-模擬調(diào)制系統(tǒng)

1、-模擬調(diào)制系統(tǒng) 第第5 5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng) 5.1 幅度調(diào)制幅度調(diào)制(線性調(diào)制線性調(diào)制)的原理的原理 5.2 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 5.3 非線性調(diào)制非線性調(diào)制(角度調(diào)制角度調(diào)制)原理原理 5.4 調(diào)頻系統(tǒng)的抗噪聲性能調(diào)頻系統(tǒng)的抗噪聲性能 5.5 各種模擬調(diào)制系統(tǒng)的比較各種模擬調(diào)制系統(tǒng)的比較 5.6 頻分復(fù)用和調(diào)頻立體聲頻分復(fù)用和調(diào)頻立體聲 -模擬調(diào)制系統(tǒng) l由消息變換過來的原始信號具有頻率較低的頻譜由消息變換過來的原始信號具有頻率較低的頻譜 分量，大多不適宜在信道中直接傳輸。必須先經(jīng)分量，大多不適宜在信道中直接傳輸。必須先經(jīng) 過在發(fā)送端調(diào)制才能在信道

2、中傳輸。而在接收端過在發(fā)送端調(diào)制才能在信道中傳輸。而在接收端 解調(diào)。解調(diào)。 l調(diào)制的作用：調(diào)制的作用： 1.提高無線通信時的天線輻射效率。提高無線通信時的天線輻射效率。 2. 把多個基帶信號分別搬移到不同的載頻處，以實把多個基帶信號分別搬移到不同的載頻處，以實 現(xiàn)信道的多路復(fù)用，提高信道利用率?，F(xiàn)信道的多路復(fù)用，提高信道利用率。 3. 擴展信號帶寬，提高系統(tǒng)抗干擾、抗衰落能力，擴展信號帶寬，提高系統(tǒng)抗干擾、抗衰落能力， 還可實現(xiàn)傳輸帶寬與信噪比之間的互換。還可實現(xiàn)傳輸帶寬與信噪比之間的互換。 l所謂調(diào)制，就是按原始信號（也稱為基帶信號或所謂調(diào)制，就是按原始信號（也稱為基帶信號或 調(diào)制信號）的變

3、化規(guī)律去改變載波某些參數(shù)的過調(diào)制信號）的變化規(guī)律去改變載波某些參數(shù)的過 程。程。 l載波信號是指未經(jīng)調(diào)制的周期性振蕩信號，可以載波信號是指未經(jīng)調(diào)制的周期性振蕩信號，可以 是正弦波，也可以是非正弦波。是正弦波，也可以是非正弦波。 -模擬調(diào)制系統(tǒng) .1 幅度調(diào)制幅度調(diào)制(線性調(diào)制線性調(diào)制)的原理的原理 l幅度調(diào)制是高頻正弦載波的幅度隨調(diào)制信號作線性幅度調(diào)制是高頻正弦載波的幅度隨調(diào)制信號作線性 變化的過程。常見的模擬信號幅度調(diào)制方式有調(diào)幅、變化的過程。常見的模擬信號幅度調(diào)制方式有調(diào)幅、 雙邊帶、單邊帶、殘留邊帶。雙邊帶、單邊帶、殘留邊帶。 ( )( )cos m S(*) c tAm ttw= 設(shè)調(diào)

4、制信號設(shè)調(diào)制信號(基帶信號基帶信號)為為m(t)，載波信號為，載波信號為cos c Atw 則調(diào)制后的信號則調(diào)制后的信號(已調(diào)信號已調(diào)信號)為：為： 設(shè)基帶信號的頻譜為設(shè)基帶信號的頻譜為M()，則，則 ()( )m tMw( )( ) j t Mm t edt w w - - = 即：即： lm(t)是確知信號，無窄帶限制。是確知信號，無窄帶限制。 -模擬調(diào)制系統(tǒng) 由此推得已調(diào)信號的頻譜：由此推得已調(diào)信號的頻譜： ( )() m m Sstw ( )()() 1 2 mcc SMMwwwww 輊 =+- 臌 l即從時域的即從時域的(*)分析，已調(diào)信號幅度隨基帶信號的規(guī)律分析，已調(diào)信號幅度隨基帶

5、信號的規(guī)律 呈正比地變化，而頻譜是基帶頻譜在頻域內(nèi)的簡單搬呈正比地變化，而頻譜是基帶頻譜在頻域內(nèi)的簡單搬 移。移。 l由于頻譜的搬移是線性的，幅度調(diào)制也稱為線性調(diào)制。由于頻譜的搬移是線性的，幅度調(diào)制也稱為線性調(diào)制。 l這里的線性并不意味著已調(diào)信號與調(diào)制信號之間符合這里的線性并不意味著已調(diào)信號與調(diào)制信號之間符合 線性變換關(guān)系，事實上，任何調(diào)制過程都是一種非線線性變換關(guān)系，事實上，任何調(diào)制過程都是一種非線 性的變換過程。性的變換過程。 -模擬調(diào)制系統(tǒng) ()()() ()()() cos sin ccc ccc Ft Ftj wp d wwd ww wp d wwd ww 輊 =+- 臌 輊 =+-

6、 臌 ()()()cos 1 2 ccc F m ttMMwwwww 輊輊 =+- 臌臌 ()() c jt c f t eF w ww- ( )* ( )( ) ()( ). ( )tttww - =- f tg tfg tdFG l傅里葉變換一些數(shù)學(xué)關(guān)系：傅里葉變換一些數(shù)學(xué)關(guān)系： coscos 000 cc F mtm Ftmww=是常數(shù) -模擬調(diào)制系統(tǒng) 1. 調(diào)幅調(diào)幅(AM) l調(diào)幅調(diào)幅(常規(guī)雙邊帶調(diào)制常規(guī)雙邊帶調(diào)制)：是指：是指m(t)的均值等于的均值等于0，但將，但將 其疊加一個直流分量其疊加一個直流分量A0后與載波相乘后的信號。后與載波相乘后的信號。 ()() () ( )cosc

7、oscos 00 AMccc stAm ttAtm tt DSB www 輊 =+=+ 臌 載波項雙邊帶信號 如果信號如果信號m(t)為確知信號，則為確知信號，則AM信號的頻譜：信號的頻譜： ( )()()()() 0 1 2 AMcccc SAMMwpd wwd wwwwww 輊輊 =+-+- 臌臌 l從調(diào)制信號的波形圖從調(diào)制信號的波形圖(時域時域)和頻譜圖和頻譜圖(頻域頻域)分析可分析可 知，知，AM波的包絡(luò)與波的包絡(luò)與m(t)信號的形狀完全一樣。條信號的形狀完全一樣。條 件：件： max ( ) 0 m tA -模擬調(diào)制系統(tǒng) 調(diào)幅信號的波形圖與頻譜圖調(diào)幅信號的波形圖與頻譜圖 為繪圖方便，

8、為繪圖方便，m(t)畫成正弦波，實際畫成正弦波，實際 含有多個頻譜成分。含有多個頻譜成分。 下邊帶上邊帶下邊帶上邊帶 上邊帶下邊帶上邊帶下邊帶 載頻分量載頻分量 -模擬調(diào)制系統(tǒng) l調(diào)幅信號由載頻分量、上邊帶和下邊帶三部分組成。調(diào)幅信號由載頻分量、上邊帶和下邊帶三部分組成。 AM信號的特性：信號的特性： l帶寬：它是帶有載波分量的雙邊帶信號，帶寬是基帶信帶寬：它是帶有載波分量的雙邊帶信號，帶寬是基帶信 號的帶寬的兩倍。號的帶寬的兩倍。 l功率：當功率：當m(t)為確知信號時，對信號的平方在時間周期為確知信號時，對信號的平方在時間周期 內(nèi)求平均。內(nèi)求平均。 2- AMHcHcH Bfff （） 2

9、22 0 22222 00 ( )( ) cos cos( )cos2( )cos AMAMc ccc PstAm tt Atm ttA m tt ( )0m t 如果，則 22 0 ( ) 22 AMcScS Am t PPPPP 為載波功率，邊帶功率 -模擬調(diào)制系統(tǒng) 2 22 0 S AM AM mtP P Amt AM信號的總功率包括載波功率和邊帶功率兩部分。只有邊信號的總功率包括載波功率和邊帶功率兩部分。只有邊 帶功率才與調(diào)制信號有關(guān)，載波分量并不攜帶信息。有用帶功率才與調(diào)制信號有關(guān)，載波分量并不攜帶信息。有用 功率（用于傳輸有用信息的邊帶功率）占信號總功率的比功率（用于傳輸有用信息的

10、邊帶功率）占信號總功率的比 例稱為調(diào)制效率：例稱為調(diào)制效率： 當當m(t) = Am cos mt 時，時， 22 ( )/2 m m tA 2 2 22 22 0 0 2 m AM m mtA AA Amt 當當|m(t)|max = A0時時(100調(diào)制調(diào)制)，調(diào)制效率最高，調(diào)制效率最高， 這時這時 max =1/3 -模擬調(diào)制系統(tǒng) 2. 雙邊帶調(diào)幅雙邊帶調(diào)幅(DSB) l頻譜中的載波分量（即頻譜中的載波分量（即c處的兩個沖激）并不攜帶信處的兩個沖激）并不攜帶信 息，為節(jié)省功率，可將載波抑制，即演變?yōu)橐种戚d波雙息，為節(jié)省功率，可將載波抑制，即演變?yōu)橐种戚d波雙 邊帶調(diào)幅信號邊帶調(diào)幅信號(DS

11、B-SC)，簡稱為雙邊帶信號，簡稱為雙邊帶信號(DSB)。 時域表示：時域表示： 頻域表示：頻域表示： ttmts cDSB cos ccDSB MMS 2 1 l與與AM比較，比較，DSB頻譜中去除了在頻譜中去除了在c的兩個的兩個函數(shù)。函數(shù)。 lDSB信號的調(diào)制效率為信號的調(diào)制效率為100%。 lDSB信號的包絡(luò)不再與調(diào)制信號的變化規(guī)律一致，不能信號的包絡(luò)不再與調(diào)制信號的變化規(guī)律一致，不能 采用包絡(luò)檢波方法恢復(fù)調(diào)制信號，需要用相干檢波，較采用包絡(luò)檢波方法恢復(fù)調(diào)制信號，需要用相干檢波，較 復(fù)雜。復(fù)雜。 -模擬調(diào)制系統(tǒng) 雙邊帶信號的波形圖與頻譜圖雙邊帶信號的波形圖與頻譜圖 -模擬調(diào)制系統(tǒng) l雙邊

12、帶信號的包絡(luò)仍然是隨調(diào)制信號變化的，但它雙邊帶信號的包絡(luò)仍然是隨調(diào)制信號變化的，但它 的包絡(luò)已不能準確地反映低頻調(diào)制信號的變化規(guī)律。的包絡(luò)已不能準確地反映低頻調(diào)制信號的變化規(guī)律。 l雙邊帶信號在調(diào)制信號的負半周時，已調(diào)波高頻與雙邊帶信號在調(diào)制信號的負半周時，已調(diào)波高頻與 原載頻反相，而在調(diào)制信號的正半周時，已調(diào)波高原載頻反相，而在調(diào)制信號的正半周時，已調(diào)波高 頻與原載頻同相。也就是雙邊帶信號的高頻相位在頻與原載頻同相。也就是雙邊帶信號的高頻相位在 調(diào)制電壓過零點處要突變調(diào)制電壓過零點處要突變180度。度。 -模擬調(diào)制系統(tǒng) 3. 單邊帶調(diào)幅單邊帶調(diào)幅(SSB) lDSB信號雖節(jié)省信號雖節(jié)省 了載

13、波發(fā)射功率，了載波發(fā)射功率， 但仍有兩個邊帶，但仍有兩個邊帶， 頻帶寬度與普通頻帶寬度與普通 調(diào)幅調(diào)幅AM信號相同。信號相同。 l由于兩個邊帶所由于兩個邊帶所 攜帶信息相同，攜帶信息相同， 傳輸其中一個邊傳輸其中一個邊 帶即可，該方式帶即可，該方式 是單邊帶調(diào)制。是單邊帶調(diào)制。 單邊帶單邊帶(上邊帶上邊帶)信號頻譜圖信號頻譜圖 -模擬調(diào)制系統(tǒng) l單邊帶調(diào)制中只傳輸雙邊帶信號中的一個邊帶。單邊帶調(diào)制中只傳輸雙邊帶信號中的一個邊帶。 l產(chǎn)生上邊帶信號的最直觀方法是設(shè)計一個如上圖所示的產(chǎn)生上邊帶信號的最直觀方法是設(shè)計一個如上圖所示的 帶通濾波器，傳輸特性為帶通濾波器，傳輸特性為 ( )( ) 1 0

14、 c USB c HH ww ww ww = sSSB(t) cosct l單邊帶信號的頻域描述：單邊帶信號的頻域描述： ( )( )( ) SSBDSB SSHwww= 濾波法：濾波法： -模擬調(diào)制系統(tǒng) 可證：單邊帶信號的時域描述為可證：單邊帶信號的時域描述為 ()()() ()() cossin cos 11 22 對照： SSBcc DSBc Stm ttm tt stm tt ww w = = 式中減號為上邊帶信號的時域描述；加號為下邊帶信號式中減號為上邊帶信號的時域描述；加號為下邊帶信號 的時域描述。的時域描述。 是是 的希爾伯特變換。的希爾伯特變換。 希爾伯特變換的含義：任意基帶信

15、號希爾伯特變換的含義：任意基帶信號m(t)均可以表示許均可以表示許 多余弦信號之和，將每個余弦信號的幅度保多余弦信號之和，將每個余弦信號的幅度保 持不變，而相位改變持不變，而相位改變/2變換為希爾伯特變換。變換為希爾伯特變換。 cossin mmmm AtAtww= 相移法：相移法： l濾波法的技術(shù)難點：很難做到具有陡峭的截止特性。濾波法的技術(shù)難點：很難做到具有陡峭的截止特性。 -模擬調(diào)制系統(tǒng) 設(shè)設(shè) 的傅氏變換為，則可證：的傅氏變換為，則可證： 其中符號函數(shù)：其中符號函數(shù)： 定義希爾伯特濾波器的傳遞函數(shù)：定義希爾伯特濾波器的傳遞函數(shù)： (*)式的物理意義：式的物理意義：m(t)通過傳遞函數(shù)為的

16、濾波器，通過傳遞函數(shù)為的濾波器， 即可得到即可得到 -模擬調(diào)制系統(tǒng) 用相移器實現(xiàn)單邊帶信號的一般模型（信號實現(xiàn)方法）：用相移器實現(xiàn)單邊帶信號的一般模型（信號實現(xiàn)方法）： l圖中采用了相移法，即利用相移網(wǎng)絡(luò)，改變載波和圖中采用了相移法，即利用相移網(wǎng)絡(luò)，改變載波和 調(diào)制信號的相位，使在合成過程中濾掉一個邊帶，調(diào)制信號的相位，使在合成過程中濾掉一個邊帶， 從而得到從而得到SSB信號。信號。 -模擬調(diào)制系統(tǒng) 單邊帶調(diào)制小結(jié)：單邊帶調(diào)制小結(jié)： lSSB信號的實現(xiàn)比信號的實現(xiàn)比AM、DSB要復(fù)雜，但要復(fù)雜，但SSB調(diào)調(diào) 制方式在傳輸信息時，不僅可節(jié)省發(fā)射功率，而制方式在傳輸信息時，不僅可節(jié)省發(fā)射功率，而

17、且它所占用的頻帶寬度比且它所占用的頻帶寬度比AM、DSB減少了一半。減少了一半。 它目前已成為短波通信中一種重要的調(diào)制方式。它目前已成為短波通信中一種重要的調(diào)制方式。 lSSB信號的解調(diào)和信號的解調(diào)和DSB一樣，不能采用簡單的一樣，不能采用簡單的 包絡(luò)檢波，因為包絡(luò)檢波，因為SSB信號也是抑制載波的已調(diào)信信號也是抑制載波的已調(diào)信 號，它的包絡(luò)不能直接反映調(diào)制信號的變化，所號，它的包絡(luò)不能直接反映調(diào)制信號的變化，所 以仍需采用相干解調(diào)。以仍需采用相干解調(diào)。 l與濾波法比較，相移法獲得的與濾波法比較，相移法獲得的SSB信號不需要濾信號不需要濾 波器具有陡峭的截止特性。但寬帶相移網(wǎng)絡(luò)難以波器具有陡峭

18、的截止特性。但寬帶相移網(wǎng)絡(luò)難以 用硬件實現(xiàn)，即用硬件實現(xiàn)，即Hh()對對m(t)的所有頻率均要精的所有頻率均要精 確相移確相移/2很難實現(xiàn)。很難實現(xiàn)。 -模擬調(diào)制系統(tǒng) 4. 殘留邊帶調(diào)幅殘留邊帶調(diào)幅(VSB) l殘留邊帶是介于雙邊帶與單邊帶之間的一種調(diào)制方式，殘留邊帶是介于雙邊帶與單邊帶之間的一種調(diào)制方式， 它保留了一個邊帶和另一邊帶的一部分。它保留了一個邊帶和另一邊帶的一部分。 l它既克服了它既克服了DSB（雙邊帶）信號占用頻帶寬的問題，（雙邊帶）信號占用頻帶寬的問題， 又解決了單邊帶濾波器不易實現(xiàn)問題。又解決了單邊帶濾波器不易實現(xiàn)問題。 lVSB的帶通濾波器不需要十分陡峭的濾波特性。的帶通

19、濾波器不需要十分陡峭的濾波特性。 DSB SSB(上邊帶上邊帶) VSB -模擬調(diào)制系統(tǒng) l用濾波法實現(xiàn)用濾波法實現(xiàn)VSB調(diào)制的原理與單邊帶信號的獲取相同，調(diào)制的原理與單邊帶信號的獲取相同， 但傳輸函數(shù)改成能夠容易實現(xiàn)的波形。但傳輸函數(shù)改成能夠容易實現(xiàn)的波形。 殘留部分上邊帶的濾波特性殘留部分上邊帶的濾波特性(形成下邊形成下邊 帶帶) 殘留部分下邊帶的濾波特性殘留部分下邊帶的濾波特性(形成上邊形成上邊 帶帶) sVSB(t) cosct -模擬調(diào)制系統(tǒng) 這時圖中濾波器的特性應(yīng)按殘留邊帶調(diào)制的要求來進行這時圖中濾波器的特性應(yīng)按殘留邊帶調(diào)制的要求來進行 設(shè)計，而不再要求十分陡峭的截止特性，因而它比

20、單邊設(shè)計，而不再要求十分陡峭的截止特性，因而它比單邊 帶濾波器容易制作。帶濾波器容易制作。 通過相干解調(diào)，可以使輸出無失真地恢復(fù)調(diào)制信號通過相干解調(diào)，可以使輸出無失真地恢復(fù)調(diào)制信號m(t)， 可證，傳遞函數(shù)必須滿足的關(guān)系是：可證，傳遞函數(shù)必須滿足的關(guān)系是： 式中，式中，H是調(diào)制信號的截止角頻率。是調(diào)制信號的截止角頻率。 上述條件的含義是：殘留邊帶濾波器的特性上述條件的含義是：殘留邊帶濾波器的特性H()在在c 處必須具有互補對稱（奇對稱）特性處必須具有互補對稱（奇對稱）特性, 相干解調(diào)時才能相干解調(diào)時才能 無失真地從殘留邊帶信號中恢復(fù)所需的調(diào)制信號。無失真地從殘留邊帶信號中恢復(fù)所需的調(diào)制信號。

21、-模擬調(diào)制系統(tǒng) l濾波法模型濾波法模型 可以歸納出濾波法線性調(diào)制的一般模型如下：可以歸納出濾波法線性調(diào)制的一般模型如下： 按照此模型得到的輸出信號時域表示式為：按照此模型得到的輸出信號時域表示式為： 按照此模型得到的輸出信號頻域表示式為：按照此模型得到的輸出信號頻域表示式為： 式中，式中， 只要適當選擇只要適當選擇H( )，便可以得到各種幅度調(diào)制信號。，便可以得到各種幅度調(diào)制信號。 )(cos)()(thttmts cm )()( 2 1 )(HMMS ccm )()(thH 5. 線性調(diào)制的一般模型線性調(diào)制的一般模型 -模擬調(diào)制系統(tǒng) l移相法模型移相法模型 線性調(diào)制后的信號在時域可表示為一個

22、相乘器和一個線性調(diào)制后的信號在時域可表示為一個相乘器和一個 響應(yīng)為響應(yīng)為h(t)的濾波器組成：的濾波器組成： 將上式展開，則可得到另一種形式的時域表示式，即將上式展開，則可得到另一種形式的時域表示式，即 式中式中 表明，表明，sm(t)等效為兩個互為正交調(diào)制分量的合等效為兩個互為正交調(diào)制分量的合 成。成。 )(cos)()(thttmts cm ( )( )cos( ) in mIcQc sts ttst st ( )( )( ) II s th tm t ( )( )cos Ic h th tt ( )( )( ) QQ sthtm t ( )( )sin Qc hth tt -模擬調(diào)制系統(tǒng)

23、 證明：證明： - - ( )( )cos* ( ) ( )cos() ()( - )cos( - )( ) ( )cos()( - )cos( )sin()( - )sin ( )cos() *( ) cos = = = = mc cc cccc cc stm tth t mh tdm tthd hm tdthm tdt h ttm tt w tw ttttwttt tw tttwtw tttw ww = -= 輊輊 犏犏 + 犏犏 犏犏 臌臌 蝌 蝌 ( )sin() *( ) sin ( )cos( )sin = cc IcQc h ttm tt s ttstt ww ww + + 線性

24、調(diào)制線性調(diào)制(相移法相移法)一般模型一般模型 -模擬調(diào)制系統(tǒng) 6. 相干解調(diào)與包絡(luò)解調(diào)相干解調(diào)與包絡(luò)解調(diào) 相干解調(diào)相干解調(diào) l相干解調(diào)：就是在接收端用一個與發(fā)送載波同頻同相相干解調(diào)：就是在接收端用一個與發(fā)送載波同頻同相 的本地載波與接收到的已調(diào)信號相乘。的本地載波與接收到的已調(diào)信號相乘。 l可用于可用于AM、DSB、SSB、VSB解調(diào)。解調(diào)。 其中，其中，d(t)是一個與基帶信號是一個與基帶信號m(t)成正比的信號。成正比的信號。 相干解調(diào)模型相干解調(diào)模型 已調(diào)信號已調(diào)信號 -模擬調(diào)制系統(tǒng) 以單邊帶信號為例說明：以單邊帶信號為例說明： ()()()() cossin 11 22 mSSBcc

25、StStm ttm ttww= 單邊帶已調(diào)信號： 與同頻同相相干載波相乘后得：與同頻同相相干載波相乘后得： ( )( )( ) ( )( )( ) (cossin) cos cossin 11 22 111 22 444 ccc cc x tm ttm ttt m tm ttm tt www ww =弊 =+ 低通濾器后，有：低通濾器后，有： tmtm 4 1 0 l相干解調(diào)的關(guān)鍵：接收端要提供一個與載波信號嚴相干解調(diào)的關(guān)鍵：接收端要提供一個與載波信號嚴 格同步的相干波格同步的相干波 -模擬調(diào)制系統(tǒng) 包絡(luò)檢波包絡(luò)檢波 l 包絡(luò)檢波用于包絡(luò)檢波用于AM解調(diào)。解調(diào)。 SAM A0+m(t) ()(

26、)coscoscos AMccc sAm ttAtm ttwww=+=+ 調(diào)幅信號調(diào)幅信號 -模擬調(diào)制系統(tǒng) l 包絡(luò)檢波定性解釋：包絡(luò)檢波定性解釋： 輸入信號的正向周期，通過輸入信號的正向周期，通過D二極管正向電阻向二極管正向電阻向 電容電容C充電，在二極管截止時，電容通過充電，在二極管截止時，電容通過R電阻放電阻放 電。輸入信號的負半周過不來。電。輸入信號的負半周過不來。 當下一個正向周期到來時，電容當下一個正向周期到來時，電容C再次充電。合理再次充電。合理 選擇選擇RC時間常數(shù)，防止拖尾。時間常數(shù)，防止拖尾。 再加一級低通濾波器，將包絡(luò)鋸齒濾去，還原成再加一級低通濾波器，將包絡(luò)鋸齒濾去，還

27、原成 基帶信號基帶信號m(t)。 性能分析：設(shè)輸入信號是性能分析：設(shè)輸入信號是 選擇選擇RC滿足如下關(guān)系滿足如下關(guān)系 式中式中fH 為調(diào)制信號的最高頻率在大信號檢波時為調(diào)制信號的最高頻率在大信號檢波時 （一般大于（一般大于0.5 V），二極管處于受控的開關(guān)狀態(tài)，），二極管處于受控的開關(guān)狀態(tài)， 檢波器的輸出為隔去直流后即可得到原始信號檢波器的輸出為隔去直流后即可得到原始信號 m(t)。 ttmAts cAM cos)()( 0 cH fRCf /1 0 ( ) d stAm t -模擬調(diào)制系統(tǒng) .2 線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能 l既然信道加性噪聲主要取決于起伏噪聲，而起伏噪聲既

28、然信道加性噪聲主要取決于起伏噪聲，而起伏噪聲 又可視為高斯白噪聲。因此本節(jié)討論信道存在加性高又可視為高斯白噪聲。因此本節(jié)討論信道存在加性高 斯白噪聲時的各種線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能。斯白噪聲時的各種線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能。 l考慮到只對已調(diào)信號的接受產(chǎn)生影響，因而調(diào)制系統(tǒng)考慮到只對已調(diào)信號的接受產(chǎn)生影響，因而調(diào)制系統(tǒng) 的抗噪聲性能可用解調(diào)器的抗噪性能來衡量。的抗噪聲性能可用解調(diào)器的抗噪性能來衡量。 l衡量的指標通常用衡量的指標通常用“信噪比信噪比”來度量。來度量。 = S N 信號平均功率 信噪比（） 噪聲平均功率 接收機（端）接收機（端） 已調(diào)輸入信號已調(diào)輸入信號AM、 DSB、SSB、V

29、SB 帶通濾波器帶通濾波器解調(diào)器解調(diào)器 ()n t () m st ( ) i nt ( ) m st () 0 nt () 0 mt 加性高斯白噪聲（均值為零）加性高斯白噪聲（均值為零） -模擬調(diào)制系統(tǒng) l帶通濾波器濾除已調(diào)信號頻帶以外的噪聲后，帶通濾波器濾除已調(diào)信號頻帶以外的噪聲后，ni(t)變?yōu)樽優(yōu)?窄帶高斯噪聲。窄帶高斯噪聲。 ttnttntn cscci sincos l窄帶高斯噪聲窄帶高斯噪聲ni(t) 及其同相分量及其同相分量nc(t) 和正交分量和正交分量ns(t) 均均 值都為值都為0，且具有相同的方差。，且具有相同的方差。 0tntntn sci ()()() 222222

30、 0 isc csinnni ntntntNn Bsss= Ni：解調(diào)器輸入噪聲的平均功率。：解調(diào)器輸入噪聲的平均功率。 B：等效噪聲帶寬，即已調(diào)信號的帶寬。：等效噪聲帶寬，即已調(diào)信號的帶寬。 n0：單邊噪聲功率譜密度：單邊噪聲功率譜密度 時間平均值！時間平均值！ -模擬調(diào)制系統(tǒng) l評價模擬通信系統(tǒng)的質(zhì)量指標可用輸出信噪比：評價模擬通信系統(tǒng)的質(zhì)量指標可用輸出信噪比： tnE tmE tn tm N S 2 0 2 0 2 0 2 0 0 0 功率解調(diào)器輸出噪聲的平均 平均功率解調(diào)器輸出的有用信號 l因為因為m0(t)、n0(t)都是隨機信號，所以式中信號功率和都是隨機信號，所以式中信號功率和

31、噪聲功率用統(tǒng)計平均計算。噪聲功率用統(tǒng)計平均計算。 ()log 0 10 0 0 0 10 10 1010 100030 S dB S dB S dB S dB = = = 分貝 表示： 當時，分貝數(shù)為 當時， 分貝數(shù)為 當時，分貝數(shù)為 信噪比的分貝表示：信噪比的分貝表示： -模擬調(diào)制系統(tǒng) l對于語言信號傳輸，對于語言信號傳輸，S0/N0的比值為的比值為10dB時，僅僅可以時，僅僅可以 理解；理解；30dB是一般電話通訊要求；高保真度電話信號是一般電話通訊要求；高保真度電話信號 要求要求60dB。 l也可引用信噪比增益也可引用信噪比增益(調(diào)制制度增益調(diào)制制度增益) ： ii NS NS G /

32、/ 00 其中，其中，Si/Ni為輸入信噪比。為輸入信噪比。 tn tS N S i m i i 2 2 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)信號的 -模擬調(diào)制系統(tǒng) l在給定在給定 情況下，分析各種調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性情況下，分析各種調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性 能。能。 tNtS im 和 1. DSB調(diào)制系統(tǒng)的性能調(diào)制系統(tǒng)的性能 下圖中下圖中DSB的接收機的接收機(DSB的解調(diào)器的解調(diào)器) 為相干解調(diào)器。為相干解調(diào)器。 由于是線性系統(tǒng)，所以可以分別計算解調(diào)器輸出的信號功由于是線性系統(tǒng)，所以可以分別計算解調(diào)器輸出的信號功 率和噪聲功率。率和噪聲功率。 解調(diào)器解調(diào)器 低通低通 濾波器濾波器 帶通帶

33、通 濾波器濾波器 高斯白噪聲高斯白噪聲 窄帶高斯噪聲窄帶高斯噪聲 () 0 nt () 0 mt cos ct w ( )( ) mi stn t+ ( )cos c m ttw ( ) i n t+ 雙邊帶信號雙邊帶信號 -模擬調(diào)制系統(tǒng) l 對于對于DSB解調(diào)器，輸入信號與噪聲信號經(jīng)相干解調(diào)后解調(diào)器，輸入信號與噪聲信號經(jīng)相干解調(diào)后 的輸出為：的輸出為： ()()()() ()()() ()() ()()() coscoscos coscossincos cossin 11 22 11 22 22 miccic cccscc c ccsc stn ttm ttn tt m ttnttnttt

34、m tnt m tnttntt www wwww ww 輊輊 +=+ 臌臌 輊 =+- 臌 =+ 輊 +- 臌 經(jīng)低通濾波器濾波后：經(jīng)低通濾波器濾波后： o o 1 2 1 2 c mtm t ntnt 沒有了沒有了ns(t)項！項！ -模擬調(diào)制系統(tǒng) 輸出信號平均功率：輸出信號平均功率： 00 22 1 4 Smtmt 輸出噪聲平均功率：輸出噪聲平均功率： 222 00 11 4 1 44 sic NntntntN 輸入信號平均功率：輸入信號平均功率： ()() ()()() coscos( ) cos 222 222 1 21 2 111 2 222 icc c Smtttm t mtmtt

35、mt ww w =+ =+= 輸入噪聲平均功率：輸入噪聲平均功率： DSBDSBii B n BntnN2 2 0 0 2 第二項時間平均為第二項時間平均為0 -模擬調(diào)制系統(tǒng) 因而，制度增益因而，制度增益 ： 2 00 ii DSB NS NS G / / l雙邊帶信號解調(diào)器的信噪比改善了一倍，原因是相干雙邊帶信號解調(diào)器的信噪比改善了一倍，原因是相干 解調(diào)把噪聲中的正交分量抑制除掉，從而使噪聲功率解調(diào)把噪聲中的正交分量抑制除掉，從而使噪聲功率 減半。減半。 2. SSB解調(diào)系統(tǒng)的性能解調(diào)系統(tǒng)的性能 SSB解調(diào)器仍同解調(diào)器仍同DSB解調(diào)器，不同的是帶通濾波器的帶解調(diào)器，不同的是帶通濾波器的帶 寬

36、是雙邊帶的一半。寬是雙邊帶的一半。 -模擬調(diào)制系統(tǒng) 討討 論：論： 1.SSB系統(tǒng)中，。信噪比沒有改善。系統(tǒng)中，。信噪比沒有改善。 2.上式不能說明上式不能說明DSB系統(tǒng)的抗噪聲性能比系統(tǒng)的抗噪聲性能比SSB系統(tǒng)好。系統(tǒng)好。 因為，兩者的輸入信號功率不同、帶寬不同，在相因為，兩者的輸入信號功率不同、帶寬不同，在相 同的噪聲功率譜密度條件下，輸入噪聲功率也不同，同的噪聲功率譜密度條件下，輸入噪聲功率也不同， 所以兩者的輸出信噪比是在不同條件下得到的。所以兩者的輸出信噪比是在不同條件下得到的。 3.在相同的輸入信號功率，相同的輸入噪聲功率譜密在相同的輸入信號功率，相同的輸入噪聲功率譜密 度，相同的

37、基帶信號帶寬條件下，對這兩種調(diào)制方度，相同的基帶信號帶寬條件下，對這兩種調(diào)制方 式進行比較，輸出信噪比是相等的。這就是說，兩式進行比較，輸出信噪比是相等的。這就是說，兩 者的抗噪聲性能是相同的。但者的抗噪聲性能是相同的。但SSB所需的傳輸帶寬所需的傳輸帶寬 僅是僅是DSB的一半，因此的一半，因此SSB得到普遍應(yīng)用。得到普遍應(yīng)用。 可證，可證， SSB的制度增益為的制度增益為 ：1 00 ii SSB NS NS G / / 1G ， 2 DSBSSB GG= -模擬調(diào)制系統(tǒng) 3. AM包絡(luò)檢波的性能包絡(luò)檢波的性能 l調(diào)幅波既可以用相干解調(diào)，也可以用包絡(luò)檢波。調(diào)幅波既可以用相干解調(diào)，也可以用包絡(luò)

38、檢波。 l討論討論AM信號采用包絡(luò)檢波的性能。信號采用包絡(luò)檢波的性能。 l接收機為包絡(luò)檢波器加低通濾波器。接收機為包絡(luò)檢波器加低通濾波器。 解調(diào)器解調(diào)器 帶帶 通通 濾濾 波波 器器 包絡(luò)包絡(luò) 檢波檢波 低通低通 濾波器濾波器 ( )( ) m s tn t+ ( )( ) mi s tn t+ o( ) m t o( ) n t 設(shè)包絡(luò)檢波器輸入設(shè)包絡(luò)檢波器輸入(解調(diào)后信號波形是包絡(luò)解調(diào)后信號波形是包絡(luò)) ： ()()()()() ()() ()() coscossin cossin cos 0 0 micccsc ccsc c stn tAm ttnttntt Am tnttnt E tt

39、t www ww wy 輊 +=+- 臌 輊 =+- 臌 輊 =+ 臌 帶通濾波器對輸帶通濾波器對輸 入信號入信號Sm(t)沒有沒有 影響。影響。 -模擬調(diào)制系統(tǒng) ()()()() () () ()() 22 0 0 cs S c E tAm tntnt nt tarctg Am tnt y 輊 =+ 臌 驏 = + 桫 合成包絡(luò)：合成包絡(luò)： l當包絡(luò)檢波器的傳輸系數(shù)當包絡(luò)檢波器的傳輸系數(shù)1時，包絡(luò)檢波器的輸時，包絡(luò)檢波器的輸 出就是出就是E(t)。 lE(t)中信號中信號m(t)和噪聲混合在一起，不好分開，和噪聲混合在一起，不好分開， 計算噪聲比較困難。計算噪聲比較困難。 l為使分析簡明，考

40、慮兩種情況：為使分析簡明，考慮兩種情況： 大信噪比情況大信噪比情況 小信噪比情況小信噪比情況 -模擬調(diào)制系統(tǒng) 大信噪比大信噪比(小噪聲小噪聲)情況情況 ()() 0i Am tn t+ ()()() () 0 0 c E tAm tnt ty + 矢量圖矢量圖 ( ) 0 Am t+( ) c n t ( ) ty ( )E t ( ) i n t ( ) s n t 可見：對大信噪比，如果用電容器阻隔直流分量可見：對大信噪比，如果用電容器阻隔直流分量A0后，信后，信 號和噪聲可清晰地分離成兩項，因此可分別計算輸出信號號和噪聲可清晰地分離成兩項，因此可分別計算輸出信號 功率和噪聲功率。功率和噪

41、聲功率。 輸出中有用的信號平均功率：輸出中有用的信號平均功率： tmS 2 0 輸出噪聲平均功率：輸出噪聲平均功率： BntntnN ic0 22 0 輸出信噪比：輸出信噪比： Bn tm NS 0 2 00 / -模擬調(diào)制系統(tǒng) 而解調(diào)器輸入信號功率：而解調(diào)器輸入信號功率： () () cos( ) 2 2 2 0 0 (=0) 22 ic mtA SAm ttm tw 輊 =+=+ 臌 應(yīng)用了 輸入噪聲功率：輸入噪聲功率： BntnN ii0 2 )( 調(diào)制制度增益：調(diào)制制度增益： () () / / 2 00 22 0 2 AM ii mtSN G SN Amt = + 為了不發(fā)生過調(diào)制為

42、了不發(fā)生過調(diào)制 現(xiàn)象，總是要求：現(xiàn)象，總是要求： () max 0 Am t ( )cos() 2 2 2 0 0 A2 = A 23 cAM mttGw=， 當當 時，制度增益達到最大值，特別當時，制度增益達到最大值，特別當m(t) 為單頻余弦信號時有：為單頻余弦信號時有： () max 0= Am t 因此總有：因此總有：1 AM G + 臌 -模擬調(diào)制系統(tǒng) 解調(diào)器輸出：解調(diào)器輸出：(信號信號+噪聲的模噪聲的模) ()()()()()() ()()()() () ()() ()() () () () ()cos 2 22 00 22 0 0 22 22 0 2 2 2 1 2 1 ccs

43、ccs c cs cs E tAm tntAm tntnt ntAm tntnt ntAm t nnt ntnt Am t R tt R t q 輊輊 =+ 臌臌 輊 + 臌 禳輊 镲+ 镲臌 輊 + 睚 犏 臌 镲 + 镲 鉿 輊 + 臌 =+ ()()()()() () () () () 22 csi s i c R tntntn t nt tarctgn t nt q + 輊 犏 犏 犏 臌 的包絡(luò) 振幅 的相位 tR n t c cos -模擬調(diào)制系統(tǒng) 這個結(jié)果表明，這個結(jié)果表明，E(t)沒有單獨的信號項，只有沒有單獨的信號項，只有 項，信號項，信號m(t)與噪聲無法分開，與噪聲無法分

44、開，有用信號有用信號“淹沒淹沒”在噪聲在噪聲 之中。之中。 ()() 0 R tAm t 輊 + 臌 ()() () () () ()()() cos cos 0 0 1 Am t E tR tt R t R tAm tt q q 輊 + 犏 + 犏 犏 臌 輊 =+ 臌 ttmcos tcos是隨機噪聲，是隨機噪聲， ttmcos也只能看成隨機噪聲。也只能看成隨機噪聲。 門限效應(yīng)：門限效應(yīng)： 當包絡(luò)檢波器的輸入信噪比降低到一個特定值后，輸當包絡(luò)檢波器的輸入信噪比降低到一個特定值后，輸 出信噪比不是按比例地隨著輸入信噪比下降，而是急劇出信噪比不是按比例地隨著輸入信噪比下降，而是急劇 惡化。這種

45、現(xiàn)象稱為門限效應(yīng)。惡化。這種現(xiàn)象稱為門限效應(yīng)。 -模擬調(diào)制系統(tǒng) 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。 lg1 100 ii ii SS dB NN 驏 換 桫 門限值分貝表示為 說明：說明： l用相干解調(diào)器解調(diào)用相干解調(diào)器解調(diào)AM，不存在門限效應(yīng)。原因是信，不存在門限效應(yīng)。原因是信 號與噪聲可分開解調(diào)，解調(diào)器輸出端總是單獨存在有號與噪聲可分開解調(diào)，解調(diào)器輸出端總是單獨存在有 用信號項。用信號項。 l大信噪比（小噪聲）時，包絡(luò)檢波器與相干解調(diào)器性大信噪比（小噪聲）時，包絡(luò)檢波器與相干解調(diào)器性 能類似。但對于小信噪比（大噪聲）情況，包絡(luò)檢波能類似。但對于

46、小信噪比（大噪聲）情況，包絡(luò)檢波 器不如相干解調(diào)器，原因是門限效應(yīng)。器不如相干解調(diào)器，原因是門限效應(yīng)。 理論分析表明：包絡(luò)檢波器的門限值為：理論分析表明：包絡(luò)檢波器的門限值為： -模擬調(diào)制系統(tǒng) .3 非線性調(diào)制非線性調(diào)制(角度調(diào)制角度調(diào)制)原理原理 PM FM 相位調(diào)制 頻率調(diào)制 角度調(diào)制可分 即載波的幅度保持不變，而載波的頻率或相位隨基帶信號即載波的幅度保持不變，而載波的頻率或相位隨基帶信號 變化。變化。 l角度調(diào)制是非線性調(diào)制，是指非線性調(diào)制形成的信號頻角度調(diào)制是非線性調(diào)制，是指非線性調(diào)制形成的信號頻 譜不再是保持原基帶頻譜的結(jié)構(gòu)，也就是說，已調(diào)信號譜不再是保持原基帶頻譜的結(jié)構(gòu)，也就是說，

47、已調(diào)信號 頻譜之間存在非線性變換關(guān)系。頻譜之間存在非線性變換關(guān)系。 l線性調(diào)制（線性調(diào)制（AM、DSB、SSB、VSB），在頻率上是簡），在頻率上是簡 單搬移關(guān)系。單搬移關(guān)系。 l在振幅調(diào)制信號中，載波的振幅被基帶信號調(diào)制，因此在振幅調(diào)制信號中，載波的振幅被基帶信號調(diào)制，因此 載波振幅攜帶信息的內(nèi)容。載波振幅攜帶信息的內(nèi)容。 -模擬調(diào)制系統(tǒng) l 一個正弦信號由三個變量描述：振幅、頻率、相位，因一個正弦信號由三個變量描述：振幅、頻率、相位，因 此改變載波頻率或相位都有可能攜帶同樣的信息。此改變載波頻率或相位都有可能攜帶同樣的信息。 l角度調(diào)制的優(yōu)點是抗噪聲能力強，缺點是比幅度調(diào)制占用角度調(diào)制的優(yōu)

48、點是抗噪聲能力強，缺點是比幅度調(diào)制占用 更寬的頻帶。更寬的頻帶。 1. 角度調(diào)制的基本概念角度調(diào)制的基本概念 角度調(diào)制信號：角度調(diào)制信號： () () () () ()() : 定義瞬時頻率為瞬時相位的微分 如果為常數(shù)，則 cc t dtdt ttt dtdt w qj wwjww=+= ()( ) ( ) 瞬時相位： 瞬時相位偏移： c ttt t qwj j =+ ( )cos ( )cos( ) mc stAtAttqwj=+ () 為瞬時頻率偏移。 dt dt j -模擬調(diào)制系統(tǒng) l調(diào)相波調(diào)相波(相位調(diào)制相位調(diào)制PM) ()() ()() ()()() : cos PM PP cP t

49、 tK m tK stAK m t j j w = =+ 調(diào)相波 相位調(diào)制信號隨基帶信號作線性變化， 即，為調(diào)相靈敏度。 l調(diào)頻波調(diào)頻波(頻率調(diào)制頻率調(diào)制FM) 瞬時頻率偏移隨基帶信號呈比例變化，即瞬時頻率偏移隨基帶信號呈比例變化，即 () ( ) ff dt K m tK dt j =：調(diào)頻靈敏度 ()( ) f tKmdjtt= 瞬時相位偏移： 調(diào)頻波時域表達：調(diào)頻波時域表達： ()( )cos FMcf stAtKmdwtt 輊 =+ 犏 臌 -模擬調(diào)制系統(tǒng) l如果預(yù)先不知道調(diào)制信號如果預(yù)先不知道調(diào)制信號m(t)的具體形式，則無法判的具體形式，則無法判 斷已調(diào)信號是調(diào)相信號還是調(diào)頻信號。

50、斷已調(diào)信號是調(diào)相信號還是調(diào)頻信號。 -模擬調(diào)制系統(tǒng) l以單音頻調(diào)制信號為例的調(diào)頻波、調(diào)相波波形以單音頻調(diào)制信號為例的調(diào)頻波、調(diào)相波波形 對于對于PM： () ()() cos, coscos 2 mmmm PPmmPm PPm m ttf tK m tKtmt mK wwp jww = = = 設(shè)調(diào)制信號： 則相位瞬時偏移： 為調(diào)相指數(shù)，是最大的相位偏移。 PM信號表示為：信號表示為： ()() cos coscos m PMc cP stAtt Atmt wj ww 輊 =+ 臌 =+ ( )-sin() cPmm tmt瞬時頻率： -模擬調(diào)制系統(tǒng) 對于對于FM： () ()( ) cos,

51、 cos 2設(shè)調(diào)制信號： 則相位瞬時偏移： mmmm ffmm m ttf tKmdKd wwp jttw t t = = 蝌 FM信號表示為：信號表示為： ()() cos coscos cossin cossin m m m m = FMc cfm fm c cf stAtt AtK Ad K A Att Atmt wj ww t t ww w ww 輊 =+ 臌 輊 =+ 犏 臌 輊 犏 =+ 犏 臌 輊 + 犏 臌 fm f mmm K A f m f 式中：為調(diào)頻指數(shù)，表示最大的相位偏移 (t)=cos() fmcfm d K Am dt 為最大的角頻偏。因為。 fm fmf 為最大

52、的頻偏 -模擬調(diào)制系統(tǒng) ()sin cP mm tmtwwww=- ( )cos mm m tAtw= ()cos cfmm tmtwwww=+ ( )cos mm m tAtw= PM信號波形信號波形FM信號波形信號波形 -模擬調(diào)制系統(tǒng) 小結(jié)：小結(jié)： ()()() ()( )( ) P f tK m tm t tKmdmd j jtttt = = 蝌 對調(diào)相波： 對調(diào)頻波： l調(diào)相波與調(diào)頻波兩者無大的差別，只討論調(diào)頻波。調(diào)相波與調(diào)頻波兩者無大的差別，只討論調(diào)頻波。 l調(diào)頻信號的二個重要參數(shù)：調(diào)頻信號的二個重要參數(shù)： 調(diào)頻指數(shù)調(diào)頻指數(shù): ()() max m = ff mKm t dt w w

53、 D = 瞬時相位偏移最大值 fmfm mK AwwD= 最大頻率偏移最大頻率偏移: -模擬調(diào)制系統(tǒng) l調(diào)頻波的頻譜分析很繁雜，實際中分成窄帶調(diào)頻和寬調(diào)頻波的頻譜分析很繁雜，實際中分成窄帶調(diào)頻和寬 帶調(diào)頻兩種情況分析。帶調(diào)頻兩種情況分析。 窄帶調(diào)頻窄帶調(diào)頻 2. 調(diào)頻波的頻譜調(diào)頻波的頻譜 窄帶調(diào)頻信號窄帶調(diào)頻信號NBFM： ()( ) ( )( ) ( ) cos coscossinsin cossin () FMcf cfcf cfc stAtKmd AtKmdAtKmd AtAKmdt wtt wttwtt wttw 輊 =+ 犏 臌 輊輊 =- 犏犏 臌臌 輊 - 犏 臌 蝌 應(yīng)用了窄帶

54、條件！ 滿足滿足 max ( ). 0 5 6 （或） f Kmd p tt 滿足 (或時，稱為寬帶調(diào)頻。 () ()() ()() cossin coscossinsinsinsin cos m mm m = = FMcf cfcf fc n n stAtmt AtmtAtmt Amnt J ww wwww ww + = - 輊 += 犏 臌 - + 先從單頻調(diào)制情況入手：先從單頻調(diào)制情況入手：()cos mm m ttw= 其中為貝塞爾函數(shù)，且有：其中為貝塞爾函數(shù)，且有：() f n m J fn n fn mJmJ1 -模擬調(diào)制系統(tǒng) 不同整數(shù)不同整數(shù)n的貝塞爾函數(shù)曲線圖：的貝塞爾函數(shù)曲線

55、圖： ( )()()() FMnfcmcm SAJmnnwpd wwwd www - =-+ 寬帶調(diào)頻信號的頻譜寬帶調(diào)頻信號的頻譜(單邊譜單邊譜)： l對不同的對不同的n，各頻率分量的幅度取決于，各頻率分量的幅度取決于Jn(mf)，其正負及，其正負及 大小可由上圖查找。大小可由上圖查找。 l對給定的對給定的mf，單頻頻譜包括：，單頻頻譜包括： ,.,.2 ccmcmcm nwwwwwww北 即包含有無限多個邊頻。即包含有無限多個邊頻。 ()考察含的項 cm nd www- mf Jn(mf) -模擬調(diào)制系統(tǒng) 寬帶調(diào)頻信號的頻譜圖寬帶調(diào)頻信號的頻譜圖(單頻調(diào)制，單邊譜，單頻調(diào)制，單邊譜，mf=5

56、) lJn為奇數(shù)階時，分布在載頻為奇數(shù)階時，分布在載頻c兩邊的邊頻具有相反符號；兩邊的邊頻具有相反符號； Jn偶數(shù)時，具有相同符號偶數(shù)時，具有相同符號。 n c = cm =+ -模擬調(diào)制系統(tǒng) l調(diào)頻波可以展開無限多頻率分量，理論上頻帶為無限寬，調(diào)頻波可以展開無限多頻率分量，理論上頻帶為無限寬， 但但Jn(mf)隨隨n增大而減小，因此增大而減小，因此大部分能量還是主要集大部分能量還是主要集 中在載頻附近。中在載頻附近。 l把幅度小于把幅度小于0.1倍載波幅度的邊頻忽略不計，一般取倍載波幅度的邊頻忽略不計，一般取 n=mf+1，因為因為n mf + 1以上的邊頻幅度均小于以上的邊頻幅度均小于0.

57、1，所，所 以以調(diào)頻帶寬調(diào)頻帶寬(見上圖見上圖)為：為： () 221 () FMmfm Bnfmf=+ 卡森公式 () ()2 2 FMfmmm Bm ffff f =+=D+ D 也可寫成： 是最大瞬時頻率的偏移。 例：例： () m 510調(diào)頻指數(shù)，信號頻率單音頻 fZ mfKH= ()25110120 FMZZ BKHKH=+= 而調(diào)幅帶寬而調(diào)幅帶寬 2 1020 FMZZ BKHKH= 倍！倍！ -模擬調(diào)制系統(tǒng) l以上討論的是單音頻。如果用包含許多頻率成分以上討論的是單音頻。如果用包含許多頻率成分 的非周期信號進行寬帶調(diào)頻時，還會有許多交叉的非周期信號進行寬帶調(diào)頻時，還會有許多交叉

58、調(diào)制項。非線性關(guān)系使頻譜分析更為復(fù)雜。調(diào)制項。非線性關(guān)系使頻譜分析更為復(fù)雜。 l理論和實際都表明，對于一般調(diào)制信號，頻譜還理論和實際都表明，對于一般調(diào)制信號，頻譜還 是分布在是分布在c附近，帶寬仍可用卡森公式估算，即附近，帶寬仍可用卡森公式估算，即 但式中但式中fm是指調(diào)制信號頻譜中的最高頻率。寬帶調(diào)頻信是指調(diào)制信號頻譜中的最高頻率。寬帶調(diào)頻信 號的頻帶大于窄帶調(diào)頻帶寬。號的頻帶大于窄帶調(diào)頻帶寬。 () ()21 2 FMfmm Bmfff=+=D+ 調(diào)頻信號的功率分配調(diào)頻信號的功率分配 可證：調(diào)頻信號的平均功率等于未調(diào)頻前載波的平均功率。可證：調(diào)頻信號的平均功率等于未調(diào)頻前載波的平均功率。

59、表明調(diào)制后的總功率沒有變化，只是將表明調(diào)制后的總功率沒有變化，只是將原來載波功率中的原來載波功率中的 一部分分配給每個邊頻分量，一部分分配給每個邊頻分量，各邊頻的功率分配與調(diào)頻指各邊頻的功率分配與調(diào)頻指 數(shù)數(shù)mf有關(guān)。有關(guān)。 122 12 f fFMfm fFMm m mBm ff mBf 越大，頻帶越寬。 時， 時，與窄帶相同。 -模擬調(diào)制系統(tǒng) 3. 調(diào)頻信號的產(chǎn)生調(diào)頻信號的產(chǎn)生 調(diào)頻信號的產(chǎn)生有兩種方法：直接法和間接法。調(diào)頻信號的產(chǎn)生有兩種方法：直接法和間接法。 l直接調(diào)頻法是利用壓控振蕩器直接調(diào)頻法是利用壓控振蕩器(VCO，Voltage Controlled Oscillator）作為

60、調(diào)制器，調(diào)制信號直接）作為調(diào)制器，調(diào)制信號直接 作用于壓控振蕩器，使輸出頻率隨調(diào)制信號變化而變作用于壓控振蕩器，使輸出頻率隨調(diào)制信號變化而變 化，形成等幅振蕩信號，即調(diào)頻信號。化，形成等幅振蕩信號，即調(diào)頻信號。 壓 控 振 蕩 器 f (t)sNBFM(t) m(t) SFM(t) ( ) 0 i if VCO K m t w ww=+ 的振蕩頻率正比于輸入信號電壓： -模擬調(diào)制系統(tǒng) 振振 蕩蕩 器器 LC m（t） 調(diào)頻電路示意圖調(diào)頻電路示意圖 如果壓控振蕩器為如果壓控振蕩器為LC回路諧振元件，則回路諧振元件，則 通過改善通過改善LC值，可改變回路的諧振頻率，值，可改變回路的諧振頻率， 比如