第三章模擬調制系統(tǒng)

1、準備知識：信號的傳輸準備知識：信號的傳輸 一、基帶信號傳輸和頻帶傳輸一、基帶信號傳輸和頻帶傳輸 二、調制：二、調制： 調制是讓調制是讓基帶信號基帶信號f(t)f(t)去控制去控制載波載波的某個的某個( (或某些或某些) ) 參數(shù)，使該參數(shù)按照信號參數(shù)，使該參數(shù)按照信號f(t)f(t)的規(guī)律變化的過程。常說的規(guī)律變化的過程。常說 的信號調制指連續(xù)波調制。的信號調制指連續(xù)波調制。 （2 2）已調信號的表示）已調信號的表示： 0 ( )( )cos( )tA ttt 0 ( )( )cos( )tA ttt 已調信號由已調信號由振幅振幅A A（t t）、頻率頻率0 0和和相位相位(t)(t)三個三個

2、 參數(shù)構成。改變三個參數(shù)中的任何一個都可實現(xiàn)調參數(shù)構成。改變三個參數(shù)中的任何一個都可實現(xiàn)調 制，使之攜帶消息信號的信息。制，使之攜帶消息信號的信息。 三、調制分類三、調制分類 角度調制角度調制 模擬調制模擬調制: : 調制信號是模擬信號調制信號是模擬信號 數(shù)字調制數(shù)字調制: : 調制信號是數(shù)字信號調制信號是數(shù)字信號 注意區(qū)別注意區(qū)別 調制信號調制信號 和已調信號和已調信號( )f t ( ) t 模擬調制模擬調制 幅度調制幅度調制 角度調制角度調制 AMAM DSBDSB SSBSSB VSBVSB FMFM PMPM 第第3 3章章 模擬調制系統(tǒng)模擬調制系統(tǒng) 3 31 1 幅度調制幅度調制

3、作用：作用： 幅度調制是高頻正弦波的幅度隨調制信號作線性幅度調制是高頻正弦波的幅度隨調制信號作線性 變化的過程。從頻譜上看，已調信號的頻譜僅僅是基變化的過程。從頻譜上看，已調信號的頻譜僅僅是基 帶信號頻譜的搬移，故也稱帶信號頻譜的搬移，故也稱線性調制。線性調制。 分類：分類： 基本作用：基本作用：頻率搬移。頻率搬移。目的：進行目的：進行頻率變換頻率變換，使信號，使信號 能夠有效地傳輸能夠有效地傳輸( (輻射輻射) )或者實現(xiàn)信道的多路復用?；蛘邔崿F(xiàn)信道的多路復用。 3.1.1 3.1.1 標準調幅標準調幅(AM)(AM) 一、標準調幅的波形及頻譜一、標準調幅的波形及頻譜 假設調制信號為假設調制

4、信號為 f(t)f(t)， 載波信號為載波信號為 C(t)C(t)A A0 0cos(cos(0 0t t十十0 0) )， 則已調信號可寫為則已調信號可寫為 000 ( )( )cos(3.1) AM tAf tt 為了求得為了求得已調波的頻譜已調波的頻譜，將式，將式(3(31)1)寫成指數(shù)形式寫成指數(shù)形式 ( (為了方便，假定為了方便，假定0 0=0)=0) 若若f(t)F()，由傅里葉變換的頻移性質，有，由傅里葉變換的頻移性質，有 00 0 ( )( ) 2 jtjt AM ee tAf t 0 0 0 000 ( )() 2() jt jt f t eF A eA 000000 000

5、00 11 ( )22 22 1 2 AM AFAF AFF 結論：結論： (1)(1)調幅過程使原始頻譜調幅過程使原始頻譜F()搬移了搬移了。，搬移后的，搬移后的 頻譜中包含頻譜中包含載波分量載波分量A0 (-0)+ (+0)和和邊帶分邊帶分 量量F(-0)+F(+0)2。 （4 4）對于所有）對于所有t t，必須，必須 （3）AM波占用的帶寬是消息帶寬波占用的帶寬是消息帶寬Wm的的2倍倍，即，即2Wm。 0 max ( )f tA 解：解：由式由式(3(31)1)可得可得 f(t)的傅里葉變換的傅里葉變換 例例31 設調制信號設調制信號 f(t) 是單音信號是單音信號 式中，式中，Am為振

6、幅，為振幅，m為調制信號角頻率。又設載波為為調制信號角頻率。又設載波為 試確定已調信號的表達式及頻譜。試確定已調信號的表達式及頻譜。 ( )cos mm f tAt 00 ( )cosc tAt 00 00 ( )coscos 1coscos AMmm AMm tAAtt Att 0 max ( )f tA 1 AM ( ) mmm FA 則有：則有： 00000 00 2 2 m AMmm m mm A A A 其波形和頻譜如圖其波形和頻譜如圖3 32 2所示。所示。 二二AMAM波的產生波的產生 00 ( )( )cos AM tAf tt AM波產生原理框圖波產生原理框圖 三、三、AM波

7、的功率和效率波的功率和效率 由于由于 1 1、功率、功率 222222 00000 ( )cos( ) cos2( )cos AMAM PtAtf ttA f tt 2 00 1 cos1 cos2 2 tt 0 cos20t而而 0f t 調幅波的總平均功率等于信號調幅波的總平均功率等于信號 的均方值，即的均方值，即( ) AM t 因此，式因此，式 式中式中 2 2、效率、效率 22 0 ( ) 22 AMcf Af t PPP 2 0 2 2 ( ) 2 c f A P f t P 載波功率載波功率 邊帶功率邊帶功率 2 22 0 ( ) ( ) f AM cf P f t PP Af

8、t 3.1.2 3.1.2 抑制載波雙邊帶調幅抑制載波雙邊帶調幅(DSB)(DSB) 綜上綜上，AM信號中載波分量并不攜帶信息，卻占據(jù)信號中載波分量并不攜帶信息，卻占據(jù)50%50% 以上的功率，這部分功率是白白浪費掉的。如果將載以上的功率，這部分功率是白白浪費掉的。如果將載 波完全抑制掉，則可提高效率。波完全抑制掉，則可提高效率。 只要在只要在AM波中令波中令A00即可達到，即可達到， 這稱為：這稱為： 抑制載波雙邊帶調幅抑制載波雙邊帶調幅(DSB)。 一、一、DSB數(shù)學表達式數(shù)學表達式 00 1 ( ) 2 DSB FF 在式在式(31)中，令中，令A00，便得，便得DSB的時域表達式的時域

9、表達式 令式令式(33)中的中的A00，DSB信號的頻譜信號的頻譜 由于由于DSBDSB的頻譜中沒有載波分量，所以的頻譜中沒有載波分量，所以 0 ( )( )cos DSB tf tt假定假定00， 2 ( ) /2 DSBf PPf t 二、二、DSBDSB頻譜頻譜 包絡形狀不再與包絡形狀不再與f(t)f(t)的形狀相同，而是按的形狀相同，而是按 f(t)f(t) 的規(guī)律變化。的規(guī)律變化。 三、三、DSBDSB實現(xiàn)實現(xiàn) DSB調制的數(shù)學模型 3.1.3 3.1.3 單邊帶調幅單邊帶調幅(SSB)(SSB) 一、一、SSBSSB的頻譜的頻譜 SSB 頻譜頻譜 DSB USB 二、二、SSBSS

10、B實現(xiàn)實現(xiàn) 1 1、頻域實現(xiàn)方法、頻域實現(xiàn)方法 SSBSSB信號在時域的表達式為：信號在時域的表達式為： 0000 ( )( )cos( )sin(3.26) SSB tf ttf tt 下邊帶取“+”；上邊帶取“-” 2 2、時域實現(xiàn)方法、時域實現(xiàn)方法 為為f(t)f(t)的希爾伯特變換，即的希爾伯特變換，即 1 ( )=f(t)f t t 從而可以通過移相法產生從而可以通過移相法產生SSBSSB信號。信號。 三、單邊帶調制特點：三、單邊帶調制特點： ()SSBmB (1)SSB (1)SSB 信號的包絡更不能反映調制信號的波形，不信號的包絡更不能反映調制信號的波形，不 能用包絡檢波解調能用

11、包絡檢波解調. . (2)(2)不含載波頻率分量，可節(jié)省載波發(fā)射功率不含載波頻率分量，可節(jié)省載波發(fā)射功率. . (3) (3) 只有只有AMAM、DSB DSB 的一半的一半. . (4)SSB (4)SSB 的功率和效率的功率和效率. . 2 1 ( ) ,1 4 SSBSSB pf t SSBm BW F 3 31 14 4 殘留邊帶調幅殘留邊帶調幅(VSB,vestigial (VSB,vestigial sideband)sideband) 當調制信號的頻譜當調制信號的頻譜具有豐富的低頻分量具有豐富的低頻分量時，上下時，上下 邊帶很難分離。因此，不宜采用邊帶很難分離。因此，不宜采用SS

12、BSSB調制傳輸。調制傳輸。 一一、 SSBSSB調制的局限調制的局限 二二、 VSBVSB調制調制 )(F )(VSB m m m c c 0 0 圖圖3.7 3.7 殘留邊帶信號頻譜殘留邊帶信號頻譜 （a a） 調制信號頻譜調制信號頻譜 （b b） 殘留邊帶信號的頻譜殘留邊帶信號的頻譜 0 cost )( VSB H )(tf)(t VSB 0 圖中圖中 為殘留邊帶濾波器的傳遞函數(shù)為殘留邊帶濾波器的傳遞函數(shù). . ) ( VSBH )( VSB H 殘留邊帶信號的產生殘留邊帶信號的產生 VSBVSB通常用濾波法產生，其模型為：通常用濾波法產生，其模型為： 殘留下邊帶殘留下邊帶 的濾波器的的

13、濾波器的 傳遞函數(shù)傳遞函數(shù) 殘留上邊帶殘留上邊帶 的濾波器的的濾波器的 傳遞函數(shù)傳遞函數(shù) 0 0 0 0 以殘留下邊帶為例以殘留下邊帶為例: : 在接收端經(jīng)解調過程將兩個頻譜搬到一起就可以在接收端經(jīng)解調過程將兩個頻譜搬到一起就可以 不失真地恢復信號不失真地恢復信號f(t)f(t)，如圖中央虛線圖形所示。在，如圖中央虛線圖形所示。在 滿足補償條件下，它的形狀與滿足補償條件下，它的形狀與F()F()形狀完全相同。形狀完全相同。 )(F )(VSB m m m c c 0 0 互補對稱特性互補對稱特性意味著，將意味著，將H HV V( () )分別搬移分別搬移0 0和和0 0， 便得如圖便得如圖3

14、38(b)8(b)所示的所示的H HV V( (+ +0 0) )和和H HV V( (0 0) )，將，將 它們相加，結果恒為常數(shù)。即在它們相加，結果恒為常數(shù)。即在0 0W Wm m范圍內范圍內 式式(3.9)(3.9)是是無失真恢復原信號無失真恢復原信號f(t)f(t)的必要條件的必要條件。 00 cost )( VSB H )(tf)(t VSB 00 3.9 VSBVSB HH常數(shù)（） VSB的數(shù)學模型的數(shù)學模型 三、三、VSBVSB調制的特點調制的特點 具有雙邊帶的良好的具有雙邊帶的良好的低頻基帶特性低頻基帶特性, ,但但 1.1.VSBVSB比要求具有陡峭截止特性的比要求具有陡峭截

15、止特性的SSB SSB 濾波器易實現(xiàn)。濾波器易實現(xiàn)。 VSBDSB BB 3.1.5 3.1.5 調幅信號的解調調幅信號的解調 調制是將低頻信號的頻譜搬移到載頻位置。解調就是調制是將低頻信號的頻譜搬移到載頻位置。解調就是 從已調信號的頻譜中，將位于載頻的信號頻譜再搬回從已調信號的頻譜中，將位于載頻的信號頻譜再搬回 來。來。調制和解調都要完成頻譜搬移調制和解調都要完成頻譜搬移。 相干解調相干解調 1 1、相干解調、相干解調 2 2、非相干解調、非相干解調 調幅信號的解調調幅信號的解調 解調：解調： 調制的逆過程叫做解調。調制的逆過程叫做解調。 對于標準調幅信號，其包絡與調制信號對于標準調幅信號，

16、其包絡與調制信號f(t)成正比，可成正比，可 采用包絡檢波進行解調采用包絡檢波進行解調 非相干解調非相干解調 一、一、相干解調相干解調 實現(xiàn)方法：實現(xiàn)方法：相干解調由乘法器和低通濾波器實現(xiàn)。相干解調由乘法器和低通濾波器實現(xiàn)。 關鍵技術：關鍵技術：為了不失真地恢復信號，相干解調要求為了不失真地恢復信號，相干解調要求本本 地載波和發(fā)送載波必須相干或同步。地載波和發(fā)送載波必須相干或同步。即即要求本地載波要求本地載波 和接收信號的載波必須保持同頻同相，故相干解調也和接收信號的載波必須保持同頻同相，故相干解調也 叫做同步解調。叫做同步解調。 相干解調數(shù)學模型相干解調數(shù)學模型 本地載波信號 接收信號解調信

17、號 1 1、標準調幅、標準調幅(AM)(AM)和雙邊帶信號（和雙邊帶信號（DSBDSB）的相干解調）的相干解調 (1)(1)、標準調幅信號、標準調幅信號(AM)的相干解調的相干解調 設相干解調器的輸入為設相干解調器的輸入為AM信號信號 000 ( )( ) cos AM tAf tt 與本地載波與本地載波 相乘后得相乘后得 0 cost 0000 0000 ( )( ) coscos ( )coscos 2 2 p utAf ttt Af tt 00 ( )( ) cos(3.23) 2 d utAf t 低通濾波器濾除低通濾波器濾除220 0頻率分量，得輸出信號頻率分量，得輸出信號 消除消除

18、(A0/2)，因而可不失真地恢復信號，因而可不失真地恢復信號f(t)。 (2)(2)、雙邊帶信號（、雙邊帶信號（DSBDSB）的解調）的解調 0 ( )( )(3.24) 22 d utAf t ( )( )(3.25) 2 d utf t 當當 ，即載波同步時，即載波同步時 0 2 2、單邊帶信號的解調、單邊帶信號的解調 設相干解調器的輸入為設相干解調器的輸入為SSBSSB信號信號 0000 ( )( )cos( )sin(3.26) SSB tf ttf tt 與本地載波與本地載波 相乘后得相乘后得 0 cost 00 0000 ( )( )cos( )sin2 ( )cos 2( )si

19、n 22 (3.27) p utf tf t f ttf tt 下邊帶取“+”；上邊帶取“-” 低通濾波器濾除低通濾波器濾除220 0頻率成分，輸出信號頻率成分，輸出信號 無失真地恢復了信號無失真地恢復了信號f(t)f(t)。 00 ( )( )cos( )sin2(3.28) d utf tf t 當當 時時 0 ( )( ) 2(3.29) d utf t 二、標準調幅信號的非相干解調二、標準調幅信號的非相干解調 檢波器檢波器LPF )(t AM 0 )(Atf 充電充電 放電放電 )(t AM CR 0 )()(Atftud 檢波過程波形檢波過程波形 檢波器輸出波形檢波器輸出波形 )(t

20、ud 解調采用包絡檢波電路很簡單，而且解調后信號的解調采用包絡檢波電路很簡單，而且解調后信號的 幅度比相干解調的幅度大一倍。幅度比相干解調的幅度大一倍。 0 ( )( )(3.37) d utAf t 二、二、DSBDSB調幅信號的非相干解調調幅信號的非相干解調同步檢波同步檢波 3.1.6 3.1.6 線性調制系統(tǒng)的抗噪聲性能線性調制系統(tǒng)的抗噪聲性能 之前介紹的調制、解調過程都是在沒有噪聲的條件之前介紹的調制、解調過程都是在沒有噪聲的條件 下進行分析的，而實際系統(tǒng)避免不了噪聲的影響，因此下進行分析的，而實際系統(tǒng)避免不了噪聲的影響，因此 本節(jié)介紹信道在高斯白噪聲的背景下，各種線性調制系本節(jié)介紹信

21、道在高斯白噪聲的背景下，各種線性調制系 統(tǒng)的抗噪聲性能。統(tǒng)的抗噪聲性能。 圖中，圖中，sm(t) - - 已調信號已調信號 n(t) - - 信道加性高斯白噪聲信道加性高斯白噪聲 ni (t)- - 帶通濾波后的噪聲帶通濾波后的噪聲( (平穩(wěn)窄帶高斯噪聲平穩(wěn)窄帶高斯噪聲) ) mo(t) - -輸出有用信號輸出有用信號 no(t) - -輸出噪聲輸出噪聲 ( )( )cos( )sin iccsc n tn ttn tt ( )( )cos( ) ic n tV ttt isci Ntntntn)()()( 222 BnN i0 2 oo 2 o o ( ) ( ) Sm t N n t 解調

22、器輸出有用信號的平均功率 解調器輸出噪聲的平均功率 ii NS NS G / / 00 2 2 S( ) ( ) im i i St N n t 解調器輸入已調信號的平均功率 解調器輸入噪聲的平均功率 ( ) m st LPF BPF )(tn ( ) m st )(tni )(tno o( ) m t cos ct ( )( )cos mc stm tt 2 11 ( )cos( )( )cos2 22 cc m ttm tm tt o 1 ( )( ) 2 m tm t 22 oo 1 ( )( ) 4 Sm tm t ttnttntn cscci sin)(cos)( )( tttntt

23、nttn ccsccci cossin)(cos)(cos)( 2sin)(2cos)( 2 1 )( 2 1 ttnttntn csccc o 1 ( )( ) 2 c n tn t 22 oo 1 ( )( ) 4 c Nn tn t 2 o0 111 ( ) 444 ii Nn tNn B )( 2 1 cos)()( 2 2 2 tmttmtsS cmi Bn tm N S i i 0 2 )( 2 1 2 2 o o0 1 ( ) ( ) 4 1 4 i m t Sm t Nn B N BnN i0 oo / 2 / DSB ii SN G SN 單邊帶信號的解調方法與雙邊帶信號類似

24、，區(qū)別僅在單邊帶信號的解調方法與雙邊帶信號類似，區(qū)別僅在 于解調器之前的帶通濾波器的帶寬和中心頻率不同。前者于解調器之前的帶通濾波器的帶寬和中心頻率不同。前者 帶通濾波器的帶寬是后者的一半。帶通濾波器的帶寬是后者的一半。 2 o0 111 ( ) 444 ii Nn tNn B o 1 ( )( ) 4 m tm t 22 oo 1 ( )( ) 16 Sm tm t 2 2 o o0 1 ( ) ( ) 16 1 4 4 i m t Sm t Nn B N oo / 1 / SSB ii SN G SN 2 0 1 ( ) 4i i mt S Nn B 而：而： 討論：討論： 1 1、G G

25、DSB DSB = 2G = 2GSSB SSB，不能說明 ，不能說明DSBDSB系統(tǒng)的抗噪聲性能比系統(tǒng)的抗噪聲性能比SSBSSB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，在相同的噪聲因為，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，所以兩者的輸出功率譜密度條件下，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。信噪比是在不同條件下得到的。 2、如果我們在相同的輸入信號功率，相同的輸入噪聲功率譜、如果我們在相同的輸入信號功率，相同的輸入噪聲功率譜 密度，相同的基帶信號帶寬條件下，對這兩種調制方式進行密度，相同的基帶信號帶

26、寬條件下，對這兩種調制方式進行 比較，比較，可以發(fā)現(xiàn)它們的輸出信噪比是相等的。這就是說，兩可以發(fā)現(xiàn)它們的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。者的抗噪聲性能是相同的。但但SSB所需的傳輸帶寬僅是所需的傳輸帶寬僅是DSB 的一半，因此的一半，因此SSB得到普遍應用。得到普遍應用。 3、VSB系統(tǒng)的抗噪聲性能分析方法相似，但因系統(tǒng)的抗噪聲性能分析方法相似，但因VSB濾波器頻濾波器頻 率特性形狀不同，計算比較復雜。在殘留部分不大時，其抗率特性形狀不同，計算比較復雜。在殘留部分不大時，其抗 噪聲性能可近似認為與噪聲性能可近似認為與SSB相同。相同。 3.2 角度調制角度調制 一、角

27、度調制一、角度調制 載波的載波的相角相角受調制信號的控制而變化的過程叫做受調制信號的控制而變化的過程叫做 角度調制角度調制。在角度調制過程中，載波的振幅保持不。在角度調制過程中，載波的振幅保持不 變。相角隨時間瞬時變化。變。相角隨時間瞬時變化。 二、角度調制屬于非線性調制二、角度調制屬于非線性調制 線性調制是通過改變載波的振幅實現(xiàn)調制信號的線性調制是通過改變載波的振幅實現(xiàn)調制信號的 頻譜搬移（線性變換）；而非線性調制中是載波的頻頻譜搬移（線性變換）；而非線性調制中是載波的頻 率或相位隨基帶信號變化，通過改變載波的頻率或相率或相位隨基帶信號變化，通過改變載波的頻率或相 位來實現(xiàn)調制信號的頻譜搬移

28、（已調信號的頻譜與調位來實現(xiàn)調制信號的頻譜搬移（已調信號的頻譜與調 制信號的頻譜之間不存在線性關系），會產生與頻譜制信號的頻譜之間不存在線性關系），會產生與頻譜 搬移不同的搬移不同的新的頻率分量新的頻率分量; ; 三、角度調制分類：三、角度調制分類： 四、角度調制特點：四、角度調制特點： 相位調制相位調制(PM)(PM) 頻率調制頻率調制(FM)(FM) 3 32 21 1 基本定義基本定義 角調波可以定義為角調波可以定義為具有具有恒定振幅恒定振幅A A和瞬時相角和瞬時相角(t)(t)的的 正弦波正弦波，即，即 式中，式中，(t)(t)是時間的函數(shù)。是時間的函數(shù)。瞬時頻率瞬時頻率(t)(t)和

29、瞬時相和瞬時相 角角(t)(t)，關系如下，關系如下 ( )cos( )(3.45)tAt ( )( )(3.46)tdtdt 一、調相波一、調相波 若正弦波的瞬時相角若正弦波的瞬時相角(t)與信號與信號f(t)呈呈線性函數(shù)關系線性函數(shù)關系， 就稱之為就稱之為PMPM波波。因此因此 由式由式(3(346)46)和式和式(3(347)47)可得可得PMPM波的瞬時頻率波的瞬時頻率 00 ( )( )(3.47) PMp ttK f t max ( )( )(3.48) PMp tKf t 0 ( )( )(3.49) p tK df tdt PM波可表示為波可表示為 00 ( )cos( )(3

30、.50) PM p tAtK f t 對于單音調制信號對于單音調制信號 , ,則則( )cos mm f tAt 00 00 ( )coscos coscos(3.51) PM pmm PMm tAtK At Att 式中式中 (3.52) PMpm KA PMpm K A PM PMm pmm K A PM m 二、調頻波二、調頻波 若正弦波的瞬時頻率若正弦波的瞬時頻率(t)(t)與信號與信號f(t)f(t)呈線性函數(shù)關呈線性函數(shù)關 系，則稱之為系，則稱之為FMFM波。因此波。因此 0 ( )( )(3.53) f tK f t 00 ( )( )( )(3.54) f tt dttKf t

31、 dt 于是于是FMFM波可表示為波可表示為 對于單音調制信號對于單音調制信號 f(t)Amcosmt ,則則 00 00 ( )cossin cossin(3.56) FM fm m m FMm K A tAtt Att 00 ( )cos( )3.55 FM f tAtKf t dt 式中式中(3.57) fm FM mm K A FM 由式由式(3(353)53)可得調頻波的可得調頻波的最大頻率偏移最大頻率偏移 對于單音調制對于單音調制 因此因此 max ( )(3.58) f Kf t (3.59) fm K A (3.60) FM m 三、三、FMFM和和PMPM之間的關系之間的關系

32、 PMPM和和FMFM并無本質區(qū)別。并無本質區(qū)別。PMPM和和FMFM是密切相關的。是密切相關的。 PM PM和和FMFM只是頻率和相位的變化規(guī)律不同而已。只是頻率和相位的變化規(guī)律不同而已。在在PMPM中中， 角度隨調制信號線性變化；角度隨調制信號線性變化；而在而在FMFM中中，角度隨調制信號角度隨調制信號 的積分線性變化。的積分線性變化。 FM與PM的關系 角度調制已調波的頻譜不再保持原來基帶頻譜的角度調制已調波的頻譜不再保持原來基帶頻譜的 結構，而是產生新的頻譜分量結構，而是產生新的頻譜分量非線性調制非線性調制 3 32 22 2 角調波的頻帶寬度角調波的頻帶寬度 由于由于FM波具有無窮多

33、的邊頻，從理論上講，波具有無窮多的邊頻，從理論上講，F(xiàn)M 波的頻譜為無限寬。波的頻譜為無限寬。 角調制信號的帶寬取決于相位偏移的大小。角調制信號的帶寬取決于相位偏移的大小。根據(jù)根據(jù) 調制后載波瞬時相位偏移的大小，可以將角度調制分調制后載波瞬時相位偏移的大小，可以將角度調制分 為為寬帶與窄帶寬帶與窄帶兩種。兩種。 當當FM FM 1 1 時時寬帶調頻寬帶調頻 BFM 2 f 當當FM FM 1 1 時時窄帶調頻窄帶調頻 BFM=2fm BFM=2( FM+1)fm=2(f+fm)卡森公式卡森公式 其中其中： fm為基帶信號的最高頻率為基帶信號的最高頻率 對于對于FMFM波，波，F(xiàn)M FM的不同，

34、調頻波的頻譜結構不同。 的不同，調頻波的頻譜結構不同。 一個廣泛用來計算一個廣泛用來計算FMFM波頻帶寬度的公式波頻帶寬度的公式（卡森公式）（卡森公式） FM m BPM=2(PM+1)fm 其中：其中： f fm m為基帶信號的最高頻率為基帶信號的最高頻率. . 當當PM PM 1 1 時時窄帶調相窄帶調相 BPM=2fm 當當PM PM 1 1 時時寬帶調相寬帶調相 BPM 2PMfm= 2 PM fm PM m 3 32 23 3 角調波的功率角調波的功率 可以證明，角調波（可以證明，角調波（FMFM、PMPM）的功率為：）的功率為： 可見：可見：角調波的總功率角調波的總功率等于未調的載

35、波功率等于未調的載波功率，但是，但是， 角度調制影響了信號的角度調制影響了信號的帶寬帶寬（非線性調制）（非線性調制） 。 而在而在AMAM中，調制過程影響功率的峰值和平均值，而中，調制過程影響功率的峰值和平均值，而 信號信號帶寬帶寬不受影響（線性調制）。不受影響（線性調制）。 2 2 A P 0 ( )( ) f tK f t 3 32 24 4 調頻信號的產生調頻信號的產生 一、直接調頻法：一、直接調頻法：用調制信號直接去控制載波振蕩器用調制信號直接去控制載波振蕩器 的頻率，使其按調制信號的規(guī)律線性地變化。的頻率，使其按調制信號的規(guī)律線性地變化。 1 1、壓控振蕩器：、壓控振蕩器：每個壓控振

36、蕩器每個壓控振蕩器(VCO)(VCO)自身就是一個自身就是一個 FMFM調制器，因為它的振蕩頻率正比于輸入控制電壓，調制器，因為它的振蕩頻率正比于輸入控制電壓， 即：即： 2 2、LCLC振蕩器：用變容二極管實現(xiàn)直接調頻振蕩器：用變容二極管實現(xiàn)直接調頻 ( )f t( ) FM t ( )f t ( ) WBFM t ( ) NBFM t 0 cosAt 間接調頻法廣泛應用于調頻廣播發(fā)射機間接調頻法廣泛應用于調頻廣播發(fā)射機 二、間接法調頻二、間接法調頻 阿姆斯特朗（阿姆斯特朗（ArmstrongArmstrong）法）法 原理：原理：先將調制信號積分，然后對載波進行調相，即先將調制信號積分，然

37、后對載波進行調相，即 可產生一個窄帶調頻可產生一個窄帶調頻(NBFM)(NBFM)信號，再經(jīng)信號，再經(jīng)n n次倍頻器得次倍頻器得 到寬帶調頻到寬帶調頻 (WBFM) (WBFM) 信。信。 3 32 25 5 調頻信號的解調調頻信號的解調 ( )cos( ) FMcf tAtKf t dt o( ) ( ) f m tK f t 一、非相干解調：一、非相干解調： 調頻信號的一般表達式為調頻信號的一般表達式為 解調器的輸出應為解調器的輸出應為 完成這種頻率完成這種頻率- -電壓轉換關系的器件是頻率檢波器電壓轉換關系的器件是頻率檢波器 鑒頻器。鑒頻器。 ( )cos( ) ( )( ) cos(

38、)() ( )( ) FMcf dcfcf odf tAtKf t dt tAK f ttKf t dt m tK K f t 調幅調頻信號 ( ) FM t( ) d t 例：例：振幅鑒頻器振幅鑒頻器 振幅鑒頻器方框圖：振幅鑒頻器方框圖： 限幅器的作用是消除限幅器的作用是消除 信道中噪聲等引起的信道中噪聲等引起的 調頻波的幅度起伏。調頻波的幅度起伏。 ( )( )sin( ) dcfcf tAK f ttKf t dt o ( )( ) df m tK K f t 包絡檢波器則將其幅度變化檢出并濾去直流，再包絡檢波器則將其幅度變化檢出并濾去直流，再 經(jīng)低通濾波后即得解調輸出經(jīng)低通濾波后即得解調輸出 微分器的作用是把幅度恒定的調頻波微分器的作用是把幅度恒定的調頻波 變成幅度變成幅度 和頻率都隨調制信號和頻率都隨調制信號f f( (t t) )變化的調幅調頻變化的調幅調頻 。 ( ) FM t ( ) d t 二、相干解調：二、相干解調：