通信原理chapter3模擬傳輸

1、2021-7-30通信與信息工程學(xué)院1第第3章章 模擬傳輸模擬傳輸2021-7-30通信與信息工程學(xué)院2第第3章章 模擬傳輸模擬傳輸模擬傳輸?shù)暮诵膬?nèi)容：模擬傳輸?shù)暮诵膬?nèi)容：模擬信號的模擬信號的調(diào)制調(diào)制與與解調(diào)解調(diào)3.1 幅度調(diào)制幅度調(diào)制3.2 模擬角度調(diào)制模擬角度調(diào)制3.3 幅度調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能幅度調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能3.4* 角度調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能（角度調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能（結(jié)論結(jié)論）3.5 各類通信系統(tǒng)的比較與應(yīng)用各類通信系統(tǒng)的比較與應(yīng)用2021-7-30通信與信息工程學(xué)院3第第3章章 模擬傳輸模擬傳輸習(xí)題習(xí)題P1221263.2 3.3 3.4 3.11 3.12 3.13 3.1

2、5 3.17 3.19 3.21 3.262021-7-30通信與信息工程學(xué)院4引引 言言消息信號消息信號m(t)：由模擬信源產(chǎn)生攜帶信息的消息經(jīng)轉(zhuǎn)換而成的：由模擬信源產(chǎn)生攜帶信息的消息經(jīng)轉(zhuǎn)換而成的 電信號電信號一般為基帶信號一般為基帶信號頻帶信號頻帶信號s(t) ：把基帶信號變換成適合在頻帶信道中傳輸?shù)男虐鸦鶐盘栕儞Q成適合在頻帶信道中傳輸?shù)男?號號抗干擾和提高傳輸效率抗干擾和提高傳輸效率圖圖1.6.1 模擬通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模擬通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2021-7-30通信與信息工程學(xué)院5調(diào)制：調(diào)制：將基帶信號變換為適當(dāng)?shù)念l帶信號的過程將基帶信號變換為適當(dāng)?shù)念l帶信號的過程 幅度調(diào)制（幅度調(diào)制（AM）、頻率調(diào)

3、制（）、頻率調(diào)制（FM）與相位）與相位 調(diào)制（調(diào)制（PM）調(diào)制過程通常借助于調(diào)制過程通常借助于正弦型載波正弦型載波來完成來完成解調(diào)：解調(diào)：調(diào)制的逆過程，接收端解調(diào)單元從收到的頻調(diào)制的逆過程，接收端解調(diào)單元從收到的頻 帶信號中還原出基帶消息信號帶信號中還原出基帶消息信號解調(diào)過程中應(yīng)盡量抑制信道引入的噪聲與畸變解調(diào)過程中應(yīng)盡量抑制信道引入的噪聲與畸變引引 言言2021-7-30通信與信息工程學(xué)院6正弦型載波調(diào)制的作用正弦型載波調(diào)制的作用 將基帶信號的將基帶信號的頻譜搬移頻譜搬移至載波頻率上至載波頻率上所發(fā)送的頻帶信號所發(fā)送的頻帶信號 與頻帶信道的帶通特性相匹配與頻帶信道的帶通特性相匹配 可在同一信

4、道內(nèi)同時傳送可在同一信道內(nèi)同時傳送多個信源多個信源的信息的信息信道頻分復(fù)用信道頻分復(fù)用 （FDM） 不同調(diào)制方式不同調(diào)制方式可兼顧通信系統(tǒng)的可兼顧通信系統(tǒng)的有效性和可靠性有效性和可靠性以帶寬以帶寬 為代價換取更大的抗噪能力為代價換取更大的抗噪能力根據(jù)具體要求，綜合考慮各種因素來選擇合適的調(diào)制方式根據(jù)具體要求，綜合考慮各種因素來選擇合適的調(diào)制方式引引 言言2021-7-30通信與信息工程學(xué)院73.1 幅度調(diào)制幅度調(diào)制2021-7-30通信與信息工程學(xué)院8幅度調(diào)制：幅度調(diào)制：用信號迫使高頻載波瞬時用信號迫使高頻載波瞬時幅度變化幅度變化，即高頻，即高頻載載 波幅度波幅度隨調(diào)制隨調(diào)制信號幅度而變化信號

5、幅度而變化常規(guī)調(diào)幅（常規(guī)調(diào)幅（AM）抑制載波雙邊帶調(diào)幅（抑制載波雙邊帶調(diào)幅（DSB-SC）單邊帶調(diào)幅（單邊帶調(diào)幅（SSB）殘留邊帶調(diào)幅（殘留邊帶調(diào)幅（VSB）3.1 幅度調(diào)制幅度調(diào)制2021-7-30通信與信息工程學(xué)院93.1 幅度調(diào)制幅度調(diào)制3.1.1 常規(guī)調(diào)幅（常規(guī)調(diào)幅（AM）1、表達式：、表達式： 載波幅度載波幅度 載波頻率分量載波頻率分量 產(chǎn)生方法：產(chǎn)生方法：( )1( )cos 2AMccstAm tf t消息信號消息信號2021-7-30通信與信息工程學(xué)院103.1 幅度調(diào)制幅度調(diào)制( )1m t( ) 1m t過調(diào)幅失真過調(diào)幅失真( )1( )cos2AMccstAm tf t2

6、021-7-30通信與信息工程學(xué)院113.1 幅度調(diào)制幅度調(diào)制調(diào)幅指（系）數(shù)：調(diào)幅指（系）數(shù)：表征信號在載波幅度上的表征信號在載波幅度上的“調(diào)制程度調(diào)制程度” 取值大？??？取值大？??？ ：正常情況：正常情況 ：臨界情況：臨界情況 ：過調(diào)制：過調(diào)制過調(diào)幅失真過調(diào)幅失真max( )max( )AMcAMcstAm tA1AM1AM1AM2021-7-30通信與信息工程學(xué)院123.1 幅度調(diào)制幅度調(diào)制2、頻域分析：、頻域分析： 頻譜圖：頻譜圖： ()()()()2cccccAffMffffMff( ) ()()( ) ()()22ccAMccccAAsfffffM fffff2021-7-30通信與

7、信息工程學(xué)院133.1 幅度調(diào)制幅度調(diào)制頻譜圖：頻譜圖：AM信號的帶寬：信號的帶寬：頻率高于載頻的邊帶稱為頻率高于載頻的邊帶稱為上邊帶上邊帶頻率低于載頻的邊帶稱為頻率低于載頻的邊帶稱為下邊帶下邊帶沖激沖激不攜帶不攜帶任何信息任何信息2AMBB( )1( )cos2AMccstAm tf t2021-7-30通信與信息工程學(xué)院143.1 幅度調(diào)制幅度調(diào)制3、AM信號的功率與效率：信號的功率與效率：功率功率PAM： 0 2222( )1( ) cos2AMAMtccPsAm tf t22221( )1( )cos 422cccAm tAm tf t2222212( )( )( )222cccAAA

8、m tmtmt+AMcmPPP載波功率 消息信號功率( )1( ) cos2AMccstAm tf t2021-7-30通信與信息工程學(xué)院153.1 幅度調(diào)制幅度調(diào)制調(diào)制效率：調(diào)制效率：信號總功率中有用功率所占的比例信號總功率中有用功率所占的比例為避免出現(xiàn)過調(diào)制現(xiàn)象，應(yīng)保證為避免出現(xiàn)過調(diào)制現(xiàn)象，應(yīng)保證 ，故，故 ，此時此時常規(guī)調(diào)幅（常規(guī)調(diào)幅（AM）是低效率調(diào)制，不利于通信）是低效率調(diào)制，不利于通信22( )1( )mmAMAMmcPPm tPPPm t攜帶消息的已調(diào)信號功率已調(diào)信號總功率( )1m t 2( ) 1m t 50%AM222( )22ccAMAAPmt2021-7-30通信與信息

9、工程學(xué)院163.1 幅度調(diào)制幅度調(diào)制4、AM信號的接收：信號的接收：包絡(luò)檢波器：包絡(luò)檢波器：直接提取已調(diào)信號的實包絡(luò)來恢復(fù)消息信號直接提取已調(diào)信號的實包絡(luò)來恢復(fù)消息信號低通濾波器平滑消息信號低通濾波器平滑消息信號 12cLBfR C2021-7-30通信與信息工程學(xué)院173.1 幅度調(diào)制幅度調(diào)制解調(diào)輸出波形：解調(diào)輸出波形：非相干解調(diào)：非相干解調(diào)：接收機無需產(chǎn)生與接收信號中的載波完全同頻接收機無需產(chǎn)生與接收信號中的載波完全同頻 同相的本地載波的接收方式。簡單易行，成本同相的本地載波的接收方式。簡單易行，成本 極低極低（AM調(diào)幅廣播收音機）調(diào)幅廣播收音機）12cLBfR C2021-7-30通信與

10、信息工程學(xué)院182021-7-30通信與信息工程學(xué)院182.7 帶通信號帶通信號2.7.4 頻譜搬移頻譜搬移低頻分量低頻分量xc(t)與與xs(t)為為基帶消息信號基帶消息信號，帶通信號，帶通信號x(t)為為信道傳信道傳輸信號輸信號，核心是，核心是頻譜搬移頻譜搬移（1）發(fā)送（）發(fā)送（調(diào)制調(diào)制）過程：由低頻分量形成）過程：由低頻分量形成x(t)（2）接收（）接收（解調(diào)解調(diào)）過程：由帶通信號取出）過程：由帶通信號取出xc(t)與與xs(t)( )( )cos2( )sin2ccscx tx tf tx tf t( )( )2cos2( )( )2sin2ccscx tLPF x tf tx tLP

11、Fx tf t2021-7-30通信與信息工程學(xué)院193.1 幅度調(diào)制幅度調(diào)制常用（模擬）通信系統(tǒng)的分析方法及分析要素常用（模擬）通信系統(tǒng)的分析方法及分析要素l共共6要素（習(xí)題要素（習(xí)題3.2、3.3）信號表達式信號表達式波形圖波形圖（時域（時域&頻域）頻域）帶寬帶寬功率功率效率效率接收方法接收方法2021-7-30通信與信息工程學(xué)院203.1 幅度調(diào)制幅度調(diào)制課堂習(xí)題課堂習(xí)題某正弦型消息信號某正弦型消息信號m(t)經(jīng)常規(guī)調(diào)幅后，得到經(jīng)常規(guī)調(diào)幅后，得到AM信號為信號為問題問題1：請寫出調(diào)制信號：請寫出調(diào)制信號m(t)與載波與載波c(t)的表達式的表達式問題問題2：求調(diào)制系數(shù)：求調(diào)制系數(shù) 解解：

12、（1）設(shè)消息信號表達式為）設(shè)消息信號表達式為 載波表達式為載波表達式為( )5cos180020cos20005cos2200AMsttttAM( )cos2mmm tAf t( )cos2ccc tAf t( )1( ) cos2AMccstAm tf t2021-7-30通信與信息工程學(xué)院21得到得到AM信號表達式：信號表達式：與與已知已知AM信號信號表達式比對可得：表達式比對可得：由由 與與 可得：可得：Am=0.5，fm=100 Hz，則，則（2）調(diào)制指數(shù)）調(diào)制指數(shù)( )1cos2cos2cos2cos2cos2AMcmmccccmcmstAAf tf tAf t AAf tf tco

13、s2cos2 ()cos2 () 2cmcccmcmAAAf tff tff t( )5cos180020cos20005cos2200AMstttt( )20cos(21000)c tt20522cmmA AA2 ()2200cmff( )0.5cos(2100)m ttmax ( )0.5AMm t2021-7-30通信與信息工程學(xué)院223.1 幅度調(diào)制幅度調(diào)制3.1.2 抑制載波雙邊帶調(diào)幅（抑制載波雙邊帶調(diào)幅（DSB-SC）1、表達式：、表達式： 載波幅度載波幅度 載波頻率分量載波頻率分量 波形：波形：( )( ) cos 2DSBccstA m tf t消息信號消息信號( )1( )

14、cos2AMccstAm tf t2021-7-30通信與信息工程學(xué)院233.1 幅度調(diào)制幅度調(diào)制2、頻域分析：、頻域分析：頻譜圖：頻譜圖：DSB信號的帶寬：信號的帶寬：()()2cccAM ffM ff()() ()()2cDSBccAsfMfffff2DSBBB( )( )cos2DSBccstA m tf t( )1( ) cos2AMccstAm tf t2021-7-30通信與信息工程學(xué)院243.1 幅度調(diào)制幅度調(diào)制3、DSB信號的功率與效率：信號的功率與效率：功率功率PDSB： 0 DSB信號是效率為信號是效率為100%調(diào)制方式調(diào)制方式2222( )( )cos 2DSBDSBcc

15、PstA mtf t2222( )( )cos422cccAAm tm tf tDSBmPP消息信號功率1mmDSBDSBmPPPP攜帶消息的已調(diào)信號功率已調(diào)信號總功率2021-7-30通信與信息工程學(xué)院253.1 幅度調(diào)制幅度調(diào)制4、DSB-SC信號的接收：信號的接收：相干解調(diào)法相干解調(diào)法接收端需產(chǎn)生本地載波的解調(diào)方法接收端需產(chǎn)生本地載波的解調(diào)方法 2021-7-30通信與信息工程學(xué)院263.1 幅度調(diào)制幅度調(diào)制（1）本地載波與信號載波）本地載波與信號載波完全同頻同相（同步）完全同頻同相（同步）（2）本地載波與信號載波不同步）本地載波與信號載波不同步 產(chǎn)生非線性失真（差拍現(xiàn)象）產(chǎn)生非線性失真

16、（差拍現(xiàn)象）解決方案：發(fā)送端加入導(dǎo)頻解決方案：發(fā)送端加入導(dǎo)頻 接收端進行載波恢復(fù)或采用鎖相環(huán)（接收端進行載波恢復(fù)或采用鎖相環(huán)（PLL）以成本與系統(tǒng)復(fù)雜度為代價，換取調(diào)制效率以成本與系統(tǒng)復(fù)雜度為代價，換取調(diào)制效率 1( )cos2( )(1 cos4)2DSBcccstf tA m tf tocff0ocos(2)oof t( )( )cos2DSBccstA m tf t2021-7-30通信與信息工程學(xué)院273.1 幅度調(diào)制幅度調(diào)制3.1.3 單邊帶調(diào)幅（單邊帶調(diào)幅（SSB）1、SSB信號與濾波法：信號與濾波法： 只取只取DSB-SC信號中的上邊帶或下邊帶分量信號中的上邊帶或下邊帶分量上邊帶

17、信號：上邊帶信號： 頻譜：頻譜：下邊帶信號：下邊帶信號： 頻譜：頻譜：( )LSBst( )LSBSf( )USBSf( )USBst2021-7-30通信與信息工程學(xué)院283.1 幅度調(diào)制幅度調(diào)制頻譜圖：頻譜圖：SSB信號的帶寬：信號的帶寬：BSSB=B2021-7-30通信與信息工程學(xué)院293.1 幅度調(diào)制幅度調(diào)制濾波法：濾波法：保留上邊帶的邊帶濾波器保留上邊帶的邊帶濾波器保留下邊帶的邊帶濾波器保留下邊帶的邊帶濾波器 1,0,cSSBUSBcffHfHfff 1,0,cSSBLSBcffHfHfff多級濾波多級濾波P82832021-7-30通信與信息工程學(xué)院303.1 幅度調(diào)制幅度調(diào)制2

18、、相移法：、相移法：截取基帶信號的負頻率部分或正頻率部分，再直接用截取基帶信號的負頻率部分或正頻率部分，再直接用DSB-SC調(diào)幅即可產(chǎn)生單邊帶信號調(diào)幅即可產(chǎn)生單邊帶信號2021-7-30通信與信息工程學(xué)院313.1 幅度調(diào)制幅度調(diào)制 的時域表達式：的時域表達式：()Mf 1122Zmtmtm tjm t 2Re11cos2sin222cjf tUSBccstmt em tf tm tf t2021-7-30通信與信息工程學(xué)院323.1 幅度調(diào)制幅度調(diào)制時域統(tǒng)一表達式：時域統(tǒng)一表達式：相移法：相移法： 1cos2sin22SSBccstm tf tm tf t2021-7-30通信與信息工程學(xué)院

19、333.1 幅度調(diào)制幅度調(diào)制3、相干接收、相干接收式中式中LPF ：以基帶信號：以基帶信號m(t)的最高頻率為截止頻率的的最高頻率為截止頻率的 低通濾波器低通濾波器（習(xí)題（習(xí)題3.4、3.11）4* 、SSB信號的維佛法（信號的維佛法（P8486）：正交調(diào)制法）：正交調(diào)制法 cos21111 cos4sin4444oSSBcccstLPF stf tLPFm tf tm tf tm t 1cos2sin22SSBccstm tf tm tf t2021-7-30通信與信息工程學(xué)院343.1 幅度調(diào)制幅度調(diào)制3.1.4 殘留邊帶調(diào)幅（殘留邊帶調(diào)幅（VSB）1、VSB信號信號濾波法：濾波法： HV

20、SB(f)：殘留邊帶濾波器傳遞函數(shù)，在殘留邊帶濾波器傳遞函數(shù)，在fc處的過渡帶形狀處的過渡帶形狀 必須是必須是對稱互補對稱互補的的2021-7-30通信與信息工程學(xué)院353.1 幅度調(diào)制幅度調(diào)制2*、 VSB信號的接收（信號的接收（P8687）2021-7-30通信與信息工程學(xué)院363.2 模擬角度調(diào)制模擬角度調(diào)制2021-7-30通信與信息工程學(xué)院373.2 模擬角度調(diào)制模擬角度調(diào)制3.2.1 角調(diào)制的基本概念角調(diào)制的基本概念表達式：表達式： 隨隨m(t)變化變化1、相位調(diào)制與頻率調(diào)制的概念、相位調(diào)制與頻率調(diào)制的概念 fc：常數(shù)，：常數(shù)，載波頻率載波頻率 ：相位相位 瞬時頻率瞬時頻率 cos

21、( )cs tAt t 2ctf tt t 1122icddfttftdtdt2021-7-30通信與信息工程學(xué)院383.2 模擬角度調(diào)制模擬角度調(diào)制（1）相位調(diào)制（）相位調(diào)制（PM） 或或 kPM：相偏常數(shù)相偏常數(shù)，單位，單位rad/V 調(diào)相信號表達式調(diào)相信號表達式 PMtkm t 2PMickdftfm tdt cos 2PMccPMstAf tkm t2021-7-30通信與信息工程學(xué)院393.2 模擬角度調(diào)制模擬角度調(diào)制（2）頻率調(diào)制（）頻率調(diào)制（FM） 或或kFM：頻偏常數(shù)頻偏常數(shù)，單位，單位Hz/V 調(diào)頻信號表達式調(diào)頻信號表達式 2FMtkm t dt icFMf tfkm t c

22、os 22FMccFMstAf tkm t dt 12icdftftdt2021-7-30通信與信息工程學(xué)院403.2 模擬角度調(diào)制模擬角度調(diào)制例例3.1 圖示方波與鋸齒波信號的調(diào)相與調(diào)頻信號圖示方波與鋸齒波信號的調(diào)相與調(diào)頻信號解：解： cos 2PMccPMstAft k m t cos 22FMccFMstAf tkm t dt2021-7-30通信與信息工程學(xué)院413.2 模擬角度調(diào)制模擬角度調(diào)制2、PM與與FM的等效關(guān)系的等效關(guān)系 (a)用用PM實現(xiàn)實現(xiàn)FM (b)用用FM實現(xiàn)實現(xiàn)PM cos 2PMccPMstAft k m t cos 22FMccFMstAf tkm t dt20

23、21-7-30通信與信息工程學(xué)院423.2 模擬角度調(diào)制模擬角度調(diào)制3、最大相偏、最大頻偏與調(diào)制指數(shù)、最大相偏、最大頻偏與調(diào)制指數(shù) （1）最大相偏）最大相偏 ：調(diào)角信號相位偏離零相位（未調(diào)：調(diào)角信號相位偏離零相位（未調(diào) 載波相位）的最大值載波相位）的最大值 PM信號信號 FM信號信號 maxmax( ) t maxmaxPMkm t maxmax2FMkm t dt2021-7-30通信與信息工程學(xué)院433.2 模擬角度調(diào)制模擬角度調(diào)制（2）最大頻偏）最大頻偏 ：調(diào)角信號的瞬時頻率與未：調(diào)角信號的瞬時頻率與未 調(diào)載波頻率之差的最大值調(diào)載波頻率之差的最大值 PM信號信號 FM信號信號 maxma

24、xmaxiicff tf tf maxmax12PMdfkm tdt maxmaxFMfkm t icFMf tfkm t 1122icddfttftdtdt2021-7-30通信與信息工程學(xué)院443.2 模擬角度調(diào)制模擬角度調(diào)制例例3.2 若消息信號若消息信號 ，既可對載波，既可對載波調(diào)頻，又可對載波進行調(diào)相，請確定調(diào)頻和調(diào)相信號的調(diào)頻，又可對載波進行調(diào)相，請確定調(diào)頻和調(diào)相信號的表表達式達式解：解： PM （式（式3.2.2） FM （式（式3.2.4） cos 2mm taf tcos 2ccAf t cos 2PMPMmtkm tkaf t 2sin 2FMFMmmkatkm t dtf

25、 tf cos 2ccs tAf tt2021-7-30通信與信息工程學(xué)院453.2 模擬角度調(diào)制模擬角度調(diào)制最大相偏：最大相偏：最大頻偏：最大頻偏： cos 2cos 2cos 2sin 2PMccPMmFMFMccmmstAf tkaf tkastAf tf tfmaxPMkamaxFMfka2021-7-30通信與信息工程學(xué)院463.2 模擬角度調(diào)制模擬角度調(diào)制令令則有則有maxPM maxFMmff cos 2cos 2cos 2sin 2PMccPMmFMccFMmstAf tf tstAf tf t2021-7-30通信與信息工程學(xué)院473.2 模擬角度調(diào)制模擬角度調(diào)制定義定義調(diào)制

26、指數(shù)，調(diào)制指數(shù)，單位為單位為rad（1）調(diào)相指數(shù)：）調(diào)相指數(shù)： 基帶信號調(diào)相時引起的最大相偏基帶信號調(diào)相時引起的最大相偏（2）調(diào)頻指數(shù)：）調(diào)頻指數(shù)：基帶信號的最高頻率與最大頻偏間的倍數(shù)基帶信號的最高頻率與最大頻偏間的倍數(shù) B為基帶信號為基帶信號m(t)的帶寬，等于其最高頻率的帶寬，等于其最高頻率fmax二者本質(zhì)相同二者本質(zhì)相同只適用于單頻正弦信號只適用于單頻正弦信號maxPM maxmaxmaxFMfffB 2sin 2FMFMmmtkm t dtkaf tf2021-7-30通信與信息工程學(xué)院483.2 模擬角度調(diào)制模擬角度調(diào)制例例3.3 某調(diào)角信號為某調(diào)角信號為求求：（：（1） 與與 ；（

27、；（2）若）若s(t)為調(diào)相信號，且為調(diào)相信號，且kPM=2，則，則m(t)信號與信號與 分別是什么；（分別是什么；（3）若）若s(t)為調(diào)為調(diào)頻信號，且頻信號，且kFM=2000，m(t)信號與信號與 分別是什么分別是什么解：（解：（1） 7342cos 104cos10cos10s ttttmaxfmaxPMFM 344cos10cos10ttt34maxmax4cos10cos104 15tt 2021-7-30通信與信息工程學(xué)院493.2 模擬角度調(diào)制模擬角度調(diào)制（2）若為）若為PM信號信號 6333411225 102 10 sin105 10 sin10icdtdtftfdtdtt

28、t 3334maxmax332 10 sin105 10 sin106.975 107 10ftt 344cos10cos10PMtkm ttt 34344cos10cos102cos100.5cos10PMttm tkttmaxmax( )5PMPMkm t734104cos10cos10ttt2021-7-30通信與信息工程學(xué)院503.2 模擬角度調(diào)制模擬角度調(diào)制（3）若為）若為FM信號信號容易看出容易看出 33342 10 sin105 10 sin10icFMf tffkm ttt 3334342 10 sin105 10 sin102000sin102.5sin10ttm ttt 3

29、5 10 HzB 3max36.975 101.45 10FMfB maxmaxFMfkm t2021-7-30通信與信息工程學(xué)院513.2 模擬角度調(diào)制模擬角度調(diào)制4*、窄帶角度調(diào)制（、窄帶角度調(diào)制（P91）l 調(diào)角系統(tǒng)中，偏移常數(shù)調(diào)角系統(tǒng)中，偏移常數(shù)k與消息信號與消息信號m(t)的值都很小的值都很小l 調(diào)制指數(shù)遠小于調(diào)制指數(shù)遠小于1，已調(diào)信號可作近似（，已調(diào)信號可作近似（阿姆斯特朗法阿姆斯特朗法*）l 傳輸無優(yōu)勢，很少用于通信系統(tǒng)傳輸無優(yōu)勢，很少用于通信系統(tǒng)2021-7-30通信與信息工程學(xué)院523.2 模擬角度調(diào)制模擬角度調(diào)制3.2.2 角度調(diào)制信號的頻譜特性角度調(diào)制信號的頻譜特性 1、

30、基本結(jié)論、基本結(jié)論 復(fù)包絡(luò)：復(fù)包絡(luò)： 調(diào)角信號頻譜調(diào)角信號頻譜 22cos 2ReRe( )ccccjtjf tjf tcs tAf ttA eeg t e jtcg tA e *12ccSfG ffGff jtcG fF g tA F e2021-7-30通信與信息工程學(xué)院533.2 模擬角度調(diào)制模擬角度調(diào)制卡森公式：卡森公式：BT為已調(diào)信號帶寬，為已調(diào)信號帶寬，B為基帶信號帶寬（為基帶信號帶寬（fmax）頻偏比頻偏比D：D2時，常用時，常用BT=2(D+2)Bmax2221TBfBDB maxmaxmax( )m tffDfB峰值頻偏的最高頻率 2sin 2FMFMmmtkm t dtka

31、f tf2021-7-30通信與信息工程學(xué)院543.2 模擬角度調(diào)制模擬角度調(diào)制單頻正弦信號，單頻正弦信號，D= （ 或或 ）（1）PM信號的帶寬信號的帶寬（2）FM信號的帶寬信號的帶寬PMFM maxmax2(1)22TPMBBkm tBB maxmaxmax2(1)2()22TFMfBBfBkm tBB2021-7-30通信與信息工程學(xué)院553.2 模擬角度調(diào)制模擬角度調(diào)制例例3.4 單頻調(diào)頻信號振幅為單頻調(diào)頻信號振幅為10 V， ，瞬時頻率為，瞬時頻率為 ，求（，求（1）信號表達式與帶寬）信號表達式與帶寬BT；（2）若將頻率）若將頻率fm提高至提高至 ，求，求BT解：（解：（1）基帶信號

32、帶寬：基帶信號帶寬：B=fm 641010 cos2imf tf t310mfHz32 10 Hz 643632(210210 cos210 )21010sin210itf t dtt dttt 12idf ttdt 6310cos 21010sin210FMsttt2021-7-30通信與信息工程學(xué)院563.2 模擬角度調(diào)制模擬角度調(diào)制434maxmaxmax( )10 cos21010 ()icff tftHz4max3101010FMfB433max222 102 1022 10 ()TBfBHz 2(1)2(10 1)TBDBB2021-7-30通信與信息工程學(xué)院57（2）若若 （不變

33、）（不變） （變?yōu)橐话耄ㄗ優(yōu)橐话耄?（變化不大）（變化不大）32 10 ()mfHz3.2 模擬角度調(diào)制模擬角度調(diào)制434maxmax10 cos(22 10 )10 ()ftHz 4max31052 10FMfB332(1)2(5 1)2 1024 10 ()TBDBHz 641010 cos2imf tf t433max222 102 2 1024 10 ()TBfBHz 2021-7-30通信與信息工程學(xué)院583.2 模擬角度調(diào)制模擬角度調(diào)制例例3.5 某調(diào)相信號某調(diào)相信號 ， 。求（。求（1）信號帶寬）信號帶寬BT；（；（2）若將頻率）若將頻率fm提高提高至至 ，求，求BT解：解：基

34、帶信號帶寬：基帶信號帶寬：B=fm（1） ，（2） ， 610cos(21010sin2)PMmsttf t310mfHz32 10 Hzmax1010PM3321210 11022 10 ()TPMBBHz10PMmax1010PM3321210 12 1044 10 ()TPMBBHz 2021-7-30通信與信息工程學(xué)院593.2 模擬角度調(diào)制模擬角度調(diào)制2*、正弦信號角度調(diào)制的分析、正弦信號角度調(diào)制的分析調(diào)角信號的頻譜分析調(diào)角信號的頻譜分析（P9395）3.2.3 調(diào)角信號的產(chǎn)生調(diào)角信號的產(chǎn)生1、直接調(diào)頻法：、直接調(diào)頻法：用調(diào)制信號直接改變載波振蕩器頻率的方法用調(diào)制信號直接改變載波振蕩

35、器頻率的方法2* 間接調(diào)頻法（阿姆斯特朗法）（間接調(diào)頻法（阿姆斯特朗法）（P96） j tcG fF g tAF e2021-7-30通信與信息工程學(xué)院603.2 模擬角度調(diào)制模擬角度調(diào)制3.2.4 調(diào)角信號的接收調(diào)角信號的接收FM非相干接收機：非相干接收機： 將將FM信號轉(zhuǎn)換為信號轉(zhuǎn)換為AM信號，再利用包絡(luò)檢波法解調(diào)信號，再利用包絡(luò)檢波法解調(diào)2021-7-30通信與信息工程學(xué)院613.2 模擬角度調(diào)制模擬角度調(diào)制信號微分后得到：信號微分后得到：包絡(luò)檢波器提取出包絡(luò)檢波器提取出sd(t)包絡(luò)，再經(jīng)隔直和包絡(luò)，再經(jīng)隔直和LPF濾波后濾波后 （K為常數(shù)）為常數(shù)）無需產(chǎn)生本地載波，為非相干接收法無需

36、產(chǎn)生本地載波，為非相干接收法 cos 2222sin 22dccFMccFMcFMdstAf tkm t dtdtAfkm tf tkm t dt ostKm t2021-7-30通信與信息工程學(xué)院623.2 模擬角度調(diào)制模擬角度調(diào)制FM接收機接收機+積分器積分器后，便可接收后，便可接收PM信號信號經(jīng)包絡(luò)檢波、隔直和經(jīng)包絡(luò)檢波、隔直和LPF濾波后濾波后 （K為常數(shù)）為常數(shù)）思考：思考：調(diào)角信號的功率與效率？調(diào)角信號的功率與效率？ cos 22sin 2dccPMccPMcPMdstAf tkm tdtdm tAfkf tkm tdt odm tstKdt2021-7-30通信與信息工程學(xué)院63

37、3.3 幅度調(diào)制系統(tǒng)的幅度調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能抗噪聲性能2021-7-30通信與信息工程學(xué)院643.3 幅度調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能幅度調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能3.3.1 模擬傳輸中的噪聲問題模擬傳輸中的噪聲問題1、基帶傳輸系統(tǒng)：、基帶傳輸系統(tǒng)：直接傳輸模擬消息信號的傳輸系統(tǒng)（直接傳輸模擬消息信號的傳輸系統(tǒng)（虛擬系統(tǒng)虛擬系統(tǒng)）ro(t)的噪聲性能通過信噪比的噪聲性能通過信噪比(S/N)o衡量衡量 20lmonmtPSNPN B2021-7-30通信與信息工程學(xué)院653.3 幅度調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能幅度調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能2、頻帶傳輸系統(tǒng)：、頻帶傳輸系統(tǒng)：為衡量頻帶傳輸系統(tǒng)的總體性能，通常與基帶傳輸系為

38、衡量頻帶傳輸系統(tǒng)的總體性能，通常與基帶傳輸系統(tǒng)作比較，假定統(tǒng)作比較，假定（1）實際系統(tǒng)與虛擬系統(tǒng)收到）實際系統(tǒng)與虛擬系統(tǒng)收到信號功率信號功率Pr相同相同（2）實際系統(tǒng)與虛擬系統(tǒng)）實際系統(tǒng)與虛擬系統(tǒng)噪聲功率譜密度噪聲功率譜密度N0/2相同相同2021-7-30通信與信息工程學(xué)院663.3 幅度調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能幅度調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能解調(diào)器解調(diào)器輸入信噪比輸入信噪比解調(diào)器解調(diào)器輸出信噪比輸出信噪比解調(diào)增益解調(diào)增益DDEM：反映解調(diào)器對信噪比的改善能力（反映解調(diào)器對信噪比的改善能力（大大）0issinTPPSNPN B 22oonk mtSNPoDEMiS NGS N2021-7-30通信與信息

39、工程學(xué)院673.3 幅度調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能幅度調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能 頻帶信號功率與基帶信號功率相等，即頻帶信號功率與基帶信號功率相等，即Pr=Ps0rbasebandPSNN B0sTTbasebandiTPBBSSNN BBNB0siTPSNN B2021-7-30通信與信息工程學(xué)院683.3 幅度調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能幅度調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能系統(tǒng)增益系統(tǒng)增益DSYS：反映調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)相對于基帶傳輸系統(tǒng)反映調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)相對于基帶傳輸系統(tǒng) 的總體增益，定義為的總體增益，定義為（1）對比）對比DDEM：了解不同頻帶傳輸系統(tǒng)：了解不同頻帶傳輸系統(tǒng)解調(diào)器解調(diào)器對信噪對信噪 比的影響比的影響（2）對比

40、）對比DSYS：了解不同：了解不同頻帶傳輸系統(tǒng)頻帶傳輸系統(tǒng)之間在信噪比之間在信噪比 上的整體優(yōu)劣上的整體優(yōu)劣oSYSDEMTbasebandS NBGGS NB2021-7-30通信與信息工程學(xué)院693.3 幅度調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能幅度調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能3.3.2 AM系統(tǒng)（非相干解調(diào)）系統(tǒng)（非相干解調(diào)）則有則有 iAMir tstn t2TBB 2212AMcPAmt 220122ciAmtSNN B2021-7-30通信與信息工程學(xué)院70（1）輸入信噪比）輸入信噪比 （2）輸入信噪比）輸入信噪比(S/N)i1，則，則(S/N)o很小，通信無法正很小，通信無法正 常進行，表現(xiàn)為常進行，表現(xiàn)

41、為“門限效應(yīng)門限效應(yīng)”計算過程計算過程P1011023.3 幅度調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能幅度調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能1iS N 2202coA mtSNN B 220122ciAm tSNN B2021-7-30通信與信息工程學(xué)院713.3 幅度調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能幅度調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能解調(diào)增益：解調(diào)增益：對實現(xiàn)完全調(diào)制的正弦消息信號對實現(xiàn)完全調(diào)制的正弦消息信號 2_2221oDEMAMAMiS NmtGS Nmt 20.5mt _23DEMAMG2021-7-30通信與信息工程學(xué)院723.3 幅度調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能幅度調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能系統(tǒng)增益：系統(tǒng)增益：對實現(xiàn)完全調(diào)制的正弦消息信號對實現(xiàn)完全

42、調(diào)制的正弦消息信號 GSYS-AM=1/3= -4.77 dBAM系統(tǒng)的抗噪聲性能較差系統(tǒng)的抗噪聲性能較差 2_2221oSYSAMAMbasebandS NmtBGS NBmt2021-7-30通信與信息工程學(xué)院733.3 幅度調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能幅度調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能3.3.3 DSB-SC與與AM（相干解調(diào)）系統(tǒng)（相干解調(diào)）系統(tǒng)DSB：AM： cos21cos2DSBccAMccstA m tf tstAm tf t 2212scPA mt2TBB 22112scPAmt2021-7-30通信與信息工程學(xué)院743.3 幅度調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能幅度調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能接收的噪聲功率接收的

43、噪聲功率=2N0B，輸入信噪比輸入信噪比分別為：分別為： 22_022_01221122ciDSBciAMA mtSNN BAmtSNN B2021-7-30通信與信息工程學(xué)院753.3 幅度調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能幅度調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能經(jīng)經(jīng)LPF后，后，ro(t)=x(t)+no(t)，于是有，于是有AM & DSB： _1oDSBcDSBoAMcAMrtA m tntrtAm tnt002onTPN BN B 22_02coDSBA mtSNN B 22_02coAMA mtSNN B2021-7-30通信與信息工程學(xué)院763.3 幅度調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能幅度調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能結(jié)論：結(jié)論：

44、 2222_0012/222ccDEMDSBA mtA mtGN BN B 2_2221DEMAMAMmtGmt_212SYSDSBBGB 22_222211SYSAMAMmtmtBGBmtmt 與非相干解調(diào)系統(tǒng)與非相干解調(diào)系統(tǒng)性能完全相同性能完全相同2021-7-30通信與信息工程學(xué)院773.3.4* SSB系統(tǒng)系統(tǒng)輸入：輸入：輸出：輸出：3.3 幅度調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能幅度調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能 cos2sin2SSBcccstAm tf tm tf t 22scPA mtTBB 22_0ciSSBA mtSNN B _o SSBcSSBrtAm tnt 22_0coSSBA mtSNN B

45、_11SYSSSBDEMSSBTBGGB 2021-7-30通信與信息工程學(xué)院783.4* 角度調(diào)制系統(tǒng)的角度調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能抗噪聲性能只記結(jié)論，不要求過程推導(dǎo)只記結(jié)論，不要求過程推導(dǎo)P1031132021-7-30通信與信息工程學(xué)院793.4* 角度調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能角度調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能結(jié)論：結(jié)論：（1）FM：解調(diào)增益：解調(diào)增益：系統(tǒng)增益：系統(tǒng)增益： 2041ci FMFMASNNB222max03( )( )2cFMo FMAmt mtSNN B22max61( )( )DEMFMFMFMGm tm t22max3( )( )SYS FMDEMFMFMTBGGm tm tB202

46、1-7-30通信與信息工程學(xué)院803.4* 角度調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能角度調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能（2）PM：解調(diào)增益：解調(diào)增益：系統(tǒng)增益：系統(tǒng)增益： 2041ci PMPMASNNB222max0( )( )2cPMo PMAm tm tSNN B22max21( )( )DEMPMPMPMGm tm t22max( )( )SYS PMDEMPMPMTBGGm tm tB2021-7-30通信與信息工程學(xué)院813.4* 角度調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能角度調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能比較：比較：FM系統(tǒng)抗噪聲特性是系統(tǒng)抗噪聲特性是PM系統(tǒng)的系統(tǒng)的3倍（倍（4.77 dB）FM系統(tǒng)帶寬對基帶消息信號帶寬容限較大系

47、統(tǒng)帶寬對基帶消息信號帶寬容限較大FM方式應(yīng)用較廣泛方式應(yīng)用較廣泛 22max( )( )SYS PMPMGm tm t22max3( )( )SYS FMFMGm tm t2021-7-30通信與信息工程學(xué)院823.4* 角度調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能角度調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能FM系統(tǒng)中的兩項實用技術(shù)（系統(tǒng)中的兩項實用技術(shù)（P109113）：）：1）接收小信號時，改善門限效應(yīng)（）接收小信號時，改善門限效應(yīng)（3.4.3）2）預(yù)加重）預(yù)加重/去加重網(wǎng)絡(luò)改善輸出信噪比（去加重網(wǎng)絡(luò)改善輸出信噪比（3.4.4） 2021-7-30通信與信息工程學(xué)院833.5 各類通信系統(tǒng)的各類通信系統(tǒng)的比較與應(yīng)用比較與應(yīng)用20

48、21-7-30通信與信息工程學(xué)院843.5 各類通信系統(tǒng)的比較與應(yīng)用各類通信系統(tǒng)的比較與應(yīng)用有效性：有效性：給定信道中，單位時間內(nèi)傳輸信息內(nèi)容的多少給定信道中，單位時間內(nèi)傳輸信息內(nèi)容的多少可靠性：可靠性：接收信息的準確程度接收信息的準確程度可行性：可行性：系統(tǒng)成本與復(fù)雜度系統(tǒng)成本與復(fù)雜度3.5.1 各類通信系統(tǒng)的比較各類通信系統(tǒng)的比較比較前提：比較前提：基帶信號是帶寬為基帶信號是帶寬為B的基帶信號的基帶信號接收信號平均功率接收信號平均功率Si相等相等信道噪聲平均功率譜密度信道噪聲平均功率譜密度N0相同相同2021-7-30通信與信息工程學(xué)院853.5 各類通信系統(tǒng)的比較與應(yīng)用各類通信系統(tǒng)的比較

49、與應(yīng)用調(diào)制技術(shù)分為：調(diào)制技術(shù)分為：（1）線性調(diào)制：線性調(diào)制：滿足線性關(guān)系的調(diào)制滿足線性關(guān)系的調(diào)制 （2）非線性調(diào)制：非線性調(diào)制：不滿足線性關(guān)系的調(diào)制不滿足線性關(guān)系的調(diào)制 幅度調(diào)制均為線性調(diào)制，角度調(diào)制均為非線性調(diào)制幅度調(diào)制均為線性調(diào)制，角度調(diào)制均為非線性調(diào)制2021-7-30通信與信息工程學(xué)院863.5 各類通信系統(tǒng)的比較與應(yīng)用各類通信系統(tǒng)的比較與應(yīng)用 221AMmtmt線性調(diào)制線性調(diào)制調(diào)制調(diào)制帶寬帶寬GSYS實現(xiàn)實現(xiàn)AM2B最簡單最簡單DSB2B1復(fù)雜復(fù)雜SSBB1最復(fù)雜最復(fù)雜VSB*B1中等中等注意：注意：AM系統(tǒng)中系統(tǒng)中( )1m t2021-7-30通信與信息工程學(xué)院873.5 各類通

50、信系統(tǒng)的比較與應(yīng)用各類通信系統(tǒng)的比較與應(yīng)用21FMB 222max3FMmtm t21PMB 222maxPMmtm t非線性調(diào)制非線性調(diào)制調(diào)制調(diào)制帶寬帶寬GSYS實現(xiàn)實現(xiàn)FM簡單簡單PM復(fù)雜復(fù)雜2021-7-30通信與信息工程學(xué)院883.5 各類通信系統(tǒng)的比較與應(yīng)用各類通信系統(tǒng)的比較與應(yīng)用結(jié)論：結(jié)論：（1）帶寬）帶寬（2）抗噪聲性能）抗噪聲性能 FM PM DSB-SC（或（或SSB、VSB） AM（3）實現(xiàn)難度）實現(xiàn)難度 AM最簡單、最簡單、FM較簡單、較簡單、VSB中等中等()()()FMPMDSB SCAMSSBVSBBBBBBB或或或2021-7-30通信與信息工程學(xué)院893.5 各

51、類通信系統(tǒng)的比較與應(yīng)用各類通信系統(tǒng)的比較與應(yīng)用例例3.6 調(diào)頻系統(tǒng)和常規(guī)調(diào)幅系統(tǒng)的輸出信噪比均為調(diào)頻系統(tǒng)和常規(guī)調(diào)幅系統(tǒng)的輸出信噪比均為40 dB，即即(S/N)o-FM= (S/N)o-AM=104，基帶信號為，基帶信號為fm=4 kHz、振幅、振幅Am的正弦波。噪聲單邊功率譜密度的正弦波。噪聲單邊功率譜密度 ，幅度調(diào)制效率幅度調(diào)制效率 ，調(diào)頻指數(shù)，調(diào)頻指數(shù) ，信道傳輸損，信道傳輸損耗為耗為Lt=40 dB。求兩種調(diào)制系統(tǒng)的發(fā)送信號功率與帶寬。求兩種調(diào)制系統(tǒng)的發(fā)送信號功率與帶寬解：解：基帶信號帶寬基帶信號帶寬B=fm，則有，則有800.5 10NW Hz1 3AM5FM2125 1448FMFMBBkHz22 48AMBBkHz2021-7-30通信與信息工程學(xué)院903.5 各類通信系統(tǒng)的比較與應(yīng)用各類通信系統(tǒng)的比較與應(yīng)用4/3 10o AMbasebandAMAMS NSN 2max2224222/310