通信原理-第五章-模擬調(diào)制系統(tǒng)

1、第三章第三章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)2引言引言1幅度調(diào)制的原理及抗噪聲性能幅度調(diào)制的原理及抗噪聲性能2非線性調(diào)制的原理及抗噪聲性能非線性調(diào)制的原理及抗噪聲性能3各種模擬調(diào)制系統(tǒng)的比較各種模擬調(diào)制系統(tǒng)的比較4本章內(nèi)容本章內(nèi)容: :頻分復(fù)用頻分復(fù)用(FDM)5復(fù)合調(diào)制及多級(jí)調(diào)制的概念復(fù)合調(diào)制及多級(jí)調(diào)制的概念63本章重點(diǎn)本章重點(diǎn) 模擬通信系統(tǒng)的原理，各種模擬調(diào)制模擬通信系統(tǒng)的原理，各種模擬調(diào)制方式及抗噪聲性能比較！方式及抗噪聲性能比較！模擬調(diào)制模擬調(diào)制: :線性調(diào)制線性調(diào)制:AM,DSB,SSB,VSB :AM,DSB,SSB,VSB 非線性調(diào)制非線性調(diào)制:FM,PM:FM,PM45.1 5.1

2、引言引言調(diào)制：用調(diào)制信號(hào)去控制載波某個(gè)參數(shù)調(diào)制：用調(diào)制信號(hào)去控制載波某個(gè)參數(shù)(幅度、頻率、相位幅度、頻率、相位)。調(diào)制信號(hào)調(diào)制信號(hào) m(t)（信息信號(hào)）（信息信號(hào)）調(diào)制器調(diào)制器已調(diào)信號(hào)已調(diào)信號(hào)s(t)（傳輸信號(hào)）（傳輸信號(hào)）載波信號(hào)載波信號(hào)c(t) (單音正弦波單音正弦波)連續(xù)變化的模擬量連續(xù)變化的模擬量模擬調(diào)制模擬調(diào)制離散的數(shù)字量離散的數(shù)字量(二進(jìn)制數(shù)字脈沖二進(jìn)制數(shù)字脈沖)數(shù)字調(diào)制數(shù)字調(diào)制(單頻正弦波單頻正弦波)連續(xù)波形連續(xù)波形連續(xù)波調(diào)制連續(xù)波調(diào)制脈沖波形脈沖波形脈沖調(diào)制脈沖調(diào)制(矩形周期脈沖矩形周期脈沖)5調(diào)制的分類調(diào)制的分類載波信號(hào)不同：載波信號(hào)不同：調(diào)制信號(hào)不同：調(diào)制信號(hào)不同：模擬調(diào)制

3、：調(diào)制信號(hào)是連續(xù)變化的模擬信號(hào)模擬調(diào)制：調(diào)制信號(hào)是連續(xù)變化的模擬信號(hào)數(shù)字調(diào)制：調(diào)制信號(hào)是離散的數(shù)字信號(hào)數(shù)字調(diào)制：調(diào)制信號(hào)是離散的數(shù)字信號(hào)連續(xù)波調(diào)制：載波信號(hào)是連續(xù)波形連續(xù)波調(diào)制：載波信號(hào)是連續(xù)波形脈沖調(diào)制：載波信號(hào)是脈沖波形脈沖調(diào)制：載波信號(hào)是脈沖波形6調(diào)制的分類調(diào)制的分類被調(diào)制載波參數(shù)不同：被調(diào)制載波參數(shù)不同：幅度調(diào)制：載波幅度隨調(diào)制信號(hào)變化幅度調(diào)制：載波幅度隨調(diào)制信號(hào)變化頻率調(diào)制：載波頻率隨調(diào)制信號(hào)變化頻率調(diào)制：載波頻率隨調(diào)制信號(hào)變化相位調(diào)制：載波相位隨調(diào)制信號(hào)變化相位調(diào)制：載波相位隨調(diào)制信號(hào)變化頻譜的變化：頻譜的變化：已調(diào)信號(hào)與輸入信號(hào)頻譜之已調(diào)信號(hào)與輸入信號(hào)頻譜之間間呈線性搬移呈線性搬

4、移已調(diào)信號(hào)與輸入信號(hào)頻譜之間已調(diào)信號(hào)與輸入信號(hào)頻譜之間呈非線性搬移呈非線性搬移線性調(diào)制：線性調(diào)制：非線性調(diào)制：非線性調(diào)制：sm (f )線性調(diào)制非線性調(diào)制m (f )sm (f )頻譜之間呈線性搬移關(guān)系：頻譜之間呈線性搬移關(guān)系：AM、ASK頻譜之間沒有線性對(duì)應(yīng)關(guān)系：頻譜之間沒有線性對(duì)應(yīng)關(guān)系：FM、PM、FSK 75.2.1 5.2.1 幅度調(diào)制的原理幅度調(diào)制的原理設(shè)正弦型載波為設(shè)正弦型載波為: :式中，式中，A A 載波幅度；載波幅度； c c 載波角頻率；載波角頻率； 0 0 載波初始相位。載波初始相位。幅度調(diào)制信號(hào)幅度調(diào)制信號(hào)( (已調(diào)信號(hào)已調(diào)信號(hào)) )可表示成可表示成: :式中，式中，

5、m m( (t t) )基帶調(diào)制信號(hào)基帶調(diào)制信號(hào)。0( )coscs tAt0( )( )cos()mcstAm tt8假設(shè)假設(shè)m m( (t t)M M( ( ) )，則已調(diào)信號(hào)的頻譜為，則已調(diào)信號(hào)的頻譜為: :( )()()2mccASMM 結(jié)論結(jié)論: :已調(diào)信號(hào)的幅度隨基帶信號(hào)正比變化已調(diào)信號(hào)的幅度隨基帶信號(hào)正比變化, ,頻譜是基帶信號(hào)頻譜的簡(jiǎn)單搬移。頻譜是基帶信號(hào)頻譜的簡(jiǎn)單搬移。由于這種搬移由于這種搬移是線性的，因此幅度調(diào)制又稱為線性調(diào)制。是線性的，因此幅度調(diào)制又稱為線性調(diào)制。 注意注意:“:“線性線性”并不意味著已調(diào)信號(hào)與調(diào)制并不意味著已調(diào)信號(hào)與調(diào)制信號(hào)之間符合線性變換關(guān)系。信號(hào)之間

6、符合線性變換關(guān)系。9Otm( (t) )調(diào)制信號(hào)調(diào)制信號(hào)( )0m t 疊加直流疊加直流m0Ot0 0m0+m(t)OtAmaxOts sAM( (t t) )Amin時(shí)域表示時(shí)域表示（1）標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅）標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅 AM0( )( )coscos( )cosAMcccstm ttmtm tt10時(shí)域波形時(shí)域波形 當(dāng)當(dāng)m m0 0| |mm( (t t)|)|maxmax時(shí)已時(shí)已調(diào)信號(hào)包絡(luò)與調(diào)制信調(diào)信號(hào)包絡(luò)與調(diào)制信號(hào)波形相同，用包絡(luò)號(hào)波形相同，用包絡(luò)檢波法可以恢復(fù)出原檢波法可以恢復(fù)出原始調(diào)制信號(hào)。始調(diào)制信號(hào)。 否則否則, ,出現(xiàn)出現(xiàn)“過調(diào)過調(diào)幅幅”現(xiàn)象現(xiàn)象，包絡(luò)檢波，包絡(luò)檢波失效。失效。Amin A

7、max11 m (t) max m0將會(huì)出現(xiàn)過調(diào)幅現(xiàn)象而產(chǎn)生包絡(luò)失真將會(huì)出現(xiàn)過調(diào)幅現(xiàn)象而產(chǎn)生包絡(luò)失真, ,不能用包不能用包絡(luò)檢波器進(jìn)行解調(diào)，為保證無失真解調(diào)，可以采用相干解調(diào)絡(luò)檢波器進(jìn)行解調(diào)，為保證無失真解調(diào)，可以采用相干解調(diào) 當(dāng)滿足條件當(dāng)滿足條件 m (t) max m0時(shí)，時(shí)，AM信號(hào)的包絡(luò)與調(diào)制信號(hào)成正比，信號(hào)的包絡(luò)與調(diào)制信號(hào)成正比，可以用包絡(luò)檢波法很容易恢復(fù)出原始的調(diào)制信號(hào)可以用包絡(luò)檢波法很容易恢復(fù)出原始的調(diào)制信號(hào)maxmin0maxminAMAAmmAA重要參數(shù)：調(diào)幅指數(shù)AMAM調(diào)制波形分析調(diào)制波形分析Otm( (t) )AmaxOts sAMAM( (t t) )Amin滿調(diào)幅滿調(diào)

8、幅, , =1，此時(shí)，此時(shí)m=m0 AM欠調(diào)幅欠調(diào)幅，一般一般 小于小于1AM過調(diào)幅過調(diào)幅， 大于大于1 ，Amin為負(fù)值為負(fù)值A(chǔ)M12頻譜頻譜AM信號(hào)的頻譜包含信號(hào)的頻譜包含:載頻分量載頻分量上邊帶上邊帶下邊帶下邊帶 上邊帶與原調(diào)制上邊帶與原調(diào)制信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)相信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)相同，下邊帶是上邊同，下邊帶是上邊帶的鏡像。帶的鏡像。載頻分量載頻分量下邊帶下邊帶上邊帶上邊帶單音調(diào)制單音調(diào)制01( ) ()()()()2AMccccSmMM 13帶寬與功率分配帶寬與功率分配調(diào)制信號(hào)功率：調(diào)制信號(hào)功率：HAMfB222202222200( )( ) coscos( )cos2( )cosAMAMccc

9、cPstmm ttmtmttm m tt( )0m t 220( )22AMcSmmtPPP調(diào)制信號(hào)帶寬是基帶信號(hào)帶寬調(diào)制信號(hào)帶寬是基帶信號(hào)帶寬f fH H的兩倍：的兩倍：所以所以載波功率載波功率邊帶功率邊帶功率14調(diào)制效率調(diào)制效率 有用功率（用于傳輸有用信息的邊帶功率）有用功率（用于傳輸有用信息的邊帶功率）占信號(hào)總功率的比例稱為調(diào)制效率。占信號(hào)總功率的比例稱為調(diào)制效率。2220 ( )/2/2 ( )/2SAMAMPmtPmmtAM調(diào)制方式調(diào)制效率低！調(diào)制方式調(diào)制效率低！“滿調(diào)幅滿調(diào)幅”時(shí)，如果時(shí)，如果m(t)為矩形波形，則最大可得到為矩形波形，則最大可得到 AM =50%，而，而m(t)為

10、正弦波時(shí)可得到為正弦波時(shí)可得到 AM =33.3%。 一般情況下，一般情況下，調(diào)幅指數(shù)調(diào)幅指數(shù)都小于都小于1，調(diào)制效率很低，即，調(diào)制效率很低，即載波分量占據(jù)大部分信號(hào)功率，有信息的兩個(gè)邊帶占載波分量占據(jù)大部分信號(hào)功率，有信息的兩個(gè)邊帶占有的功率較小。有的功率較小。 15優(yōu)點(diǎn)：可以采用包絡(luò)檢波法解調(diào)，不需本：可以采用包絡(luò)檢波法解調(diào)，不需本地同步載波信號(hào)，接收機(jī)成本很低。地同步載波信號(hào)，接收機(jī)成本很低。缺點(diǎn)：AM信號(hào)的調(diào)制效率比較低信號(hào)的調(diào)制效率比較低AMAM調(diào)制的優(yōu)缺點(diǎn)調(diào)制的優(yōu)缺點(diǎn)問題：能否去掉不帶信息的載波，問題：能否去掉不帶信息的載波，提高調(diào)制效率？提高調(diào)制效率？抑制載波雙邊帶調(diào)制抑制載波雙

11、邊帶調(diào)制16（2 2）雙邊帶調(diào)制（）雙邊帶調(diào)制（DSBDSB）時(shí)域表示式：無直流分量時(shí)域表示式：無直流分量A A0 0頻域表達(dá)式：無載頻分量頻域表達(dá)式：無載頻分量 ttmtscDSBcos)()()()(21)(ccDSBMMS17 時(shí)域表示時(shí)域表示抑制載波OtOtm( (t) )DSB信號(hào)的包絡(luò)不再與調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律一致信號(hào)的包絡(luò)不再與調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律一致需采用相干解調(diào)（同步檢波）需采用相干解調(diào)（同步檢波）調(diào)制信號(hào)調(diào)制信號(hào)m(t)的過零點(diǎn)處高頻載波相位有的過零點(diǎn)處高頻載波相位有180o突變突變（2 2）雙邊帶調(diào)制（）雙邊帶調(diào)制（DSBDSB）ttmtscDSBcos)()(18DSBDS

12、B信號(hào)頻譜分析信號(hào)頻譜分析DSB信號(hào)節(jié)省了載波功率，調(diào)制效率為信號(hào)節(jié)省了載波功率，調(diào)制效率為100頻帶寬度仍是調(diào)制信號(hào)帶寬的兩倍頻帶寬度仍是調(diào)制信號(hào)帶寬的兩倍上、下兩個(gè)邊帶是完全對(duì)稱的上、下兩個(gè)邊帶是完全對(duì)稱的問題：能否只傳輸其中一個(gè)邊帶，問題：能否只傳輸其中一個(gè)邊帶，節(jié)省帶寬？節(jié)省帶寬？單邊帶調(diào)制單邊帶調(diào)制)()(21)(ccDSBMMS19（3 3）單邊帶調(diào)制（）單邊帶調(diào)制（SSBSSB） 雙邊帶信號(hào)兩個(gè)邊帶中的任意一個(gè)雙邊帶信號(hào)兩個(gè)邊帶中的任意一個(gè)都包含了調(diào)制信號(hào)頻譜都包含了調(diào)制信號(hào)頻譜M M( ( ) )的所有頻譜的所有頻譜信息，因此可以信息，因此可以只傳輸其中一個(gè)邊帶只傳輸其中一個(gè)邊

13、帶。既節(jié)省發(fā)送功率，還可節(jié)省一半傳輸頻既節(jié)省發(fā)送功率，還可節(jié)省一半傳輸頻帶，這種方式稱為單邊帶調(diào)制。帶，這種方式稱為單邊帶調(diào)制。20F+(w)/2F-(w)/2F+(w-wc)/4F-(w+wc)/4F+(w+wc)/4F-(w-wc)/4低通濾波器低通濾波器高通濾波器高通濾波器21SSBSSB信號(hào)的頻域表示式信號(hào)的頻域表示式1,( )( )0,cUSBcHH1,( )( )0,cLSBcHH濾除下邊帶濾除下邊帶:濾除上邊帶濾除上邊帶: 1( )()()2SSBccSMMH22 1( )()()2SSBccSMMH以下邊帶為例：以下邊帶為例： 1sgn()sgn()2ccH其中，其中，1()s

14、gn()()sgn()4ccccMM1()()4ccMM1( )cos2cm tt1( )sin2cm tt23SSBSSB信號(hào)的時(shí)域表示信號(hào)的時(shí)域表示ttmttmtsccSSBsin)(21cos)(21)(SSB的時(shí)域表示式：的時(shí)域表示式：所以所以: :11( )( ) cos( )sin22SSBccstm ttm tt上邊帶上邊帶下邊帶下邊帶24SSBSSB時(shí)域波形時(shí)域波形00.511.522.533.544.55-3-2-10123SSB調(diào) 制 信 號(hào)t00.511.522.533.544.55-1.5-1-0.500.511.5SSB調(diào) 制 信 號(hào)t一般情況：一般情況：?jiǎn)我粽{(diào)制：?jiǎn)?/p>

15、音調(diào)制：25SSBSSB調(diào)制小結(jié)調(diào)制小結(jié) SSB SSB信號(hào)信號(hào)DSBDSB一樣，不能采用簡(jiǎn)單的包絡(luò)檢一樣，不能采用簡(jiǎn)單的包絡(luò)檢波，因?yàn)樗陌j(luò)不能直接反映調(diào)制信號(hào)的變波，因?yàn)樗陌j(luò)不能直接反映調(diào)制信號(hào)的變化，所以需采用相干解調(diào)?；?，所以需采用相干解調(diào)。1/2SSBSSBHSSBDSBBfPP工程實(shí)現(xiàn)困難？工程實(shí)現(xiàn)困難？26（4 4）殘留邊帶調(diào)制（）殘留邊帶調(diào)制（VSBVSB）殘留邊帶調(diào)制是介于殘留邊帶調(diào)制是介于SSBSSB與與DSBDSB之間的一種折之間的一種折中方式，它克服了中方式，它克服了DSBDSB信號(hào)占用頻帶寬的缺點(diǎn)，信號(hào)占用頻帶寬的缺點(diǎn)，又解決了又解決了SSBSSB信號(hào)實(shí)現(xiàn)中的困

16、難。信號(hào)實(shí)現(xiàn)中的困難。損失部分損失部分殘留部分殘留部分27濾波法實(shí)現(xiàn)殘留邊帶調(diào)制濾波法實(shí)現(xiàn)殘留邊帶調(diào)制 濾波器的特性應(yīng)按殘留邊帶調(diào)制的要求進(jìn)濾波器的特性應(yīng)按殘留邊帶調(diào)制的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，不需要十分陡峭的截止特性，因而它行設(shè)計(jì)，不需要十分陡峭的截止特性，因而它比單邊帶濾波器容易設(shè)計(jì)。比單邊帶濾波器容易設(shè)計(jì)。殘留邊帶信號(hào)的頻譜殘留邊帶信號(hào)的頻譜: : ( )VSBDSBSSH1()()( )2ccMMH 28殘留邊帶濾波器設(shè)計(jì)殘留邊帶濾波器設(shè)計(jì) 從接收端分析濾從接收端分析濾波器的設(shè)計(jì)條件波器的設(shè)計(jì)條件! VSB( )cospcststt乘法器輸出乘法器輸出: (2)( )()/4pccSMMH( )

17、(2)()/4ccMMH 對(duì)應(yīng)頻譜對(duì)應(yīng)頻譜:搬移到搬移到2 的高頻分量的高頻分量,低通濾波后去除低通濾波后去除!29殘留邊帶濾波器設(shè)計(jì)殘留邊帶濾波器設(shè)計(jì): :低通濾波器的輸出低通濾波器的輸出:1( )( )()()4dccSMHH 若輸出無失真地恢復(fù)調(diào)制信號(hào)若輸出無失真地恢復(fù)調(diào)制信號(hào)m(t)，則傳遞，則傳遞函數(shù)必須滿足：函數(shù)必須滿足：()()ccHHH常數(shù)，其中，其中， H 調(diào)制信號(hào)的截止角頻率。調(diào)制信號(hào)的截止角頻率。30 殘留邊帶濾波器的特性殘留邊帶濾波器的特性H H( ( ) )在在 c c處必須具有處必須具有互補(bǔ)對(duì)稱（奇對(duì)稱）互補(bǔ)對(duì)稱（奇對(duì)稱）特性特性, , 相干解調(diào)時(shí)才能無失真地從相干

18、解調(diào)時(shí)才能無失真地從殘留邊帶信號(hào)中恢復(fù)所需的調(diào)制信殘留邊帶信號(hào)中恢復(fù)所需的調(diào)制信號(hào)。號(hào)。()()ccHHH常數(shù)，31殘留邊帶濾波器特性的兩種形式殘留邊帶濾波器特性的兩種形式殘留殘留“部分上邊帶部分上邊帶”殘留殘留“部分下邊帶部分下邊帶”32VSBVSB時(shí)域波形時(shí)域波形00.511.522.533.544.55-1.5-1-0.500.511.5SSB調(diào) 制 信 號(hào)t00.511.522.533.544.55-3-2.5-2-1.5-1-0.500.511.52SSB調(diào) 制 信 號(hào)t一般情況：一般情況：?jiǎn)我粽{(diào)制：?jiǎn)我粽{(diào)制：33 0coscm ttm cossinccm ttm tt coscm

19、tt cossinccm ttm ttAMDSBSSBVSB2fH時(shí)域表達(dá)式時(shí)域表達(dá)式帶寬帶寬2fHfHfH2fH調(diào)制方式調(diào)制方式各種線性調(diào)制方式各種線性調(diào)制方式34例例5-15-1已知調(diào)幅信號(hào)的表達(dá)式為已知調(diào)幅信號(hào)的表達(dá)式為SAM(t)=1.25cos2(104)t+4cos2(1.1104)t+1.25 cos2(1.2104)t試求：試求：1)載頻為多少？載頻為多少？ 2)調(diào)幅指數(shù)為多少？調(diào)幅指數(shù)為多少？ 3)調(diào)制頻率為多少？調(diào)制頻率為多少？1)載頻為：載頻為：2)調(diào)幅指數(shù)為調(diào)幅指數(shù)為: 3)調(diào)制頻率為：調(diào)制頻率為：34( )42.5cos(210 ) cos(21.1 10 )AMst

20、tt解：解：02.50.6254fAMAA421.1 10 rad/s3210 rad/s35幅度調(diào)制都屬于線性調(diào)制，它的解調(diào)方式有兩種：幅度調(diào)制都屬于線性調(diào)制，它的解調(diào)方式有兩種：非相干解調(diào)：非相干解調(diào)： 利用信號(hào)的幅度信息。僅適用于標(biāo)準(zhǔn)利用信號(hào)的幅度信息。僅適用于標(biāo)準(zhǔn) 調(diào)幅信號(hào)的解調(diào)。調(diào)幅信號(hào)的解調(diào)。相干解調(diào)：有本地載波參與解調(diào)，利用信號(hào)的幅度相干解調(diào)：有本地載波參與解調(diào)，利用信號(hào)的幅度 信息和相位信息，可適用于各種幅度調(diào)信息和相位信息，可適用于各種幅度調(diào) 制方式信號(hào)的解調(diào)。制方式信號(hào)的解調(diào)。(6) (6) 線性調(diào)制的解調(diào)線性調(diào)制的解調(diào)36 原理：為了無失真地恢復(fù)基帶信號(hào)，接收端原理：為了

21、無失真地恢復(fù)基帶信號(hào)，接收端必須提供必須提供與發(fā)送端載波嚴(yán)格同步（同頻同相）的與發(fā)送端載波嚴(yán)格同步（同頻同相）的本地載波（稱為相干載波），本地載波（稱為相干載波），它與接收信號(hào)相乘它與接收信號(hào)相乘低通濾波后，可得到原始的調(diào)制信號(hào)。低通濾波后，可得到原始的調(diào)制信號(hào)。相干解調(diào)器的一般模型相干解調(diào)器的一般模型 I I、相干解調(diào)、相干解調(diào) 37相干解調(diào)器時(shí)域分析相干解調(diào)器時(shí)域分析( )( )cos( ) inmIcQcsts ttst st ( )cos111( )( )cos2( ) in2222pmcIIcQcsts tts ts tts t st 1( )2dIststm t已調(diào)信號(hào)的表達(dá)式已調(diào)

22、信號(hào)的表達(dá)式: : 與相干載波相乘與相干載波相乘:低通濾波低通濾波:各種線性調(diào)制方式各種線性調(diào)制方式sI(t)都包含了都包含了m(t)信息信息!38 /2/2IIQQccccSjSSSS 1/ 2pccSS /222/4IIIccSSS22/ 4QQccjSS /2/2dIMSS 經(jīng)乘法器后：經(jīng)乘法器后：低通濾波：低通濾波： 相干解調(diào)利用了已調(diào)信號(hào)中的幅度和相位信息。提取相干解調(diào)利用了已調(diào)信號(hào)中的幅度和相位信息。提取同相分量而抑制正交分量，能夠無失真的恢復(fù)出原調(diào)制信同相分量而抑制正交分量，能夠無失真的恢復(fù)出原調(diào)制信號(hào)，可用于各種調(diào)制方式。號(hào)，可用于各種調(diào)制方式。相干解調(diào)器頻域分析相干解調(diào)器頻域

23、分析輸入信號(hào)輸入信號(hào)：39不同調(diào)制方式的相干解調(diào)不同調(diào)制方式的相干解調(diào) 0coscospccstm tttm 01cos2/2cm ttm /2dstm t低通濾波和隔直后，低通濾波和隔直后，2 2）雙邊帶信號(hào)）雙邊帶信號(hào)與本地載波與本地載波c(tc(t) )相乘相乘, , 2cospcstm tt cos2/2cm tm tt低通濾波后，低通濾波后， /2dstm t1 1）標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅信號(hào)）標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅信號(hào)403 3、單邊帶信號(hào)、單邊帶信號(hào) 211cossincos22pcccstm ttm ttt cos2sin2/4ccm tm ttm tt /4dstm t本地載波本地載波c(tc(t) )

24、相乘相乘經(jīng)低通濾波后，經(jīng)低通濾波后，4 4、殘留邊帶信號(hào)、殘留邊帶信號(hào)與本地載波與本地載波c(tc(t) )相乘相乘 211cossincos22pcccstm ttm ttt cos2sin2/4ccm tm ttm tt經(jīng)低通濾波后，經(jīng)低通濾波后， /4dstm t41 0cosAMcstm ttm 0maxmmt 00pstmtmtmm dstm t標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅信號(hào)的包絡(luò)檢波輸入信號(hào)是AM信號(hào)且滿足條件則經(jīng)包絡(luò)檢波和低通后取出的幅度為 再經(jīng)隔直流電路，得到包絡(luò)檢波非相干解調(diào)的最常用電路。具有電路簡(jiǎn)單、檢波效率高等優(yōu)點(diǎn)。但只能用于AM波的解調(diào)。DCRsd(t)sAM(t)II II、非相干解調(diào)

25、、非相干解調(diào)( (包絡(luò)檢波包絡(luò)檢波) )425.2.2 5.2.2 線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能 cossiniccscn tnttnttAWGN平穩(wěn)窄帶高斯噪聲 cosicn tV ttt 222icsintntntN同相分量正交分量平均功率為N i1.0f0ff0B Hf若白噪聲的單邊功率譜密度為n00iNn B帶寬應(yīng)等于已調(diào)信號(hào)的頻帶寬度，當(dāng)然也是窄帶噪聲ni(t)的帶寬 ，若（AM/DSB）帶通濾波器的帶寬是2fH43噪聲分析噪聲分析( )( )cos( )siniccscn tn ttn tt2220( )( )( )iicsNn tn tn tn Bn ni i

26、( (t t) )為平穩(wěn)窄帶高斯噪聲為平穩(wěn)窄帶高斯噪聲: :解調(diào)器輸入噪聲功率解調(diào)器輸入噪聲功率: :帶通濾波器帶寬帶通濾波器帶寬單邊功率譜密度單邊功率譜密度44信噪比增益信噪比增益( (制度增益制度增益) ) 用用G G便于比較同類調(diào)制系統(tǒng)采用不同解調(diào)器便于比較同類調(diào)制系統(tǒng)采用不同解調(diào)器時(shí)的性能時(shí)的性能, ,也反映了調(diào)制制度的優(yōu)劣。也反映了調(diào)制制度的優(yōu)劣。2oo2oo( )( )Sm tNn t解調(diào)器輸出有用信號(hào)的平均功率解調(diào)器輸出噪聲的平均功率iiNSNSG/00)()(22tntsNSimii功率解調(diào)器輸入噪聲的平均平均功率解調(diào)器輸入已調(diào)信號(hào)的信噪比增益定義信噪比增益定義:其中其中,45

27、（1 1）DSBDSB調(diào)制系統(tǒng)的性能調(diào)制系統(tǒng)的性能 由于相干解調(diào)器是線性系統(tǒng)，可以分別計(jì)由于相干解調(diào)器是線性系統(tǒng)，可以分別計(jì)算解調(diào)器輸出的信號(hào)功率和噪聲功率。算解調(diào)器輸出的信號(hào)功率和噪聲功率。 ( )ms t LPF BPF )(tn ( )ms t )(tni )(tno o( )m t cosct 46解調(diào)器輸出端的信號(hào)功率解調(diào)器輸出端的信號(hào)功率解調(diào)器輸入信號(hào)解調(diào)器輸入信號(hào): :相干載波相乘相干載波相乘: : 低通濾波低通濾波: :解調(diào)器輸出信號(hào)功率解調(diào)器輸出信號(hào)功率: :ttmtscmcos)()(211( )cos( )( )cos222ccm ttm tm tto1( )( )2m

28、tm t22oo1( )( )4Sm tm t47解調(diào)器輸出端的噪聲功率解調(diào)器輸出端的噪聲功率解調(diào)器輸入噪聲解調(diào)器輸入噪聲: :相干載波相乘相干載波相乘: :低通濾波低通濾波: :輸出噪聲功率輸出噪聲功率: :ttnttntncsccisin)(cos)( )(tttnttnttnccscccicossin)(cos)(cos)( )/2 ( )cos2( )sin2/2cccscn tn ttn tto1( )( )2cn tn t22oo0111( )( )444ciNn tn tNn B帶通濾波器帶寬帶通濾波器帶寬2f2fH H48信噪比計(jì)算信噪比計(jì)算解調(diào)器輸入信號(hào)平均功率為解調(diào)器輸入信

29、號(hào)平均功率為輸入信噪比輸入信噪比: :輸出信噪比輸出信噪比: :)(21cos)()(222tmttmtsScmiBntmNSii02)(2122oo01( )( )414im tSm tNn BN49DSBDSB系統(tǒng)信噪比增益系統(tǒng)信噪比增益DSBDSB調(diào)制系統(tǒng)的信噪比增益為調(diào)制系統(tǒng)的信噪比增益為2,2,即解調(diào)器即解調(diào)器使信噪比改善一倍。使信噪比改善一倍。原因是采用相干解調(diào)，使輸入噪聲中的正原因是采用相干解調(diào)，使輸入噪聲中的正交分量被抑制。交分量被抑制。oo/2/DSBiiSNGSN50（2 2）SSBSSB調(diào)制系統(tǒng)的性能調(diào)制系統(tǒng)的性能 輸出噪聲功率輸出噪聲功率: :o01144iNNn Bo

30、1( )( )4mtm t22oo1( )( )16Sm tm t帶通濾波器帶寬帶通濾波器帶寬f fH H22oo00( )/16( )/44Sm tm tNn Bn B解調(diào)器輸出信號(hào)解調(diào)器輸出信號(hào): : 平均功率平均功率: : 輸出信噪比輸出信噪比: :51 )(21)(2141sin)(cos)(41)(2222tmtmttmttmtsSccmi輸入信號(hào)平均功率輸入信號(hào)平均功率: :輸入信噪比輸入信噪比: :21( )4m tBntmBntmNSii02024)()(4152SSBSSB系統(tǒng)信噪比增益系統(tǒng)信噪比增益 SSB SSB系統(tǒng)中，信號(hào)和噪聲有相同表示形系統(tǒng)中，信號(hào)和噪聲有相同表示形

31、式，相干解調(diào)過程中，式，相干解調(diào)過程中，信號(hào)和噪聲中的正信號(hào)和噪聲中的正交分量均被抑制交分量均被抑制，故信噪比沒有改善。，故信噪比沒有改善。oo/1/SSBiiSNGSN53DSBDSB和和SSBSSB兩者的輸出信噪比是在不同的輸入信兩者的輸出信噪比是在不同的輸入信號(hào)功率情況下得到的號(hào)功率情況下得到的。如果我們?cè)谙嗤妮斎胄盘?hào)功率如果我們?cè)谙嗤妮斎胄盘?hào)功率Si，相同輸入，相同輸入噪聲功率譜密度噪聲功率譜密度n0，相同基帶信號(hào)帶寬條件下，相同基帶信號(hào)帶寬條件下，對(duì)這兩種調(diào)制方式進(jìn)行比較，可以發(fā)現(xiàn)它們的對(duì)這兩種調(diào)制方式進(jìn)行比較，可以發(fā)現(xiàn)它們的輸出信噪比輸出信噪比是相等的。是相等的。 結(jié)論：結(jié)論：

32、DSBDSB和和SSBSSB信號(hào)的信號(hào)的抗噪聲性能是相同的，但雙邊帶信抗噪聲性能是相同的，但雙邊帶信號(hào)所需的傳輸帶寬是單邊帶的號(hào)所需的傳輸帶寬是單邊帶的2 2倍倍 54 0( )cosAMcstmm ttm0為載波幅度，m(t)為調(diào)制信號(hào)。這里仍假設(shè)m(t)的均值為0， ( )( )cossiniccscn tn ttntt 222022iAMmtmSst 20iiNntn B 22002iiAMmmtSNn B 0( )/2stm t解調(diào)器的輸入信號(hào)解調(diào)器的輸入信號(hào)解調(diào)器的輸入噪聲解調(diào)器的輸入噪聲解調(diào)器的輸入信噪比解調(diào)器的輸入信噪比解調(diào)器的輸出信號(hào)解調(diào)器的輸出信號(hào)解調(diào)器的輸出噪聲解調(diào)器的輸出

33、噪聲解調(diào)器的輸出信噪比解調(diào)器的輸出信噪比(3) AM(3) AM相干解調(diào)的抗噪聲性能相干解調(diào)的抗噪聲性能 220( )/24mtSm t 01( )2cntn t 220001144cNntntn B 2000AMmtSNn B 200220/2/AMAMiiAMSNmtGSNmmt55（4 4） AMAM包絡(luò)檢波的性能包絡(luò)檢波的性能 ( )mst BPF )(tn ( )is t )(tni ( )on t o( )s t 包絡(luò)檢波 檢波輸出電壓正比于輸入信號(hào)的包絡(luò)變化檢波輸出電壓正比于輸入信號(hào)的包絡(luò)變化 56解調(diào)器輸入信噪比計(jì)算解調(diào)器輸入信噪比計(jì)算輸入信號(hào)功率輸入信號(hào)功率: :輸入噪聲功率

34、輸入噪聲功率: : 輸入信噪比輸入信噪比: :2220 ( )( )22immmtSstBntnNii02)(2200 ( )2iiSmmtNn B帶通濾波器帶寬帶通濾波器帶寬2f2fH H57解調(diào)器輸入是信號(hào)加噪聲的混合波形解調(diào)器輸入是信號(hào)加噪聲的混合波形: :當(dāng)包絡(luò)檢波器的傳輸系數(shù)為當(dāng)包絡(luò)檢波器的傳輸系數(shù)為1 1時(shí)，則檢波器時(shí)，則檢波器的輸出就的輸出就E(t)。 輸出信號(hào)包絡(luò)的計(jì)算輸出信號(hào)包絡(luò)的計(jì)算0( )( ) ( )( )cos( )sin( )cos( )miccsccs tn tmm tn tt n ttE ttt220( )( )( )( )csE tmm tn tn t0( )

35、( )( )( )scn ttarctgmm tn t其中其中,58輸出信噪比計(jì)算輸出信噪比計(jì)算220( )( )( )csmm tn tn t22200( )( )2( )( )( )( )ccsE tmm tmm t n tn tn t200120000( )2( ) ( )2( )( ) 1( )( )( ) 1( )cccmm tmm t n tn tmm tmm tn tmm tmm t0( )( )cmm tn t12(1)1,12xxx 當(dāng)時(shí)大信噪比情況大信噪比情況有用信號(hào)與噪聲獨(dú)立分成兩項(xiàng)有用信號(hào)與噪聲獨(dú)立分成兩項(xiàng)59輸出信號(hào)功率輸出信號(hào)功率: :輸出噪聲功率輸出噪聲功率: :

36、 輸出信噪比輸出信噪比: : 信噪比增益信噪比增益: :2o ( )Smt22o0( )( )ciNn tn tn B2oo0 ( )SmtNn B2oo220/2 ( )/ ( )AMiiSNmtGSNmmt 60小信噪比情況小信噪比情況220( )( )( )csmm tn tn t22200( )( )( )( )2( )( )cscE tmm tn tn tn t mm t220( )( )2( )( )cscn tn tn t mm t220222( )( )( )( ) 1( )( )ccscsn t mm tn tn tn tn t02( )( ) 1cos ( )( )mm t

37、R ttR t)()()(22tntntRsc)()()(tntnarctgtcs小信噪比情況小信噪比情況其中其中R(t) 和和 (t) 代表噪聲的包絡(luò)及相位：代表噪聲的包絡(luò)及相位：61輸出信噪比不隨著輸入信噪比按比例下降，輸出信噪比不隨著輸入信噪比按比例下降，而是急劇惡化，這種現(xiàn)象稱為解調(diào)器的而是急劇惡化，這種現(xiàn)象稱為解調(diào)器的門限效門限效應(yīng)應(yīng), ,出現(xiàn)門限效應(yīng)的輸入信噪比稱為出現(xiàn)門限效應(yīng)的輸入信噪比稱為門限值門限值。0( )( )R tmm t0( )( ) 1cos ( )( )mm tR ttR t02( )( )( ) 1cos ( )( )mm tE tR ttR t0( ) ( )

38、cos ( )R tmm tt因?yàn)橐驗(yàn)檩敵鰶]有單獨(dú)的信號(hào)項(xiàng)，有用信號(hào)被噪聲擾亂輸出沒有單獨(dú)的信號(hào)項(xiàng)，有用信號(hào)被噪聲擾亂12(1)12xx 62n在小信噪比情況下，包絡(luò)檢波無法提取有用在小信噪比情況下，包絡(luò)檢波無法提取有用信號(hào)的現(xiàn)象稱為解調(diào)器的信號(hào)的現(xiàn)象稱為解調(diào)器的“門限效應(yīng)門限效應(yīng)”。n開始出現(xiàn)門限效應(yīng)的輸入信噪比稱為門限值。開始出現(xiàn)門限效應(yīng)的輸入信噪比稱為門限值。n門限效應(yīng)是由包絡(luò)檢波器的非線性解調(diào)作用門限效應(yīng)是由包絡(luò)檢波器的非線性解調(diào)作用所引起的。所引起的。n相干解調(diào)的方法解調(diào)各種線性調(diào)制信號(hào)時(shí)不相干解調(diào)的方法解調(diào)各種線性調(diào)制信號(hào)時(shí)不存在門限效應(yīng)。原因是信號(hào)與噪聲可分別進(jìn)存在門限效應(yīng)。原因

39、是信號(hào)與噪聲可分別進(jìn)行解調(diào)，解調(diào)器輸出端總是單獨(dú)存在有用信行解調(diào)，解調(diào)器輸出端總是單獨(dú)存在有用信號(hào)項(xiàng)。號(hào)項(xiàng)。門限效應(yīng)門限效應(yīng)63門限效應(yīng)小結(jié)門限效應(yīng)小結(jié)1. 1. 門限效應(yīng)是由包絡(luò)檢波器的非線性解調(diào)作用門限效應(yīng)是由包絡(luò)檢波器的非線性解調(diào)作用引起的。相干解調(diào)不存在門限效應(yīng)引起的。相干解調(diào)不存在門限效應(yīng), ,因?yàn)樾盘?hào)與因?yàn)樾盘?hào)與噪聲分別進(jìn)行解調(diào)，解調(diào)器輸出端總是存在單噪聲分別進(jìn)行解調(diào)，解調(diào)器輸出端總是存在單獨(dú)的信號(hào)項(xiàng)。獨(dú)的信號(hào)項(xiàng)。2. 2. 大信噪比情況下，大信噪比情況下，AMAM信號(hào)包絡(luò)檢波器的性能信號(hào)包絡(luò)檢波器的性能與相干解調(diào)基本相同。當(dāng)輸入信噪比低于門限與相干解調(diào)基本相同。當(dāng)輸入信噪比低于門

40、限值時(shí)，包絡(luò)檢波將會(huì)出現(xiàn)門限效應(yīng)，輸出信噪值時(shí)，包絡(luò)檢波將會(huì)出現(xiàn)門限效應(yīng)，輸出信噪比急劇惡化，系統(tǒng)無法正常工作。比急劇惡化，系統(tǒng)無法正常工作。64討論討論 1. AM 1. AM信號(hào)的調(diào)制制度增益信號(hào)的調(diào)制制度增益G GAMAM隨隨m m0 0的減小而增加。的減小而增加。 2. G 2. GAMAM總是小于總是小于1 1，這說明對(duì)輸入信噪比沒有改善，這說明對(duì)輸入信噪比沒有改善，反而惡化了。反而惡化了。 3. AM 3. AM調(diào)制系統(tǒng)，在大信噪比時(shí)，采用包絡(luò)檢波器調(diào)制系統(tǒng)，在大信噪比時(shí)，采用包絡(luò)檢波器解調(diào)時(shí)的性能與同步檢測(cè)器時(shí)幾乎一樣。但隨著信噪解調(diào)時(shí)的性能與同步檢測(cè)器時(shí)幾乎一樣。但隨著信噪比的

41、減小，包絡(luò)檢波器將在一個(gè)特定輸入信噪比值上比的減小，包絡(luò)檢波器將在一個(gè)特定輸入信噪比值上出現(xiàn)門限效應(yīng)；一旦出現(xiàn)門限效應(yīng)，解調(diào)器的輸出信出現(xiàn)門限效應(yīng)；一旦出現(xiàn)門限效應(yīng)，解調(diào)器的輸出信噪比將急劇惡化。噪比將急劇惡化。 例如：對(duì)于例如：對(duì)于100%的調(diào)制，且的調(diào)制，且m(t)是單頻正弦信號(hào)，是單頻正弦信號(hào)，這時(shí)這時(shí)AM 的最大信噪比增益為的最大信噪比增益為2/3。65調(diào)制的作用調(diào)制的作用、調(diào)制的分類調(diào)制的分類AM、DSB、SSB和和VSB調(diào)制調(diào)制（時(shí)域、頻域、功率分析）（時(shí)域、頻域、功率分析）線性調(diào)制的一般模型（線性調(diào)制的一般模型（濾波法和相移法）相干相干/非相干解調(diào)非相干解調(diào)調(diào)幅指數(shù)、調(diào)制效率調(diào)幅

42、指數(shù)、調(diào)制效率VSB濾波器需滿足的特性濾波器需滿足的特性濾波法和相移法產(chǎn)生濾波法和相移法產(chǎn)生抗噪聲性能分析抗噪聲性能分析AM信號(hào)相干信號(hào)相干/非相干解調(diào)非相干解調(diào)制度增益制度增益 小信噪比門限效應(yīng)小信噪比門限效應(yīng)頻率相位誤差的影響頻率相位誤差的影響665.35.3非線性調(diào)制的原理及抗噪聲性能非線性調(diào)制的原理及抗噪聲性能角度調(diào)制時(shí)間域上的特點(diǎn)：角度調(diào)制時(shí)間域上的特點(diǎn)：幅度始終不變；幅度始終不變；角度（頻率、相位）在變化。角度（頻率、相位）在變化。 載波的相位角受調(diào)制信號(hào)的控制而變化，產(chǎn)生具有載波的相位角受調(diào)制信號(hào)的控制而變化，產(chǎn)生具有恒定振幅和瞬時(shí)相角恒定振幅和瞬時(shí)相角(t)的正弦波，稱之為角度

43、調(diào)制。的正弦波，稱之為角度調(diào)制。 相位調(diào)制相位調(diào)制 PM 頻率調(diào)制頻率調(diào)制 FM非線性調(diào)制m (f )sm (f )頻譜之間沒有線性對(duì)應(yīng)關(guān)系 角度調(diào)制方式調(diào)制前后頻率分量不是線性對(duì)應(yīng)關(guān)系，角度調(diào)制方式調(diào)制前后頻率分量不是線性對(duì)應(yīng)關(guān)系，經(jīng)調(diào)制后將原來的頻譜擴(kuò)展到非常寬的頻率范圍之內(nèi)經(jīng)調(diào)制后將原來的頻譜擴(kuò)展到非常寬的頻率范圍之內(nèi)傳輸，所以屬于非線性調(diào)制。傳輸，所以屬于非線性調(diào)制。675.3.1 5.3.1 非線性調(diào)制的原理非線性調(diào)制的原理 0coscs tAtt 000coscos()cc tAtAt1 1、未調(diào)制載波、未調(diào)制載波2、角調(diào)制后、角調(diào)制后瞬時(shí)相位瞬時(shí)相位瞬時(shí)相位偏移瞬時(shí)相位偏移瞬時(shí)頻

44、率瞬時(shí)頻率瞬時(shí)頻率偏移瞬時(shí)頻率偏移 ( )cttt( ) t cdtdttdtdt dtdtm(t) A(t) 幅度調(diào)制幅度調(diào)制 m(t) 角度調(diào)制角度調(diào)制( )( )cttt固有相位固有相位固有頻率固有頻率68相位調(diào)制相位調(diào)制(PM)(PM) 定義定義: :瞬時(shí)相位偏移瞬時(shí)相位偏移隨調(diào)制信號(hào)作線性變化，即隨調(diào)制信號(hào)作線性變化，即 式中式中K KPMPM-調(diào)相靈敏度，單位是調(diào)相靈敏度，單位是radrad/V/V。( )( )PMtKm t( )cos( )PMcPMstAtKm t時(shí)域表達(dá)式時(shí)域表達(dá)式:69瞬時(shí)相位：瞬時(shí)相位：調(diào)相波的表達(dá)式：調(diào)相波的表達(dá)式：KPM稱為調(diào)相靈敏度，單位為弧度稱為

45、調(diào)相靈敏度，單位為弧度/伏伏( )( )cPMttKm t瞬時(shí)相位偏移瞬時(shí)相位偏移: PMtKm t瞬時(shí)相位偏移瞬時(shí)相位偏移隨調(diào)制信號(hào)隨調(diào)制信號(hào)m(t)而線性變化；而線性變化；最大相移：最大相移： maxPMPMKm t( )cos( )PMcPMstAtKm t70調(diào)相波的表達(dá)式：調(diào)相波的表達(dá)式：瞬時(shí)頻率：瞬時(shí)頻率：( )( )/( )/cPMtdtdtKdm tdt瞬時(shí)頻率偏移：瞬時(shí)頻率偏移：( )/PMKdm tdt最大頻偏：最大頻偏：max( )/PMPMKdm tdt( )cos( )PMcPMstAtKm t71( )cosmmmcm tAt( )coscosPMcPMmstAtt

46、sincPMmmt瞬時(shí)頻率：瞬時(shí)頻率：最大頻偏：最大頻偏：PMPMmPMmmKA最大相偏：最大相偏：PMPMPMmKA調(diào)相指數(shù)調(diào)相指數(shù)瞬時(shí)相位：瞬時(shí)相位：coscPMmtt單音調(diào)相單音調(diào)相 72 定義定義: :瞬時(shí)頻率偏移瞬時(shí)頻率偏移隨調(diào)制信號(hào)成比例變化，隨調(diào)制信號(hào)成比例變化，頻率調(diào)制頻率調(diào)制(FM)(FM)( )( )FMdtKm tdt ( )tFMtKmd ( )costFMcFMstAtKmd相位偏移相位偏移:時(shí)域表達(dá)式時(shí)域表達(dá)式:式中式中K KFMFM-調(diào)頻靈敏度，單位是調(diào)頻靈敏度，單位是rad/srad/s V V。 73瞬時(shí)頻率：KFM稱為調(diào)頻靈敏度，單位為弧度/秒/伏( )(

47、)cFMtKm t瞬時(shí)頻率偏移: ( )FMdtKm tdt瞬時(shí)頻率偏移隨調(diào)制信號(hào)m(t)而線性變化；最大頻偏： maxFMFMKm t調(diào)頻波的表達(dá)式：調(diào)頻波的表達(dá)式： ( )costFMcFMstAtKmd74調(diào)頻波的表達(dá)式：調(diào)頻波的表達(dá)式：瞬時(shí)相位：瞬時(shí)相位： ( )tcFMttKmd瞬時(shí)相位偏移：瞬時(shí)相位偏移：最大相移：最大相移： maxtFMFMKmd tFMKmd ( )costFMcFMstAtKmd75調(diào)頻指數(shù)調(diào)頻指數(shù)教材為教材為mf ( )coscostFMcFMmmstAtKAtdtcossincFMmAtt最大相偏：最大相偏：/FMFMFMmmKAcoscFMmmt瞬時(shí)頻率

48、：瞬時(shí)頻率：最大頻偏：最大頻偏：FMFMmFMmKA瞬時(shí)相位：瞬時(shí)相位：sincFMmtt單音調(diào)頻單音調(diào)頻( )cosmmmcm tAt76PMPM與與 FMFM的關(guān)系的關(guān)系 1.PM 1.PM的的相位偏移隨調(diào)制信號(hào)相位偏移隨調(diào)制信號(hào)m(tm(t) )線性變化，線性變化，F(xiàn)MFM的的相位偏移隨相位偏移隨m(tm(t) )的積分的積分呈線性變化。呈線性變化。 2. 2.如果不知道調(diào)制信號(hào)如果不知道調(diào)制信號(hào)m(tm(t) )，則，則無法從已調(diào)無法從已調(diào)信號(hào)判斷是調(diào)相信號(hào)還是調(diào)頻信號(hào)信號(hào)判斷是調(diào)相信號(hào)還是調(diào)頻信號(hào)。 ( )costFMcFMstAtKmd( )cos( )PMcPMstAtKm t7

49、7FMFM與與PMPM之間的聯(lián)系之間的聯(lián)系 （a a）直接調(diào)頻）直接調(diào)頻 （b b）間接調(diào)頻）間接調(diào)頻 (c) (c) 直接調(diào)相直接調(diào)相 (d) (d) 間接調(diào)相間接調(diào)相適用于寬帶調(diào)制 適用于寬帶調(diào)制 適用于窄帶調(diào)制適用于窄帶調(diào)制 實(shí)際相位調(diào)制器的調(diào)制范圍有限 782.2.調(diào)頻信號(hào)的帶寬調(diào)頻信號(hào)的帶寬卡森（卡森（CarsonCarson）公式）公式 2(1)2()FMFMmmBfff 理論上調(diào)頻信號(hào)的頻帶寬度為無限寬理論上調(diào)頻信號(hào)的頻帶寬度為無限寬! 邊頻幅度隨邊頻幅度隨n n增大而減小，所以認(rèn)為頻譜有增大而減小，所以認(rèn)為頻譜有限。限。通常信號(hào)頻帶寬度應(yīng)包括幅度大于未調(diào)載通常信號(hào)頻帶寬度應(yīng)包括

50、幅度大于未調(diào)載波波10%10%以上的邊頻分量以上的邊頻分量。當(dāng)。當(dāng)FMFM 1 1時(shí)時(shí), ,nnFMFM +1 +1以以上的邊頻幅度均小于上的邊頻幅度均小于0.10.1。有效帶寬有效帶寬: :79 調(diào)頻信號(hào)所有頻率分量的平均功率之和為常數(shù)且等于原來未調(diào)頻信號(hào)所有頻率分量的平均功率之和為常數(shù)且等于原來未調(diào)制的載波功率。調(diào)制的載波功率。調(diào)制前后總的功率不變，只是將原來載波調(diào)制前后總的功率不變，只是將原來載波功率中的一部分分配給每個(gè)邊頻分量。功率中的一部分分配給每個(gè)邊頻分量。調(diào)制的過程使功率進(jìn)調(diào)制的過程使功率進(jìn)行了再分配。行了再分配。 不同時(shí)將有不同的分配。不同時(shí)將有不同的分配。FM3 3、調(diào)頻信號(hào)

51、的功率分配、調(diào)頻信號(hào)的功率分配信號(hào)功率：信號(hào)功率：第第n n對(duì)邊頻功率：對(duì)邊頻功率：載波功率：載波功率：22000()2FMASJ2202()2nnFMASJ222200( )()22FMFMnFMnAASstJ80 100MHz的載波，受振幅為的載波，受振幅為1v的的10KHz的單頻正弦調(diào)的單頻正弦調(diào)頻，最大頻偏為頻，最大頻偏為1MHz， 求求: 1) FM信號(hào)的帶寬信號(hào)的帶寬 ； 2) 調(diào)制信號(hào)幅度加倍時(shí)，調(diào)制信號(hào)幅度加倍時(shí)，F(xiàn)M信號(hào)的帶寬；信號(hào)的帶寬； 3) 調(diào)制信號(hào)頻率加倍時(shí)，調(diào)制信號(hào)頻率加倍時(shí)，F(xiàn)M信號(hào)的帶寬；信號(hào)的帶寬；1) 調(diào)制信號(hào)幅度增大，使最大頻偏增加，帶寬也增加；調(diào)制信號(hào)幅

52、度增大，使最大頻偏增加，帶寬也增加；2) 調(diào)制信號(hào)頻率增大，由于不改變最大頻偏，因此帶寬增加很少。調(diào)制信號(hào)頻率增大，由于不改變最大頻偏，因此帶寬增加很少。討論：討論：644212(/1)2(10 /101) 102.02FMFMmFMmmmWKAMHz644212(/1)2(2 10 /101) 104.02FMFMmFMmmmWKAMHz644212(/1)2(10 /(2 10 ) 1) 2 102.04FMFMmFMmmmWKAMHz 1)2)3)例例5-55-581直接法就是用調(diào)制信號(hào)直接控制振蕩器的頻率，直接法就是用調(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)律線性變化使其按調(diào)制

53、信號(hào)的規(guī)律線性變化 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):在實(shí)現(xiàn)線性調(diào)頻的要求下，可以獲得較大的頻偏。在實(shí)現(xiàn)線性調(diào)頻的要求下，可以獲得較大的頻偏。缺點(diǎn)缺點(diǎn):頻率穩(wěn)定度不高。頻率穩(wěn)定度不高。鎖相環(huán)（鎖相環(huán)（PLL）調(diào)制器，）調(diào)制器，可以獲得高質(zhì)量的可以獲得高質(zhì)量的FM或或PM信號(hào)。其載頻穩(wěn)定度很信號(hào)。其載頻穩(wěn)定度很高，可以達(dá)到晶體振蕩器高，可以達(dá)到晶體振蕩器的頻率穩(wěn)定度的頻率穩(wěn)定度 1、直接法直接法壓控振蕩器自身就是一個(gè)壓控振蕩器自身就是一個(gè)FM調(diào)制器，因?yàn)樗恼袷庮l率調(diào)制器，因?yàn)樗恼袷庮l率正比于輸入控制電壓，即：正比于輸入控制電壓，即： i(t)= c+Kf m(t) 5.3.4 5.3.4 調(diào)頻信號(hào)的產(chǎn)生與解調(diào)調(diào)頻信

54、號(hào)的產(chǎn)生與解調(diào)82間接法調(diào)頻間接法調(diào)頻 阿姆斯特朗阿姆斯特朗ArmstrongArmstrong法法 原理原理: :先將調(diào)制信號(hào)積分，然后對(duì)載波進(jìn)行調(diào)先將調(diào)制信號(hào)積分，然后對(duì)載波進(jìn)行調(diào)相，即可產(chǎn)生一個(gè)窄帶調(diào)頻相，即可產(chǎn)生一個(gè)窄帶調(diào)頻(NBFM)(NBFM)信號(hào)，再經(jīng)信號(hào)，再經(jīng)n n次倍頻得到寬帶調(diào)頻次倍頻得到寬帶調(diào)頻 (WBFM) (WBFM) 信。信。倍頻器的作用是提高調(diào)頻指倍頻器的作用是提高調(diào)頻指數(shù)，從而獲得寬帶調(diào)頻數(shù)，從而獲得寬帶調(diào)頻 83相干解調(diào)：只適用于相干解調(diào)：只適用于NBFMNBFM、NBPMNBPM信號(hào)信號(hào)非相干解調(diào)：適用于所有非相干解調(diào)：適用于所有FMFM和和PMPM信號(hào)信號(hào)

55、 窄帶調(diào)頻信號(hào)可以分解成為正交分量和同相分量，窄帶調(diào)頻信號(hào)可以分解成為正交分量和同相分量，而相干解調(diào)則是抑制一種分量提取一種分量。而相干解調(diào)則是抑制一種分量提取一種分量。帶通濾波器帶通濾波器低通濾波器低通濾波器微分器微分器SNBFM(t)si(t)sp(t)sd(t)so(t)c(t)=-sin ct 一、相干解調(diào)一、相干解調(diào)5.3.5 5.3.5 角度調(diào)制信號(hào)的解調(diào)角度調(diào)制信號(hào)的解調(diào)84帶通濾波器低通濾波器微分器SNBFM(t)si(t)sp(t)sd(t)so(t)c(t)=-sin ct 1、相干解調(diào)、相干解調(diào) (只適用于只適用于NBFM、NBPM信號(hào)信號(hào))相乘后，00( )cos( )

56、sintNBFMcFMcstAtA Kmdt低通后，微分后， m(t)調(diào)制信號(hào)存在于調(diào)制信號(hào)存在于正交分量中正交分量中0( )( )/2tdFMs tA Kmd0( )( )/2oFMs tA Km t00( )sin2( )(1 cos2)/22tpcFMcAs ttA Kmdt 85注意：相干解調(diào)僅適用于窄帶角度調(diào)制信號(hào)的解調(diào)注意：相干解調(diào)僅適用于窄帶角度調(diào)制信號(hào)的解調(diào)帶通濾波器帶通濾波器低通濾波器低通濾波器SNBPM(t)si(t)sp(t)so(t)c(t)=-sin ct 窄帶調(diào)相信號(hào)相干解調(diào)原理框圖窄帶調(diào)相信號(hào)相干解調(diào)原理框圖窄帶調(diào)相與窄帶調(diào)頻類似，只是不需要微分器。窄帶調(diào)相與窄帶

57、調(diào)頻類似，只是不需要微分器。86二、非相干解調(diào)二、非相干解調(diào)( (適用于所有調(diào)角信號(hào)適用于所有調(diào)角信號(hào)) )三種方法：鑒頻器解調(diào)、環(huán)路解調(diào)器、頻率反饋解調(diào)器三種方法：鑒頻器解調(diào)、環(huán)路解調(diào)器、頻率反饋解調(diào)器 BPF限幅器限幅器d/dt包絡(luò)檢波包絡(luò)檢波LPFsFM(t)si(t)sd(t)so(t)原理原理：將頻率變化轉(zhuǎn)化為幅度變化之后檢出幅度變化；：將頻率變化轉(zhuǎn)化為幅度變化之后檢出幅度變化；組成組成：由微分器和包絡(luò)檢波器組成。：由微分器和包絡(luò)檢波器組成。鑒頻器鑒頻器KD1、FM信號(hào)非相干解調(diào)信號(hào)非相干解調(diào)87削去調(diào)頻波在傳輸過程中引起削去調(diào)頻波在傳輸過程中引起的幅度變化部分，變成固定幅的幅度變化

58、部分，變成固定幅度度 0cos( )tFMcFMstAtKmd將幅度恒定的將幅度恒定的調(diào)頻波變成調(diào)調(diào)頻波變成調(diào)幅調(diào)頻波幅調(diào)頻波 從幅度變化中從幅度變化中檢出調(diào)制信號(hào)檢出調(diào)制信號(hào) 缺點(diǎn)：對(duì)于由信缺點(diǎn)：對(duì)于由信道噪聲和其他原道噪聲和其他原因引起的幅度起因引起的幅度起伏也有反應(yīng)伏也有反應(yīng) a) FM信號(hào)限幅限幅帶通帶通濾波器濾波器低通低通濾波器濾波器微分器微分器si(t)sd(t)sp(t)so(t)包絡(luò)包絡(luò)檢波器檢波器sFM(t)鑒頻器 0d/d( ) sin( )tFMcFMcFMsttAKm ttKmd 00( )DFMstK KA m t1、鑒頻器、鑒頻器 0( )dDcFMs tK AKm

59、 t二、非相干解調(diào)二、非相干解調(diào)( (適用于所有調(diào)角信號(hào)適用于所有調(diào)角信號(hào)) )三種方法：鑒頻器解調(diào)、環(huán)路解調(diào)器、頻率反饋解調(diào)器三種方法：鑒頻器解調(diào)、環(huán)路解調(diào)器、頻率反饋解調(diào)器 88SPM(t)=A0cos ct+KPMm(t)sp(t) = dsPM(t)/dt= -A0 c+KPMdm(t)/dt sin ct+KPMm(t)sd(t)= KDKPMA0dm(t)/dtso(t)= sd(t)dt= KDKPMA0m(t) m(t)帶通帶通濾波器濾波器限幅器限幅器鑒頻器鑒頻器LPFsPM(t)si(t)sd(t)so(t)積分器積分器sP(t)增加一個(gè)積分器增加一個(gè)積分器各點(diǎn)信號(hào)表示：各點(diǎn)

60、信號(hào)表示：b) PMb) PM信號(hào)非相干解調(diào)信號(hào)非相干解調(diào) 調(diào)頻信號(hào)的解調(diào)有相干解調(diào)和非相干解調(diào)兩種。相干解調(diào)僅適用調(diào)頻信號(hào)的解調(diào)有相干解調(diào)和非相干解調(diào)兩種。相干解調(diào)僅適用于窄帶調(diào)頻信號(hào)，且需同步信號(hào)；于窄帶調(diào)頻信號(hào)，且需同步信號(hào)；非相干解調(diào)適用于窄帶和寬帶調(diào)適用于窄帶和寬帶調(diào)頻信號(hào)，而且不需同步信號(hào)，因而是頻信號(hào)，而且不需同步信號(hào)，因而是FM系統(tǒng)的主要解調(diào)方式。系統(tǒng)的主要解調(diào)方式。89相干解調(diào)的抗噪聲性能小結(jié)相干解調(diào)的抗噪聲性能小結(jié)窄帶調(diào)頻信號(hào)相干解調(diào)的抗噪聲性能窄帶調(diào)頻信號(hào)相干解調(diào)的抗噪聲性能窄帶調(diào)相信號(hào)相干解調(diào)的抗噪聲性能窄帶調(diào)相信號(hào)相干解調(diào)的抗噪聲性能 信噪比增益為：信噪比增益為： 輸