模擬調(diào)制系統(tǒng)

1、第三章模擬調(diào)制系統(tǒng)調(diào)制的概念一、 定義.調(diào)制與解調(diào)：基帶信號(hào)不易在信道中直接傳輸。因此在發(fā)端需將基帶信號(hào)的 頻譜搬移到適合在信道傳輸?shù)念l率范圍；而在收端，再將它們搬回到原來(lái)的頻率范 圍。這就是調(diào)制和解調(diào)。.調(diào)制：所謂調(diào)制是使信號(hào)f(t)控制載波的某一個(gè)(或N個(gè))參數(shù)，使這個(gè)參數(shù) 按照信號(hào)f(t)的規(guī)律變化的過(guò)程。二、調(diào)制的分類調(diào)制可分為兩大類：正弦波調(diào)制和脈沖調(diào)制。.正弦波調(diào)制：用正弦高頻信號(hào)作為載波按調(diào)制信號(hào)不同可分為：(1)模擬(連續(xù))調(diào)制AM FM(2)數(shù)字調(diào)制 ASK FSK PSK.脈沖調(diào)制：用脈沖用構(gòu)成一組數(shù)字信號(hào)作為載波。脈沖模擬調(diào)制 PAM PDM PPM(2)脈沖編碼調(diào)制(脈

2、沖數(shù)字調(diào)制)PCM M DPCM對(duì)于連續(xù)波調(diào)制，已調(diào)信號(hào)可以表示為：S(t) A(t)cos ot(t)S(t) A(t)cos ot(t)17它由振幅A(t)、頻率0和相位三個(gè)參數(shù)構(gòu)成。改變?nèi)齻€(gè)參數(shù)中的任何一個(gè) 都可能攜帶同樣的消息。因此，連續(xù)波調(diào)制可分為調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相。本章主要討論正弦信號(hào)作載波的模擬調(diào)制。3.2幅度調(diào)制一、標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅(AM).定義：是指用信號(hào)f(t)去控制載波C(t)的振幅，使已調(diào)波的包絡(luò)按照f(shuō)(t)的 規(guī)律線性變化。.解析分析：C(t)Ao cos(W0C(t)Ao cos(W0t00)調(diào)制信號(hào)：f(t)=A m COS( Cl) m t+ m)載波信號(hào) TOC o 1

3、-5 h z 則已調(diào)信號(hào)：Sam (t) Aof(t)cos(3ot8。)其中 A 0-未調(diào)載波的振幅；0-載波角頻率；0-載波起始相位。Sam (t) A0 Am cos( mtm) cos( 0t0)設(shè)調(diào)制信號(hào)初始相位市0AmSam (t) A0(1 cos mt)cos(Mt%)18A018mA0m)t mA0m)t COS( o2m)tA。cos ot cos( o2其中m 稱為調(diào)幅度系數(shù) 在01之間變化。m越大，說(shuō)明調(diào)制越深 Ao由上式可以看出：?jiǎn)我活l率已調(diào)波包括三個(gè)頻率分量：載波，上邊頻和下邊頻。其帶寬B=2fmf(t)是包括一定帶寬的多頻信號(hào)設(shè)f(t)為調(diào)制信號(hào)，載波為C(t)

4、Aocosgot 0o)則，AM號(hào)可以表示為SAM (t) Ao f(t)cos(30t o)f(t) F(AMf(t) F(調(diào)制信號(hào)載波信號(hào)C(t)Ao cos(oot Oo)C (co) TtAoS(co coo)ej08(3 coo)ej0已調(diào)波信號(hào) SAM (t) Ao f(t) cos CO ot1 rrSAM (w)兀 Ao8(3 Wo) 8(3 o) F(co Wo) F (co Wo)2(設(shè) 0=0)1919結(jié)論：(1)結(jié)論：(1)調(diào)制過(guò)程使基帶信號(hào)的頻譜搬移到 0處;(2) AM勺頻譜中含有載頻和上、下兩個(gè)邊帶;(3)已調(diào)波帶寬為原基帶信號(hào)帶寬的兩倍，即VVh=2Wof(t)

5、f(t)(4) AM調(diào)制是屬于線性調(diào)制4.數(shù)學(xué)模型實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅主要是利用加法運(yùn)算和乘法運(yùn)算。故標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅AM產(chǎn)生的數(shù)字模型如圖所示。二、抑制載波雙邊帶調(diào)幅(DSB)1.解析分析為了提高調(diào)制的效率，而僅傳輸攜帶消息20的兩個(gè)邊帶。這就是抑制載波雙邊帶調(diào)幅（DSB）。DS由勺時(shí)域表達(dá)式為SDSB(t)f(t)COS 卜0t 00)其對(duì)應(yīng)頻譜為G、1 rL /其對(duì)應(yīng)頻譜為G、1 rL /、 L /Sdsb(3) 一F (3 co 0) F (32(0 = 0)結(jié)論：（1）載波被抑制;波形有反向點(diǎn);頻譜中只有上、下邊帶， Ws波形有反向點(diǎn);頻譜中只有上、下邊帶， Ws=2W;(4) =100%213.數(shù)

6、學(xué)模型f(t)SDSB(t) =f(t)cos(0t+ 。)cos( 0t+ 0)三、單邊帶調(diào)制(SSB).頻譜分析只傳送一個(gè)邊帶的調(diào)制方式稱為單邊帶調(diào)制，下圖所示為SSB的上邊帶和下邊帶頻譜圖。SSB信號(hào)的帶寬比AM和DSB帶寬減小一倍，因而提高了信道利用率。同時(shí)由于抑制載波并僅發(fā)送一個(gè)邊帶，故又節(jié)省功率22. SSB的產(chǎn)生(1)濾波法f（t）cos（ 0t+SsSBf（t）cos（ 0t+SsSB（t）0）(2)相移法產(chǎn)生SSBS SSB（3 S SSB（3 ） F（33 0）2F（33 0）四、殘留邊帶調(diào)幅(VSB).數(shù)學(xué)模型采用帶寬介于單邊帶調(diào)制與雙邊帶調(diào)制之間的一種調(diào)制方式，這就是殘

7、留邊帶調(diào) 制(VSB)。它除傳送一個(gè)邊帶外，還保留另一邊帶的一部份。數(shù)學(xué)模型如圖所示。廣、SVSB(t)f(t) 0aKz)*- HV( ) cos 0t23.殘留邊帶器特性(1)在|0|附近具有滾降特性；(2)對(duì)于|o|上半幅度點(diǎn)呈現(xiàn)奇對(duì)稱(互補(bǔ)對(duì)稱)；(3)在邊帶范圍內(nèi)其它處是平坦的。如圖所示。3.3 調(diào)幅系統(tǒng)的解調(diào)解調(diào)，是將位于載頻的信號(hào)頻譜再搬回來(lái)，并且不失真地恢復(fù)出原始信號(hào)。對(duì)于調(diào)幅信號(hào)的解調(diào)，總的來(lái)說(shuō)有三種方式：相干解調(diào)、非相干解調(diào)和載波插 入法解調(diào)。1.相干調(diào)解1.要求：本地載波和接收信號(hào)的載波必須保持同頻同相，這種方法稱為相干解調(diào)。2.數(shù)學(xué)模型：相干解調(diào)適用各種調(diào)幅系統(tǒng)。S(t

8、)P(t) -2.數(shù)學(xué)模型：相干解調(diào)適用各種調(diào)幅系統(tǒng)。S(t)P(t) -LPFfd(t)24cos( 0t +d)3.以DS叨例說(shuō)明相干解調(diào)的過(guò)程(1)解析分析 TOC o 1-5 h z Sdsbf (t)cos(W0t00)乘法器輸出通過(guò)LPF后P (t ) f (t) cos( 30t 0 0 乘法器輸出通過(guò)LPF后11f (t) cos( 9 03) cos( 23 0t 9 03)fd(t)1f(t)cos(e02 )21討論：相干 當(dāng)8 =(|)=常數(shù)時(shí)，fd(t) 2f(t)(2)圖解分析“ SDse(t)“ Sdsb( “ SDse(t)“ Sdsb( w)25AM SSB和

9、VSB均可采用相干解調(diào)方法，其原理完全同 DSB二、非相干解調(diào)就是在接收端解調(diào)信號(hào)時(shí)不需要本地載波，而是利用已調(diào)信號(hào)中的包絡(luò)信息來(lái) 恢復(fù)原始信號(hào)。非相干解調(diào)一般只適用標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅 （AM）系統(tǒng)。AM信號(hào)非相干解調(diào)方法通常有三種，一是平方律檢波，二是整流檢波，三是包 絡(luò)檢波。三、載波插入法解調(diào)當(dāng)已調(diào)信號(hào)中不含有載波分量時(shí)，不能采用包絡(luò)檢波法解調(diào)。因?yàn)橐颜{(diào)信號(hào)的 包絡(luò)不完全載有原調(diào)制信號(hào)的信息。但是我們可以在接收端插入一個(gè)載波，這時(shí)就 可以采用包絡(luò)檢波法解調(diào)了，這種解調(diào)方法被稱為載波插入法。插入載波的相位與 頻率也必須準(zhǔn)確地和接收信號(hào)的載波相同。3.4 調(diào)幅系統(tǒng)的抗噪聲性能一、 通信系統(tǒng)中有噪聲解調(diào)器

10、的數(shù)學(xué)模型對(duì)模擬通信系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，解調(diào)器的抗噪聲性能主要是用“信噪比”來(lái)衡量，信噪比指的是信號(hào)和噪聲的平均功率之比，用 S/N表示。其數(shù)學(xué)模型為圖。S(t)0*BPFS(t)解調(diào)器S(t)0*BPFS(t)解調(diào)器f0(t)m(t)no(t)n(t)26S(t)為解調(diào)器輸入端的已調(diào)信號(hào),S(t)為解調(diào)器輸入端的已調(diào)信號(hào),n(t)為加性高斯白噪聲。帶通濾波器：濾出有用信號(hào)，濾除帶外噪聲。S、S分別表示解調(diào)器輸入端和輸出端的有用信號(hào)功率， N和N分別表示解調(diào)器輸入端和輸出端的噪聲功率。解調(diào)器的輸入信噪比S/ Ni,輸出信噪比S/ N0O通常采用信噪比增益來(lái)度量各種解調(diào)器的抗噪聲性能。信噪比增益定義為c

11、So / NoG Si / Ni信噪比增益越高，則解調(diào)器的抗噪聲性能愈好。相干解調(diào)的抗噪聲性能經(jīng)推導(dǎo)，各調(diào)幅系統(tǒng)的信噪比增益分別為G am_2S0 G am_2S0 N 02 f (t)Si NiGsSB、VSB2. 2A0f (t)1Gdsb討論：(1) 討論：(1) AMJ號(hào)經(jīng)相干解調(diào)后,即使在最好的情況下，也不能改善其輸入信噪比,而信噪比一般都會(huì)惡化。(2) DSB(2) DSB可以改善其輸入信噪比3dB,即信噪比改善了兩倍。(3) SSB和VSB即不改善也不惡化其輸入信噪比27(4)信噪比增益只適用于同一系統(tǒng)不同解調(diào)。注意：是否說(shuō)明DSB的抗噪聲Tt能優(yōu)于SSB呢？不是的，因?yàn)樾旁氡仍?/p>

12、益僅僅適用 于同類調(diào)制系統(tǒng)作為衡量不同解調(diào)器的抗噪聲性能，而不能用在不同調(diào)制系統(tǒng)抗噪 聲性能比較上，DSB的信噪比增益比SSB高一倍，是因?yàn)镾SB所需帶寬僅為DSB的一 半，因此在噪聲功率譜相同的情況下 DSB的輸入噪聲功率是SSB的兩倍。盡管DSB 的信噪比增益為2,但一開始其輸入噪聲就已高出 SSB的2倍，所以解調(diào)器對(duì)信噪比 的改善被更大的輸入噪聲所低消。因此， 對(duì)給定的輸入信號(hào)功率，DSBffi SSB俞出端 的信噪比是相同的，SSB?口 DSEB調(diào)器的性能是相同的。三、非相干解調(diào)的噪聲性能AM采用包絡(luò)檢波器解調(diào)的噪聲性能。(1)大信噪比情況下(即小噪聲)信噪比增益為c So N0 2f

13、 2(t)G Am -Si Ni A f2(t)此結(jié)果與相干解調(diào)時(shí)得到的信噪比公式相同， 由此說(shuō)明：AM在大輸入信噪比時(shí)， 包絡(luò)檢波器性能與相干解調(diào)性能相同。(2)小信噪比情況(大噪聲)在小信噪比的情況，信號(hào)完全被包絡(luò)檢波器破壞。所以不能通過(guò)包絡(luò)檢波器恢復(fù)信號(hào)。我們把在小信噪比時(shí)非相干解調(diào)器不能提取信號(hào)的現(xiàn)象稱為門限效應(yīng)。28例題：某接收機(jī)的輸出噪聲功率為10-9皿 輸出信噪比為20dB,由發(fā)射機(jī)到接收機(jī)之間總傳輸損耗為100dR(1)試求用DSBM制時(shí)發(fā)射功率應(yīng)為多少？(2)若改用(1)試求用DSBM制時(shí)發(fā)射功率應(yīng)為多少？(2)若改用SSBM制，問(wèn)發(fā)射功率應(yīng)為多少？解：(1) DSB:S0/

14、N 0=20dB100 (倍)已知:S o 已知:S o / _ZN02Si NiS0N0502已知:SSB:N i=4N 0=4SP發(fā) Pi50 Ni 50100dB10吃 1010 2已知:SSB:N i=4N 0=4SP發(fā) Pi50 Ni 50100dB10吃 1010 2S0/N 0=20dBSoN01Si1Ni10-94 1010 72 10 7(W)1010 (倍)2000( W)100(倍)So/No100Ni=4N o=4 10-9Si 100Ni 100 4 109 4 107Si 100Ni 100 4 109 4 107(W)29p沙又 100dB 1010 (倍)PiP

15、發(fā) 1010Si 1010 4 10 7 4000( W)3.5 角度調(diào)制系統(tǒng)角度調(diào)制是頻率調(diào)制(FM)和相位調(diào)制(PM)的統(tǒng)稱。一、角度調(diào)制的基本概念. 定義：用正弦波作載波時(shí)，載波的振幅不變，而載波的相角(頻率、相位) 受調(diào)制信號(hào)的控制而變化。未調(diào)制的正弦載波可表示為SAcos式中(t)稱為瞬時(shí)相角，是時(shí)間的函數(shù)。 dt(t)稱為瞬時(shí)頻率，Ud t.相位調(diào)制PM(1)定義：若正弦載波的瞬時(shí)相角(t)與調(diào)制信號(hào)f(t)是線性函數(shù)關(guān)系，就稱之為PM波，即Opm (t)30t 00 Kpf(t)式中，0和0分別為載波的固定角頻率和相角，它們均為常數(shù)。Kp稱為比例常數(shù)，它表示調(diào)相器靈敏度，單位是弧

16、度 /伏30(2)瞬時(shí)相角瞬時(shí)相位偏移，即(t) Kpm f(t)最大相位偏移,0 PMK(2)瞬時(shí)相角瞬時(shí)相位偏移，即(t) Kpm f(t)最大相位偏移,0 PMKp f(t) max(3)瞬時(shí)頻率(t)3 PM (t)d (t)d tPM的瞬時(shí)頻率與調(diào)制信號(hào)f(t)的微分呈線性關(guān)系。(4) PM波的表達(dá)式Spm (t) A cos co ot e 0 K p f (t)對(duì)于單音頻信號(hào)進(jìn)行調(diào)制時(shí)Spm(t)對(duì)于單音頻信號(hào)進(jìn)行調(diào)制時(shí)Spm(t)f (t) A m cos 3mtA cos W o toK p Am cos mtA cos wot03 PM cos m t 其中Bpm AmKp

17、叫做調(diào)相指數(shù)，它代表調(diào)相波的最大相位偏移。3.頻率調(diào)制FMFM 。(1)定義：若正弦載波的瞬時(shí)頻率(t)與信號(hào)f(t)FM 。即(t) o K f f (t)o是固有角頻率，Kf是比例常數(shù)，它表示調(diào)頻器靈敏度，單位是弧度 /秒伏31(2)瞬時(shí)相角(t) W (t) dt 30t o Kf f (t)dtFM波的瞬時(shí)相角與f(t)的積分呈線性關(guān)系。FM波的表達(dá)式Sfm (t) Acos oto Kf f(t) dt當(dāng)單首頻調(diào)制時(shí)，調(diào)制信號(hào)為f(t) Amc0s 3 mtSfm (t) Acosot0。K f Am cos m dtKf AmAcosw ot0 o sin 3 mtm mAcosw

18、 ot0 o FM sin 3 mt.KfAmP FM3 m其中，叫做調(diào)頻指數(shù)，它代表FM波的最大相位偏移 FM?？傻玫紽M的最大頻偏Kf| f(t)|maxAmKf因止匕FM結(jié)論：若把調(diào)制信號(hào)f(t)先積分，然后再進(jìn)行調(diào)相，得到的卻是調(diào)頻波。同樣, 把f(t)先微分，然后再去調(diào)頻，得到的卻是調(diào)相波。因此，調(diào)頻和調(diào)相并無(wú)本質(zhì)上的 區(qū)別。單音頻調(diào)制時(shí)，調(diào)頻波和調(diào)相波的波形如圖所示。、窄帶調(diào)頻(NBFM)1 .定義：如果調(diào)頻波的最大相位偏移滿足如下條件FMf(t) dtmaxFMf(t) dtmax稱為窄帶調(diào)頻。在這種情況下，調(diào)頻波占有比較窄的頻帶寬度。2. NBFM表達(dá)式2. NBFM表達(dá)式FM

19、波的表達(dá)式為Sfm (t)Acos ot+ 0 Kf f (t) dt設(shè)0 = 0 ,并將其按三角函數(shù)展開，則有f(t) dtSFM (t) Acosw 0t cos K ff(t) dtAsin 30t sin K f f (t) dt A cosco 0A cosco 0 tA Kf f(t) sin0tdt利用了近似關(guān)系：x1時(shí)，cosx 1和sinx x33其頻譜為SNBFM（3）A（3 30） （3 30）A K f F （0） F （0）2 co co 0co co 0討論：NBFM與AM的比較相同點(diǎn)：兩者頻譜相類似，都包含有載波和上、下兩個(gè)邊帶，且已調(diào)信號(hào)的帶寬都 為調(diào)制信號(hào)的兩

20、倍。區(qū)別在于：. NBFM信號(hào)的邊帶分量與頻率有關(guān)。.兩個(gè)邊帶的相位不一樣。負(fù)頻域的邊帶分量相位翻轉(zhuǎn)180。. NBFMS 調(diào)窄帶調(diào)頻波和調(diào)幅信號(hào)一樣，可以采用相干解調(diào)和非相干解調(diào)兩種方法來(lái)恢復(fù)原調(diào)制信號(hào)。而窄帶調(diào)頻多采用相干解調(diào)。三、寬帶調(diào)頻（WBFM）.定義： 冗不滿足 FM Kf f（t） dt max 6 的 FM 稱為 WBFM。. WBFM：頻譜寬帶調(diào)頻的頻譜是由載頻分量和無(wú)窮多個(gè)邊頻分量組成。這些邊頻分量對(duì)稱地分布在載頻的兩側(cè)，相鄰頻率之間的間隔為mo對(duì)稱的邊頻分量幅度相等，但 n為偶數(shù)時(shí)的上、下邊頻幅度的符號(hào)相同，而 n為奇數(shù)時(shí)，其上、下邊頻幅度的符號(hào)相反。34.單頻調(diào)制時(shí)的頻

21、帶寬度設(shè)FM信號(hào)的有效頻帶取到 + 1次邊頻，則由于相鄰頻譜分量的間隔為m 0所以單音頻調(diào)制時(shí)，F(xiàn)M信號(hào)的帶寬為Wfm2nm 2( FM 1) m 2 ( m)12(1 )FM人們通常習(xí)慣用頻率來(lái)表示帶寬，所以調(diào)頻信號(hào)的帶寬也可寫為B 2( FM 1)fm 2( ffm)這個(gè)關(guān)系稱為卡森公式若FM 1 ,若FM 1 ,則Wfm 2(WBFM )四、調(diào)頻信號(hào)的產(chǎn)生與解調(diào)(一)調(diào)頻信號(hào)的產(chǎn)生產(chǎn)生調(diào)頻的方法有兩種：一種為直接調(diào)頻法；另一種為倍頻法。.直接調(diào)頻法：用調(diào)制信號(hào)直接改變決定載波頻率的電抗元件的參數(shù)，使輸出信號(hào)8玳)的瞬時(shí)頻率隨調(diào)制信號(hào)線性變化。目前人們多采用壓控振蕩器(VCO)乍為35產(chǎn)生

22、調(diào)頻信號(hào)的調(diào)制器，如圖所示f(t)0壓控振蕩器(b)(a)直接調(diào)頻法的優(yōu)點(diǎn)是可以得到很大的頻偏。主要缺點(diǎn)是載波頻率會(huì)發(fā)生漂移,因而需要附加穩(wěn)頻電路。2.倍頻法：是由窄帶調(diào)頻通過(guò)倍頻產(chǎn)生寬帶調(diào)頻信號(hào)的方法。它是由倍頻器和 混頻器適當(dāng)配合組成的。（二）調(diào)頻信號(hào)的解調(diào)窄帶調(diào)頻信號(hào)的解調(diào)可以采用相干解調(diào)和非相干解調(diào)。寬帶調(diào)頻信號(hào)的解調(diào)主 要采用非相干解調(diào)，非相干解調(diào)的電路類型很多，例如：相位鑒頻器、比例鑒頻器、 晶體鑒頻器等。五、調(diào)頻系統(tǒng)的抗噪聲性能1 . NBFM的抗噪聲性能窄帶調(diào)頻信號(hào)的相干解調(diào)器模型如圖所示。&BFMl(t)On(t)BPF-sinotnd (t)Sp(t)36G NBFM3 F

23、M.寬帶調(diào)頻的抗噪聲性能寬帶調(diào)頻一般是用非相干解調(diào)，通常采用的是鑒頻器。含有噪聲的非相干解調(diào) 器數(shù)學(xué)模型如圖所示。Sit) pZl)BPF J 鑒頻器J_LPFfd .+：/nd (t)JL n(t)當(dāng)單音調(diào)制時(shí)，G fm30 fm結(jié)論：(1) G與最大頻偏的三次方成正比。通過(guò)增加頻偏可以提高輸出信噪 比，從而使寬帶調(diào)頻的抗噪聲性能優(yōu)于調(diào)幅系統(tǒng)。由于WM2，因此的增力口,會(huì)使系統(tǒng)帶寬加寬，從而使解調(diào)器的輸入噪聲功率 N增加，輸入信噪比(Si/Ni) fm下降。 當(dāng)解調(diào)器的輸入信噪比下降至某一數(shù)值時(shí)，輸出信噪比將急劇下降。這種情況下， 增加頻偏不僅不會(huì)有好處，反而帶來(lái)壞處。這種現(xiàn)象稱為“門限效應(yīng)

24、”。這個(gè)數(shù)值 (Si/Ni)th稱為寬帶調(diào)頻系統(tǒng)的門限值。理論和實(shí)踐給出了這個(gè)門限值通常為(%Jth 10 (dB)(2)當(dāng)解調(diào)器輸入信噪比(Si/Ni)FM大于(Si/Ni)th時(shí)，稱之為大信噪比的條件這時(shí)輸出信噪比(S0/N0)與輸入信噪比呈線性關(guān)系，且FM越大，性能越好。37(3)但當(dāng)輸入信噪比低于門限值時(shí)，稱為小信噪比條件。(SJN0)fm將隨(Si/Ni)的下降而急劇下降。且FM越大，其輸出信噪比有可能越小。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)F施大，出現(xiàn)門限效應(yīng)的輸入信噪比門限值越高。六、調(diào)頻中的預(yù)加重和去加重我們知道，調(diào)頻解調(diào)器輸出的噪聲功率譜 Snd()為拋物線形狀，它與2成正比。 但是解調(diào)器輸出的信號(hào)

25、并不存在這種關(guān)系。實(shí)際中的許多信號(hào)，例如語(yǔ)音、音樂(lè)等， 大部分能量集中在低頻范圍內(nèi)。對(duì)于信號(hào)f(t)頻譜中的高頻端，由于輸出噪聲功率的加重，從而使輸出信噪比降低，即在信號(hào)功率密度最小的頻率范圍噪聲功率譜卻 最大，這對(duì)解調(diào)器輸出信噪比顯然是不利的。為了解決這一問(wèn)題，在解調(diào)器后面加一特性為1/ 2的所謂去加重網(wǎng)絡(luò)，來(lái)抵銷拋物線的影響，使解調(diào)后的噪聲功率具有平坦特性。然而去加重的加入將會(huì)引起解 調(diào)信號(hào)的頻率失真，為了校正這個(gè)失真，在發(fā)送端調(diào)制器前首先插入一個(gè)與校正加 重網(wǎng)絡(luò)特性相反的預(yù)加重網(wǎng)絡(luò)。如圖所示為采用預(yù)加重和去加重措施的FM系統(tǒng)。信，、f() Hp( ) 增益 K FMFM * Hd( )

26、-(-)* 調(diào)制器 道解一，圖中H()表示預(yù)加重網(wǎng)絡(luò)的傳輸函數(shù)；H()表示去加重網(wǎng)絡(luò)的傳輸函數(shù)。圖中 K 為系統(tǒng)增益。HP()與修()滿足如下關(guān)系Hd(Hd()Hp()38f i=2.5KHz(RC=75 s)。在調(diào)頻系統(tǒng)加入預(yù)加重和去加重后，解調(diào)輸出信噪比必有改善通常采用如圖（a）所示的RC網(wǎng)絡(luò)作為預(yù)加重網(wǎng)絡(luò)。相應(yīng)的去加重網(wǎng)絡(luò)及幅頻特 性如圖（c）、（d）f i=2.5KHz(RC=75 s)。在調(diào)頻系統(tǒng)加入預(yù)加重和去加重后，解調(diào)輸出信噪比必有改善3.6 頻分復(fù)用（FDM）信道復(fù)用，就是利用一條信道同時(shí)傳輸多路信號(hào)的一種技術(shù) ，信道復(fù)用的目的的 就是為了提高通信的有效性。通常，在通信系統(tǒng)中，

27、信道所能提供的帶寬往往大于傳輸一路信號(hào)所需的帶寬。 因此，一個(gè)信道只傳送一路信號(hào)有時(shí)是非常浪費(fèi)的。為了能充分利用信道的帶寬， 就提出了信道頻分復(fù)用的問(wèn)題。所謂頻率復(fù)用是指多路信號(hào)在頻率位置上分開，但同時(shí)在一個(gè)信道內(nèi)傳輸。因此，頻率復(fù)用信號(hào)在頻譜上不會(huì)重疊，但在時(shí)間上是重疊的。頻分復(fù)用的理論基礎(chǔ)39就是調(diào)制定理，也就是將調(diào)制信號(hào)的頻譜經(jīng)調(diào)制后搬移到不同的位置上去一、頻分多路復(fù)用頻分多路復(fù)用的實(shí)現(xiàn)方法如圖所示3 0n33 0n30n由圖可見，發(fā)送端需送的n路信號(hào)首先通過(guò)低通濾波器，用來(lái)限制調(diào)制信號(hào)的最高頻率到fm,例如音頻彳S號(hào)限制在3.4KHz左右。然后各路信號(hào)通過(guò)各自的調(diào)制器, 它們的電路可以

28、是相同的，但所用的載波頻率不同。調(diào)制方式可以是任意的連續(xù)波 調(diào)制。為了節(jié)省邊帶，最常用的是單邊帶調(diào)制。已調(diào)信號(hào)分別通過(guò)限定自身頻率范 圍的帶通濾波器。最后各路信號(hào)合并為一個(gè)總的復(fù)用信號(hào) fs(t )。其頻譜結(jié)構(gòu)(以SSB為例)如圖所示。，F(xiàn)sSB(f)fgffgfmf 40為了防止鄰路信號(hào)之間相互干擾，相鄰信道之間需加防護(hù)頻帶fg,因此，總的復(fù)用信號(hào)的帶寬為B 復(fù)用信號(hào)的帶寬為B = N fm (N 1) f g合并后的復(fù)用信號(hào)可直接通過(guò)信道傳輸，也可以經(jīng)過(guò)再次調(diào)制后進(jìn)行傳輸。在接收端，可利用相應(yīng)的帶通濾波器來(lái)分離出各路信號(hào)，并通過(guò)各自的解調(diào)器和低通濾波器恢復(fù)出各路的調(diào)制信號(hào)。頻分復(fù)用系統(tǒng)的最

29、大優(yōu)點(diǎn)是信道利用率高，容許復(fù)用的路數(shù)多，同時(shí)分路也很 方便，它是目前模擬通信系統(tǒng)中采用的最主要的一種復(fù)用方式，例如，無(wú)線電廣播、 電視廣播、有線和微波通信都廣泛采用頻分復(fù)用方法。頻分復(fù)用的缺點(diǎn)是設(shè)備復(fù)雜；若信道存在非線性時(shí)，會(huì)產(chǎn)生路間干擾。二、復(fù)合調(diào)制在復(fù)用系統(tǒng)中采用兩種或兩種以上的調(diào)制方式稱該系統(tǒng)為復(fù)合調(diào)制系統(tǒng)。復(fù)合 調(diào)制通常分為兩類，一類用于頻分復(fù)用，屬于連續(xù)波-連續(xù)波復(fù)合調(diào)制系統(tǒng)，例如 SSB/FM另一類用于時(shí)分復(fù)用，屬于脈沖一連續(xù)波調(diào)制，例如PAM/AM PCM/F姆等。下圖所示為SSB/FMM合調(diào)制系統(tǒng)，第一次采用SSB調(diào)制，第二次采用調(diào)頻。這種 方法可以提高系統(tǒng)抗干擾能力。復(fù)合調(diào)制

30、的總帶寬可按逐級(jí)調(diào)制進(jìn)行計(jì)算。41f 1f 1(t) f 2(t)fn(t)m m例3.6-1 10路話音信號(hào)采用SSB/FMM合調(diào)制，話音信號(hào)的最高頻率為4KHz;防護(hù)頻帶為0.5KHz,調(diào)頻指數(shù)fm= 5,其復(fù)合調(diào)制的總帶寬是多少？解：Bssb 10 4 9 0.5 44.5 (KHz)Bfm 2(3 1)Bssb 2 6 44.5 534 (KHz)習(xí) 題3-1已知調(diào)制信號(hào) f(t)=A msin comt,載波 C(t)=A 0cos 0t(1)試寫出標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅波AM的表達(dá)式。(2)畫出時(shí)域波形(設(shè)0=0.5)及頻譜圖。3-3設(shè)調(diào)制信號(hào)f(t)為f(t) Am cos(2000 t),載

31、波頻率為10KHZ。試畫出相應(yīng)的42DSB和SSB信號(hào)波形圖及B am =0.75時(shí)的AM的波形圖解： （1） DSB的波形SDSB(t) f(t)cos2104tAm cos(2000 t)cos2 104 tS DS(t)a R eKTTjSssb。)Am cos(2000 t)cos(2104t) sin(2000 t) sin(2104t)4Amcos2104 2000 t4343SAm(t) Ao 1 0.75cos(2000 t) cos2 104t3-4試畫出雙音調(diào)制時(shí)雙邊帶（DSB）信號(hào)的波形和頻譜。其中調(diào)制信號(hào)為fl(t)=AC0S mt,f2(t)=AC0S2 mt 且 0

32、 m。解：圖為調(diào)制信號(hào)f (t)f1 解：圖為調(diào)制信號(hào)f (t)f1 (t) f2 (t) Acos mt COS2 mt3-5已知調(diào)幅波的表達(dá)式為SS=0.125cos(210 4t)+4cos(21.1 104t)+0.125cos(21.2 104t)4444試求其中(1)載頻是什么？(2)調(diào)幅指數(shù)為多少？ (3)調(diào)制頻率是多少？S(t) 0.125cos(2104t) 4cos(2 1.1 104t)0.125cos(21.2 104t)4 1/os(2103t) cos(2 1.1 104t)(1)載頻為1.1X104Hz (2)調(diào)制1指數(shù)0.062516(3)調(diào)制頻率為103Hz3

33、-10.試給出題 3-10圖所示三級(jí)產(chǎn)生上邊帶信號(hào)的頻譜搬移過(guò)程，其中f01=50KHz , f02=5MHz,f03=100MHz ,調(diào)制信號(hào)為話音頻譜 300 3000Hz 。Hi()f01 Hi()f01 (t)f03 (t)f02 (t)題3-10圖3解：s1(t)f (t)cos(2 50 10 t)453-11某接收機(jī)的輸出噪聲功率為10-9W ,輸出信噪比為20dB ,由發(fā)射機(jī)到接收機(jī)之間總傳輸損耗為100dB。(1)試求用DSB調(diào)制時(shí)發(fā)射功率應(yīng)為多少？(2)若改用SSB調(diào)制,問(wèn)發(fā)射功率應(yīng)為多少？解：(1) DSB: S0/N 0=20dB解：(1) DSB: S0/N 0=20

34、dB100 (倍)已知:S050又N 又N i=4N 0=4Si 50Ni 50 4p發(fā)100dBPi10-910 92 10 7(W) 1010 (倍)P發(fā) 1010Si 1010 2 10 72000( W)(1) SSB: So/N 0=20dB100 (倍)已知：GSo已知：GSoN oSi NiSiNS0/N0 100又Ni=4N o=4 10-9Si 100Ni 100 4 10 94 10 7(W)46又 以 100dB 1010 (倍)PiP發(fā) 1010Si 1010 4 10 7 4000( W)3-13 已知調(diào)制信號(hào) f(t)=cos(1010-3t)伏，對(duì)載波 C(t)=

35、10cos(20106t)伏進(jìn)行單邊帶調(diào)制，已調(diào)信號(hào)通過(guò)噪聲雙邊功率密度譜為 n0/2=0.5 10-9W/Hz的信道傳輸，信道衰減為1dB/km 。試求若要接收機(jī)輸出信噪比為20dB ,發(fā)射機(jī)設(shè)在離接收機(jī)100km處，此發(fā)射機(jī)最低發(fā)射功率應(yīng)為多少?解：;S0解：;S0/N020dB 100SSB 時(shí) SSB 時(shí) G =1Si/N i=S0/N 0=100Si=100N i=100 5 10-6=5 10-4 (W)信道衰減為一1Db/km 100=100dB1010P 發(fā)=10 1Si=10 10 5 10-4=5 106 (W)N935Ni - 2 B 0.5 102 5 105 10 W

36、23-15 已知一角調(diào)信號(hào)為S(t)=AcOS CD0t+100cos 3-15 已知一角調(diào)信號(hào)為(1)如果它是調(diào)相波，并且Kp=2 (1)如果它是調(diào)相波，并且Kp=2 ,試求 f(t);如果它是調(diào)頻波，并且Kf=2 ,試求 f(t);47(3)它們的最大頻偏是多少?解：(1)由調(diào)相波表達(dá)式知Spm(t) Acos ot kpf(t)kpkp f (t) 100cos mtf (t) 50cos mt(2)由表達(dá)式知：其瞬時(shí)相位為(t) ot 100 cos mt其瞬時(shí)角頻率為d (t)(t)0 100 msin mtdtkf(t)=-100 msin mt f(t)=-50 msin mt(3)最大頻偏為 100 com3-16已知載頻為1MHz ,幅度為3V,用單正弦信號(hào)來(lái)調(diào)頻，調(diào)制信號(hào)頻率為2KHz,產(chǎn)生的最大頻偏為4KHz,試寫出該調(diào)頻波的時(shí)域表達(dá)式解:SFm(t) 3cos2106t 2sin4 103 t解:其中Fm幅度為20V的信號(hào)進(jìn)行調(diào)頻,3-1