電子科技通信原理版課件第3章-模擬傳輸

第3章模擬傳輸1/1292020/11/26信源信道解調(diào)器信宿m

t

m?

t

噪聲n

t

接收設(shè)備s

t

號(hào)

發(fā)送設(shè)備調(diào)制器發(fā)射機(jī)基帶信基帶信號(hào)調(diào)制信號(hào)已調(diào)帶通信號(hào)r

t

s

帶通信號(hào)模擬通信系統(tǒng)——信道中傳輸模擬波形的通信系統(tǒng)。2/1292020/11/26調(diào)制器調(diào)制信號(hào)m

t

cA

cos被調(diào)信號(hào)a

t

a

m

t

t

m

t

已調(diào)信號(hào)s(t)

xc

(t)

cos

2

fct

Re[g(t)e

j

2

fct

]幅度調(diào)制角度調(diào)制都是

m

t

的函數(shù)3/1292020/11/26g

t

,

xc

t

,

xs

t

,

a

t

,

t

已調(diào)帶通信號(hào):s(t)

Re{g(t)ejct

}s(t)c的譜:

S

f

1/

2

G

f

fc

G

f

f

Ps

f

1/4

Pg

fcg其中:G

f的功率譜:Pg

f

是gs(t)的歸一化平均功率為：其中：g(t)為s(t)的復(fù)包絡(luò)s(tP

s2

(t)

1

g(t)

2

1

a2

(t)2

24/1292020/11/265/1292020/11/26本章內(nèi)容----模擬信號(hào)的調(diào)制、解調(diào)幅度調(diào)制模擬角度調(diào)制幅度調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能*角度調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能各類通信系統(tǒng)的比較與應(yīng)用6/1292020/11/263.1

幅度調(diào)制(AmplitudeModulation)7/1292020/11/26模擬常規(guī)調(diào)幅（AM）抑制載波雙邊帶調(diào)幅（DSB-SC）單邊帶調(diào)幅（SSB）殘留邊帶調(diào)幅（VSB）信號(hào)已調(diào)帶通信號(hào)的頻譜是基帶信號(hào)頻譜的簡(jiǎn)單搬移幅度調(diào)制----用信號(hào)去迫使高頻載波瞬時(shí)幅度變化。(conventional

AM)8/1292020/11/263.1.1

常規(guī)調(diào)幅AM1．表達(dá)式：sAM

(t)

Ac

1

m(t)cos

2

fct調(diào)制：g

t

Ac

復(fù)包絡(luò):sAM

(t)

Ac

cos

2

fcc圖（a）常規(guī)調(diào)幅9/1292020/11/26圖（b）過調(diào)幅波形:Amax

AcAc

1sAMttttmt01

m

t

0A

ccosctcAmax

A

1

maxm一般：m

t

0常規(guī)調(diào)幅:（常規(guī)調(diào)幅:max

m

t

1）10/1292020/11/26min

m

t

1mtt11stAct過調(diào)幅：min

m

t

1

ormax

m

t

1載波反相點(diǎn)11/1292020/11/26定義調(diào)幅指數(shù)：

max

AMAMcA

1

AM：常規(guī)調(diào)幅其中

1

AM：臨界調(diào)制AM

1：過調(diào)制max

m

t

1or

min

m

t

1max

m

t

1max

m

t

1波形如圖（b）所示。調(diào)幅指數(shù)影響功率分配12/1292020/11/26modulationindexor

min

m

t

1max

sAM

t

Ac

1

maxm(t)2.頻域分析頻譜：

cAMS

(

f)

c

ccccA

A2

2

頻譜圖：f

f

f

f

M f

f

M f

f

M

f

f

B0BAMBS

f

f

fcUpper

sidebandfcLower

sidebandsAM

(t)

Ac

1

m(t)cos

2

fct

Ac

cos

2

fct

Ac

m(t)

cos

2

fct13/1292020/11/26常規(guī)AM信號(hào)的波形及頻譜14/1292020/11/263.功率與效率歸一化功率：

2P

s2AM

AM22222

22121212 c

c

2

2ccct

a

t

A

1

m

t

tAA

m

t

P

Pm

A

1

2m

t

ma(t)

g(t)

Ac

1

m(t)15/1292020/11/26sAM

(t)

Ac

cos

2

fct

Ac

m(t)

cos

2

fct

Ac2離散載波功率PAM邊帶功率(上、下兩個(gè)邊調(diào)制效率：AM216/1292020/11/261

m2

(t)2m

(t)22c1

A2

m2

(t)1

A2cAMc

1

A2

m2

(t)

邊帶功率總功率

1AM

ma

AM例：對(duì)于調(diào)福指數(shù)為100％的AM信號(hào)max

m1.

周期

調(diào)制信號(hào)：2201Tm

(t)

1

dt

1Tm2

(t)1

m2

(t)

50%AM

2.單頻正弦波調(diào)制信號(hào)：m2

(t)

0Tmm2

(t)1

m2

(t)1/

2

33%11/

2AM

sin

mt17/1292020/11/2618/1294.

接收常規(guī)調(diào)幅常用的二極管包絡(luò)檢波器解調(diào)：vout

(t)

Ac[1

m(t)]非相干解調(diào)：

不需要產(chǎn)生與接收信號(hào)中的載波同頻同相的本地載波的接收方式?？偨Y(jié)：AM信號(hào)的特點(diǎn):AM信號(hào)的功率效率很低，因?yàn)殡x散載波項(xiàng)浪費(fèi)功率。AM信號(hào)的帶寬是信息信號(hào)m(t)帶寬的2倍.上下兩個(gè)邊帶完全對(duì)稱，帶寬浪費(fèi)一半。包絡(luò)檢波器

用于檢測(cè)

AM（常規(guī)調(diào)幅）信號(hào)（接收機(jī)簡(jiǎn)單），這是離散載波項(xiàng)的功勞。乘積檢波器

用于檢測(cè)

AM（常規(guī)調(diào)幅、過調(diào)幅）

信號(hào)，

復(fù)雜，這是調(diào)幅只用常規(guī)調(diào)幅的原因。19/1292020/11/262

500050ccA

707

V例

AM

信號(hào)的功率通信

（FCC）用平均載波功率對(duì)AM廣播頻段發(fā)射機(jī)

;

這種

系統(tǒng)在

AM音頻應(yīng)用中很普通

.假設(shè)一個(gè)

5,000-W

AM

發(fā)射機(jī)

與一個(gè)

50-

負(fù)載相連.

如果發(fā)射機(jī)被一個(gè)1000hz的測(cè)試音

100%

調(diào)制.

我們計(jì)算一些參數(shù)平均載波功率未調(diào)制時(shí)載波Ac

cosct

功率為(設(shè)載波為電壓信號(hào))：1

A

220/1292020/11/26調(diào)制信號(hào):s(t)

707[1

co已調(diào)信號(hào):AM

信號(hào)的歸一化平均功率:2s2

(t)

1

Ac2

1

Ac2

m2

(t)2

2m

t

Am

cosm12

2mA2

2

1000

,

m2

t

m21/1292020/11/26W

25050在

50-

負(fù)載上

AM

信號(hào)的實(shí)際功率:

1

Ac

2

s

(t)

1.5

2

1.5

5000

7500

在

50-

負(fù)載上

AM

信號(hào)的峰值電壓:Amax

Ac

1

max

m

t

707

2

1414

V調(diào)制效率:m2

(t) 1

222/1292020/11/261

m2

(t)

33%AM

11

2作業(yè)：2、323/1292020/11/263.1.2

抑制載波雙邊帶調(diào)幅Double-Sideband

Suppressed

Carrier

(DSB-SC)1.DSB-SC信號(hào)sDSB

(t)

Ac

m(t)

cos

2

fctg(t)

Ac

m(t)stAc

comtttt載波反相點(diǎn)波形：24/1292020/11/262.

頻域分析頻譜：

cDSBS

(

f

)

ccAM2

f

f

Mf

f

M

f

fB

B0SDSBBDSBG(

f

)

Ac

M

(

f

)fc

fcUpper

sidebandfLower

sideband25/1292020/11/263.

功率與效率a2

t

P

s2DSB

DSB26/1292020/11/26t

2

21212

c

2A2

m2

t

cA

mt

調(diào)制效率:歸一化功率:DSB

1g(t)

Ac

m(t)4.

發(fā)射和接收發(fā)射（調(diào)制）：mt

sDSB

t

Ac

m

t

cosctAc

cosct本地載波與接收載波同接收（解調(diào)）：相干解調(diào)（頻同相）cos(ct

c

)LPFr

t1m?trin

t

Ac

m

tc27/1292020/11/26rin

t

Acm

tcr

t

inLPFr

t1cos0r1

t

Ac

m

t

cosct

c

cos0t

0

m?t

00

2ccct

t

c

0

cosct

0t

m

t

cos

AAfter

LPF:

28/1292020/11/260?22ccm

t

cos

t

t

c

0

ccm

t

cos

Amt

A

t

乘積檢波器相干解調(diào)原理：Discuss:1

若2

若

c

0?cos

2cAmt

m

t反相

,當(dāng)

?2ccm

t

cos

Amt

t

同頻和同相相干解調(diào)同步檢波乘積檢波29/1292020/11/26產(chǎn)生本地相干載波的方法：發(fā)送端發(fā)射小功率離散載波（導(dǎo)頻單音信號(hào)）接收端用鎖相環(huán)提取同頻同相載波注意：常規(guī)AM也可以用相干解調(diào)獲取基帶信息信號(hào)30/1292020/11/2631/1292020/11/26總結(jié)：DSB

信號(hào)的特點(diǎn):DSB信號(hào)的帶寬是信息信號(hào)m(t)帶寬的2倍.上下兩個(gè)邊帶完全對(duì)稱，帶寬浪費(fèi)一半。乘積檢波器用于檢測(cè)DSB信號(hào)，乘積檢波器較包絡(luò)檢波器昂貴。DSB信號(hào)的功率效率高。32/1292020/11/26single

sideband

signal

(SSB)3.1.3

單邊帶調(diào)幅（SSB）1.SSB信號(hào)只取DSB-SC信號(hào)中的上邊帶或下邊帶分量。上邊帶信號(hào)：sUSB下邊帶信號(hào)：sLSB，頻譜：SUSB

(f

)，頻譜：SLSB

(

f

)頻譜：33/1292020/11/26SUSBM

f

11/2時(shí)域表達(dá)式:截取基帶信號(hào)的負(fù)頻率部分或正頻率部分再直接用DSB-SC調(diào)幅可產(chǎn)生單邊帶信號(hào)。如下：由圖示可以看出：m+(t)是sUSB(t)的復(fù)包絡(luò)變換設(shè)m

t

的為

m?

t

，解析信號(hào)為mZ

。則:2

z

m

t

1

m

t

1

m

t

jm?

t

2

MZ

f

2M

f

f

2ZM

f

1

M34/1292020/11/262

Zm

t

1

m

t

1

m

t

jm?

t

2

因?yàn)槭堑膹?fù)包絡(luò)mSUSB

2

2cUSBc

c

1

m

t

cos

2

f

t

1

m?

t

sin

2

f

t

st

ej

2

f

tt

Re

m

sDSB

t

sUSB

t

sLSB

t

sLSB

t

m

t

cos

2

fct

sUSB

t

2

2c

c

1

m

t

cos

2

f

t

1

m?

t

sin

2

f

t35/1292020/11/262cs(t)

1

[m(t)

cos

tcm?

(t)

sin

t]其中:""

表示USB""

表示LSBSSB

信號(hào)的復(fù)包絡(luò):單邊帶信號(hào)表達(dá)式：g(t)

1

[m(t)

jm?

(t)]2""

LSB""

USB單邊帶信號(hào)的產(chǎn)生：濾波法

(2)

相移法(3)維2cA[m(t)

cosct

m?

(t)

sin

ct]s(t)

36/1292020/11/26(1)濾波法保留上邊帶的邊帶濾波器：

f

1,0,f

fcSSBUSBH

f

Hcf

f保留下邊帶的邊帶濾波器：

f

1,0,f

fcSSBH

f

HLSBcf

f

fc0fcHUSB1

fc0fcHLSB1

fc0fcSDSB37/1292020/11/26(2)

相移法

/

221

m

t

1/

t1m?

t

22c1

m

t

cos

2

f

t2c1

m?

t

sin

2

f

tcos

2s

t

SSB1s(t)

[m(t)

cos

2

f

t

m?

(t)

sin

2

f

t]2

c

c""

produce

USSB""

produce

LSSB38/1292020/11/263.單邊帶信號(hào)的接收g(t)

1

[m(t)

jm?

(t)]2SSB信號(hào)既有AM又有PM對(duì)于AM分量（實(shí)包絡(luò)）a(t)

g(t)

1

m2

(t)

m?

2

(t)2對(duì)于PM分量m(t)39/1292020/11/26

(t)

g(t)

tan1

m?

(t)上邊帶信號(hào)的波形及頻譜變換40/1292020/11/26相干解調(diào)接收：乘積檢波器:sp

t

sSSB

t

coscts

t

SSBccos

tLPFs

tpsd

t

241/1292020/11/2644c

cc

1

m

t

cos

t

1

m?

t

sin

t

cos

t

2

c

c

1

m

t

1

m

t

cos

2

t

1

m?

t

sin

2

t4sd

t

m

t

/

4LPF：以基帶信號(hào)

m

的t

最高頻率為截止頻率的低通濾波器。s2

(t)

1

g(t)

2

1

m2

(t)

m?

2

(t)2

84.功率m2

(t)

m?

2

(t)

s2

(t)

1

m2

(t)4SSB

1歸一化平均功率242/1292020/11/26g(t)

1

[m(t)

jm?

(t)]調(diào)制效率:43/1292020/11/26例：SSB-AM

發(fā)射機(jī)被一正弦信號(hào)m

t

5cos1t

調(diào)制,

其中

1

2

f1

,

f1

500Hz

,

Ac

1計(jì)算m?

t

。確定下邊帶SSB

信號(hào)的表達(dá)式。確定SSB

信號(hào)的歸一化平均功率。確定SSB

信號(hào)的峰值。確定SSB

信號(hào)的均方根（

rms）值。。解:bam?

t

5sin

1ts

t

m

t

cosct

m?

t

sin

ct

5

cos1t

cosct

5sin

1t

sin

ct

5

coscg

t

5cos1t

j5sin

1t

1

ts

t

5cosc

1

td

5

V2rmsV

s2

t

cd

VP

5

V2s2

t

25

wg

t

5cos1t

j5sin

1t

244/1292020/11/2622

21

112122525cos

t

25sin

t

(w)2s

t

g

t45/1292020/11/26總結(jié)：SSB

信號(hào)的特點(diǎn):SSB信號(hào)的帶寬等于信息信號(hào)m(t)的帶寬。只有AM、DSB帶寬的一半。乘積檢波器用于檢測(cè)SSB信號(hào)。而且SSB信號(hào)的產(chǎn)生比AM、DSB復(fù)雜。SSB信號(hào)的功率效率高。作業(yè)：4、11sVSB

t

s(t)

hV

(t)SVSB

(

f

)

SDSB

(

f

)HV

(

f

)c

V

c

V

1

M

f

f

H

(

f

)

M

f

f

H

(

f

)

(1)2

3.1.4

殘留邊帶調(diào)幅(VSB)1.用濾波法產(chǎn)生VSB

信號(hào)HVSB

f

HV

f

46/1292020/11/26令SDSBHVSBSVSB

f

ffffcfcfc

fc

fc

fcfM

f

BB047/1292020/11/26DSB、SSB和VSB信號(hào)的頻譜都是基帶信號(hào)頻譜的簡(jiǎn)單平移M(

f

)48/1292020/11/26SDSB(

f)SSSB(

f

)SVSB(f)ffff0000fc-fcfc-fcfc-fc殘留下邊帶調(diào)制的波形及頻譜變換49/1292020/11/262.s

t

cos

2sp

t

sVSB

t

cos

2

fctLPFs

tVSB

pv

t

outp

VSBc

cS

f

S

f

1

f

f

f

f

2

VSB

1

S2

cVSB

f

f

Sc

f

f

(2)50/1292020/11/26

f

fc

fc

HV

f

fc

M

f

fc

fc

HV

f

fc

[M44[M4cpV

c

V

ccc

V

c

c

V

c

f

f

]f

2

f

H

f

f

M

f

2

f

HAM

f

fc

fc

HV

f

fc

M

f

fc

fc

HV

f

fc

]Sf

A

Ac

M

f

[H

f

f

H

f

f

]選擇合適的LPF的截止頻率可濾除第二項(xiàng)。

After

LPF:

4coutVM

f

[HcVcAVf

f

f

Hf

f

]

,

f

B

cVSBS

(

f

)

c

Vf

f

H

(

f

)

Mc

Vf

f

H

(

f

)

(1)AM2

f

fc

SVSB51/1292020/11/26pVSBS

f

1

S2

c

f

f

(2)為了恢復(fù)無失真調(diào)制信號(hào)

M(

f

)

,

HV(

f

)必須滿足下面條件:HV

(

f

fc

)

HV

(

f

fc

)

C,

f

B互補(bǔ)對(duì)稱性

Sout

f

KM

f

sout

t

Kmt

,

f

B52/1292020/11/26C

常數(shù)ffc

fcf2

fcfcM

f

fBHV

f

B02

fc

fcM

f

2

fc

HV

f

fc

M

f

2

fc

HV

f

fc

53/1292020/11/2654/1292020/11/263.2

模擬角度調(diào)制3.2.1角調(diào)制的基本概念非線性調(diào)制，已調(diào)帶通信號(hào)的譜不再是基帶信號(hào)譜的簡(jiǎn)單搬移角調(diào)信號(hào)表達(dá)式：s(t)

Ac

cos[2

fct

(t)]

Ac

cos

t

t

隨m

t

變化。1.

相位調(diào)制與頻率調(diào)制的概念(PM

and

FM)（1）相位和頻率瞬時(shí)相位:

t

2c:

(t)對(duì)2

fct

的瞬時(shí)相位偏移fc

：載波頻率55/1292020/11/26instantaneous瞬時(shí)頻率:

1

2

1

d

t2

dtiif

t

t

1

d

t

2

dticf

t

for瞬時(shí)頻率偏移:

id

t

1

2

dtf

t

c

t

2i

t

t

i

t56/1292020/11/26(2)相位調(diào)制（PM）相位偏移正比于調(diào)制信號(hào)m(

(t)

kPM

m(t)其中:

相偏常數(shù)kPMPM

信號(hào)表達(dá)式:sPM

(t)

A(調(diào)相器的靈敏度)設(shè):

m

t

是電壓波形

M

m(t)單位:

rad/v其含義是單位調(diào)制信號(hào)幅度引起PM信號(hào)的相位偏移量57/1292020/11/26（3）調(diào)頻(FM)其含義是單位調(diào)制信號(hào)幅度引起FM信號(hào)的頻率偏移量

(t)

2

kFM

m(t)dt其中:

kFM頻偏常數(shù)（調(diào)頻器靈敏度）單位:

Hz/vfi

(t)

kFM

m(t)頻率偏移正比于調(diào)制信號(hào)m(t)

。調(diào)頻信號(hào)表達(dá)式：sFM

(t)

Accos

2m(t)dtcFM

f

t

2

k相位偏移正比于調(diào)制信號(hào)

的積分。m(58/1292020/11/26例3.1圖示與鋸齒波信號(hào)的調(diào)相與調(diào)頻信號(hào)波形。m

t

m

t

PM

d

m(t)2

dt

kPMcf

(t)

ffFM

(t)

fc

kFM

m(t)FM

(t)

2

kFM

m(t)dtPM

(t)

kPM

m(t)fi

(t)

fc

kFM

m(t)i

cf

(t)

f

kPMfFM

(t)

fc

kFMif

(t)解：59/1292020/11/262. FM、PM之間的轉(zhuǎn)換用FM

器產(chǎn)生PM信號(hào)

k

dm

t

pdtPM2

kFMs

t

調(diào)頻器(kFM

)(載頻

fc

)mfmPs(t)

Ac

cos[ct

2

kFM

mf

(t)dt]

Ac

cos[ct

kPM

mP

(t)]FMkPMdmP

(t)

dt]

Ac

cos[ct

2

kFM

2

k

dt對(duì)mf是FM對(duì)是PMmPfi

t

kFM

m

t

60/1292020/11/26用PM

器產(chǎn)生FM信號(hào)對(duì)

mf

t

是FMs(t)

AM

mP

(t)]

2

kFMMfPMm

(t)dt]k

A

Ac

cos[ct

2

kFM

mf

(t)dt]fi

t

kFM

mf

t

對(duì)mP是PMfPM2

kFMk

m

t

dt調(diào)相器(kPM

)(載頻

fc

)s

t

mfPm61/1292020/11/26最大頻偏、相偏與調(diào)制指數(shù)最大相偏（峰值相偏）max

(t)

max：調(diào)角信號(hào)瞬時(shí)相位偏移的最大值。m

t

maxmax

kPM,PM信號(hào)：

(t)

kPMm(t)FM信號(hào)：

fi

(t)

kFM

m(t)

(t)

2

kFM

m(t)dt

mt

dtmaxmax

2

kFM62/1292020/11/26(2)

最大頻偏（峰值頻偏）fmax

fi

t

fi

t

fcmax

max已調(diào)信號(hào)的瞬時(shí)頻率偏移的最大值。maxmaxd

m(t)2

dt

kPMfFM信號(hào)：fi

(t)

kFM

m(t)fmax

kFMm(t)maxdm(t)i2

dt,

f

(t)

kPMm(t)63/1292020/11/26PMPM信號(hào)：

(t)

k例3.2

若消息信號(hào)：m

t

a

cos2

fmt

可對(duì)Ac

cos2調(diào)頻，又可調(diào)相。確定調(diào)頻信號(hào)和調(diào)相信號(hào)的表達(dá)式。解：PM調(diào)制：

t

kPM

m

t

kPM

a

cos2

fmt

FM調(diào)制：fi

t

kFM

m

t

t

2

k

sin

2FMFM

mmk

am

t dt

f

tf單頻信號(hào)cs

t

Ac

cos

64/1292020/11/26所以調(diào)頻信號(hào)和調(diào)相信號(hào)的表達(dá)式：sPM

t

A

k a

cos2

f t

sPM

(max

kPM

asFM

(fmax

kFM

a令

maxPM與FM

fmaxfm

sin

2FMFMccmk

as

f

tft

A

cos

2

f

t

m

65/1292020/11/26于是有，sPM

t

A

cos2

f t

sFM

t

Ac

cos

2

fct

FM

sin

2

fmt

定義調(diào)制指數(shù)：1.

調(diào)相指數(shù)：PMPM信號(hào)的最大相偏

max2.

調(diào)頻指數(shù)：FMmf

B

fmax

fmaxB表示基帶信號(hào)m(t)的帶寬，等于它的最高頻率fm。βPM,βFM

都是最大相偏這一結(jié)論只對(duì)單頻調(diào)制信號(hào)成立。FM信號(hào)的最大相偏66/1292020/11/26s

t

2

cos107

t

4

cos103

t

cos104

t

t

67/1292020/11/26例3.3

已知調(diào)角波：（1）求fmax

與max與PM與FM

2（2）若

s(

，求

m(（3）若s(是調(diào)相波，kPM是調(diào)頻波，kFM

2000

，求m(解：（1）此角調(diào)波的相位偏移為

t

4

cos103

t

cos104

tmax

4cos10

t

cos10

t

4

1

53

4max

3

3

3

4

210 sin10

t

510 sin10

tid

t

1

2

dtf

t

fmax

fi

t

max

2103

sin103

t

5103

sin104

t

6.975103max68/1292020/11/26（2）若為PM波，則,

t

kPM

m

t

4

cos10

t

cos10

t3

4所以m

t

4

cos103

t

cos104

t69/1292020/11/26kPM

2

cos103

t

0.5cos104

t而且，maxPM

(3)若為FM波，則,fi

t

kFM

m

t

210

sim

t

2103

sin103

t

0.5104

sin104

t

sin103

t

2.5sin104

t易見，B

0.51042000

6.97510370/1292020/11/265103

1.4FMB

fmaxfi

t

210

sin104. *窄帶角度調(diào)制s

t

Ac

cos

c角調(diào)信號(hào)：若：

t

1，則稱為窄帶角調(diào)制此時(shí)：cos

t

1

,

sis

t

Ac

cos

2

fct

t

Ac

cos

t

cos

2

fct

Ac

sin

t

sin

2

fct

Ac

cos

2

fct

Ac

t

sin

2

fct角調(diào)信號(hào)可作如下近似：恒包絡(luò)包絡(luò)有微小起伏a

t

271/1292020/11/262ctA

13.2.2

角度調(diào)制信號(hào)的頻譜特性不再是基帶信號(hào)譜的簡(jiǎn)單搬移1.

基本結(jié)論j

t

cg(t)

A

e角調(diào)信號(hào):復(fù)包絡(luò):s(t)

Ac

cosc非m(的線性函數(shù)是

m(

的線性函數(shù)

PM

:

t

kPM

m

t

FM

:

t

2

kFM

m

t

dt

f

F

g(t)j

tcG

F A

e

72/1292020/11/261212ccS

fGf

f

G

f

fTB

2D角調(diào)信號(hào)帶寬估計(jì)，卡森規(guī)則：角調(diào)信號(hào)的全部功率的BT：已調(diào)信號(hào)帶寬，B

：基帶信號(hào)帶寬，定義頻偏比

D

:

fmaxfmaxm(t)的最高頻率D

B

fmax峰值頻偏D

2

時(shí)，常用BT

2D

2

B公式。98％在卡森帶寬內(nèi)73/1292020/11/26BT

2D對(duì)于單頻正弦信號(hào)，D

即PM

或FM

m

t

B

2BmaxPM信號(hào)的帶寬：BT

2(max

1)B

2kPMFM信號(hào)的帶寬：BT

2fmax

2B

2kFM

m

t

2Bmax幅度調(diào)制的信號(hào)帶寬由調(diào)制信號(hào)的帶寬決定。角度調(diào)制的帶寬和調(diào)制信號(hào)帶寬、幅度有關(guān)，和調(diào)制器的參數(shù)有關(guān)。傳輸同一基帶信號(hào)，角度調(diào)制的已調(diào)信號(hào)帶寬可寬可窄。

FM信號(hào)的帶寬較易控制74/1292020/11/2675/1292020/11/26解：（1）基帶信號(hào)帶寬：B

t

2

fi

t

dt

(2

106

2

104

cos

2

103

t)dt

2

106

t

10sin

2

103

t例3.4單頻調(diào)頻波的振幅為10V，瞬時(shí)頻率為fi

t

10

1,

fm

10

Hz3求：（1）信號(hào)表達(dá)式與

BT

；（2）若頻率fm

提高到2103

Hz

，求TB

。sFM

t

Ac

cos

t

sFM

t

10

cos2

1fmax

10

cos

2

10

t

10

(Hz)4

3

4maxfi

t

10

1

t

2

10

t4

1076/1292020/11/26B

103

fmax

10FMT

maxB

2f

2B

2104

2103

22103

(Hz)BT

2

FM

1

B（2）若fm

210

(Hz)3fmax

10

cos(2

210

t)

10

(Hz)4

3

4max（不變）10477/1292020/11/26

fmax

5FMB

2103（變?yōu)橐话耄〣

2f

2B

2104

2

2103

24103

(Hz)T

max（變化不大）fi

t

10

178/1292020/11/26例3.5給定調(diào)相信號(hào)m,

f

103

Hz求：（1）信號(hào)帶寬

BT

；（2）若頻率fm

提高到解：基帶信號(hào)帶寬：B

2103

Hz

，求TB

。

6PMm

f

t)t

10

cos(2

10

t

10sin

2smax

，于是，PMBT

2PM

1

B

2

10max

10

，于是，PM

10

10B

2

1

B

210

1

2103

44103

(Hz)T

PM帶寬成倍增長(zhǎng)79/1292020/11/26作業(yè)：17、19、21m

t

Am2. *正弦信號(hào)角度調(diào)制的譜分析設(shè)角調(diào)制信號(hào)的頻譜：280/1292020/11/26S

f

Acnc

m

c

mJ

f

f

nf

f

f

nf

n

時(shí)域表達(dá)式：s

t

Ac

Jn

cos2

fc

2n

fmtnn

-----

第n個(gè)頻率分量β

-----

調(diào)頻（調(diào)相）指數(shù)---第一類

n

階

貝

函數(shù)

(3)2nJ

1nJn

(1)

n

Jn

(2)

J

n

1

Jn

n當(dāng)

n

為偶數(shù):

J

n

Jn

當(dāng)

n

為奇數(shù):

J

n

Jn

e

j

sin

n

dn2J

181/1292020/11/2682/129參見表3.2.1圖3.2.4函數(shù)曲線83/1292020/11/262cm

nf

)c

nnS

(

f

)

1

A

J

(

)

(

f

f正頻：J0

2c1

AJ1

J2

J2

12343

1

04

25fJ1

J

3J

34J

J4

5fm0J

2Accn

0

f

分量，幅度為=2.40;

=5.52;

…J0

可以為零PM

、FM信號(hào)的譜:n為＋

n次上邊頻。

n為－S

f

n次下邊頻。fmTfcB2c

S

f

1

AfBT

0

0.2J

0.2

1J1

0.2

0.021S

f

A2

cfcfBT084/1292020/11/2613J

1

0.0196

1J

1

0.7652J

1

0.4401J2

1

0.11492cmc

nA

J

(

)

(

f

f

nf

)n正頻：

S

(

f

)

1

BT

2(

1)

fm0

5J

5

0.1776J1

5

0.3276J2

5

0.04657J3

5

0.3648J4

5

0.3912J5

5

0.2611J6

5

0.1310J7

5

0.05338BT

2(2c

S

f

1

AffcBTfmn為＋n為－n次上邊頻。n次上邊頻。85/1292020/11/26角調(diào)信號(hào)的功率：角調(diào)信號(hào):c未調(diào)時(shí)：2s(t)

Ac

cos[s2

(t)

1

Ac

2已調(diào)時(shí)：

2222n121Ac

2

Ac

2

2s

(t)

J

g

tn對(duì)于單頻調(diào)制，可以證明即MF、MP不改變總功率86/1292020/11/2620角調(diào)信號(hào)的離散載波功率：

2Ac

2J

角調(diào)信號(hào)的各次邊頻功率：

Ac

22n2J

不同時(shí)，載波功率和各邊頻功率的分配關(guān)系也發(fā)生變化。，載波功率，轉(zhuǎn)變?yōu)楦鬟咁l功率，而總功率不變。已調(diào)后：J0

1Ac

22287/1292020/11/2621

Ac

22

22ns

(t)

Ac

Jn88/1292020/11/26總結(jié):（1）

1

：窄帶角調(diào)制；變大時(shí)為寬帶角調(diào)制；（）圖中的

是以Carson公式估算的結(jié)果，準(zhǔn)確地反映了，可使載BTT信號(hào)的帶寬B，

對(duì)應(yīng)的功率包括約98%的功率；載波的強(qiáng)度由

J0

決定，選擇合適的

波功率減小或?yàn)榱恪

t

為單一頻率，由它產(chǎn)生的FM或PM信號(hào)包含無窮多

個(gè)邊頻分量，產(chǎn)生了新的頻率分量，該調(diào)制為非線性調(diào)制。

89/1292020/11/26

FMccFMsm

t

dtt

A

cos

2

f

t

2

kfi

t

fi

t

fc

kFM

m

t

未調(diào)時(shí)，調(diào)制后，3.2.3

調(diào)角信號(hào)的產(chǎn)生1.直接調(diào)頻法用調(diào)制信號(hào)直接改變載波振蕩器頻率的方法。原理框圖：VCOm

t

sFM

t

倍頻器2.*間接調(diào)頻法（阿姆斯特朗法）原理圖：m

t

90/1292020/11/26sNBFMFMsAc

cossNBFM

t

Ac

cos

2

fct

Ac

t

sin

2

fct產(chǎn)生NBFM信號(hào)產(chǎn)生WBFM信號(hào)

t

2

kFM

m

t

dt2s

1s

t

sNBFM

t

Ac

cos

2

fct

Ac

t

sin

2

fct

At

cos2

fct

t

限幅后：s1

t

A

cos倍頻后：

2s

t

kc

A

cos

2

f

kt

k

t上述信號(hào)通過帶通濾波器,獲得k倍頻輸出:csFM

t

A cosc瞬時(shí)相偏

k倍

fmax

k倍

D

k倍

BT

寬帶調(diào)頻max91/1292020/11/26f

t

2

kFM

m

t

dtD

fmax3.2.4

調(diào)角信號(hào)的接收

FMccFMsm

t

dtt

A

cos

2

f

t

2

kFM的非相干框圖：低通濾波器限幅及BPF微分器包絡(luò)檢波器sFM(t

)sd(

t

)so(

t

)鑒頻器

FMsd

t

Ac

2

fc

2

kcFMm

t

dt

f

t

2

km

t

sin

2解調(diào)不必產(chǎn)生同步的本地參考載波，是非相干方法。so

t

Km

t

（K為常數(shù)）92/1292020/11/26sPM

t

A

k m

t

PM信號(hào)的接收：在FM

后增加一個(gè)積分器，便可接收PM信號(hào)。ddts

t

A

f

k

dm

t

sin

2

f

t

k m

t

經(jīng)包絡(luò)檢波、隔直與低通濾波和積分器后得到，so

t

Km

t

（K為常數(shù)）低通濾波器限幅及BPF微分器包絡(luò)檢波器鑒頻器積分器sPM(

t

)sd(

t

)so(

t

)93/1292020/11/2694/1292020/11/263.3

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1.基帶傳輸系統(tǒng)：直接傳輸模擬消息信號(hào)的系統(tǒng)。r

t

LPFB

nN0P

f2n

t

mt帶寬為

BAWGN信道ro

t

m2

t

PN0

B

N0

B

S

m

N

oLPF平滑濾波r(t)ro(t)95/1292020/11/262.

頻帶傳輸系統(tǒng)in0

S

N

iPNPS

---接收信號(hào)功率解調(diào)器輸入信噪比：解調(diào)器輸出信噪比：k

2

m2

t

on

S

N

oP