1、 信源 信源編碼 信道編碼 調(diào)制 發(fā)射 傳輸媒質(zhì) 接收 解調(diào) 信道譯碼 信源解碼 信宿 調(diào)制：調(diào)制： 就是將基帶信號進行各種變換后再傳輸?shù)倪^程。第一節(jié)、角調(diào)制的基本概念第二節(jié)、窄帶角調(diào)制第三節(jié)、正弦信號調(diào)制時的寬帶調(diào)制第四節(jié)、寬帶調(diào)相第五節(jié)、調(diào)頻（調(diào)相）信號的產(chǎn)生和解調(diào)第六節(jié)、調(diào)頻系統(tǒng)的抗噪聲性能第七節(jié)、預(yù)加重和去加重目目 錄錄4.1.1 調(diào)相波（PM）4.1.2 調(diào)頻波（FM）4.1.3 單頻調(diào)制第一節(jié)、角調(diào)制的基本概念第一節(jié)、角調(diào)制的基本概念4.1 4.1 角調(diào)制的基本概念角調(diào)制的基本概念角調(diào)制：角調(diào)制：除頻譜搬移外，還產(chǎn)生新的頻率分量 非線性調(diào)制。屬于新的頻率分量新的頻率分量：出現(xiàn)了交叉

2、調(diào)制或者交叉乘積邊帶，“疊加原理”不再適合。對未調(diào)載波：對未調(diào)載波： 0cC tA CostA Cost 0ctt其中， 是載波的瞬時相位。 dtdt所以上式的正弦載波的瞬時角頻率： 是一常量。 cdttdt4.1 4.1 角調(diào)制的基本概念角調(diào)制的基本概念0( )cos ( )cos( )cS tAtAtt一般表達式為：c0( )=( )tttc( )( )( )=dtdttdtdt 0( )ttd 瞬時相位：瞬時角頻率：而( )dtdt瞬時頻率偏移：瞬時相位偏移： 表示相對于未調(diào)載波的瞬時相位偏移( ) t對角調(diào)信號：對角調(diào)信號：1. 1.調(diào)相波（調(diào)相波（PMPM）4.1 4.1 角調(diào)制的基

3、本概念角調(diào)制的基本概念 c0( )=PMttKf t瞬時相位 maxPMKf t最大瞬時相位偏移 cPMdf ttKdt瞬時頻率 maxPMdf tKdt最大瞬時頻率偏移所以PMPM波的一般表達式波的一般表達式： 0PMcPMStA CostKf t00（ 一般設(shè)為0）2. 2.調(diào)頻波（調(diào)頻波（FMFM）4.1 4.1 角調(diào)制的基本概念角調(diào)制的基本概念 c( )=FMtKf t瞬時頻率 maxFMKf t最大瞬時頻率偏移 0tcFMtt dttKf t dt瞬時相位 maxFMKf t dt最大瞬時相位偏移所以FMFM波的一般表達式波的一般表達式： 0tFMcFMStA CostKf t dt

4、0（ 一般設(shè)為0）3. 3.單音調(diào)制：單音調(diào)制：4.1 4.1 角調(diào)制的基本概念角調(diào)制的基本概念若調(diào)制信號：( )=A cosmmf tt調(diào)相信號：調(diào)頻信號： PMcPMStA CostKf tcPMmmA CostKA CostcPMmA CostCost tFMcFMStA CostKf t dtFMmcmmKAA CostSintcFMmA CostSint4.1 4.1 角調(diào)制的基本概念角調(diào)制的基本概念差異：差異：4.1 4.1 角調(diào)制的基本概念角調(diào)制的基本概念單音調(diào)相單音調(diào)相單音調(diào)頻單音調(diào)頻注：注：僅從已調(diào)波形上難以區(qū)分調(diào)相波、調(diào)頻波，因二者的瞬時 功率、瞬時相位都隨時間變化，所以二

5、者無本質(zhì)區(qū)別。4.2.1 窄帶調(diào)頻4.2.2 窄帶調(diào)相第二節(jié)、第二節(jié)、 窄帶角調(diào)制窄帶角調(diào)制4.2.1 4.2.1 窄帶調(diào)頻窄帶調(diào)頻1. 1.時域時域2. 2.頻域頻域( ) ()()()()2NBFMccccFMccSwAwwwwF wwF wwAKwwww)()(21)()()(0ccccAMwwFwwFwwwwAwS sincFMcAcostA Kf t dtt常規(guī)調(diào)幅：4.2.1 4.2.1 窄帶調(diào)頻窄帶調(diào)頻NBFMNBFM與與AMAM信號比較：信號比較：3. 3.單頻調(diào)制單頻調(diào)制twAtfmmcos)(4.2.1 4.2.1 窄帶調(diào)頻窄帶調(diào)頻coscos()cos() 2mFMccm

6、cmmAA KAttt ( )cossinNBFMcFMcStAtAKf t dttcossinsinmFMcmcmAA KAttt0( )coscosAMmmcStAAttcoscos()cos() 2mccmcmAAw twwtwwt3. 3.單頻調(diào)制單頻調(diào)制4.2.1 4.2.1 窄帶調(diào)頻窄帶調(diào)頻對應(yīng)頻譜圖：4. 4.向量描述法向量描述法窄帶調(diào)頻信號的矢量表示：4.2.1 4.2.1 窄帶調(diào)頻窄帶調(diào)頻正弦信號： t 0cosat0S()cm可見，載頻分量與上下邊頻分量之和正交?？梢?，載頻分量與上下邊頻分量之和正交。()cmwcAm/2-wmwm tABDCC常規(guī)調(diào)幅信號的矢量表示：4.

7、4.向量描述法向量描述法4.2.1 4.2.1 窄帶調(diào)頻窄帶調(diào)頻wcAm/2-wmwmACDB上下邊頻分量向量合成后的邊帶向量與載頻分量同相。不存在正交向量和相偏。 t4.2.1 4.2.1 窄帶調(diào)頻窄帶調(diào)頻AMAM波與波與NBFMNBFM波的比較：波的比較：相同點相同點：調(diào)制前后頻譜間存在線性搬移關(guān)系，都產(chǎn)生載頻、 上下邊頻分量。窄帶調(diào)相信號（時域）：P( )cos( )cos( )sinNB McPMcPMcStAw tKf tAw tAKf tw t窄帶調(diào)相信號（頻域）：P( ) ()() ()()2NB MccPMccSAjAKFF 4.2.2 4.2.2 窄帶調(diào)相窄帶調(diào)相4.3.1

8、單頻調(diào)制4.3.2 單頻調(diào)制時的頻帶寬度4.3.3 多頻調(diào)制第第三三節(jié)、正弦信號調(diào)制時的寬帶調(diào)頻節(jié)、正弦信號調(diào)制時的寬帶調(diào)頻4.3.1 4.3.1 單頻調(diào)制單頻調(diào)制設(shè) 2mmmmf tA CostA Cosf t sinsinFMcFMFMmcmmcFMmStA CostKf t dtKAA CosttA Costt則有，最大瞬時相偏maxmaxFMmFMmmmKAff利用三角公式、以貝塞爾函數(shù)為系數(shù)的三角級數(shù)及貝塞爾函數(shù)性質(zhì)可推出： FMnFMcmnStAJCosnt4.3.1 4.3.1 單頻調(diào)制單頻調(diào)制1 1、BesselBessel函數(shù)函數(shù)Bessel方程： (數(shù)理方程)222220d

9、 ydyxxxnydxdxBessel函數(shù)性質(zhì)：1nFMnFMnFMFMJnJJJn 為偶數(shù)為奇數(shù)21nFMnJ 10nnJ時，( )() ()()FMnFMcmcmnSAJnn 4.3.1 4.3.1 單頻調(diào)制單頻調(diào)制2 2、調(diào)頻信號的頻譜、調(diào)頻信號的頻譜0()FMJ可知：頻譜中含有無窮多個頻譜分量，載頻幅度正比于 ， 而 兩邊間隔為 的各次邊頻分量幅度正比于 。cn()FMJm4.3.2 4.3.2 單頻調(diào)制時的頻帶寬度單頻調(diào)制時的頻帶寬度FM波有無窮多邊頻分量，即頻譜無限寬。所以無失真?zhèn)鱂M信號，系統(tǒng)帶寬應(yīng)該無限寬，但實際中做不到?，F(xiàn)研究FM信號的有效頻譜寬度。一個標準標準是：去除幅度小

10、于未調(diào)載波幅度1%的邊頻。|J ()| 0.01nFM經(jīng)驗公式由此可得FM波頻帶寬度 max2mBnf另一公式（常用）卡森公式：21FMFMmBf其中，maxFMmff從而有：max2FMmBff ：最大頻率偏移maxf4.3.2 4.3.2 單頻調(diào)制時的頻帶寬度單頻調(diào)制時的頻帶寬度當(dāng) 即為窄帶調(diào)頻時的頻帶寬度。1,2FMFMmBf時max1,2FMFMBf 時當(dāng) 即大調(diào)頻指數(shù)的FM帶寬為最大頻偏2倍。4.3.3 4.3.3 多多頻調(diào)制頻調(diào)制設(shè)雙頻調(diào)制信號為： 1122mmmmf tA CostA Cost代入 FMcFMStACostKf t dt得， 121212FMmFMmFMcmmmm

11、KAKAStACostSintSint1122RecFMmFMmACostSintSint引入復(fù)信號表示：1122FMmFMmcjSintjSintjtAeee1212()()()cmmjnktnFMkFMnkAJJe 得：因此，1212( )Re()()cos()FMnFMkFMcmmnkStAJJnkt 4.3.3 4.3.3 多多頻調(diào)制頻調(diào)制1212( )()()cos()FMnFMkFMcmmnkStAJJnkt 12mm 1cmn2cmk, n k 從無窮多個頻率為： 和 的分量。（ ） 無窮多個交叉調(diào)制項（交叉分量），頻率為 ， 它們都對稱分布在載頻兩側(cè)。12cmmnk因此，幅度調(diào)

12、制為線性調(diào)制，頻率調(diào)制為非線性調(diào)制。對幾個頻率正弦信號調(diào)制： 11.nnmmmmf tA CostA Cost得：11( ).().()cos(.)nnFMiFMkFMcmmikStAJJikt 4.5 4.5 寬帶調(diào)相寬帶調(diào)相調(diào)制信號調(diào)制信號： cos2cosmmmmf tAf tAt調(diào)頻信號：調(diào)頻信號： cossinFMmFMcmmKAStAtt調(diào)相信號：調(diào)相信號： coscosPMcPMmmStAtKAtsincPMmmmKAt為瞬時頻率。sinPMmmmKAt為瞬時頻偏。maxPMmmPMmKA 為最大頻偏。4.5 4.5 寬帶調(diào)相寬帶調(diào)相利用Bessel函數(shù)，上式得：1( )()co

13、s()2PMnPMcmnStAJntn22( )()()()jnjnPMnPMcncnnSAJenen 調(diào)相信號：調(diào)相信號： coscosPMcPMmmStAtKAt調(diào)相信號的頻帶寬度：21PMPMmBf4.5 4.5 寬帶調(diào)相寬帶調(diào)相若調(diào)制信號的頻率加倍：2mm 調(diào)頻：調(diào)頻：調(diào)相：調(diào)相：12FMmFMmFMFMmmKAKA21212222FMFMFMmmFMmBfff帶寬幾乎不變PMPMPMmKA2121 2PMPMmPMmBff所以通常用調(diào)頻，以節(jié)省帶寬。所以通常用調(diào)頻，以節(jié)省帶寬。4.6.1 調(diào)頻信號的產(chǎn)生4.6.2 調(diào)頻信號的解調(diào)4.6 4.6 調(diào)頻（調(diào)相）信號的產(chǎn)生和解調(diào)調(diào)頻（調(diào)相）

14、信號的產(chǎn)生和解調(diào)4.6.1 4.6.1 調(diào)頻信號的產(chǎn)生調(diào)頻信號的產(chǎn)生1. 1.直接法：直接法： )(tf VCO )(tSFM VCO：壓控振蕩器，控制輸出頻率變化與輸入電壓成正比。2. 2.間接法：間接法：先產(chǎn)生窄帶調(diào)頻，再利用倍頻技術(shù)得到寬帶調(diào)頻。窄帶調(diào)制器倍頻器寬帶調(diào)頻信號coscAt功能：將輸入頻率倍增N倍4.6.1 4.6.1 調(diào)頻信號的產(chǎn)生調(diào)頻信號的產(chǎn)生窄帶調(diào)頻調(diào)制器方框圖：窄帶調(diào)頻調(diào)制器方框圖：積分器-+ FMKf t dt sinFMcAKf t dtt cossinNBFMcFMcStAtA Kf t dtt4.6.2 4.6.2 調(diào)頻信號的解調(diào)調(diào)頻信號的解調(diào)相干解調(diào)：只適于

15、窄帶角調(diào)信號非相干解調(diào)：任意角調(diào)信號鑒頻器：廣播及電視中，電路簡單鎖相環(huán)解調(diào)器：高頻鎖相環(huán)解調(diào)器解調(diào)性能好，電路復(fù)雜；舉例：空間通信（對解調(diào)性能要求高）解調(diào)分類解調(diào)分類4.6.2 4.6.2 調(diào)頻信號的解調(diào)調(diào)頻信號的解調(diào)1. 1.非相干解調(diào)非相干解調(diào)鑒頻器種類很多，均可等效為：一個帶有微分器的包絡(luò)檢波器。微分器包絡(luò)檢波 FMSt 0St cosFMcFMdStdAtKf t dtdtdt sincFMcFMAKf ttKf t dt 調(diào)幅調(diào)頻信號再用包絡(luò)檢波器解調(diào)，輸出信號為： cFMAKf t 0dFMStK Kf t鑒頻器：通過微分作用提取輸入調(diào)頻波中的瞬時頻率變化鑒頻器：通過微分作用提取

16、輸入調(diào)頻波中的瞬時頻率變化。4.6.2 4.6.2 調(diào)頻信號的解調(diào)調(diào)頻信號的解調(diào) ( )iS t BPF 及限幅器 d( )S t )(tSo 微分 包絡(luò)檢波 LPF 鑒頻器 i( )cos( )cFMS tAtKf t dt( )( ) sin( )dcFMcFMStAtKf ttKf t dt ( )( )odFMS tK Kf t信道中噪聲及其它原因引起幅度起伏 限幅器濾除帶外噪聲 BPF2. 2.相干解調(diào)相干解調(diào)i( )cos( ) sincFMcS tAw tA Kf t dtw t4.6.2 4.6.2 調(diào)頻信號的解調(diào)調(diào)頻信號的解調(diào) )(tSNBFM LPF BPF )(tSi )

17、(tSo )(sintwc 微分 )(tSp 限制信道引入的噪聲而調(diào)頻信號能通過 sincC tt 相干載波： sin2( )(1 cos2)22FMpccAKASttf t dtt 相乘器輸出：)(2)(tfAKtSFMo經(jīng)微分及LPF后：4.7.1 非相干解調(diào)的抗噪聲性能4.7.2 門限效應(yīng)4.7.3 相干解調(diào)的抗噪聲性能4.7 4.7 調(diào)頻系統(tǒng)的抗噪聲性能調(diào)頻系統(tǒng)的抗噪聲性能4.7 4.7 調(diào)頻系統(tǒng)的抗噪聲性能調(diào)頻系統(tǒng)的抗噪聲性能 FM( )St BPF ( )in t )(tSi )(tni LPF )(tno )(tSo 限幅 鑒頻 分析模型：分析模型：設(shè)在大信噪比情況下：4.7.1

18、 4.7.1 非非相干解調(diào)的抗噪聲性能相干解調(diào)的抗噪聲性能1. 1.輸入信噪比輸入信噪比輸入信號：輸入信號：)(cos)(dttfKtwAtSFMcFM)(cos)()(ttwtVtnci輸入噪聲：輸入噪聲：輸入信號功率：輸入信號功率：FMoiiFMoiiBnANSBnNAS2222輸入噪聲功率：輸入噪聲功率：02. 2.輸出信噪比輸出信噪比輸出信號：輸出信號：解調(diào)器輸出噪聲功率譜：解調(diào)器輸出噪聲功率譜：( )( )2FMoKS tf t222( )4FMoKSE ft4.7.1 4.7.1 非相干解調(diào)的抗噪聲性能非相干解調(diào)的抗噪聲性能信號能量：信號能量：22202n|( )|/(2)|( )

19、20FMooBfHnAnffA其它4.7.1 4.7.1 非相干解調(diào)的抗噪聲性能非相干解調(diào)的抗噪聲性能22302222A3mmmmffooomffn fn fnNdfdffAA所以輸出噪聲功率：所以輸出噪聲功率：22223222max2max3( )8( )/ 23|( )|FMooommomA KE ftSNn fE ftfAff tn f輸出信噪比：輸出信噪比：所以所以， mFMmiiooFMfBtftfEffNSNSG2max22max| )(|)(3單頻調(diào)制時：單頻調(diào)制時：m axFMmff cosmmf tAt 2222222max( )cos1|( )|2mmmmE ftftAtf

20、 tAA21FMFMmBf代入上式中，得：23(1)FMFMFMG4.7.1 4.7.1 非相干解調(diào)的抗噪聲性能非相干解調(diào)的抗噪聲性能4.7.1 4.7.1 非相干解調(diào)的抗噪聲性能非相干解調(diào)的抗噪聲性能3. 3.調(diào)頻制和調(diào)幅制調(diào)頻制和調(diào)幅制（單頻調(diào)制，且接收功率相等） 222221111000/ 2/ 2/ 2/ 434AMiiAMAMAMAMAftAASANn Bn Bn B cosmmf tAt 2221122mAMAftA2AMmBf20/ 2iiFMFMSANn BA: FM波幅度221324AA22123AA4.7.1 4.7.1 非相干解調(diào)的抗噪聲性能非相干解調(diào)的抗噪聲性能3. 3.調(diào)頻制和調(diào)幅制調(diào)頻制