Chap4模擬調(diào)制系統(tǒng)

2023/7/201通信原理課件2023/7/20通信原理課件2引言調(diào)制（Modulation）定義：使載波信號的某一個（或幾個）參量隨基帶信號改變的過程。實(shí)質(zhì)：頻譜搬移。作用與信道特性匹配；實(shí)現(xiàn)多路復(fù)用；提高抗干擾性。2023/7/20通信原理課件3引言調(diào)制的分類（詳見第一章表格1-1）按載波信號c(t)分連續(xù)波調(diào)制脈沖波調(diào)制按基帶信號m(t)分?jǐn)?shù)字調(diào)制模擬調(diào)制2023/7/20通信原理課件4引言按調(diào)制器的功能分（以連續(xù)波為例）幅度調(diào)制——如模擬調(diào)幅（AM，DSB，SSB，VSB），脈沖幅度調(diào)制（PAM），幅移鍵控（ASK）；頻率調(diào)制——如FM，頻移鍵控（FSK），脈寬調(diào)制（PDM）；相位調(diào)制——如模擬調(diào)相（PM），相移鍵控（PSK），脈位調(diào)制（PPM）。本章綱要4.1幅度調(diào)制1.常規(guī)雙邊帶調(diào)幅（AmplitudeModulation，AM）2.雙邊帶抑制載波（DoubleSideband－SuppressedCarrier，DSB－SC）3.單邊帶調(diào)幅（SingleSideband，SSB）4.殘留邊帶調(diào)幅（VestigialSideband，VSB）4.2各種幅度調(diào)制系統(tǒng)的噪聲性能2023/7/205通信原理課件本章綱要4.3角度調(diào)制（AngularModulation）（非線性調(diào)制）系統(tǒng)4.4調(diào)頻系統(tǒng)的噪聲性能4.5各種模擬調(diào)制系統(tǒng)的性能比較4.6頻分復(fù)用（FDM）2023/7/206通信原理課件幅度調(diào)制4.1.1一般原理概念：用調(diào)制信號去控制高頻正弦載波的幅度，使其按調(diào)制信號的規(guī)律變化的過程。模型2023/7/207通信原理課件幅度調(diào)制時域和頻域表達(dá)式時域頻域2023/7/208通信原理課件幅度調(diào)制2023/7/209通信原理課件幅度調(diào)制對于幅度調(diào)制信號，在波形上，它的幅度隨基帶信號規(guī)律而變化；在頻譜結(jié)構(gòu)上，它的頻譜完全是基帶信號頻譜結(jié)構(gòu)在頻域內(nèi)的簡單搬移(精確到常數(shù)因子)。由于這種搬移是線性的，因此幅度調(diào)制通常又稱為線性調(diào)制。線性調(diào)制——如各種幅度調(diào)制，幅移鍵控(ASK)；非線性調(diào)制——如FM、PM、頻移鍵控(FSK)。2023/7/2010通信原理課件AM（AmplitudeModulation）AM信號的產(chǎn)生波形圖2023/7/2011通信原理課件AM（AmplitudeModulation）線性調(diào)幅的條件為了解調(diào)時能使用包絡(luò)檢波法，線性調(diào)幅的條件為：A0≥|m(t)|max

，即保證AM信號的包絡(luò)總是為正的。過調(diào)現(xiàn)象：已調(diào)信號的包絡(luò)與調(diào)制信號之間已無線性關(guān)系變化可言，包絡(luò)與調(diào)制信號相比，出現(xiàn)了嚴(yán)重的失真，這種現(xiàn)象通常我們稱這種現(xiàn)象為過調(diào)。2023/7/2012通信原理課件AM（AmplitudeModulation）AM信號的頻譜特性頻譜圖2023/7/2013通信原理課件AM（AmplitudeModulation）特點(diǎn)從頻域表達(dá)式可以看出，AM信號的頻譜是DSB信號的頻譜加上載波分量。在這個頻譜搬移過程中沒有出現(xiàn)新的頻率分量，因此，該調(diào)制為線性調(diào)制。帶寬BAM＝2fm。2023/7/2014通信原理課件AM（AmplitudeModulation）AM已調(diào)信號的功率分配2023/7/2015通信原理課件2023/7/2016通信原理課件DSB－SC4.1.3抑制載波雙邊帶調(diào)制DSB－SC(DoubleSideband-SuppressedCarrier)產(chǎn)生載波反向點(diǎn)波形圖2023/7/2017通信原理課件DSB－SCDSB信號的頻譜特性上邊帶（USB）：|f|>fc的頻率分量下邊帶（LSB）：|f|<fc的頻率分量頻譜圖2023/7/2018通信原理課件DSB－SC頻譜特點(diǎn)1、上、下邊帶均包含調(diào)制信號的全部信息，在載頻處無載波分量，這就是抑制載波的效果；2、幅度減半，帶寬加倍，BDSB＝2fm；3、線性搬移。2023/7/2019通信原理課件2023/7/2020通信原理課件例題1（教材P91習(xí)題4-2）SSB（SingleSideband）4.1.4單邊帶調(diào)制由于從信息傳輸?shù)慕嵌戎v，上、下兩個邊帶所包含的信息相同，因此只傳送一個邊帶即可以傳送信號的全部信息。

SSB信號的產(chǎn)生方法有：濾波法；相移法；混合法（由于電路較為復(fù)雜，因此用途并不廣泛）。2023/7/2022通信原理課件SSB（SingleSideband）濾波法2023/7/2023通信原理課件圖4-6SSB信號的頻譜SSB（SingleSideband）相移法——實(shí)際上是SSB信號表達(dá)式的電路表示2023/7/2025通信原理課件2023/7/20通信原理課件26補(bǔ)充：希爾伯特變換定義：物理可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)其實(shí)部與虛部之間存在對應(yīng)的確定關(guān)系稱為Hilbert變換。Hilbert濾波器，它實(shí)質(zhì)上是一個寬帶相移網(wǎng)絡(luò)，對m(t)中的任意頻率分量均相移-π/2。2023/7/20通信原理課件27希爾伯特變換常用的希爾伯特變換例題2（教材P91習(xí)題4-4）B點(diǎn)：C點(diǎn)：D點(diǎn)：E點(diǎn)：若將C點(diǎn)與D點(diǎn)的頻譜相減，可得上邊帶頻譜若將C點(diǎn)與D點(diǎn)的頻譜相加，可得下邊帶頻譜各點(diǎn)頻譜變換關(guān)系（不計系數(shù)1/2）：A點(diǎn)：SSB（SingleSideband）SSB信號的頻率特性BSSB＝0.5BDSB＝fm；

因SSB信號不含有載波成分，單邊帶幅度調(diào)制的效率也為100%。2023/7/2029通信原理課件2023/7/2030通信原理課件2023/7/2031通信原理課件例題3（教材P91習(xí)題4-1）解：AM信號：DSB信號：

2023/7/2032通信原理課件2023/7/2033通信原理課件VSB（VestigialSideband）定義SSB問題：理想的濾波器難以實(shí)現(xiàn)。VSB調(diào)制：殘留邊帶調(diào)制是介于SSB與DSB-SC之間的一種調(diào)制方式，在VSB中除了傳送一個邊帶之外，還保留另外一個邊帶的一部分。信號產(chǎn)生2023/7/2034通信原理課件圖4-8DSB、SSB和VSB信號的頻譜VSB（VestigialSideband）

HVSB(ω)的頻率特性須從VSB信號的解調(diào)方式入手2023/7/2036通信原理課件VSB（VestigialSideband）經(jīng)過LPF后，高頻成份濾掉，這樣解調(diào)輸出為：當(dāng)HVSB(ω+ωc)+HVSB(ω-ωc)=常數(shù)，|ω|≤ωH時，此時，MO(ω)=C*M(ω)

，從VSB信號中無失真地恢復(fù)了原始信號。殘留邊帶濾波器傳輸函數(shù)要求滿足的互補(bǔ)對稱條件。2023/7/2037通信原理課件VSB（VestigialSideband）幾何解釋2023/7/2038通信原理課件VSB（VestigialSideband）圖4-10殘留邊帶的濾波器特性(a)殘留部分上邊帶的濾波器特性;

(b)殘留部分下邊帶的濾波器特性2023/7/2039通信原理課件VSB（VestigialSideband）VSB的特點(diǎn)及應(yīng)用（1）所需帶寬為ωm<ω<2ωm；（2）采用濾波法較易實(shí)現(xiàn)。（3）VSB調(diào)制在廣播電視、通信等系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。2023/7/2040通信原理課件例題4（教材P91習(xí)題4-3）解：根據(jù)殘留邊帶濾波器在fc處具有互補(bǔ)對稱特性，從圖上可知載頻fc=10kHz，因此得到載波，故有2023/7/2042通信原理課件解調(diào)（Demodulation）解調(diào)是調(diào)制的逆過程。作用是從接收的已調(diào)信號中恢復(fù)原基帶信號。解調(diào)的方法可分為兩類：相干解調(diào)非相干解調(diào)（如包絡(luò)檢波，差分相干解調(diào)等）2023/7/2043通信原理課件相干解調(diào)相干解調(diào)也叫同步檢波。它由相乘器和低通濾波器組成。相干解調(diào)適用于所有線性調(diào)制信號的解調(diào)。圖4-11相干解調(diào)器的一般模型2023/7/2044通信原理課件相干解調(diào)分析對于抑止載波雙邊帶信號將其乘上與調(diào)制載波同頻同相的載波(稱為相干載波)后,經(jīng)低通濾波器濾掉2ωc分量后,得到解調(diào)輸出演示2023/7/2045通信原理課件相干解調(diào)對于單邊帶信號（上邊帶信號或下邊帶信號）與相干載波相乘后得經(jīng)低通濾波后的解調(diào)輸出為演示2023/7/2046通信原理課件載波同步相干解調(diào)的關(guān)鍵是必須在已調(diào)信號接收端產(chǎn)生與信號載波同頻同相的本地載波。相干載波的獲取方法是通過載波同步電路。提取相干載波的方法有兩種：直接法（自同步法：發(fā)送端不發(fā)送專門的同步信息）平方變換法和平方環(huán)法同相正交環(huán)法（科斯塔斯環(huán)法）插入導(dǎo)頻法（外同步法）2023/7/2047通信原理課件平方變換法此方法廣泛用于建立抑制載波的雙邊帶信號的載波同步。圖11–1平方變換法提取載波2023/7/2048通信原理課件平方變換法設(shè)調(diào)制信號m(t)無直流分量，則抑制載波的雙邊帶信號為接收端將該信號經(jīng)過非線性變換——平方律器件后得到上式的第二項包含有載波的倍頻2ωc的分量。若用一窄帶濾波器將2ωc頻率分量濾出，再進(jìn)行二分頻，就可獲得所需的相干載波。2023/7/2049通信原理課件平方環(huán)法在實(shí)際中，伴隨信號一起進(jìn)入接收機(jī)的還有加性高斯白噪聲，為了改善平方變換法的性能，使恢復(fù)的相干載波更為純凈，圖11-1中的窄帶濾波器常用鎖相環(huán)代替，構(gòu)成如圖11-2所示的方框圖，稱為平方環(huán)法提取載波。圖11-2平方環(huán)法提取載波2023/7/2050通信原理課件同相正交環(huán)法同相正交環(huán)法又叫科斯塔斯（Costas）環(huán)。在此環(huán)路中，壓控振蕩器（VCO）提供兩路互為正交的載波，與輸入接收信號分別在同相和正交兩個鑒相器中進(jìn)行鑒相，經(jīng)低通濾波之后的輸出均含調(diào)制信號，兩者相乘后可以消除調(diào)制信號的影響，經(jīng)環(huán)路濾波器得到僅與相位差有關(guān)的控制壓控，從而準(zhǔn)確地對壓控振蕩器進(jìn)行調(diào)整。2023/7/2051通信原理課件

圖11-3Costas環(huán)法提取載波例題5（教材P92習(xí)題4-12）從調(diào)制概念的角度考慮，s(t)為f1(t)、f2(t)單邊帶調(diào)制時的上、下邊帶之和，所有a、b點(diǎn)的波形分別為其中，故包絡(luò)檢波包絡(luò)檢波器一般由半波或全波整流器和低通濾波器組成。包絡(luò)檢波屬于非相干解調(diào),廣播接收機(jī)中多采用此法。整流器LPFSAM(t)So(t)Mo(t)2023/7/2054通信原理課件圖4-12包絡(luò)檢波器包絡(luò)檢波包絡(luò)檢波設(shè)輸入信號是AM信號在大信號檢波時(一般大于0.5V)，二極管處于受控的開關(guān)狀態(tài)。選擇RC滿足如下關(guān)系:式中,fH是調(diào)制信號的最高頻率；fc是載波的頻率。在滿足式(4.1-17)的條件下,檢波器的輸出近似為演示2023/7/2056通信原理課件各種幅度調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能4.2.1分析模型概念模擬通信系統(tǒng)的評價標(biāo)準(zhǔn)用有效傳輸頻帶（有效性）和接收端輸出信噪比（可靠性）來衡量。調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能是利用解調(diào)器的抗噪聲能力來衡量。抗噪聲能力通常用“信噪比”來度量。2023/7/2057通信原理課件各種幅度調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能解調(diào)器模型注：帶通濾波器的作用是將混合在噪聲中的有用信號過濾出來，同時，濾除已調(diào)信號頻帶外的噪聲。解調(diào)器輸入端的噪聲帶寬與已調(diào)信號的帶寬是相同的，但是遠(yuǎn)小于中心頻率。加性高斯白噪聲n(t)的雙邊功率譜密度為n0/2，均值為0。2023/7/2058通信原理課件圖4–14帶通濾波器傳輸特性各種幅度調(diào)制系統(tǒng)的噪聲性能分析模型解調(diào)器的輸入噪聲為窄帶高斯白噪聲解調(diào)器的輸入噪聲功率輸出信噪比2023/7/2060通信原理課件各種幅度調(diào)制系統(tǒng)的噪聲性能輸入信噪比信噪比增益也稱為調(diào)制制度增益G作用：用來衡量同類調(diào)制系統(tǒng)不同解調(diào)器對輸入信噪比的影響。2023/7/2061通信原理課件各種幅度調(diào)制系統(tǒng)的噪聲性能4.2.2線性系統(tǒng)的相干解調(diào)抗噪性能相干解調(diào)的原理原理框圖2023/7/2062通信原理課件各種幅度調(diào)制系統(tǒng)的噪聲性能模型分析sp(t)經(jīng)過低通濾波器LPF，濾掉高頻成份，得以DSB信號為例對有用信號：2023/7/2063通信原理課件各種幅度調(diào)制系統(tǒng)的噪聲性能對噪聲：通過相乘器的噪聲信號經(jīng)過低通濾波器LPF，濾掉高頻成份，得2023/7/2064通信原理課件DSB調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能DSB調(diào)制系統(tǒng)的性能分析解調(diào)器輸入信噪比已調(diào)信號的平均功率輸入噪聲平均功率輸入信噪比2023/7/2065通信原理課件DSB調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能解調(diào)器輸出端信噪比輸出信號平均功率輸出噪聲的平均功率輸出信噪比2023/7/2066通信原理課件DSB調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能解調(diào)增益G（信噪比得益）這說明，DSB信號的解調(diào)器使信噪比改善了一倍。這是因?yàn)椴捎猛浇庹{(diào)，把噪聲中的正交分量ns(t)抑制掉了，從而使噪聲功率減半。2023/7/2067通信原理課件SSB調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能SSB調(diào)制系統(tǒng)的性能分析解調(diào)器輸入端信噪比已調(diào)信號的平均功率2023/7/2068通信原理課件SSB調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能輸入噪聲平均功率輸入信噪比注：在這里SSB信號中窄帶加性噪聲的帶寬僅是DSB系統(tǒng)中的一半，因此SSB解調(diào)器中的窄帶噪聲功率是DSB解調(diào)器中的一半。同樣的符號Ni在DSB系統(tǒng)和SSB系統(tǒng)的值不同！2023/7/2069通信原理課件SSB調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能解調(diào)器輸出端信噪比輸出信號平均功率輸出噪聲的平均功率輸出信噪比2023/7/2070通信原理課件SSB調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能解調(diào)增益G（信噪比得益） SSB解調(diào)器具有相同的輸入輸出信噪比。這說明，SSB信號的解調(diào)器對信噪比沒有改善。這是因?yàn)樵赟SB系統(tǒng)中，信號和噪聲具有相同的表示形式，所以相干解調(diào)過程中，信號和噪聲的正交分量均被抑制掉，故信噪比不會得到改善。

2023/7/2071通信原理課件SSB調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能注意在相同的噪聲背景和相同的輸入信號功率條件下，DSB和SSB在解調(diào)器輸出端的信噪比是相等的。從抗噪聲的觀點(diǎn)，SSB調(diào)制和DSB調(diào)制是相同的。但SSB調(diào)制所占有的頻帶僅為DSB的一半。2023/7/2072通信原理課件VSB調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能由于所采用的殘留邊帶濾波器的頻率特性形狀可能不同，所以難以確定抗噪性能的一般計算公式。在殘留邊帶濾波器滾降范圍不大的情況下，可將VSB信號近似看成SSB信號，即SVSB(t)≈SSSB(t)。 在這種情況下，VSB調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能與SSB系統(tǒng)相同。2023/7/2073通信原理課件例題5（教材P91習(xí)題4-5）解：（1）為了保證信號順利通過和盡可能地濾除噪聲，帶通濾波器的寬度等于已調(diào)信號帶寬，即其中心頻率為100kHz，故有

（2）已知解調(diào)器的輸入信號功率，輸入噪聲功率為故輸入信噪比

2023/7/2074通信原理課件（3）因?yàn)镈SB調(diào)制制度增益GDSB=2，故解調(diào)器的輸出信噪比：（4）根據(jù)相干解調(diào)器的輸出噪聲與輸入噪聲功率關(guān)系又因解調(diào)器中低通濾波器的截止頻率為fm=4kHz，故輸出噪聲的功率譜密度2023/7/2075通信原理課件思考題（教材P92習(xí)題4-10）證明AM信號采用相干解調(diào)時，其制度增益G為2023/7/2076通信原理課件證：設(shè)AM信號為式中，輸入噪聲為則解調(diào)器輸入的信號功率和噪聲功率分別為設(shè)同步檢測（相干解調(diào)）中，相干載波為則2023/7/2077通信原理課件故輸出有用信號和輸出噪聲分別為所以故2023/7/2078通信原理課件AM調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能4.2.3AM信號包絡(luò)檢波解調(diào)的抗噪性能AM信號可用相干解調(diào)和包絡(luò)檢波兩種方法解調(diào)。包絡(luò)檢波的原理模型2023/7/2079通信原理課件AM調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能AM系統(tǒng)包絡(luò)檢波的抗噪性能解調(diào)器輸入端信噪比已調(diào)信號的平均功率輸入噪聲平均功率（與DSB相同）輸入信噪比2023/7/2080通信原理課件AM調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能解調(diào)器輸出端信噪比解調(diào)器輸出信號包絡(luò)：相位：2023/7/2081通信原理課件AM調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能情況一：大信噪比（小噪聲）情況，即這里利用了公式2023/7/2082通信原理課件AM調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能分析：輸出信號平均功率輸出噪聲的平均功率輸出信噪比解調(diào)增益2023/7/2083通信原理課件AM調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能結(jié)論：在小噪聲情況下，AM系統(tǒng)的相干解調(diào)與非相干解調(diào)有相同的抗噪性能。當(dāng)A0=|m(t)|max時，對于單音信號的調(diào)制（簡稱單音調(diào)制）m(t)=A0cosωmt， 此時G=2/3。

2023/7/2084通信原理課件AM調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能情況二：小信噪比（大噪聲）情況，即2023/7/2085通信原理課件AM調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能分析：包絡(luò)E(t)中的m(t)，m(t)cosθ(t)是依賴于噪聲變化的隨機(jī)函數(shù)，也就是一個隨機(jī)噪聲。此時包絡(luò)檢波器把有用信號擾亂成噪聲。結(jié)論：在大噪聲情況下，AM系統(tǒng)包絡(luò)檢波法無法恢復(fù)原始信號m(t)。2023/7/2086通信原理課件AM調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能3.門限效應(yīng)概念：當(dāng)輸入信噪比小到某一個特定的數(shù)值時，就會出現(xiàn)輸出信噪比急劇惡化的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱為門限效應(yīng)，而該特定的數(shù)值稱為門限。原因：由包絡(luò)檢波器的非線性解調(diào)作用所引起的。注意：非相干解調(diào)有門限效應(yīng)；相干解調(diào)無門限效應(yīng)。包絡(luò)檢波是一種非線性解調(diào)方法。2023/7/2087通信原理課件例題6（教材P92習(xí)題4-11）解：(1)設(shè)AM信號為，且式中，Pc為載波功率，Ps為邊帶功率。

2023/7/2088通信原理課件（2）假定，則理想包絡(luò)檢波輸出為（3）制度增益

2023/7/2089通信原理課件角度調(diào)制(AngularModulation)頻率調(diào)制（FrequencyModulation，F(xiàn)M）：載頻fc隨基帶信號變化。相位調(diào)制（PhaseModulation，PM）：載波的相位隨基帶信號變化。調(diào)頻和調(diào)相統(tǒng)稱為角度調(diào)制。角度調(diào)制屬于非線性調(diào)制，即調(diào)制后信號的頻譜不再是調(diào)制前信號頻譜的線性搬移，而產(chǎn)生出很多新的頻率成分。2023/7/2090通信原理課件角度調(diào)制(AngularModulation)4.3.1基本概念角調(diào)波的一般表達(dá)式：式中，A為——振幅（恒定）瞬時相位：瞬時角頻率：瞬時相位偏移：瞬時角頻率偏移：2023/7/2091通信原理課件角度調(diào)制(AngularModulation)調(diào)相瞬時相位偏移∝基帶信號幅值式中，Kp為調(diào)相靈敏度，單位為rad/V。則雖然是PM波，但其角頻率仍與m(t)有關(guān)。2023/7/2092通信原理課件角度調(diào)制(AngularModulation)式中，Kf為調(diào)頻靈敏度，單位為rad/(s.V)。則調(diào)頻瞬時角頻率偏移∝基帶信號幅值2023/7/2093通信原理課件角度調(diào)制(AngularModulation)總結(jié)FM波和PM波從波形上無法區(qū)別。區(qū)分FM波和PM波的方法是考察頻偏還是相移隨基帶信號的幅值變化。調(diào)頻與調(diào)相之間的關(guān)系窄帶調(diào)頻和寬帶調(diào)頻2023/7/2094通信原理課件角度調(diào)制(AngularModulation)2023/7/2095通信原理課件角度調(diào)制(AngularModulation)4.3.2窄帶調(diào)頻（NBFM）定義時域表達(dá)式頻域表達(dá)式2023/7/2096通信原理課件角度調(diào)制(AngularModulation)與AM信號的頻譜比較2023/7/2097通信原理課件角度調(diào)制(AngularModulation)4.3.3寬帶調(diào)頻（WBFM）信號表達(dá)式設(shè)基帶信號為單音頻信號式中，AmKf為最大角頻偏，記為Δω。mf為調(diào)頻指數(shù)2023/7/2098通信原理課件角度調(diào)制(AngularModulation)調(diào)頻信號的級數(shù)展開式：調(diào)頻信號的級數(shù)展開式對應(yīng)的付氏變換譜：調(diào)頻波的帶寬用卡森公式表示：2023/7/2099通信原理課件Kf=50，fc=250Hz，消息帶寬W=50Hz則mf=3，B=4002023/7/20100通信原理課件調(diào)頻信號的產(chǎn)生與解調(diào)調(diào)頻信號的產(chǎn)生NBFM信號的產(chǎn)生直接調(diào)頻：常用壓控振蕩器產(chǎn)生；圖4-23

PLL調(diào)制器2023/7/20101通信原理課件調(diào)頻信號的產(chǎn)生與解調(diào)間接調(diào)頻：用調(diào)相電路產(chǎn)生調(diào)頻波窄帶調(diào)頻時域表達(dá)式的電路表示2023/7/20102通信原理課件調(diào)頻信號的產(chǎn)生與解調(diào)WBFM信號的產(chǎn)生先產(chǎn)生一個NBFM信號，再經(jīng)過一個倍頻器，從而產(chǎn)生WBFM信號。2023/7/20103通信原理課件混頻法例如,在上述方案中選擇倍頻次數(shù)n1=64,n2=48,混頻器參考頻率f2=10.9MHz,則調(diào)頻發(fā)射信號的載頻200kHz25Hz12800kHz1600Hz2023/7/20104通信原理課件調(diào)頻信號的產(chǎn)生與解調(diào)調(diào)頻信號的解調(diào)NBFM的相干解調(diào)2023/7/20105通信原理課件調(diào)頻信號的產(chǎn)生與解調(diào)WBFM的非相干解調(diào)非線性調(diào)制采用非相干解調(diào)。而非相干解調(diào)采用的是鑒頻器。解調(diào)器的輸出應(yīng)當(dāng)為：頻率-電壓轉(zhuǎn)換特性的鑒頻器鎖相環(huán)法2023/7/20106通信原理課件調(diào)頻信號的產(chǎn)生與解調(diào)1）鑒頻器法微分電路將幅度衡定的調(diào)頻波變換為調(diào)幅調(diào)頻波，即幅度和頻率都隨基帶信號m(t)線性變化。其缺點(diǎn)之一是包絡(luò)檢波器對于由信道噪聲和其他原因引起的幅度起伏也有反應(yīng)，為此，在微分器前加一個限幅器和帶通濾波器。2023/7/20107通信原理課件調(diào)頻信號的產(chǎn)生與解調(diào)2）鎖相環(huán)法解調(diào)鑒相器：對兩輸入信號進(jìn)行相位比較；環(huán)路濾波器：平滑鑒相器輸出電壓及抑制鑒相器輸出電壓中的噪聲和高頻分量。壓控振蕩器VCO：控制輸入端的控制信號隨uo變化。2023/7/20108通信原理課件例題7（教材P93習(xí)題4-14）（1）該角調(diào)波的瞬時角頻率為故最大頻偏調(diào)頻指數(shù)而最大相偏因?yàn)镕M波與PM波的帶寬形式相同，即（2）因?yàn)椴恢{(diào)制信號m(t)的形式，所以無法確定該角調(diào)波sm(t)究竟是FM信號還是PM信號。調(diào)頻系統(tǒng)的噪聲性能1.模型輸入信號功率：輸入噪聲功率：2023/7/20110通信原理課件調(diào)頻系統(tǒng)的噪聲性能2.結(jié)論（1）大信噪比情況輸出信噪比：考慮基帶信號為單頻余弦波時：解調(diào)器的制度增益為：2023/7/20111通信原理課件調(diào)頻系統(tǒng)的噪聲性能寬帶調(diào)頻輸出信噪比相對于調(diào)幅的改善與其傳輸帶寬的平方成正比。也就是說，對于調(diào)頻系統(tǒng)來說，可以通過增加傳輸帶寬來改善系統(tǒng)的抗噪聲性能，調(diào)頻系統(tǒng)可以用帶寬來換取信噪比的改善。但對于調(diào)幅系統(tǒng)，因?yàn)檎{(diào)幅系統(tǒng)的信號帶寬是固定的，因而不能利用帶寬換取信噪比的改善。寬帶調(diào)頻時，解調(diào)器的制度增益為：教材P88例題4-12023/7/20112通信原理課件調(diào)頻系統(tǒng)的噪聲性能（2）小信噪比情況沒發(fā)生門限效應(yīng)時：在相同輸入信噪比情況下，F(xiàn)M輸出信噪比要好于AM輸出信噪比;但是，當(dāng)輸入信噪比降低到某一門限時，F(xiàn)M就開始出現(xiàn)門限效應(yīng);如果輸入信噪比繼續(xù)降低，則FM解調(diào)器的輸出信噪比將急劇變壞，甚至比AM的性能還要差。用普通鑒頻器解調(diào)調(diào)頻信號時，其門限效應(yīng)與輸入信噪比有關(guān)，一般發(fā)生在輸入信噪比10dB左右處。和包絡(luò)檢波器一樣，F(xiàn)M解調(diào)器的門限效應(yīng)也是由它的非線性的解調(diào)作用所引起的。2023/7/20113通信原理課件各種模擬調(diào)制系統(tǒng)的性能比較2023/7/20114通信原理課件各種模擬調(diào)制系統(tǒng)的性能比較性能比較WBFM抗噪聲性能最好，DSB、SSB、VSB抗噪聲性能次之，AM抗噪聲性能最差。FM的調(diào)頻指數(shù)mf越大，抗噪聲性能越好，但占據(jù)的帶寬越寬，頻帶利用率低。SSB的帶寬最窄，其頻帶利用率高。優(yōu)缺點(diǎn)2023/7/20115通信原理課件圖4-33各種模擬調(diào)制系統(tǒng)的