第三章第2節(jié)模擬非線性調(diào)制第三章第2節(jié)1模擬角度調(diào)制角調(diào)制與線性調(diào)制不同，角調(diào)制中的已調(diào)信號的頻譜與調(diào)制信號的頻譜之間不存在線性對應(yīng)關(guān)系而是產(chǎn)生出與頻譜搬移不同的新的頻率分量，因而呈現(xiàn)出非線性的特性，故稱為非線性調(diào)制角調(diào)制可分為調(diào)頻和相位調(diào)制，鑒于頻率調(diào)制和相位調(diào)制之間存在的內(nèi)在關(guān)系，而且在實(shí)際應(yīng)用中頻率調(diào)制的廣泛應(yīng)用，因而只討論頻率調(diào)制模擬角度調(diào)制角調(diào)制與線性調(diào)制不同，角調(diào)制中的已調(diào)信號的頻譜2內(nèi)容模擬角度調(diào)制的基本概念窄帶角調(diào)制寬帶調(diào)頻調(diào)頻信號的產(chǎn)生與解調(diào)調(diào)頻系統(tǒng)的抗噪聲性能預(yù)加重與去加重內(nèi)容模擬角度調(diào)制的基本概念33.2.1模擬角度調(diào)制的基本概念載波信號：頻率調(diào)制相位調(diào)制相位調(diào)制：幅度載波信號頻率不變，載波信號的相位隨調(diào)制信號線性變化頻率調(diào)制：幅度載波信號相位不限，載波信號的頻率隨調(diào)制信號的積分線性變化3.2.1模擬角度調(diào)制的基本概念載波信號：頻率調(diào)制相位調(diào)制4調(diào)相系統(tǒng)的瞬時(shí)相位偏移瞬時(shí)相位調(diào)相信號表達(dá)式調(diào)相系統(tǒng)的瞬時(shí)相位偏移5調(diào)頻系統(tǒng)瞬時(shí)角頻率偏移瞬時(shí)角頻率瞬時(shí)相位調(diào)頻信號表達(dá)式調(diào)頻系統(tǒng)瞬時(shí)角頻率偏移6單頻調(diào)制調(diào)制信號調(diào)相信號調(diào)相指數(shù)調(diào)頻信號調(diào)頻指數(shù)單頻調(diào)制調(diào)制信號73.2.2窄帶角調(diào)制同相分量正交分量3.2.2窄帶角調(diào)制同相分量正交分量83.2.2窄帶調(diào)頻前提條件時(shí)域表達(dá)式同相分量正交分量窄帶近似13.2.2窄帶調(diào)頻前提條件同相分量正交分量窄帶近似19窄帶調(diào)頻的頻域分析頻域表達(dá)式：窄帶調(diào)頻的頻域分析頻域表達(dá)式：10單音調(diào)頻調(diào)制信號單音調(diào)頻調(diào)制信號11矢量圖分析常規(guī)調(diào)幅窄帶調(diào)頻矢量圖分析常規(guī)調(diào)幅123.2.3正弦信號調(diào)制時(shí)的寬帶調(diào)頻當(dāng)條件不滿足時(shí)此時(shí)，不能采用來近似3.2.3正弦信號調(diào)制時(shí)的寬帶調(diào)頻當(dāng)條件不滿足時(shí)此時(shí)，不能133.2.3.1單頻調(diào)制時(shí)寬帶調(diào)頻信號的頻域表達(dá)調(diào)制信號：時(shí)域表達(dá)式第一類貝塞爾函數(shù)展開表達(dá)式：3.2.3.1單頻調(diào)制時(shí)寬帶調(diào)頻信號的頻域表達(dá)調(diào)制信號：143.2.3.2單頻調(diào)制時(shí)的頻帶寬度卡森公式滿足條件的最高邊頻次數(shù)3.2.3.2單頻調(diào)制時(shí)的頻帶寬度卡森公式滿足條件的最高153.2.3.3單頻調(diào)制時(shí)的功率分配載波功率功率分配舉例：3.2.3.3單頻調(diào)制時(shí)的功率分配載波功率163.2.4.3任意限帶信號調(diào)制時(shí)的帶寬頻偏比實(shí)際中3.2.4任意信號調(diào)制時(shí)調(diào)頻信號的頻譜3.2.4.3任意限帶信號調(diào)制時(shí)的帶寬頻偏比3.2.4173.2.6.1調(diào)頻信號的產(chǎn)生直接調(diào)頻法倍頻法3.2.6調(diào)頻信號的產(chǎn)生與解調(diào)3.2.6.1調(diào)頻信號的產(chǎn)生直接調(diào)頻法3.2.6調(diào)頻信183.2.6.1調(diào)頻信號的解調(diào)微分包絡(luò)檢波信號非相干解調(diào)3.2.6.1調(diào)頻信號的解調(diào)微分包絡(luò)檢波信號非相干解調(diào)19鑒頻器典型電路鑒頻器典型電路20相干解調(diào)---窄帶調(diào)頻輸入信號相干解調(diào)LPF微分相干解調(diào)---窄帶調(diào)頻輸入信號相干解調(diào)LPF微分21調(diào)頻系統(tǒng)的抗噪聲性能原理模型調(diào)頻系統(tǒng)的抗噪聲性能原理模型223.2.7.1非相干解調(diào)的抗噪聲性能方法求輸入信噪比求輸出信噪比求信噪比增益3.2.7.1非相干解調(diào)的抗噪聲性能方法23非相干解調(diào)的輸入信噪比輸入信號：輸入噪聲輸入信噪比計(jì)算輸出信噪比時(shí)，由于非相干解調(diào)不是線性疊加處理過程，因此不能分別計(jì)算其信號和噪聲的功率非相干解調(diào)的輸入信噪比輸入信號：24鑒頻器輸入輸入信號定義鑒頻器輸入輸入信號25大信噪比近似在大信噪比條件下，有大信噪比近似在大信噪比條件下，有26鑒頻器輸出信號功率理想鑒頻器輸出與瞬時(shí)頻偏成正比信號輸出信號噪聲鑒頻器輸出信號功率理想鑒頻器輸出與瞬時(shí)頻偏成正比信號噪聲27鑒頻器噪聲輸出定義：噪聲輸出輸出噪聲譜密度輸出噪聲鑒頻器噪聲輸出定義：28解調(diào)器輸出信噪比解調(diào)器輸出信噪比解調(diào)器輸出信噪比解調(diào)器輸出信噪比29解調(diào)信噪比增益增益寬帶調(diào)頻：單頻調(diào)制解調(diào)信噪比增益增益30舉例---調(diào)頻與常規(guī)調(diào)幅舉例---調(diào)頻與常規(guī)調(diào)幅313.2.7.2門限效應(yīng)當(dāng)信噪比較小時(shí)，3.2.7.2門限效應(yīng)當(dāng)信噪比較小時(shí)，323.2.7.3相干解調(diào)的抗噪聲性能分析帶通濾波器后的輸入信號為：解調(diào)器輸出信號3.2.7.3相干解調(diào)的抗噪聲性能分析帶通濾波器后的輸入信33輸出信噪比輸入信噪比解調(diào)器增益單頻調(diào)制輸出信噪比343.2.8預(yù)加重與去加重在調(diào)頻廣播中所傳送的語音和音樂信號大部分能量集中在低頻端，噪聲功率譜密度與頻率成正比，因而在信號功率譜密度最小的頻率范圍內(nèi)噪聲功率密度卻很大，這對解調(diào)顯然是不利的如果在發(fā)送端調(diào)制之前，提升輸入信號的高頻分量，而在接收端解調(diào)之后做反變換，壓低高頻分量，使信號頻譜恢復(fù)原始形狀，就能減小在提升信號高頻分量后所引入的噪聲功率3.2.8預(yù)加重與去加重在調(diào)頻廣播中所傳送的語音和音樂信35預(yù)加重與去加重網(wǎng)絡(luò)預(yù)加重網(wǎng)絡(luò)---高通濾波器去加重網(wǎng)絡(luò)---低通濾波器預(yù)加重與去加重網(wǎng)絡(luò)預(yù)加重網(wǎng)絡(luò)---高通濾波器36網(wǎng)絡(luò)增益增益：例子：調(diào)頻廣播，fm=15kHz，f1=2.1kHz，采用加重和去加重的信噪比改善約為13dB。衰減因子調(diào)頻廣播，fm=15kHz，f1=2.1kHz，K為-7dB。采用加重和去加重得到的實(shí)際信噪比改善約為6dB。網(wǎng)絡(luò)增益增益：373.2.9改善門限效應(yīng)的方法在某些應(yīng)用場合，如空間通信中，對調(diào)頻接收機(jī)的門限效應(yīng)十分關(guān)注，希望在最小信號功率時(shí)仍能滿意地工作，這就要求出現(xiàn)門限效應(yīng)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)盡可能地向低輸入信噪比方向擴(kuò)展反饋解調(diào)器和鎖相環(huán)技術(shù)，就是改善門效應(yīng)的兩種常用方法他們的基本原理，都是減小鑒頻前的等效帶寬，從而提高鑒頻前的等效信噪比，因此，能在比通常鑒頻法更低的輸入信噪比下，才出現(xiàn)門限效應(yīng)，即擴(kuò)展了門限值3.2.9改善門限效應(yīng)的方法在某些應(yīng)用場合，如空間通信中，38反饋解調(diào)器鎖相環(huán)PLL法反饋解調(diào)器393.2.10小結(jié)以調(diào)頻為例，分析了模擬角度調(diào)制系統(tǒng)窄帶調(diào)頻系統(tǒng)，與調(diào)幅相似，相干解調(diào)調(diào)頻系統(tǒng)的分析調(diào)頻系統(tǒng)的產(chǎn)生和解調(diào)調(diào)頻系統(tǒng)的抗噪聲性能加重與去加重網(wǎng)絡(luò)3.2.10小結(jié)以調(diào)頻為例，分析了模擬角度調(diào)制系統(tǒng)403.3模擬調(diào)制的性能比較調(diào)制方式信號帶寬解調(diào)增益設(shè)備復(fù)雜性通信中應(yīng)用情況DSB2fm2較復(fù)雜模擬數(shù)據(jù)傳輸SSBfm1較復(fù)雜短波無線電通信AM2fm同步解調(diào)和絡(luò)解調(diào)簡單無線電廣播

FM2fm(m+1)非相干解調(diào)有中等

調(diào)頻廣播等3.3模擬調(diào)制的性能比較調(diào)制方式信號帶寬41第三章第2節(jié)模擬非線性調(diào)制第三章第2節(jié)42模擬角度調(diào)制角調(diào)制與線性調(diào)制不同，角調(diào)制中的已調(diào)信號的頻譜與調(diào)制信號的頻譜之間不存在線性對應(yīng)關(guān)系而是產(chǎn)生出與頻譜搬移不同的新的頻率分量，因而呈現(xiàn)出非線性的特性，故稱為非線性調(diào)制角調(diào)制可分為調(diào)頻和相位調(diào)制，鑒于頻率調(diào)制和相位調(diào)制之間存在的內(nèi)在關(guān)系，而且在實(shí)際應(yīng)用中頻率調(diào)制的廣泛應(yīng)用，因而只討論頻率調(diào)制模擬角度調(diào)制角調(diào)制與線性調(diào)制不同，角調(diào)制中的已調(diào)信號的頻譜43內(nèi)容模擬角度調(diào)制的基本概念窄帶角調(diào)制寬帶調(diào)頻調(diào)頻信號的產(chǎn)生與解調(diào)調(diào)頻系統(tǒng)的抗噪聲性能預(yù)加重與去加重內(nèi)容模擬角度調(diào)制的基本概念443.2.1模擬角度調(diào)制的基本概念載波信號：頻率調(diào)制相位調(diào)制相位調(diào)制：幅度載波信號頻率不變，載波信號的相位隨調(diào)制信號線性變化頻率調(diào)制：幅度載波信號相位不限，載波信號的頻率隨調(diào)制信號的積分線性變化3.2.1模擬角度調(diào)制的基本概念載波信號：頻率調(diào)制相位調(diào)制45調(diào)相系統(tǒng)的瞬時(shí)相位偏移瞬時(shí)相位調(diào)相信號表達(dá)式調(diào)相系統(tǒng)的瞬時(shí)相位偏移46調(diào)頻系統(tǒng)瞬時(shí)角頻率偏移瞬時(shí)角頻率瞬時(shí)相位調(diào)頻信號表達(dá)式調(diào)頻系統(tǒng)瞬時(shí)角頻率偏移47單頻調(diào)制調(diào)制信號調(diào)相信號調(diào)相指數(shù)調(diào)頻信號調(diào)頻指數(shù)單頻調(diào)制調(diào)制信號483.2.2窄帶角調(diào)制同相分量正交分量3.2.2窄帶角調(diào)制同相分量正交分量493.2.2窄帶調(diào)頻前提條件時(shí)域表達(dá)式同相分量正交分量窄帶近似13.2.2窄帶調(diào)頻前提條件同相分量正交分量窄帶近似150窄帶調(diào)頻的頻域分析頻域表達(dá)式：窄帶調(diào)頻的頻域分析頻域表達(dá)式：51單音調(diào)頻調(diào)制信號單音調(diào)頻調(diào)制信號52矢量圖分析常規(guī)調(diào)幅窄帶調(diào)頻矢量圖分析常規(guī)調(diào)幅533.2.3正弦信號調(diào)制時(shí)的寬帶調(diào)頻當(dāng)條件不滿足時(shí)此時(shí)，不能采用來近似3.2.3正弦信號調(diào)制時(shí)的寬帶調(diào)頻當(dāng)條件不滿足時(shí)此時(shí)，不能543.2.3.1單頻調(diào)制時(shí)寬帶調(diào)頻信號的頻域表達(dá)調(diào)制信號：時(shí)域表達(dá)式第一類貝塞爾函數(shù)展開表達(dá)式：3.2.3.1單頻調(diào)制時(shí)寬帶調(diào)頻信號的頻域表達(dá)調(diào)制信號：553.2.3.2單頻調(diào)制時(shí)的頻帶寬度卡森公式滿足條件的最高邊頻次數(shù)3.2.3.2單頻調(diào)制時(shí)的頻帶寬度卡森公式滿足條件的最高563.2.3.3單頻調(diào)制時(shí)的功率分配載波功率功率分配舉例：3.2.3.3單頻調(diào)制時(shí)的功率分配載波功率573.2.4.3任意限帶信號調(diào)制時(shí)的帶寬頻偏比實(shí)際中3.2.4任意信號調(diào)制時(shí)調(diào)頻信號的頻譜3.2.4.3任意限帶信號調(diào)制時(shí)的帶寬頻偏比3.2.4583.2.6.1調(diào)頻信號的產(chǎn)生直接調(diào)頻法倍頻法3.2.6調(diào)頻信號的產(chǎn)生與解調(diào)3.2.6.1調(diào)頻信號的產(chǎn)生直接調(diào)頻法3.2.6調(diào)頻信593.2.6.1調(diào)頻信號的解調(diào)微分包絡(luò)檢波信號非相干解調(diào)3.2.6.1調(diào)頻信號的解調(diào)微分包絡(luò)檢波信號非相干解調(diào)60鑒頻器典型電路鑒頻器典型電路61相干解調(diào)---窄帶調(diào)頻輸入信號相干解調(diào)LPF微分相干解調(diào)---窄帶調(diào)頻輸入信號相干解調(diào)LPF微分62調(diào)頻系統(tǒng)的抗噪聲性能原理模型調(diào)頻系統(tǒng)的抗噪聲性能原理模型633.2.7.1非相干解調(diào)的抗噪聲性能方法求輸入信噪比求輸出信噪比求信噪比增益3.2.7.1非相干解調(diào)的抗噪聲性能方法64非相干解調(diào)的輸入信噪比輸入信號：輸入噪聲輸入信噪比計(jì)算輸出信噪比時(shí)，由于非相干解調(diào)不是線性疊加處理過程，因此不能分別計(jì)算其信號和噪聲的功率非相干解調(diào)的輸入信噪比輸入信號：65鑒頻器輸入輸入信號定義鑒頻器輸入輸入信號66大信噪比近似在大信噪比條件下，有大信噪比近似在大信噪比條件下，有67鑒頻器輸出信號功率理想鑒頻器輸出與瞬時(shí)頻偏成正比信號輸出信號噪聲鑒頻器輸出信號功率理想鑒頻器輸出與瞬時(shí)頻偏成正比信號噪聲68鑒頻器噪聲輸出定義：噪聲輸出輸出噪聲譜密度輸出噪聲鑒頻器噪聲輸出定義：69解調(diào)器輸出信噪比解調(diào)器輸出信噪比解調(diào)器輸出信噪比解調(diào)器輸出信噪比70解調(diào)信噪比增益增益寬帶調(diào)頻：單頻調(diào)制解調(diào)信噪比增益增益71舉例---調(diào)頻與常規(guī)調(diào)幅舉例---調(diào)頻與常規(guī)調(diào)幅723.2.7.2門限效應(yīng)當(dāng)信噪比較小時(shí)，3.2.7.2門限效應(yīng)當(dāng)信噪比較小時(shí)，733.2.7.3相干解調(diào)的抗噪聲性能分析帶通濾波器后的輸入信號為：解調(diào)器輸出信號3.2.7.3相干解調(diào)的抗噪聲性能分析帶通濾波器后的輸入信74輸出信噪比輸入信噪比解調(diào)器增益單頻調(diào)制輸出信噪比753.2.8預(yù)加重與去加重在調(diào)頻廣播中所傳送的語音和音樂信號大部分能量集中在低頻端，噪聲功率譜密度與頻率成正比，因而在信號功率譜密度最小的頻率范圍內(nèi)噪聲功率密度卻很大，這對解調(diào)顯然是不利的如果在發(fā)送端調(diào)制之前，提升輸入信號的高頻分量，而在接收端解調(diào)之后做反變換，壓低高頻分量，使信號頻譜恢復(fù)原始形狀，就能減小在提升信號高頻分量后所引入的噪聲功率3.2.8預(yù)加重與去加重在調(diào)頻廣播中所傳送的語音和音樂信76預(yù)加重與去加重網(wǎng)絡(luò)預(yù)加重網(wǎng)絡(luò)---高通濾波器去加重網(wǎng)絡(luò)---低通濾波器預(yù)加重與去加重網(wǎng)絡(luò)預(yù)加重網(wǎng)絡(luò)---高通濾波器77網(wǎng)絡(luò)增益增益：例子：調(diào)頻廣播，fm=15kHz，f1=2.1kHz，采用加重和去加重的信噪比改善約為13dB。衰減因子調(diào)頻廣播，fm=15kHz，f1=2.1kHz，K為-7dB。采用加重和去加重得到的實(shí)際信噪比改善約為6dB。網(wǎng)絡(luò)增益增益：783.2.9改善門限效應(yīng)的方法在某些應(yīng)用場合，如空間通信中，對調(diào)頻接收機(jī)的門限效應(yīng)十分關(guān)注，希望在最小信號功率時(shí)仍能滿意地工作，這就要求出現(xiàn)門限效應(yīng)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)盡可能地向低輸入信噪比方向擴(kuò)展反饋解調(diào)器和鎖相環(huán)技術(shù)，就是改善門效應(yīng)的兩種常用方法他們的基本原理，都是減小鑒頻前的等效帶寬，從而提高鑒頻前的等效信噪比，因此，能在比通常鑒頻法更低的輸入信噪比下，才出現(xiàn)門限效應(yīng)，即擴(kuò)展了門限值3.2.9改善門限效應(yīng)的方法在某些應(yīng)用場合，如空間通信中，79反饋解調(diào)器鎖相環(huán)PLL法反饋解調(diào)器803.2.10小結(jié)以調(diào)頻為例，分析了模擬角度調(diào)制系統(tǒng)窄帶調(diào)頻系統(tǒng)，