越好。顯然輸出信噪比越大越好。u調(diào)制制度增益（信噪比增益）調(diào)制制度增益（信噪比增益）G越大，表示該調(diào)制方式抗噪聲性能越好。越大，表示該調(diào)制方式抗噪聲性能越好。iiNSNSG/00275.2 線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能5.2.2 DSB DSB調(diào)制系統(tǒng)的性能調(diào)制系統(tǒng)的性能 ( )ms t LPF BPF )(tn ( )ms t )(tni )(tno o( )m t cosct q DSBDSB相干解調(diào)抗噪聲性能分析模型相干解

16、調(diào)抗噪聲性能分析模型相干解調(diào)相干解調(diào)BnNi0BnNo041)(21cos)()(222tmttmtsScmi22oo1( )( )4Sm tm t285.2 線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能q 信噪比計(jì)算信噪比計(jì)算u輸入信噪比輸入信噪比BntmNSii02)(21u輸出信噪比輸出信噪比22oo01( )( )414im tSm tNn BNq 調(diào)制制度增益（信噪比增益）計(jì)算調(diào)制制度增益（信噪比增益）計(jì)算iiooDSBNSNSG/2DSB調(diào)制系統(tǒng)可使信噪比改善一倍。調(diào)制系統(tǒng)可使信噪比改善一倍。5.2 線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能5.2.3 SSB SSB調(diào)制系統(tǒng)的性

17、能調(diào)制系統(tǒng)的性能q 噪聲功率噪聲功率B B為帶通濾波器的帶寬為帶通濾波器的帶寬q 信號(hào)功率信號(hào)功率輸出信號(hào)：輸出信號(hào)：o1( )( )4mtm t輸出端信號(hào)平均功率：輸出端信號(hào)平均功率：22oo1( )( )16Sm tm t輸入端信號(hào)平均功率：輸入端信號(hào)平均功率：)(2tsSmi)(412tmo01144iNNn BBnNi02930305.2 線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能q 信噪比信噪比輸入信噪比：輸入信噪比：BntmBntmNSii02024)()(41輸出信噪比：輸出信噪比：22oo001( )( )16144m tSm tNn Bn Bq 調(diào)制制度增益（信噪比增益）調(diào)

18、制制度增益（信噪比增益）oo/1/SSBiiSNGSNSSB調(diào)制系統(tǒng)不能改善信噪比。調(diào)制系統(tǒng)不能改善信噪比。31315.2 線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能q 討討 論論能否根據(jù)能否根據(jù) ，判斷，判斷DSB系統(tǒng)的系統(tǒng)的抗噪性能優(yōu)于抗噪性能優(yōu)于SSB系統(tǒng)呢？系統(tǒng)呢？12SSBDSBGG，不能不能！因?yàn)橛?jì)算的前提條件不一致，不能直接比較。因?yàn)橛?jì)算的前提條件不一致，不能直接比較。若設(shè)定相同的前提條件，二者抗噪性相同，而若設(shè)定相同的前提條件，二者抗噪性相同，而SSB只需只需DSB的一半帶寬，因而應(yīng)用普遍。的一半帶寬，因而應(yīng)用普遍。325.3 非線性調(diào)制非線性調(diào)制q 調(diào)制分類調(diào)制分類載波參量

19、載波參量幅幅 度度頻頻 率率相相 位位調(diào)制類別調(diào)制類別幅度調(diào)制（調(diào)幅）幅度調(diào)制（調(diào)幅）頻率調(diào)制（調(diào)頻）頻率調(diào)制（調(diào)頻）相位調(diào)制（調(diào)相）相位調(diào)制（調(diào)相）線性調(diào)制線性調(diào)制非非 線線 性性調(diào)調(diào) 制制角度調(diào)制角度調(diào)制335.3 非線性調(diào)制非線性調(diào)制5.3.1 基本概念基本概念q FMFM和和PMPM信號(hào)的一般表達(dá)式信號(hào)的一般表達(dá)式角度調(diào)制信號(hào)的一般表達(dá)式：角度調(diào)制信號(hào)的一般表達(dá)式：)(cos)(ttAtscmu A 載波的恒定振幅；載波的恒定振幅； u ct + (t) (t) 瞬時(shí)相位；瞬時(shí)相位； ud ct + (t)/dt = (t) 瞬時(shí)角頻率瞬時(shí)角頻率u (t) 瞬時(shí)相位偏移。瞬時(shí)相位偏移。

20、u d (t) / dt 瞬時(shí)頻率偏移。瞬時(shí)頻率偏移。345.3 非線性調(diào)制非線性調(diào)制相位調(diào)制相位調(diào)制瞬時(shí)相位偏移隨調(diào)制信號(hào)作線性變瞬時(shí)相位偏移隨調(diào)制信號(hào)作線性變化，即化，即)()(tmKtpKp 調(diào)相靈敏度調(diào)相靈敏度，單位調(diào)制信號(hào)幅度引起的，單位調(diào)制信號(hào)幅度引起的相位變化，單位是相位變化，單位是rad/Vrad/V。代入一般表達(dá)式，得代入一般表達(dá)式，得PM信號(hào)的表達(dá)式：信號(hào)的表達(dá)式：)(cos)(tmKtAtspcPMq調(diào)調(diào) 相（相（PMPM）355.3 非線性調(diào)制非線性調(diào)制頻率調(diào)制頻率調(diào)制瞬時(shí)頻率偏移隨調(diào)制信號(hào)作線性變瞬時(shí)頻率偏移隨調(diào)制信號(hào)作線性變化，即化，即)()(tmKdttdfKf

21、調(diào)頻靈敏度調(diào)頻靈敏度，單位調(diào)制信號(hào)幅度引起的，單位調(diào)制信號(hào)幅度引起的頻率變化，單位是頻率變化，單位是rad/s V 。( )( )ftKmd代入一般表達(dá)式，得代入一般表達(dá)式，得FM信號(hào)的表達(dá)式：信號(hào)的表達(dá)式：( )cos( )FMcfstAtKmdq調(diào)調(diào) 頻（頻（FMFM）365.3 非線性調(diào)制非線性調(diào)制)(cos)(tmKtAtspcPM( )cos( )FMcfstAtKmdpPM是相位偏移隨調(diào)制信號(hào)是相位偏移隨調(diào)制信號(hào)m(t)線性變化，線性變化，F(xiàn)M是相位是相位偏移隨偏移隨m(t)的積分呈線性變化。的積分呈線性變化。p如果預(yù)先不知道調(diào)制信號(hào)如果預(yù)先不知道調(diào)制信號(hào)m(t)的具體形式，則無法

22、判的具體形式，則無法判斷已調(diào)信號(hào)是調(diào)相信號(hào)還是調(diào)頻信號(hào)。斷已調(diào)信號(hào)是調(diào)相信號(hào)還是調(diào)頻信號(hào)。比較可見：比較可見：qPMPM與與FMFM的區(qū)別的區(qū)別375.3 非線性調(diào)制非線性調(diào)制qFMFM與與PMPM的關(guān)系的關(guān)系)(cos)(tmKtAtspcPM( )cos( )FMcfstAtKmd可互相轉(zhuǎn)換可互相轉(zhuǎn)換（a a）直接調(diào)頻）直接調(diào)頻 （b b）直接調(diào)相）直接調(diào)相 （c c）間接調(diào)頻）間接調(diào)頻（d d） 間接調(diào)相間接調(diào)相FM波應(yīng)用較多，以下將主要討論頻率調(diào)制波應(yīng)用較多，以下將主要討論頻率調(diào)制。5.3 非線性調(diào)制非線性調(diào)制5.3.2 單音調(diào)頻單音調(diào)頻設(shè)單音調(diào)制信號(hào)設(shè)單音調(diào)制信號(hào) 頻率調(diào)制，得到單音

23、頻率調(diào)制，得到單音FM信號(hào)信號(hào) cosncfmAtm sitfmfmmmK Afmf調(diào)頻指數(shù)調(diào)頻指數(shù)，表，表示最大的相位示最大的相位偏移偏移最大頻偏最大頻偏tAtmmmcos)(q單音單音FMFM信號(hào)表達(dá)式信號(hào)表達(dá)式( )cos( )FMcfstAtKmdcoscosdAKtAmmfc395.3 非線性調(diào)制非線性調(diào)制單音單音FMFM信號(hào)波形信號(hào)波形405.3 非線性調(diào)制非線性調(diào)制q單音單音FMFM信號(hào)頻譜信號(hào)頻譜( )()()()FMnfcmcmSAJ mnn 單音單音FM信號(hào)信號(hào) sincos)(tmtAtsmfcFM()cos()nfcmnAJ mnt=傅立葉級(jí)數(shù)傅立葉級(jí)數(shù)展開展開對(duì)上式進(jìn)

24、行傅里葉變換，得頻譜為：對(duì)上式進(jìn)行傅里葉變換，得頻譜為： 貝塞爾函數(shù)貝塞爾函數(shù)415.3 非線性調(diào)制非線性調(diào)制( )()()()FMnfcmcmSAJ mnn p調(diào)頻信號(hào)的頻譜由載波分量調(diào)頻信號(hào)的頻譜由載波分量 c和無數(shù)邊頻和無數(shù)邊頻( c n m)組成。組成。p當(dāng)當(dāng)n = 0時(shí)是載波分量時(shí)是載波分量 c ；當(dāng)；當(dāng)n 0時(shí)是對(duì)稱分布在載頻時(shí)是對(duì)稱分布在載頻兩側(cè)的邊頻分量兩側(cè)的邊頻分量( c n m) 。 p由此可見，由此可見，F(xiàn)M信號(hào)的頻譜不再是調(diào)制信號(hào)頻譜的線性搬信號(hào)的頻譜不再是調(diào)制信號(hào)頻譜的線性搬移，而是一種非線性過程。移，而是一種非線性過程。p示意圖如下，圖中只畫出了單邊振幅譜：示意圖如

25、下，圖中只畫出了單邊振幅譜：單音寬帶調(diào)單音寬帶調(diào)頻波譜圖頻波譜圖42u調(diào)頻信號(hào)的帶寬調(diào)頻信號(hào)的帶寬卡森公式卡森公式5.3 非線性調(diào)制非線性調(diào)制原則：包含幅度大于原則：包含幅度大于0.1的邊頻的邊頻當(dāng)當(dāng)mf 1，取邊頻數(shù)，取邊頻數(shù)n = mf + 1即可。因?yàn)榧纯伞Ｒ驗(yàn)閚 mf + 1以以上的邊頻幅度均小于上的邊頻幅度均小于0.1?？ㄉ剑ㄉ剑–arsonCarson）：)( 2) 1( 2mmfFMfffmB窄帶調(diào)頻（窄帶調(diào)頻（mf 1）fBFM 2最大頻偏最大頻偏調(diào)制頻率調(diào)制頻率435.3 非線性調(diào)制非線性調(diào)制u調(diào)頻信號(hào)的功率分配調(diào)頻信號(hào)的功率分配調(diào)頻信號(hào)的平均功率為調(diào)頻信號(hào)的平均功

26、率為 2FMFMPst22()2nfnAJm利用貝塞爾函數(shù)性質(zhì)利用貝塞爾函數(shù)性質(zhì)2()1nfnJm得到得到22FMcAPP上式說明：調(diào)頻信號(hào)的平均功率等于未調(diào)載波的平均上式說明：調(diào)頻信號(hào)的平均功率等于未調(diào)載波的平均功率，即調(diào)制后總的功率不變，只是將原來載波功率功率，即調(diào)制后總的功率不變，只是將原來載波功率中的一部分分配給每個(gè)邊頻分量。中的一部分分配給每個(gè)邊頻分量。 444444復(fù)復(fù) 習(xí)：習(xí)：q 調(diào)制制度增益調(diào)制制度增益q PM PM、FMFM信號(hào)一般表達(dá)式信號(hào)一般表達(dá)式q PMPM、FMFM區(qū)別與聯(lián)系區(qū)別與聯(lián)系q 單音單音FMFM信號(hào)表達(dá)式與頻譜信號(hào)表達(dá)式與頻譜q 卡森公式卡森公式第第5章章

27、模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)45第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)q 練習(xí)題練習(xí)題某角度調(diào)制波表達(dá)式如下，求解：某角度調(diào)制波表達(dá)式如下，求解：（1）最大頻偏、最大相偏和帶寬；）最大頻偏、最大相偏和帶寬；（2）判別該信號(hào)是）判別該信號(hào)是FM信號(hào)還是信號(hào)還是PM信號(hào)。信號(hào)。)2000cos10102cos(10)(6tttsm解解：（1）該已調(diào)波的瞬時(shí)角頻率為）該已調(diào)波的瞬時(shí)角頻率為tt2000sin200010102)(6故最大頻偏為：故最大頻偏為：kHzf102/20001046第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)調(diào)頻指數(shù)：調(diào)頻指數(shù)：10fm最大相偏：最大相偏：rad10帶寬：帶寬：mffmB)

28、 1(2kHz2210) 110(23（2）由于不知）由于不知m(t)的形式，故無法確定的形式，故無法確定sm(t)是是FM信信號(hào)還是號(hào)還是PM信號(hào)。信號(hào)。mHzfm310)2000cos10102cos(10)(6tttsm另：另：也可寫做：也可寫做：)(2mffBkHz22)1011010(233475.3 非線性調(diào)制非線性調(diào)制5.3.4 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)q 直接調(diào)頻法直接調(diào)頻法q 間接調(diào)頻法間接調(diào)頻法1. 1. 調(diào)頻信號(hào)的產(chǎn)生調(diào)頻信號(hào)的產(chǎn)生485.3 非線性調(diào)制非線性調(diào)制q 直接調(diào)頻法直接調(diào)頻法原原 理理：用調(diào)制信號(hào)直接去控制載波振蕩器的頻率，使：用調(diào)制信號(hào)直接去

29、控制載波振蕩器的頻率，使其按調(diào)制信號(hào)的規(guī)律線性地變化。其按調(diào)制信號(hào)的規(guī)律線性地變化。改進(jìn)途徑改進(jìn)途徑：采用鎖相環(huán)（：采用鎖相環(huán)（PLL）調(diào)制器）調(diào)制器 優(yōu)點(diǎn)：可以獲得較大的頻偏。優(yōu)點(diǎn)：可以獲得較大的頻偏。 缺點(diǎn)：頻率穩(wěn)定度不高缺點(diǎn)：頻率穩(wěn)定度不高 優(yōu)點(diǎn)：保證頻率穩(wěn)定度；優(yōu)點(diǎn)：保證頻率穩(wěn)定度； 缺點(diǎn)：低頻調(diào)制性能較差；缺點(diǎn)：低頻調(diào)制性能較差；495.3 非線性調(diào)制非線性調(diào)制q 間接調(diào)頻法間接調(diào)頻法原原 理理：先將調(diào)制信號(hào)積分，然后對(duì)載波進(jìn)行調(diào)相，即：先將調(diào)制信號(hào)積分，然后對(duì)載波進(jìn)行調(diào)相，即可產(chǎn)生一個(gè)窄帶調(diào)頻可產(chǎn)生一個(gè)窄帶調(diào)頻(NBFM)信號(hào)，再經(jīng)信號(hào)，再經(jīng)n次倍頻器得次倍頻器得到寬帶調(diào)頻到寬帶調(diào)

30、頻 (WBFM) 信號(hào)。信號(hào)。 優(yōu)點(diǎn)：頻率穩(wěn)定性好。優(yōu)點(diǎn)：頻率穩(wěn)定性好。 缺點(diǎn)：需多次倍頻和混缺點(diǎn)：需多次倍頻和混 頻，電路復(fù)雜頻，電路復(fù)雜50q 非相干解調(diào)非相干解調(diào)q 相干解調(diào)相干解調(diào)調(diào)頻信號(hào)的解調(diào)方法調(diào)頻信號(hào)的解調(diào)方法5.3 非線性調(diào)制非線性調(diào)制2. 2. 調(diào)頻信號(hào)的解調(diào)調(diào)頻信號(hào)的解調(diào)適用于適用于NBFM和和WBFM僅適用于僅適用于NBFM515.3 非線性調(diào)制非線性調(diào)制q 非非相干解調(diào)相干解調(diào)原原 理理：利用頻率檢波器（鑒頻器），實(shí)現(xiàn)頻率：利用頻率檢波器（鑒頻器），實(shí)現(xiàn)頻率-電壓轉(zhuǎn)換。電壓轉(zhuǎn)換。( )cos( )tFMcfstAtKmd消除幅度消除幅度起伏起伏調(diào)幅調(diào)幅調(diào)頻波調(diào)頻波檢出包

31、絡(luò)檢出包絡(luò))()(tmKKtmfdo( )( )sin( )tdcfcfs tAK m ttKmd 525.3 非線性調(diào)制非線性調(diào)制q 相干解調(diào)相干解調(diào) NBFM( )st LPF BPF )(tSi o( )m t ( )c t 微分 )(tSp ( )dst ( )cos( ) sintNBFMcfcstAtA Kmdt( )sin2( ) (1 cos2)22tpcfcAAsttKmdt tfddmKAts)(2)()(2)(0tmAKtmfttccsin)(僅適用于僅適用于NBFM535.4 調(diào)頻系統(tǒng)的抗噪聲性能調(diào)頻系統(tǒng)的抗噪聲性能重點(diǎn)討論重點(diǎn)討論FM非相干解調(diào)非相干解調(diào)時(shí)的抗噪聲性能

32、，需時(shí)的抗噪聲性能，需計(jì)算解調(diào)器的輸入信噪比、輸出信噪比和調(diào)制計(jì)算解調(diào)器的輸入信噪比、輸出信噪比和調(diào)制制度增益（信噪比增益）制度增益（信噪比增益）q 分析模型分析模型 FM( )st BPF )(tn )(tSi )(tni LPF )(tno o( )m t 限幅 鑒頻 n(t)均值為零，單邊功率譜密度為均值為零，單邊功率譜密度為n0的高斯白噪聲的高斯白噪聲545.4 調(diào)頻系統(tǒng)的抗噪聲性能調(diào)頻系統(tǒng)的抗噪聲性能帶帶 寬寬FMiiBnANS022/5422oo034fmA mSNn fu調(diào)制制度增益調(diào)制制度增益2ooFMFM/3/2fiimSNBGmSNf寬帶調(diào)頻時(shí)，信號(hào)帶寬：寬帶調(diào)頻時(shí)，信號(hào)帶寬：)(2) 1(2mmfFMfffmB代入，有：代入，有：23(1)FMffGmm1fm33FMfGm在大信噪比情況下，寬帶調(diào)頻系統(tǒng)的制度增益在大信噪比情況下，寬帶調(diào)頻系統(tǒng)的制度增益很高，即抗噪聲性能好。很高，即抗噪聲性能好。u輸入信噪比輸入信噪比u輸出信噪比輸出信噪比輸入信噪比足夠大；輸入信噪比足夠大；m(t)為單一頻率余弦波為單一頻率余弦波555.4 調(diào)頻系統(tǒng)的抗噪聲性能調(diào)頻系統(tǒng)的抗噪聲性能q 思思