精華資料通信道理模擬調(diào)制系統(tǒng)PPT課件

1、1第5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 調(diào)制的目的 提高無線通信時的天線輻射效率。 把多個基帶信號分別搬移到不同的載頻處，以實現(xiàn)信道的多路復用，提高信道利用率。 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。 調(diào)制方式 模擬調(diào)制 數(shù)字調(diào)制 常見的模擬調(diào)制 幅度調(diào)制：調(diào)幅、雙邊帶、單邊帶和殘留邊帶 角度調(diào)制：頻率調(diào)制、相位調(diào)制 閱伯異沈慘康駝德又今檻劇附省既詩患美鋁懊鄖圃僻駿痊絞馱丁翱趙帝戚通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】第1頁/共125頁2第5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 5.1幅度調(diào)制（線性調(diào)制）的原理 一般原理 表示式：設：正弦型載波為式中，A 載波幅度； c 載波角頻

2、率； 0 載波初始相位（以后假定0 0）。 則根據(jù)調(diào)制定義，幅度調(diào)制信號（已調(diào)信號）一般可表示成式中， m(t) 基帶調(diào)制信號。0( )coscc tAt( )( )cosmcstAm tt踴仗搽佑披掙眷翻折坎炒炬滴輯牢辜吟駛調(diào)誅閨雨裙傻淀妊鼓胚猿鉀絡鄲通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】第2頁/共125頁3第5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 頻譜設調(diào)制信號m(t)的頻譜為M()，則已調(diào)信號的頻譜為 由以上表示式可見，在波形上，已調(diào)信號的幅度隨基帶信號的規(guī)律而正比地變化；在頻譜結(jié)構(gòu)上，它的頻譜完全是基帶信號頻譜在頻域內(nèi)的簡單搬移(精確到常數(shù)因子)。由于這種搬移是線性的，因此，幅度調(diào)制通常又稱為線

3、性調(diào)制。但應注意，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系。事實上，任何調(diào)制過程都是一種非線性的變換過程。 ( )()2mccASMM洼鄙釣注稍戰(zhàn)鉀刁血漬憶參俊均悄疚曙丙傅撤胸裔欄究彩文臥發(fā)欽鉑鈕籃通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】第3頁/共125頁4第5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 調(diào)幅（AM） 時域表示式式中 m(t) 調(diào)制信號，均值為0； A0 常數(shù)，表示疊加的直流分量。 頻譜：若m(t)為確知信號，則AM信號的頻譜為若m(t)為隨機信號，則已調(diào)信號的頻域表示式必須用功率譜描述。 調(diào)制器模型00( )( )coscos( )cosAMcccstAm ttAtm t

4、t01( ) ()()()()2AMccccSAMM 誹賞瘧授拌魏頤箔圣贏三酮桑巨爾碎頓名求昔襲峻削抖鑷孿痘紗馱醒小隸通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】第4頁/共125頁5第5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 波形圖 由波形可以看出，當滿足條件：|m(t)| A0 時，其包絡與調(diào)制信號波形相同，因此用包絡檢波法很容易恢復出原 始調(diào)制信號。 否則，出現(xiàn)“過調(diào)幅”現(xiàn)象。這時用包絡檢波將發(fā)生失真。但是，可以采用其他的解調(diào)方法，如同步檢波。 猖錘要抨湖就涉藉噎斗某若只甫補抽探躁婿廄苦赴園恰釜舌掖膨看蛔彝廷通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】第5頁/共125頁6第5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 頻譜圖 由

5、頻譜可以看出，AM信號的頻譜由載頻分量上邊帶下邊帶三部分組成。 上邊帶的頻譜結(jié)構(gòu)與原調(diào)制信號的頻譜結(jié)構(gòu)相同，下邊帶是上邊帶的鏡像。 載頻分量載頻分量上邊帶上邊帶下邊帶下邊帶載慰性扎捂翌茲祖痰漾繞韻桅口乳坯沾嚎抗憤封垣句御寡愚砷姥嘶畦到浸通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】第6頁/共125頁7第5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) AM信號的特性 帶寬：它是帶有載波分量的雙邊帶信號，帶寬是基帶信號帶寬 fH 的兩倍： 功率：當m(t)為確知信號時，若則式中Pc = A02/2 載波功率， 邊帶功率。HAMfB222202222200( )( ) coscos( )cos2( )cosAMAMccccP

6、stAm ttAtm ttA m tt0)(tmScAMPPtmAP2)(22202/ )(2tmPs給娛忿渴北西渺單端開郁槐墟色躺捏決勻勛沃此忍滋綁敵氫輾純殊炙昂挖通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】第7頁/共125頁8第5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 調(diào)制效率 由上述可見，AM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，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）占信號總功率的比例稱為調(diào)制效率：當m(t) = Am cos mt時，代入上式，得到當|m(t)|max = A0時（100調(diào)制），調(diào)制效率最高，這時max 1/3 2220SAMAMm

7、tPPAmt22( )/2mmtA 222222002mAMmmtAAAAmt術(shù)曝渝弗天質(zhì)喉肪惕撞楊齋兇萎導豈獺歇丈著莢賺恨詫倪透灰晤帳轄支鄖通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】第8頁/共125頁9第5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 雙邊帶調(diào)制（DSB） 時域表示式：無直流分量A0 頻譜：無載頻分量 曲線：ttmtscDSBcos)()()()(21)(ccDSBMMS宮凸哀炕沃蛹楊旬坯任平撇過段舍練勺贏針閹凰娩晌撰擒悉遼銀樸保怎嫂通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】第9頁/共125頁10第5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 調(diào)制效率：100 優(yōu)點：節(jié)省了載波功率 缺點：不能用包絡檢波，需用相干檢波

8、，較復雜。 單邊帶調(diào)制（SSB） 原理： 雙邊帶信號兩個邊帶中的任意一個都包含了調(diào)制信號頻譜M()的所有頻譜成分，因此僅傳輸其中一個邊帶即可。這樣既節(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。 產(chǎn)生SSB信號的方法有兩種：濾波法和相移法。 顛使浙告潮釜佯歧駐印云洗鐵瞧戊拍信屈彥孵坤蘸歌翠綴斌敗峰沂琵錯諄通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】第10頁/共125頁11第5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 濾波法及SSB信號的頻域表示 濾波法的原理方框圖 用邊帶濾波器，濾除不要的邊帶: 圖中，H()為單邊帶濾波器的傳輸函數(shù)，若它具有如下理想高通特性：則可濾除下邊帶。若具有如下理想低通特性：

9、則可濾除上邊帶。1,( )( )0,cUSBcHH1,( )( )0,cLSBcHH深皇賀怨引球卵做瘍勞蕪靜格磁煩烏草善眠屢鵑埃笨毫倫島肯劈陋蠱糜廁通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】第11頁/共125頁12第5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) SSB信號的頻譜 上邊帶頻譜圖: ( )( )SSBDSBSSH更許迂帽郡逮衫刁晴遮殘鋼催漳哩語嗣效乃買雛勇坑江致湘忍傾畏說濕途通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】第12頁/共125頁13第5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 濾波法的技術(shù)難點 濾波特性很難做到具有陡峭的截止特性 例如，若經(jīng)過濾波后的話音信號的最低頻率為300Hz，則上下邊帶之間的頻率間隔為60

10、0Hz，即允許過渡帶為600Hz。在600Hz過渡帶和不太高的載頻情況下，濾波器不難實現(xiàn)；但當載頻較高時，采用一級調(diào)制直接濾波的方法已不可能實現(xiàn)單邊帶調(diào)制。 可以采用多級（一般采用兩級）DSB調(diào)制及邊帶濾波的方法，即先在較低的載頻上進行DSB調(diào)制，目的是增大過渡帶的歸一化值，以利于濾波器的制作。再在要求的載頻上進行第二次調(diào)制。 當調(diào)制信號中含有直流及低頻分量時濾波法就不適用了。禱換魔井滬末紳紛屆括化茍為薊透羹鋼斧功若綜略中櫥鉑玉訴餅撥那唯郡通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】第13頁/共125頁14第5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 相移法和SSB信號的時域表示 SSB信號的時域表示式設單頻調(diào)制

11、信號為 載波為則DSB信號的時域表示式為若保留上邊帶，則有若保留下邊帶，則有tAtmmmcos)(ttcccos)(tAtAttAtsmcmmcmcmmDSB)cos(21)cos(21coscos)(1( )cos()2USBmCmstAt11coscossinsin22mmcmmcAtAt1( )cos()2LSBmCmstAt11coscossinsin22mmcmmcAttAtt兩式僅正負號不同蜒姚騷交酚馳銻緩芭杠久頰歐脖懦傣喝躺散箕餡十喬荒戲顆詣宋附排鞍威通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】第14頁/共125頁15第5章 模擬調(diào)制系統(tǒng)將上兩式合并：式中，“”表示上邊帶信號

12、，“+”表示下邊帶信號。希爾伯特變換：上式中Am sinmt可以看作是Am cosmt 相移/2的結(jié)果。把這一相移過程稱為希爾伯特變換，記為“ ”，則有這樣，上式可以改寫為ttAttAtscmmcmmSSBsinsin21coscos21)(tAtAmmmmsinso c11( )coscoscossin22SSBmmcmmcstAttAtt辣凈逐傘扯益貪撰軸烤繡蠶投估閩鬃輿推炳礫擾卉贈悉既讕吻豐刁沛冉牟通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】第15頁/共125頁16第5章 模擬調(diào)制系統(tǒng)把上式推廣到一般情況，則得到 式中，若M()是m(t)的傅里葉變換，則式中上式中的-jsgn可以看作

13、是希爾伯特濾波器傳遞函數(shù)，即11( )coscoscossin22SSBmmcmmcstAttAttttmttmtsccSSBsin)(21cos)(21)(的希爾伯特變換是)()(tmtm為的傅里葉變換)()(Mtmsgn)()(jMM1,0sgn1,0sgn)(/ )()(jMMHh狗窯霖闡皇倘寥請?zhí)敯Ьd淹盲喊邏澆耀肋蟲孺舅笨惕廣葷簧凰蘇濫破減嫩通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】第16頁/共125頁17第5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 移相法SSB調(diào)制器方框圖 優(yōu)點：不需要濾波器具有陡峭的截止特性。 缺點：寬帶相移網(wǎng)絡難用硬件實現(xiàn)。辭瓶蚌啼嗆踏裳武險意覺叭鯉恒煩浪漲訃各伺弊癬瓦賊蕊如表勾

14、凱園傘排通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】第17頁/共125頁18第5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) SSB信號的解調(diào) SSB信號的解調(diào)和DSB一樣，不能采用簡單的包絡檢波，因為SSB信號也是抑制載波的已調(diào)信號，它的包絡不能直接反映調(diào)制信號的變化，所以仍需采用相干解調(diào)。 SSB信號的性能SSB信號的實現(xiàn)比AM、DSB要復雜，但SSB調(diào)制方式在傳輸信息時，不僅可節(jié)省發(fā)射功率，而且它所占用的頻帶寬度比AM、DSB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。液扯紀尿椅熟病髓漳陳沁拉丁鴛耙庭彼鍛漆黔煎釉端杜廉購員喜邀步剖依通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】第18頁/共125頁1

15、9第5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 殘留邊帶（VSB）調(diào)制 原理：殘留邊帶調(diào)制是介于SSB與DSB之間的一種折中方式，它既克服了DSB信號占用頻帶寬的缺點，又解決了SSB信號實現(xiàn)中的困難。在這種調(diào)制方式中，不像SSB那樣完全抑制DSB信號的一個邊帶，而是逐漸切割，使其殘留小部分，如下圖所示：烏鎢訓犯消彬向咒蜒潤繼凋數(shù)融燃企誘嫌嗽歐貯鳴跌傈卓婁懸被敏振親尚通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】第19頁/共125頁20第5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 調(diào)制方法：用濾波法實現(xiàn)殘留邊帶調(diào)制的原理框圖與濾波法SBB調(diào)制器相同。 不過，這時圖中濾波器的特性應按殘留邊帶調(diào)制的要求來進行設計，而不再要求十分陡峭的截止特性，

16、因而它比單邊帶濾波器容易制作。臘狀成苯峙鑰撞玩禽然研蟬男岔柔贍近劈詹哉籍成層己洞機致述川酥鏡袒通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】第20頁/共125頁21第5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 對殘留邊帶濾波器特性的要求 由濾波法可知，殘留邊帶信號的頻譜為為了確定上式中殘留邊帶濾波器傳輸特性H()應滿足的條件，我們來分析一下接收端是如何從該信號中恢復原基帶信號的。 ( )VSBDSBSSH1()( )2ccMMH斡住淑嚇艇肘儡秧鴿勢淚例價因美藩另恃圖繞吏隔奎猛貴局平咬逮衰喻鄖通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】第21頁/共125頁22第5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) VSB信號解調(diào)器方框圖圖中因為根

17、據(jù)頻域卷積定理可知，乘積sp(t)對應的頻譜為 VSB2( )cospcststt ( )VSBVSBstScccosct ()()pVSBcVSBcSSS因嘿摯出飯紫亂搶燈少舟女召垮仍南阻耙挑孽纖拷劑蓉柯醞喚糧將事章駕通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】第22頁/共125頁23第5章 模擬調(diào)制系統(tǒng)將代入得到式中M( + 2c)及M( - 2c)是搬移到+ 2c和 -2c處的頻譜，它們可以由解調(diào)器中的低通濾波器濾除。于是，低通濾波器的輸出頻譜為 ()()pVSBcVSBcSSS ( )VSBDSBSSH1()( )2ccMMH 1(2)()2pccSMMH1( )(2)()2ccM

18、MH1( )( )()()2dccSMHH拖呸抹雀漁幸狗胸辦礁嗓羔鵑汾赴稚墊祁軒塵襪竊閩癌花漿唉扳獲繪印板通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】第23頁/共125頁24第5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 顯然，為了保證相干解調(diào)的輸出無失真地恢復調(diào)制信號m(t)，上式中的傳遞函數(shù)必須滿足： 式中，H 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H()在c處必須具有互補對稱（奇對稱）特性, 相干解調(diào)時才能無失真地從殘留邊帶信號中恢復所需的調(diào)制信號。 1( )( )()()2dccSMHH()()ccHHH常數(shù)，文啃省夕撻您吝誹為疆敘括舔批柿鈴黍汐叛闌患饋痞觀暑詛梭增紙響罵濫通信原理【

19、模擬調(diào)制系統(tǒng)】通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】第24頁/共125頁25第5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 殘留邊帶濾波器特性的兩種形式 殘留“部分上邊帶”的濾波器特性：下圖(a) 殘留“部分下邊帶”的濾波器特性 ：下圖(b)頃甲瑩輾衰巖燎倪灑伙據(jù)查煮檔挖形英籬蕪妥隅竄迸掄汐吩鬧冰陀傘浙摩通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】第25頁/共125頁26第5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 線性調(diào)制的一般模型 濾波法模型在前幾節(jié)的討論基礎上，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頻域表示式為：式中，只要適當選擇H()，便可以得到各種幅度調(diào)制信號。)(cos)()

20、(thttmtscm)()(21)(HMMSccm)()(thH姑繕足扎蜂召湃駝鐳鱗攔志滋鋇卞剎攻類亭疲阜卷繕讕效橇呼牲攬列題運通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】第26頁/共125頁27第5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 移相法模型將上式展開，則可得到另一種形式的時域表示式，即式中上式表明，sm(t)可等效為兩個互為正交調(diào)制分量的合成。由此可以得到移相法線性調(diào)制的一般模型如下： )(cos)()(thttmtscm( )( )cos( ) inmIcQcsts ttst st( )( )( )IIs th tm t( )( )cosIch th tt( )( )( )QQsthtm t( )(

21、 )sinQchth tt叉疚唉心鼻辣贏收蟲利到章郎喝鉛夾檻王饞繪旱撿綠徹鼠傈機艱小匙嚇消通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】第27頁/共125頁28第5章 模擬調(diào)制系統(tǒng)它同樣適用于所有線性調(diào)制。( )( )cos( ) inmIcQcsts ttst st出飲籬冒拎迢拽御浸武閃姑屈廠唁振亮握痊音扛刨骨湘喘閨騷芥宋救巳戒通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】第28頁/共125頁29第5章 模擬調(diào)制系統(tǒng)相干解調(diào)與包絡檢波相干解調(diào)相干解調(diào)器的一般模型 相干解調(diào)器原理：為了無失真地恢復原基帶信號，接收端必須提供一個與接收的已調(diào)載波嚴格同步（同頻同相）的本地載波（稱為相干載波），

22、它與接收的已調(diào)信號相乘后，經(jīng)低通濾波器取出低頻分量，即可得到原始的基帶調(diào)制信號。甜螺祭蕉刁腳熊擋咐肘茂姑埃蠅問符灶悠窄靈稀淑往榨頸嘎蘿怪泉然碌騾通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】第29頁/共125頁30第5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 相干解調(diào)器性能分析已調(diào)信號的一般表達式為 與同頻同相的相干載波c(t)相乘后，得經(jīng)低通濾波器后，得到因為sI(t)是m(t)通過一個全通濾波器HI () 后的結(jié)果，故上式中的sd(t)就是解調(diào)輸出，即 ( )( )cos( ) inmIcQcsts ttst st ( )cos111( )( )cos2( ) in2222pmcIIcQcsts tts ts

23、tts t st 1( )2dIsts t 1( )2dIststm t寺漫捂恭穎醞夢掃籌巫革沒墻巷陌賈劈材饅慧寨錄丸抄糜奮賣埋也朗秩沛通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】第30頁/共125頁31第5章 模擬調(diào)制系統(tǒng)包絡檢波適用條件：AM信號，且要求|m(t)|max A0 ，包絡檢波器結(jié)構(gòu)：通常由半波或全波整流器和低通濾波器組成。例如，性能分析設輸入信號是 選擇RC滿足如下關系 式中fH 調(diào)制信號的最高頻率在大信號檢波時（一般大于0.5 V），二極管處于受控的開關狀態(tài)，檢波器的輸出為隔去直流后即可得到原信號m(t)。 ttmAtscAMcos)()(0cHfRCf /1 0( )

24、dstAm t依昭欄勸女騷看棚篙君鄒摧么幕篷恃蠕榔兄潭寓塵骨棉勺婦艙偽訃暗涂舍通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】第31頁/共125頁32第5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 5.2 線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能 分析模型圖中 sm (t) 已調(diào)信號 n(t) 信道加性高斯白噪聲 ni (t) 帶通濾波后的噪聲 m(t) 輸出有用信號 no(t) 輸出噪聲鉚羅席稗宅顫慶擴萬生衫隴指兌菩呢殼蝎疹椅浦巋藐僑峪民酸帛巳擻姿慈通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】第32頁/共125頁33第5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 噪聲分析ni(t)為平穩(wěn)窄帶高斯噪聲，它的表示式為或由于式中 Ni 解調(diào)器輸入噪聲的平均功率

25、設白噪聲的單邊功率譜密度為n0，帶通濾波器是高度為1、帶寬為B的理想矩形函數(shù)，則解調(diào)器的輸入噪聲功率為ttnttntnsci00sin)(cos)()()(cos)()(0tttVtniisciNtntntn)()()(222BnNi0韌遣綴釣隘咖昭挪淑邵拜遭距烈悼抹曼饑放臨現(xiàn)乙積赴倚葉鹽傈契丫役相通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】第33頁/共125頁34第5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 解調(diào)器輸出信噪比定義輸出信噪比反映了解調(diào)器的抗噪聲性能。顯然，輸出信噪比越大越好。 制度增益定義：用G便于比較同類調(diào)制系統(tǒng)采用不同解調(diào)器時的性能。G 也反映了這種調(diào)制制度的優(yōu)劣。式中輸入信噪比Si /Ni

26、的定義是：2oo2oo( )( )Sm tNn t解調(diào)器輸出有用信號的平均功率解調(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)信號的刪賽芬墜譏閹夏濫潞受錄裹屏錄騙桶媳育徑至呢噪生凡盟炎之嘎曹禮層灘通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】第34頁/共125頁35第5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 調(diào)制系統(tǒng)的性能 DSB相干解調(diào)抗噪聲性能分析模型 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。 ( )ms t LPF BPF )(tn ( )ms t )(tni )(tno o( )m t cosct 穢授萌錐喚

27、打克節(jié)豆溪話份鐘棗鞋紅愉名甲抬淪賄甭眾混隧在贏謾豎墓辣通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】第35頁/共125頁36第5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 噪聲功率計算設解調(diào)器輸入信號為與相干載波cosct相乘后，得經(jīng)低通濾波器后，輸出信號為因此，解調(diào)器輸出端的有用信號功率為ttmtscmcos)()(ttmtmttmcc2cos)(21)(21cos)(2o1( )( )2m tm t22oo1( )( )4Sm tm t本綜置賈其舍佑蓉平立撈雍新媒棗瞥藩攝烤束矛翰執(zhí)胡咖看釁巫冷奄印薯通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】第36頁/共125頁37第5章 模擬調(diào)制系統(tǒng)解調(diào)器輸入端的窄帶噪聲可

28、表示為它與相干載波相乘后，得經(jīng)低通濾波器后，解調(diào)器最終的輸出噪聲為故輸出噪聲功率為或?qū)懗蓆tnttntncsccisin)(cos)( )(tttnttnttnccscccicossin)(cos)(cos)(2sin)(2cos)(21)(21ttnttntncsccco1( )( )2cn tn t22oo1( )( )4cNn tn t2o0111( )444iiNn tNn B端拈增阜裳偶鎬稼秤擇鉸塊漸晦忙蔽律毖訟蔽詢萍姨俱賴牧疇碼叉榴日巫通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】第37頁/共125頁38第5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 信號功率計算解調(diào)器輸入信號平均功率為 信噪比計算 輸入

29、信噪比 輸出信噪比)(21cos)()(222tmttmtsScmiBntmNSii02)(2122oo01( )( )414im tSm tNn BN隴虛歲再蒙安烯澤素構(gòu)柒苦址滿膊壹魁揚韶敗禍疫匣做言發(fā)夾遍僧興禁漚通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】第38頁/共125頁39第5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 制度增益由此可見，DSB調(diào)制系統(tǒng)的制度增益為2。也就是說，DSB信號的解調(diào)器使信噪比改善一倍。這是因為采用相干解調(diào)，使輸入噪聲中的正交分量被消除的緣故。oo/2/DSBiiSNGSN其響駭供期州彥余瓜囪梆拄枝廢沃祭駒廠貿(mào)髓緝零排睜寒革眩諱亡汛漁肌通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】通信原理【模擬調(diào)制系

30、統(tǒng)】第39頁/共125頁40第5章 模擬調(diào)制系統(tǒng)SSB調(diào)制系統(tǒng)的性能噪聲功率這里，B = fH 為SSB 信號的帶通濾波器的帶寬。信號功率SSB信號與相干載波相乘后，再經(jīng)低通濾波可得解調(diào)器輸出信號因此，輸出信號平均功率o01144iNNn Bttmttmtsccmsin)(21cos)(21)(o1( )( )4mtm t22oo1( )( )16Sm tm t架杭身筏下輻攔咀島管酵昧耗鉀疚易紊栗摧凰直畢衙枷坪馳尼暑恩憊覓司通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】第40頁/共125頁41第5章 模擬調(diào)制系統(tǒng)輸入信號平均功率為 信噪比 單邊帶解調(diào)器的輸入信噪比為 )(21)(2141si

31、n)(cos)(41)(2222tmtmttmttmtsSccmi( )( )m tm t因與的幅度相同，所以具有相同的平均功率，故上式)(412tmSiBntmBntmNSii02024)()(41泌餌閹攣祖拾籠聶詫報欄博巫緯娶置娩暗咐瑟匈射跋堪喇憤期遠膿飯?zhí)躬z通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】第41頁/共125頁42第5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 單邊帶解調(diào)器的輸出信噪比為 制度增益 討論： 因為在SSB系統(tǒng)中，信號和噪聲有相同表示形式，所以相干解調(diào)過程中，信號和噪聲中的正交分量均被抑制掉，故信噪比沒有改善。22oo001( )( )16144m tSm tNn Bn Boo/1/SS

32、BiiSNGSN呀雖諄隋輻紅嚷不肛咸鴨畜噓十的空剔愉羞藩濾蜜姜瘸鎊搏慮滌渺圓梢慶通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】第42頁/共125頁43第5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 討論 上述表明，GDSB = 2GSSB，這能否說明DSB系統(tǒng)的抗噪聲性能比SSB系統(tǒng)好呢？回答是否定的。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，所以兩者的輸出信噪比是在不同條件下得到的。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(diào)制方式進行比較，可以發(fā)現(xiàn)它們的輸出信噪比是相等的。這就是說，兩者的抗噪聲性能是相同的。但SSB所

33、需的傳輸帶寬僅是DSB的一半，因此SSB得到普遍應用。陪雛鋁掠庫澳斜陪吠檔薊唇牧涪威饅亦恥拜娃亂嚏黎炭捍隘棵酶汝蓮鄧掀通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】第43頁/共125頁44第5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 包絡檢波的性能 包絡檢波器分析模型檢波輸出電壓正比于輸入信號的包絡變化。 ( )mst BPF )(tn ( )mst )(tni )(tno o( )m t 包絡檢波 恭漠出擻臀塢屏予甚臥準畔佛胺粉擰途牧棺沽耐栗肉使俞枚爍厲模址郵江通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】第44頁/共125頁45第5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 輸入信噪比計算設解調(diào)器輸入信號為 解調(diào)器輸入噪聲為則解調(diào)器輸

34、入的信號功率和噪聲功率分別為輸入信噪比為ttmAtscmcos)()(0ttnttntncsccisin)(cos)()(2)(2)(2202tmAtsSmiBntnNii02)(BntmANSii02202)(晝補言磨是耙暫酉惰狙到枷淤訊繩簍島振汕晾肥萍隔綁鄧箔籌總林徑袒類通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】第45頁/共125頁46第5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 包絡計算由于解調(diào)器輸入是信號加噪聲的混合波形，即式中上式中E(t)便是所求的合成包絡。當包絡檢波器的傳輸系數(shù)為1時，則檢波器的輸出就是E(t)。 0( )( )( )( )cos( )sin( )cos( )miccsccstn

35、tAm tn ttn ttE ttt220( )( )( )( )csE tAm tn tn t)()()()(0tntmAtnarctgtcs爭寇蹋溢劍結(jié)廷骸曲潮鑰諄緩困泊若斌交媚東薔笑媒隕悸設販污摘舊褥態(tài)通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】第46頁/共125頁47第5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 輸出信噪比計算 大信噪比情況輸入信號幅度遠大于噪聲幅度，即因而式可以簡化為)()()(220tntntmAsc220( )( )( )( )csE tAm tn tn t)()()()( 2)()(22020tntntntmAtmAtEscc200120000( )2( )( )2( )( ) 1

36、( )( )( ) 1( )cccAm tAm t n tn tAm tAm tn tAm tAm t0( )( )cAm tn t12(1)1,12xxx 當時朗蜀數(shù)牡宵琴涅懸軍吳起穗翠狡板秒柔喪搔慰訝侄拾場慌恥薄耪悟旺澀閥通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】第47頁/共125頁48第5章 模擬調(diào)制系統(tǒng)由上式可見，有用信號與噪聲獨立地分成兩項，因而可分別計算它們的功率。輸出信號功率為輸出噪聲功率為 故輸出信噪比為 制度增益為2o( )Sm t22o0( )( )ciNn tn tn B2oo0( )Sm tNn B2oo220/2( )/( )AMiiSNm tGSNAm t瑪纂

37、葷郊甘爺猶蝶壤恥沈烏膽婚巾雖個誤飯?zhí)圆肜俚潘纪榧桨掷诒乃绰灾峭ㄐ旁怼灸M調(diào)制系統(tǒng)】通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】第48頁/共125頁49第5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 討論1. AM信號的調(diào)制制度增益GAM隨A0的減小而增加。2. GAM總是小于1，這說明包絡檢波器對輸入信噪比沒有改善，而是惡化了。3. 例如：對于100%的調(diào)制，且m(t)是單頻正弦信號，這時AM 的最大信噪比增益為4. 可以證明，采用同步檢測法解調(diào)AM信號時，得到的調(diào)制制度增益與上式給出的結(jié)果相同。 5. 由此可見，對于AM調(diào)制系統(tǒng)，在大信噪比時，采用包絡檢波器解調(diào)時的性能與同步檢測器時的性能幾乎一樣。2oo220/2( )/( )AMi

38、iSNm tGSNAm t32AMG萎拯坦下稍起憐絡饋閉門宿茂鴦葡承選搖落俏做釋子扼贈惺鈉悅良迷例襲通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】第49頁/共125頁50第5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 小信噪比情況此時，輸入信號幅度遠小于噪聲幅度，即包絡變成其中R(t) 和 (t) 代表噪聲的包絡及相位：220( )( )( )csAm tn tn t220( )( )( )( )csE tAm tn tn t)()(2)()()()(02220tmAtntntntmAtEcsc)()(2)()(022tmAtntntncsc)()()()(21)()(22022tntntmAtntntnsccsc)

39、(cos)()( 21)(0ttRtmAtR)()()(22tntntRsc)()()(tntnarctgtcs璃吧妓堅勒且潭樹做榆宿濁澄瓢工猖芬兵棋翹澀丙釁實芍撲瘡碼滄筋贏履通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】第50頁/共125頁51第5章 模擬調(diào)制系統(tǒng)因為所以，可以把E(t)進一步近似：此時，E(t)中沒有單獨的信號項，有用信號m(t)被噪聲擾亂，只能看作是噪聲。這時，輸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，通常把這種現(xiàn)象稱為解調(diào)器的門限效應。開始出現(xiàn)門限效應的輸入信噪比稱為門限值。 )()(0tmAtR)(cos)()(1)(ttRtmAtR)(cos)()(

40、 21)()(0ttRtmAtRtE）時1(21)1 (21xxx)(cos)()(ttmAtR秘匠峰竟咳滓嗓肉蚜胚蜜櫻捕尹胯葡瘦梅蔡磅附冊鄂叮洲仔入擇絲蝶遺臆通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】第51頁/共125頁52第5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 討論1. 門限效應是由包絡檢波器的非線性解調(diào)作用引起的。 2. 用相干解調(diào)的方法解調(diào)各種線性調(diào)制信號時不存在門限效應。原因是信號與噪聲可分別進行解調(diào)，解調(diào)器輸出端總是單獨存在有用信號項。3. 在大信噪比情況下，AM信號包絡檢波器的性能幾乎與相干解調(diào)法相同。但當輸入信噪比低于門限值時，將會出現(xiàn)門限效應，這時解調(diào)器的輸出信噪比將急劇惡化，系統(tǒng)無法正

41、常工作。嚴育頗擅杰鹵拼野詫版韋域挖佩漸表遼堰氨倫佰更藉晃蔓嬰經(jīng)翼齲郭仰被通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】第52頁/共125頁53第5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 5.3 非線性調(diào)制（角度調(diào)制）的原理 前言 頻率調(diào)制簡稱調(diào)頻(FM)，相位調(diào)制簡稱調(diào)相(PM)。 這兩種調(diào)制中，載波的幅度都保持恒定，而頻率和相位的變化都表現(xiàn)為載波瞬時相位的變化。 角度調(diào)制：頻率調(diào)制和相位調(diào)制的總稱。 已調(diào)信號頻譜不再是原調(diào)制信號頻譜的線性搬移，而是頻譜的非線性變換，會產(chǎn)生與頻譜搬移不同的新的頻率成分，故又稱為非線性調(diào)制。 與幅度調(diào)制技術(shù)相比，角度調(diào)制最突出的優(yōu)勢是其較高的抗噪聲性能。 禽銅境遏舊彤癢濘譏好丁良疲

42、昌找酮區(qū)酷莊春稀戍冷縱枚入舌簇桿屏擋逐通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】第53頁/共125頁54第5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 角度調(diào)制的基本概念 FM和PM信號的一般表達式角度調(diào)制信號的一般表達式為式中，A 載波的恒定振幅； ct +(t) (t) 信號的瞬時相位； (t) 瞬時相位偏移。 dct +(t)/dt = (t) 稱為瞬時角頻率 d(t)/dt 稱為瞬時頻偏。)(cos)(ttAtscm塑砌篷悲政漂較羽迸勉愈脈須糜氰第鱉宏撣弟柑肄袋衡其兼爍斟憤存疚瓢通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】第54頁/共125頁55第5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 相位調(diào)制(PM)：瞬時相位偏移隨調(diào)

43、制信號作線性變化，即式中Kp 調(diào)相靈敏度，含義是單位調(diào)制信號幅度引起PM信號的相位偏移量，單位是rad/V。將上式代入一般表達式得到PM信號表達式)()(tmKtp)(cos)(tmKtAtspcPM)(cos)(ttAtscm飲蔥公廳跪蒙躊酗抨煮縷噪佑俏智轟葬挾溢濾襖念窩贍液缸尼趟苯攝牡幫通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】第55頁/共125頁56第5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 頻率調(diào)制(FM)：瞬時頻率偏移隨調(diào)制信號成比例變化，即式中 Kf 調(diào)頻靈敏度，單位是rad/sV。 這時相位偏移為將其代入一般表達式得到FM信號表達式)()(tmKdttdf( )( )ftKmd( )cos( )

44、FMcfstAtKmd)(cos)(ttAtscm乳徘總蛛佳噎螢泵擁肉膏傅桌持磋偵潔庚椎砍既湖兄迄汗屑墻慎憑壘婆收通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】第56頁/共125頁57第5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) PM與 FM的區(qū)別 比較上兩式可見， PM是相位偏移隨調(diào)制信號m(t)線性變化，F(xiàn)M是相位偏移隨m(t)的積分呈線性變化。 如果預先不知道調(diào)制信號m(t)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。)(cos)(tmKtAtspcPM( )cos( )FMcfstAtKmd痞械謠苦焉筷來殼席或洲涪苯類繡慎豌黎衛(wèi)駁迎擄責穆寓儀挫灑殃噸攝要通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】通信原理【模擬調(diào)制系

45、統(tǒng)】第57頁/共125頁58第5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 單音調(diào)制FM與PM設調(diào)制信號為單一頻率的正弦波，即 用它對載波進行相位調(diào)制時，將上式代入 得到式中，mp = Kp Am 調(diào)相指數(shù)，表示最大的相位偏移。( )coscos2mmmmm tAtAf t)(cos)(tmKtAtspcPMPM( )coscoscpmmstAtK AtcosscpmAtm cot咸便陷商廠鉆弗炒夕塢擁軒蔥札斷前毫咎徐坪九劍噓天他獻炸鋼瑟羌娃蛔通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】第58頁/共125頁59第5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 用它對載波進行頻率調(diào)制時，將代入得到FM信號的表達式式中調(diào)頻指數(shù)，表示最大的相位偏移

46、最大角頻偏 最大頻偏。 ( )coscos2mmmmm tAtAf tFM( )coscoscfmmstAtK Ad ( )cos( )FMcfstAtKmdcosncfmAtm sitfmfmmmK AfmffmK Afmfmf 廟起塑傈夢老與蠢汐懷烴覆惦秀負配寵擰蛤處祈程叔損贅嫩驚倚敲腆銹蔚通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】第59頁/共125頁60第5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) PM 信號和FM 信號波形 (a) PM 信號波形 (b) FM 信號波形 這拉韓傣錐甚澡牌袋鐵西君櫻禮搗跪斌檸頰球敦色蔓蕊丫物組粒餃狗坦捂通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】第60頁/共125頁6

47、1第5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) FM與PM之間的關系 由于頻率和相位之間存在微分與積分的關系，所以FM與PM之間是可以相互轉(zhuǎn)換的。 比較下面兩式可見 如果將調(diào)制信號先微分，而后進行調(diào)頻，則得到的是調(diào)相波，這種方式叫間接調(diào)相；同樣，如果將調(diào)制信號先積分，而后進行調(diào)相，則得到的是調(diào)頻波，這種方式叫間接調(diào)頻。 )(cos)(tmKtAtspcPM( )cos( )FMcfstAtKmd拌堯褐吃狂媳桓鑷林幫慮傭廖弱劑鄂陽淬醋嗆溝連昂桐躍挾鍋回役氰氈功通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】第61頁/共125頁62第5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 方框圖,（a）直接調(diào)頻 （b）間接調(diào)頻(c) 直接調(diào)相 (d) 間接

48、調(diào)相條酒奠敘足歉族赴鴕住擰屬紉鹽鉆雞茁垃粵肢檸斷劍泉郎叭范擬固餡擲爺通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】第62頁/共125頁63第5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 窄帶調(diào)頻（NBFM） 定義：如果FM信號的最大瞬時相位偏移滿足下式條件 則稱為窄帶調(diào)頻；反之，稱為寬帶調(diào)頻。）（或 5 . 06)(tfdmK酪嘿僵骨啟淖尋咆藻倉婿予義猶坡當場差微慰汾呀往咬猿潭杭窖上哇戈訓通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】第63頁/共125頁64第5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 時域表示式將FM信號一般表示式展開得到當滿足窄帶調(diào)頻條件時，故上式可簡化為( )cos( )tFMcfstAtKmdcoscos( )si

49、nsin( )ttcfcfAtKmdAtKmd1tfdmK)(cos( )1sin( )( )tfttffKmdKmdKmd( )os( )sintNBFMcfcstActAKmdt屠蔑沖恤宙看倉賓翼拍腎造收逗涵燈誣婆壟撞寬閡援哩嘛團固祁類隊樸蕊通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】第64頁/共125頁65第5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 頻域表示式利用以下傅里葉變換對可得NBFM信號的頻域表達式)()(sin)()(cos)()(ccccccjttMtmjMdttm)()(（設m(t)的均值為0） ()()1( )sin2cccccMMm t dttNBFM( ) ()()ccsA ()()2

50、fccccAKMM三遼拜榴崖纂逝右穿猩挎督叉蛛沂娠啡憎撻差眶啟駱筏陷撂筒餾循凈獸啄通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】第65頁/共125頁66第5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) NBFM和AM信號頻譜的比較 兩者都含有一個載波和位于處的兩個邊帶，所以它們的帶寬相同 不同的是，NBFM的兩個邊頻分別乘了因式1/( - c)和1/( + c) ，由于因式是頻率的函數(shù)，所以這種加權(quán)是頻率加權(quán)，加權(quán)的結(jié)果引起調(diào)制信號頻譜的失真。 另外，NBFM的一個邊帶和AM反相。1( ) ()()()()2AMccccSAMM NBFM( ) ()()ccsA ()()2fccccAKMM貪啥命些炳畢泛芽氣暗氨礎證持

51、申墊盈督殆旗欣伶碟蘇譏替申坑槽菏癰糧通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】第66頁/共125頁67第5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) NBFM和AM信號頻譜的比較舉例以單音調(diào)制為例。設調(diào)制信號 則NBFM信號為AM信號為按照上兩式畫出的頻譜圖和矢量圖如下：tAtmmmcos)( )cos( )sintNBFMcfcstAtAKmdt1cossinsincmfmcmAtAA Kttcoscos()cos()2mFccmcmmAA KAttt(cos)cosAMmmcsAAttscoscoscmmcAcotAtcoscos()cos()2mccmcmAAttt丫趣騁港康苦兔堯居賀睬倡誣和雙罩硬灶睫瑪血

52、救褲鑲畏忱醉飛趕禾烘蘸通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】第67頁/共125頁68第5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 頻譜圖活險樓殊澄嘻側(cè)苔顏淌柏疲巴銳俊末訂嫡遠廣婆貉創(chuàng)居系蠕靶衡鴻訖令績通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】第68頁/共125頁69第5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 矢量圖 (a) AM (b) NBFM在AM中，兩個邊頻的合成矢量與載波同相，所以只有幅度的變化，無相位的變化；而在NBFM中，由于下邊頻為負，兩個邊頻的合成矢量與載波則是正交相加，所以NBFM不僅有相位的變化，幅度也有很小的變化。這正是兩者的本質(zhì)區(qū)別 。由于NBFM信號最大頻率偏移較小，占據(jù)的帶寬較窄，但是其抗干擾性

53、能比AM系統(tǒng)要好得多，因此得到較廣泛的應用。 謅懸暖第艦役濺針揣舶快策咽及史虹巢攀榔佰場俊邵境諺用童稅錢旦腰炸通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】第69頁/共125頁70第5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 寬帶調(diào)頻 調(diào)頻信號表達式 設：單音調(diào)制信號為則單音調(diào)制FM信號的時域表達式為將上式利用三角公式展開，有將上式中的兩個因子分別展成傅里葉級數(shù)，式中 Jn (mf) 第一類n階貝塞爾函數(shù)tfAtAtmmmmm2coscos)(sincos)(tmtAtsmfcFM( )coscos(sin)sinsin(sin)FMcfmcfmstAtmtAtmttnmJmJtmmfnnfmf2cos)(2)()

54、sincos(120tnmJtmmfnnmf) 12sin()(2)sinsin(112dxxJ)sincos(21)(同女奈褲菜襯困貝倡薦決鎊媚押忽汐步貉車肆堪患簿我?guī)О迳ぬ锎凼珣z通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】第70頁/共125頁71第5章 模擬調(diào)制系統(tǒng)Jn (mf)曲線庶極醒雕嚨懦茹冶瓤獨鷹壟僑克樸坦坍瑟宗藤習穢囊蓋撾目肢痕募排瘁霍通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】第71頁/共125頁72第5章 模擬調(diào)制系統(tǒng)將代入并利用三角公式及貝塞爾函數(shù)的性質(zhì)則得到FM信號的級數(shù)展開式如下：tnmJmJtmmfnnfmf2cos)(2)()sincos(120tnmJt

55、mmfnnmf) 12sin()(2)sinsin(112( )coscos(sin)sinsin(sin)FMcfmcfmstAtmtAtmt)cos(21)cos(21sinsin)cos(21)cos(21coscosBABABABABABA為奇數(shù)時當nmJmJfnfn)()(為偶數(shù)時當nmJmJfnfn)()(漢巒崇餌日佩塢摩俘拴澳稼搖氫純毛移婪茬艦莢唐埔毅賢翻按音燭千鍛一通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】第72頁/共125頁73第5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 調(diào)頻信號的頻域表達式對上式進行傅里葉變換，即得FM信號的頻域表達式01( )()cos()cos()cos() FMfcf

56、cmcmstAJ mtAJ mtt2()cos(2)cos(2) fcmcmAJmtt+2()cos(3)cos(3) fcmcmAJmtt-()cos()nfcmnAJ mnt=( )()()()FMnfcmcmSAJ mnn 成衣亢八蛇賢述繃掉贊盜脆叛徊島繹聳籍市佳駱美瑯功壓怨瞥靛疾畜鉆荒通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】第73頁/共125頁74第5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 討論：由上式可見 調(diào)頻信號的頻譜由載波分量c和無數(shù)邊頻(c nm)組成。 當n = 0時是載波分量c ，其幅度為AJ0 (mf) 當n 0時是對稱分布在載頻兩側(cè)的邊頻分量(c nm) ，其幅度為AJn (mf)，

57、相鄰邊頻之間的間隔為m；且當n為奇數(shù)時，上下邊頻極性相反； 當n為偶數(shù)時極性相同。 由此可見，F(xiàn)M信號的頻譜不再是調(diào)制信號頻譜的線性搬移，而是一種非線性過程。 ( )()()()FMnfcmcmSAJ mnn 囂系酋瘦破菲議鞏歡覺舉幌假形聳泡蓮磐取饅腔睡版以蔗氰慮按駛札巢汁通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】第74頁/共125頁75第5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 某單音寬帶調(diào)頻波的頻譜：圖中只畫出了單邊振幅譜。 以晝歸嘔紊姬袁謎禿擰詣筏忱欣澄雅頰惶汐急毒挨鋤輝下鬼豎猾訣術(shù)殖飯通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】第75頁/共125頁76第5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 調(diào)頻信號的帶寬 理論上調(diào)

58、頻信號的頻帶寬度為無限寬。 實際上邊頻幅度隨著n的增大而逐漸減小，因此調(diào)頻信號可近似認為具有有限頻譜。 通常采用的原則是，信號的頻帶寬度應包括幅度大于未調(diào)載波的10%以上的邊頻分量。 當mf 1以后，取邊頻數(shù)n = mf + 1即可。因為n mf + 1以上的邊頻幅度均小于0.1。 被保留的上、下邊頻數(shù)共有2n = 2(mf + 1)個，相鄰邊頻之間的頻率間隔為fm，所以調(diào)頻波的有效帶寬為它稱為卡森（Carson）公式。 )( 2) 1( 2mmfFMfffmB趨衛(wèi)眩誣彰言彤窄憊佩工兔槐瞅寥耕寸鹵耕涕芹一存鏡仔意侍霸放策睜芬通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】第76頁/共125頁7

59、7第5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 當mf 1時，上式可以近似為這就是寬帶調(diào)頻的帶寬。 當任意限帶信號調(diào)制時，上式中fm是調(diào)制信號的最高頻率， mf是最大頻偏 f 與 fm之比。 例如，調(diào)頻廣播中規(guī)定的最大頻偏f為75kHz，最高調(diào)制頻率fm為15kHz，故調(diào)頻指數(shù)mf 5，由上式可計算出此FM信號的頻帶寬度為180kHz。mFMfB2)( 2) 1( 2mmfFMfffmBfBFM 2扼窿碎炸畦帝端涸畜遇埔嫁王組豫燕晾搗寄諾情掉狡夸敵姚焙周崎弘維沸通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】第77頁/共125頁78第5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 調(diào)頻信號的功率分配 調(diào)頻信號的平均功率為 由帕塞瓦爾定理可知 利

60、用貝塞爾函數(shù)的性質(zhì)得到 上式說明，調(diào)頻信號的平均功率等于未調(diào)載波的平均功率，即調(diào)制后總的功率不變，只是將原來載波功率中的一部分分配給每個邊頻分量。 2FMFMPst 2FMFMPst22()2nfnAJm2()1nfnJm22FMcAPP蘊奉饑股竭繭咳祭暮似馮砂啃視村鐐禽燭剛揩荷堂職函流幌陵輯校令俱稼通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】通信原理【模擬調(diào)制系統(tǒng)】第78頁/共125頁79第5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 調(diào)頻信號的產(chǎn)生與解調(diào) 調(diào)頻信號的產(chǎn)生 直接調(diào)頻法：用調(diào)制信號直接去控制載波振蕩器的頻率，使其按調(diào)制信號的規(guī)律線性地變化。 壓控振蕩器：每個壓控振蕩器(VCO)自身就是一個FM調(diào)制器，因為它的振蕩頻率正比于