1、5.1 幅度調(diào)制的原理 5.2 線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能 5.3 非線性調(diào)制（角度調(diào)制）的原理 5.4 調(diào)頻系統(tǒng)的抗噪聲性能 5.5 各種模擬調(diào)制系統(tǒng)的比較 5.6 頻分復(fù)用(FDM),第 5 章 模擬調(diào)制系統(tǒng),第5章學(xué)習(xí)目標(biāo) 1、掌握幅度調(diào)制（AM、DSB、SSB與VSB） 信號(hào)的時(shí)域與頻域表達(dá)式、調(diào)制器一般模型，信號(hào)頻譜的特點(diǎn)、掌握線性調(diào)制的抗噪聲性能的分析方法； 2、理解角度調(diào)制原理、大信噪比情況下角度調(diào)制的噪聲性能分析方法； 3、了解頻分復(fù)用、復(fù)合調(diào)制。,作業(yè)P128 2、5、6、7、9、13、16、17,角度調(diào)制的基本概念 角度調(diào)制信號(hào)的一般表達(dá)式為,A是載波的恒定振幅； ct+(t

2、) 是信號(hào)的瞬時(shí)相位； (t)稱為相對(duì)于載波相位ct的瞬時(shí)相位偏移； dct+ (t)/dt是信號(hào)的瞬時(shí)頻率； d(t)/dt稱為相對(duì)于載頻c的瞬時(shí)頻率偏移。,相位調(diào)制,Kp是調(diào)相靈敏度，單位rad/V。,KF是調(diào)頻靈敏度，rad/（sV）。,頻率調(diào)制,直接和間接調(diào)頻,(t),直接和間接調(diào)相,單頻信號(hào)（單音信號(hào)）PM,設(shè)調(diào)制信號(hào)為單頻余弦波， m(t)=Amcosmt 則 sPM(t)= Acosct+KPAmcosmt = Acosct+ mP cosmt 其中, mP=KpAm=PM調(diào)相指數(shù)， -最大瞬時(shí)相位偏移 PM=KpAmm 最大瞬時(shí)角頻率偏移,單頻信號(hào)FM,其中,最大瞬時(shí)角頻率偏移

3、,m f 調(diào)頻指數(shù)，-最大瞬時(shí)相位偏移。, fFM= m f fm,設(shè)調(diào)制信號(hào)為單頻余弦波，,窄帶調(diào)頻（NBFM） 如果FM信號(hào)的最大瞬時(shí)相位偏移滿足：,稱為窄帶調(diào)頻，這時(shí)，信號(hào)占據(jù)帶窄。 (NBFM ：Narrow-Band Frequency Modulation) 反之，是寬帶調(diào)頻 (WBFM ：Wide-Band Frequency Modulation) 。,窄帶調(diào)頻信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式為：,窄帶調(diào)頻信號(hào)的頻域表達(dá)式,寬帶調(diào)頻（WBFM） 不滿足,卡森公式：,5.3.4 調(diào)頻信號(hào)的產(chǎn)生與解調(diào) 1、 調(diào)頻信號(hào)的產(chǎn)生 產(chǎn)生調(diào)頻波的方法通常有兩種： 直接法和間接法。 （1） 直接法。直接法就是

4、用調(diào)制信號(hào)直接控制振蕩器的頻率，使其按調(diào)制信號(hào)的規(guī)律線性變化。 壓控振蕩器（VCO），振蕩頻率正比于輸入控制電壓，即 (t)=c+Km(t),（2） 間接法 （阿姆斯特朗（Armstrong）法） 原理框圖：,間接調(diào)頻框圖,窄帶調(diào)頻信號(hào)：,因此，可采用下圖所示的方框圖來(lái)實(shí)現(xiàn)窄帶調(diào)頻。,原理：,倍頻器： 作用：將窄帶信號(hào)的瞬時(shí)頻率（即載頻和相位偏移） 均倍頻n倍 目的：為提高調(diào)頻指數(shù)，從而獲得寬帶調(diào)頻。 輸入信號(hào)為調(diào)頻信號(hào) 以理想平方律器件為例，其輸出-輸入特性為,濾除直流成分后，得到一個(gè)新的調(diào)頻信號(hào)，其載頻和相位偏移均增為2倍，由于相位偏移增為2倍，因而調(diào)頻指數(shù)也必然增為2倍。 同理，經(jīng)n次倍

5、頻后可以使調(diào)頻信號(hào)的載頻、相位偏移、調(diào)頻指數(shù)增為n倍。,典型實(shí)例 調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)。載頻：f1 = 200kHz ，調(diào)制信號(hào)最高頻率 fm = 15kHz， 間接法產(chǎn)生的最大頻偏 f1 = 25 Hz ，調(diào)頻廣播要求的最終頻偏 f =75 kHz，發(fā)射載頻在88-108MHz頻段內(nèi)。 要滿足最終頻偏 f =75kHz的要求，需要倍頻 倍頻后新的載波頻率(nf1 )高達(dá)600MHz 不符合 fc =88-108MHz的要求 因此需用混頻器進(jìn)行下變頻來(lái)解決,圖5-27 Armstrong法產(chǎn)生寬帶調(diào)頻,混頻只改變載頻而不影響頻偏及調(diào)頻指數(shù),例：在上述寬帶調(diào)頻方案中，設(shè)調(diào)制信號(hào)是fm =15 kHz的

6、單頻余弦信號(hào)，NBFM信號(hào)的載頻f1 =200 kHz，最大頻偏f1 =25 Hz；混頻器參考頻率f2 = 10.9 MHz，選擇倍頻次數(shù)n1 = 64，n2 =48。 (1) 求NBFM信號(hào)的調(diào)頻指數(shù)； (2) 求調(diào)頻發(fā)射信號(hào)（即WBFM信號(hào)）的載頻、最大頻偏和調(diào)頻指數(shù)。 解：（1）NBFM信號(hào)的調(diào)頻指數(shù)為 （2）調(diào)頻發(fā)射信號(hào)的載頻為,最大頻偏為 調(diào)頻指數(shù)為,（1） 相干解調(diào) （僅適用于NBFM信號(hào)）,BPF的作用是取出信號(hào)，抑制噪聲； LPF的作用是濾除二倍頻載頻分量。,2、調(diào)頻信號(hào)的解調(diào),相乘器的輸出為 ,經(jīng)低通濾波器取出其低頻分量,再經(jīng)微分器，得輸出信號(hào),（2） 非相干解調(diào)（NBFM和

7、WBFM均適用）,解調(diào)器的輸出應(yīng)為： ,即解調(diào)器應(yīng)產(chǎn)生正比于輸入頻率的輸出電壓，最簡(jiǎn)單的解調(diào)器是具有頻率-電壓轉(zhuǎn)換特性的頻率檢波器，即鑒頻器。,調(diào)頻信號(hào)的一般表達(dá)式為：,經(jīng)微分器 包絡(luò)檢波器則將其幅度變化檢出并濾去直流，再經(jīng)低通濾波后即得解調(diào)輸出 式中Kd 為鑒頻器靈敏度，單位為V/(rad/s) 。,調(diào)頻信號(hào),調(diào)幅調(diào)頻信號(hào),5.6 頻分復(fù)用(FDM),將若干路獨(dú)立的信號(hào)在同一信道上互不干擾地傳輸?shù)募夹g(shù)稱為復(fù)用技術(shù)。它可以提高信道的利用率。 通信系統(tǒng)按照信號(hào)的復(fù)用方式,分類,頻分復(fù)用(FDM)通信系統(tǒng) 時(shí)分復(fù)用(TDM)通信系統(tǒng) 碼分復(fù)用(CDM)通信系統(tǒng),頻分復(fù)用(FDM，F(xiàn)requency

8、 Division Multiplexing) 是按頻率分割多路信號(hào)的方法，即將信道的可用頻帶分成若干互不交疊的頻段，每路信號(hào)占據(jù)其中的一個(gè)頻段。在接收端用適當(dāng)?shù)臑V波器將多路信號(hào)分開，分別解調(diào)接收。 特點(diǎn)：多路信號(hào)在頻域上是分離的，但在時(shí)域上是重疊的。它是模擬通信的主要手段 。,以SSB為例來(lái)說(shuō)明FDM的基本原理 設(shè)信道中傳輸n路信號(hào)，第i 路為mi(t)，頻譜分別為M1()、M2()、M3 ( )、，帶寬均為m，為了避免各路信號(hào)頻譜重疊，每路信號(hào)之間都留有一個(gè)間隔為g，即防護(hù)頻帶為g，這樣便于濾波器的設(shè)計(jì)。 采用經(jīng)SSB調(diào)制及頻分復(fù)用后，合成信號(hào)的頻譜下圖所示：,LPF作用：限制各路信號(hào)的最

9、高頻率 BPF作用：取出信號(hào)，抑制噪聲,三路話音信號(hào)頻分復(fù)用原理,相鄰載波之間的間隔為： f=Bs+fg 式中Bs為已調(diào)信號(hào)帶寬，對(duì)于SSB， Bs = fm ， fg為防護(hù)頻帶。 第i+1路載波的頻率：,n路單邊帶信號(hào)復(fù)用后總頻帶寬度為：,B1=Bs+fg ，是一路占用的帶寬。,復(fù)用信號(hào)原則上可以在信道中傳輸，但有時(shí)為了更好地利用信道的傳輸特性，也可以再進(jìn)行一次調(diào)制。 FDM的優(yōu)點(diǎn)是信道利用率高，允許復(fù)用的路數(shù)多，分路也很方便。 FDM的缺點(diǎn)是設(shè)備復(fù)雜，不僅需要大量的調(diào)制器、解調(diào)器和帶通濾波器，而且還要求接收端提供相干載波。,例：設(shè)有一個(gè)頻分多路復(fù)用系統(tǒng)，副載波用DSB/SC調(diào)制，主載波用F

10、M調(diào)制。如果有60路等幅的音頻輸入通路，每路頻帶限制在3.3KHz，防護(hù)頻帶為0.7KHz； （1）如果最大頻偏為800KHz，試求傳輸信號(hào)的帶寬； （2）試分析與第1路相比時(shí)第60路輸入信噪比降低的程度。,解：（1）分兩種情況討論： (a) 各路信號(hào)經(jīng)過DSB調(diào)制后，在相鄰兩路信號(hào) 之間加防護(hù)頻帶fg，F(xiàn)DM信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)：,(b) 各路音頻信號(hào)加上防護(hù)帶之后，再進(jìn)行DSB調(diào)制，頻分復(fù)用信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu),設(shè)頻分復(fù)用之后的60路DSB信號(hào)總帶寬為fm，則有 fm=n2 fm+(n-1) fg =60 2 3.3+59 0.7=437.3kHz 對(duì)該信號(hào)進(jìn)行FM調(diào)制，最終所得傳輸信號(hào)的帶寬： B = 2(f+ fm) = 2 (800+437.3)=2474.6kHz2.48MHz,(a),（b）,DSB信號(hào)復(fù)用后帶寬 fm=n(2 fm+ 2 fg)-2fg =60 2 (3.3+0.7)-1.4=