lx通信概模擬調(diào)制系統(tǒng)

1、logo第第2章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容幅度調(diào)制的原理幅度調(diào)制的原理 2.1線性系統(tǒng)的抗噪聲性能線性系統(tǒng)的抗噪聲性能 2.2非線性調(diào)制原理非線性調(diào)制原理 2.3調(diào)頻系統(tǒng)的抗噪聲性能調(diào)頻系統(tǒng)的抗噪聲性能 2.4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 2.5頻分復(fù)用和調(diào)頻立體聲頻分復(fù)用和調(diào)頻立體聲 2.6調(diào)制的概念調(diào)制的概念調(diào)制的功能調(diào)制的功能 1調(diào)制的定義調(diào)制的定義2調(diào)制的分類調(diào)制的分類 3調(diào)制的功能調(diào)制的功能v我們通常把消息經(jīng)過(guò)適當(dāng)處理后所得到的原我們通常把消息經(jīng)過(guò)適當(dāng)處理后所得到的原始信號(hào)稱為基帶信號(hào)，這種信號(hào)不能在信道始信號(hào)稱為基帶信號(hào)，這種信號(hào)不能在信道

2、中直接進(jìn)行傳輸嗎？中直接進(jìn)行傳輸嗎？模擬通信系統(tǒng)模型為什么要調(diào)制？為什么要調(diào)制？為什么要調(diào)制？為什么要調(diào)制？v頻率在3003000hz是人們?nèi)粘＝涣髯畛Ｓ玫穆曇纛l率范圍，我們以3000hz為例，計(jì)算它的波長(zhǎng)。85/3 10/300010cfm shzm v天線的長(zhǎng)度要大于信號(hào)波長(zhǎng)的1/10，才能有效地輻射電磁波，可計(jì)算出天線的長(zhǎng)度為：541101010tmm為什么要調(diào)制？為什么要調(diào)制？減小天線長(zhǎng)度減小天線長(zhǎng)度 減小信號(hào)波長(zhǎng)減小信號(hào)波長(zhǎng) 增大信號(hào)頻率增大信號(hào)頻率 調(diào)調(diào) 制制 如何減少天線的長(zhǎng)度呢？如何減少天線的長(zhǎng)度呢？為什么要調(diào)制？為什么要調(diào)制？調(diào)制的概念調(diào)制的概念調(diào)制信號(hào)調(diào)制信號(hào)載波信號(hào)載波信

3、號(hào)已調(diào)信號(hào)已調(diào)信號(hào)調(diào)制的概念調(diào)制的概念調(diào)制的概念調(diào)制的概念調(diào)制的功能調(diào)制的功能v頻譜變換頻譜變換 v實(shí)現(xiàn)信道的復(fù)用實(shí)現(xiàn)信道的復(fù)用 v改善系統(tǒng)性能改善系統(tǒng)性能 v實(shí)現(xiàn)頻率分配實(shí)現(xiàn)頻率分配 調(diào)制的基本作用是頻率搬移，通過(guò)調(diào)制將信號(hào)頻譜搬移到所需要的位置。 通過(guò)調(diào)制，可使實(shí)現(xiàn)在一個(gè)信道里同時(shí)傳輸多個(gè)信號(hào)。 將信號(hào)變換，使它占據(jù)較大的帶寬，它將具有較強(qiáng)的抗干擾性。 通過(guò)調(diào)制將各類業(yè)務(wù)的信號(hào)搬移到所分配的頻譜位置，使之相互間不干擾。調(diào)制的定義調(diào)制的定義v 基本概念 調(diào)制 把信號(hào)轉(zhuǎn)換成適合在信道中傳輸?shù)男问降囊环N過(guò)程。 廣義調(diào)制 分為基帶調(diào)制和帶通調(diào)制（也稱載波調(diào)制）。 狹義調(diào)制 僅指帶通調(diào)制。在無(wú)線通信

4、和其他大多數(shù)場(chǎng)合，調(diào)制一詞均指載波調(diào)制。 調(diào)制信號(hào) 指來(lái)自信源的基帶信號(hào) 載波調(diào)制 用調(diào)制信號(hào)去控制載波的參數(shù)的過(guò)程。 載波 未受調(diào)制的周期性振蕩信號(hào)，它可以是正弦波，也可以是非正弦波。 已調(diào)信號(hào) 載波受調(diào)制后稱為已調(diào)信號(hào)。 解調(diào)（檢波） 調(diào)制的逆過(guò)程，其作用是將已調(diào)信號(hào)中的調(diào)制信號(hào)恢復(fù)出來(lái)。 調(diào)制的分類調(diào)制的分類幅度調(diào)制幅度調(diào)制 頻率調(diào)制頻率調(diào)制 相位調(diào)制相位調(diào)制 以調(diào)制信號(hào)去控制載波的幅度變化以調(diào)制信號(hào)去控制載波的幅度變化 以調(diào)制信號(hào)去控制載波的頻率變化以調(diào)制信號(hào)去控制載波的頻率變化 以調(diào)制信號(hào)去控制載波的相位變化以調(diào)制信號(hào)去控制載波的相位變化 調(diào)制的分類調(diào)制的分類（1）按調(diào)制信號(hào)）按調(diào)制

5、信號(hào)m(t)的類型分：模擬調(diào)制和數(shù)字調(diào)制的類型分：模擬調(diào)制和數(shù)字調(diào)制（2）按載波信號(hào)）按載波信號(hào)c(t)的類型分：連續(xù)波調(diào)制和脈沖調(diào)制的類型分：連續(xù)波調(diào)制和脈沖調(diào)制（3）按調(diào)制器的不同功能分：幅度調(diào)制、頻率調(diào)制和相位調(diào)）按調(diào)制器的不同功能分：幅度調(diào)制、頻率調(diào)制和相位調(diào)制制（4）按調(diào)制器的傳輸函數(shù)分：線性調(diào)制和非線性調(diào)制）按調(diào)制器的傳輸函數(shù)分：線性調(diào)制和非線性調(diào)制（5）按已調(diào)信號(hào)占用帶寬分：窄帶調(diào)制、寬帶調(diào)制和擴(kuò)頻調(diào)）按已調(diào)信號(hào)占用帶寬分：窄帶調(diào)制、寬帶調(diào)制和擴(kuò)頻調(diào)制制幅度調(diào)制幅度調(diào)制根據(jù)頻譜特性的不同根據(jù)頻譜特性的不同常規(guī)調(diào)幅常規(guī)調(diào)幅 抑制載波抑制載波雙邊帶調(diào)幅雙邊帶調(diào)幅 單邊帶調(diào)幅單邊帶調(diào)幅

6、 殘留邊帶調(diào)幅殘留邊帶調(diào)幅 第2章 模擬調(diào)制系統(tǒng)v2.1幅度調(diào)制（線性調(diào)制）的原理幅度調(diào)制（線性調(diào)制）的原理 一般原理 表示式：設(shè)：正弦型載波為式中，a 載波幅度； c 載波角頻率； 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(hào)（已調(diào)信號(hào)）一般可表示成式中， m(t) 基帶調(diào)制信號(hào)。0( )coscc tat( )( )cosmcstam tt第2章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 頻譜設(shè)調(diào)制信號(hào)m(t)的頻譜為m()，則已調(diào)信號(hào)的頻譜為 由以上表示式可見(jiàn)，在波形上，已調(diào)信號(hào)的幅度隨基帶信號(hào)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(hào)頻譜在頻域內(nèi)的簡(jiǎn)單搬移(精確到常數(shù)因子)。由

7、于這種搬移是線性的，因此，幅度調(diào)制通常又稱為線性調(diào)制線性調(diào)制。但應(yīng)注意，這里的“線性”并不意味著已調(diào)信號(hào)與調(diào)制信號(hào)之間符合線性變換關(guān)系。事實(shí)上，任何調(diào)制過(guò)程都是一種非線性的變換過(guò)程。 ( )()()2mccasmm第2章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 2.1.1調(diào)幅（調(diào)幅（am） 時(shí)域表示式式中 m(t) 調(diào)制信號(hào)，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(hào)，則am信號(hào)的頻譜為若m(t)為隨機(jī)信號(hào)，則已調(diào)信號(hào)的頻域表示式必須用功率譜描述。 調(diào)制器模型00( )( )coscos( )cosamcccstam ttatm tt01( ) ()()()()2amccccsamm 第2

8、章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 波形圖 由波形可以看出，當(dāng)滿足條件：|m(t)| a0 時(shí)，其包絡(luò)與調(diào)制信號(hào)波形相同，因此用包絡(luò)檢波法很容易恢復(fù)出原 始調(diào)制信號(hào)。 否則，出現(xiàn)“過(guò)調(diào)幅”現(xiàn)象。這時(shí)用包絡(luò)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。 第2章 模擬調(diào)制系統(tǒng)第2章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 頻譜圖 由頻譜可以看出，am信號(hào)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(hào)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第2章 模擬調(diào)制系統(tǒng) am信號(hào)的特性 帶寬：它是帶有載波分量的雙邊帶信號(hào)，帶寬是基帶信號(hào)帶寬 fh 的兩倍： 功率：當(dāng)m(t)為確

9、知信號(hào)時(shí)，若則式中pc = a02/2 載波功率， 邊帶功率。hamfb222202222200( )( ) coscos( )cos2( )cosamamccccpstam ttatm tta m tt0)(tmscampptmap2)(22202/ )(2tmps第2章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 調(diào)制效率 由上述可見(jiàn)，am信號(hào)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(hào)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(hào)總功率的比例稱為調(diào)制效率：當(dāng)m(t) = am cos mt時(shí)，代入上式，得到當(dāng)|m(t)|max = a0時(shí)（100調(diào)制），調(diào)制效率最高，這時(shí)m

10、ax 1/3 2220samammtppamt22( )/2mmta 222222002mammmtaaaamt第2章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 2.1.2 雙邊帶調(diào)制（dsb） 時(shí)域表示式：無(wú)直流分量a0 頻譜：無(wú)載頻分量 曲線：ttmtscdsbcos)()()()(21)(ccdsbmms第2章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 調(diào)制效率：100 優(yōu)點(diǎn)：節(jié)省了載波功率 缺點(diǎn)：不能用包絡(luò)檢波，需用相干檢波，較復(fù)雜。 2.1.3 單邊帶調(diào)制（ssb） 原理： 雙邊帶信號(hào)兩個(gè)邊帶中的任意一個(gè)都包含了調(diào)制信號(hào)頻譜m()的所有頻譜成分，因此僅傳輸其中一個(gè)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。

11、 產(chǎn)生ssb信號(hào)的方法有兩種：濾波法和相移法。 第2章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 濾波法及ssb信號(hào)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：則可濾除上邊帶。1,( )( )0,cusbchh1,( )( )0,clsbchh第2章 模擬調(diào)制系統(tǒng) ssb信號(hào)的頻譜 上邊帶頻譜圖: ( )( )ssbdsbssh第2章 模擬調(diào)制系統(tǒng) ssb信號(hào)的解調(diào) ssb信號(hào)的解調(diào)和dsb一樣，不能采用簡(jiǎn)單的包絡(luò)檢波，因?yàn)閟sb信號(hào)也是抑制載波的已調(diào)信號(hào)，它的包絡(luò)不能直接反映調(diào)制信號(hào)的變化，所以仍

12、需采用相干解調(diào)。 ssb信號(hào)的性能ssb信號(hào)的實(shí)現(xiàn)比am、dsb要復(fù)雜，但ssb調(diào)制方式在傳輸信息時(shí)，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。第2章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 2.1.4 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(hào)占用頻帶寬的缺點(diǎn)，又解決了ssb信號(hào)實(shí)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(hào)的一個(gè)邊帶，而是逐漸切割，使其殘留一小部分，如下圖所示：第2章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 調(diào)制方法：用濾波法實(shí)現(xiàn)殘留邊帶調(diào)制的原理框圖與濾波法ssb調(diào)制器相同。 不

13、過(guò)，這時(shí)圖中濾波器的特性應(yīng)按殘留邊帶調(diào)制的要求來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，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。 對(duì)殘留邊帶濾波器特性的要求 殘留邊帶濾波器的特性h()在c處必須具有互補(bǔ)對(duì)稱（奇對(duì)稱）特性, 相干解調(diào)時(shí)才能無(wú)失真地從殘留邊帶信號(hào)中恢復(fù)所需的調(diào)制信號(hào)。 第2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)第2章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 2.1.5 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(chǔ)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(hào)時(shí)域表示式為：按照此模型得到的輸出

14、信號(hào)頻域表示式為：式中，只要適當(dāng)選擇h()，便可以得到各種幅度調(diào)制信號(hào)。)(cos)()(thttmtscm 12mccsmmh )()(thh第2章 模擬調(diào)制系統(tǒng)2.1.6 相干解調(diào)與包絡(luò)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(wú)失真地恢復(fù)原基帶信號(hào)，接收端必須提供一個(gè)與接收的已調(diào)載波嚴(yán)格同步（同頻同相）的本地載波（稱為相干載波），它與接收的已調(diào)信號(hào)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(hào)。第2章 模擬調(diào)制系統(tǒng)包絡(luò)檢波適用條件：am信號(hào)，且要求|m(t)|max a0 ，包絡(luò)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(shè)輸入信號(hào)是 選擇

15、rc滿足如下關(guān)系 式中fh 調(diào)制信號(hào)的最高頻率在大信號(hào)檢波時(shí)（一般大于0.5 v），二極管處于受控的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，檢波器的輸出為隔去直流后即可得到原信號(hào)m(t)。 ttmatscamcos)()(0chfrcf /1 0( )dstam t第2章 模擬調(diào)制系統(tǒng)v2.2 非線性調(diào)制（角度調(diào)制）的原理 前言 頻率調(diào)制簡(jiǎn)稱調(diào)頻(fm)，相位調(diào)制簡(jiǎn)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(shí)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(hào)頻譜不再是原調(diào)制信號(hào)頻譜的線性搬移，而是頻譜的非線性變換，會(huì)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。

16、 與幅度調(diào)制技術(shù)相比，角度調(diào)制最突出的優(yōu)勢(shì)是其較高的抗噪聲性能。 第2章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 2.2.1角度調(diào)制的基本概念 fm和pm信號(hào)的一般表達(dá)式角度調(diào)制信號(hào)的一般表達(dá)式為式中，a 載波的恒定振幅； ct +(t) (t) 信號(hào)的瞬時(shí)相位； (t) 瞬時(shí)相位偏移。 dct +(t)/dt = (t) 稱為瞬時(shí)角頻率 d(t)/dt 稱為瞬時(shí)頻偏。)(cos)(ttatscm第2章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 相位調(diào)制(pm)：瞬時(shí)相位偏移隨調(diào)制信號(hào)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(hào)幅度引起pm信號(hào)的相位偏移量，單位是rad/v。將上式代入一般表達(dá)式得到pm信號(hào)表達(dá)式)()(tmktp)(c

17、os)(tmktatspcpm)(cos)(ttatscm第2章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 頻率調(diào)制(fm)：瞬時(shí)頻率偏移隨調(diào)制信號(hào)成比例變化，即式中 kf 調(diào)頻靈敏度，單位是rad/sv。 這時(shí)相位偏移為將其代入一般表達(dá)式得到fm信號(hào)表達(dá)式)()(tmkdttdf( )( )ftkmd( )cos( )fmcfstatkmd)(cos)(ttatscm第2章 模擬調(diào)制系統(tǒng) pm與 fm的區(qū)別 比較上兩式可見(jiàn)， pm是相位偏移隨調(diào)制信號(hào)m(t)線性變化，fm是相位偏移隨m(t)的積分呈線性變化。 如果預(yù)先不知道調(diào)制信號(hào)m(t)的具體形式，則無(wú)法判斷已調(diào)信號(hào)是調(diào)相信號(hào)還是調(diào)頻信號(hào)。)(cos)(tmktat

18、spcpm( )cos( )fmcfstatkmd第2章 模擬調(diào)制系統(tǒng) pm 信號(hào)和fm 信號(hào)波形 (a) pm 信號(hào)波形 (b) fm 信號(hào)波形 第2章 模擬調(diào)制系統(tǒng) fm與pm之間的關(guān)系 由于頻率和相位之間存在微分與積分的關(guān)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(jiàn) 如果將調(diào)制信號(hào)先微分，而后進(jìn)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(hào)先積分，而后進(jìn)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第2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 (

19、d) 間接調(diào)相第2章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 2.2.2 窄帶調(diào)頻（nbfm） 定義：如果fm信號(hào)的最大瞬時(shí)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。 nbfm信號(hào)的頻域表達(dá)式）（或 5 . 06)(tfdmknbfm( ) ()()ccsa ()()2fccccakmm第2章 模擬調(diào)制系統(tǒng) nbfm和am信號(hào)頻譜的比較 兩者都含有一個(gè)載波和兩個(gè)邊帶，所以它們的帶寬相同 不同的是，nbfm的兩個(gè)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(hào)頻譜的失真。 另外，nbfm的一個(gè)邊帶和am反相。1( ) ()()()(

20、)2amccccsamm nbfm( ) ()()ccsa ()()2fccccakmm第2章 模擬調(diào)制系統(tǒng) nbfm和am信號(hào)頻譜的比較舉例以單音調(diào)制為例。設(shè)調(diào)制信號(hào) 則nbfm信號(hào)為am信號(hào)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第2章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 頻譜圖第2章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 矢量圖 (a

21、) am (b) nbfm在am中，兩個(gè)邊頻的合成矢量與載波同相，所以只有幅度的變化，無(wú)相位的變化；而在nbfm中，由于下邊頻為負(fù)，兩個(gè)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(hào)最大頻率偏移較小，占據(jù)的帶寬較窄，但是其抗干擾性能比am系統(tǒng)要好得多，因此得到較廣泛的應(yīng)用。 第2章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 2.2.3 寬帶調(diào)頻 調(diào)頻信號(hào)表達(dá)式 設(shè)：?jiǎn)我粽{(diào)制信號(hào)為則單音調(diào)制fm信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式為將上式利用三角公式展開(kāi)，有將上式中的兩個(gè)因子分別展成傅里葉級(jí)數(shù)，式中 jn (mf) 第一類n階貝塞爾函數(shù)tfatatmmmmm2cos

22、cos)(sincos)(tmtatsmfcfm( )coscos(sin)sinsin(sin)fmcfmcfmstatmtatmttnmjmjtmmfnnfmf2cos)(2)()sincos(120tnmjtmmfnnmf) 12sin()(2)sinsin(112第2章 模擬調(diào)制系統(tǒng) jn (mf)曲線第2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(hào)的級(jí)數(shù)展開(kāi)式如下：tnmjmjtmmfnnfmf2cos)(2)()sincos(120tnmjtmmfnnmf) 12sin()(2)sinsin(112( )coscos(sin)sinsin(sin)fmcfm

23、cfmstatmtatmt)cos(21)cos(21sinsin)cos(21)cos(21coscosbabababababa為奇數(shù)時(shí)當(dāng)nmjmjfnfn)()(為偶數(shù)時(shí)當(dāng)nmjmjfnfn)()(第2章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 調(diào)頻信號(hào)的頻域表達(dá)式對(duì)上式進(jìn)行傅里葉變換，即得fm信號(hào)的頻域表達(dá)式01( )()cos()cos()cos() fmfcfcmcmstaj mtaj mtt2()cos(2)cos(2) fcmcmajmtt+2()cos(3)cos(3) fcmcmajmtt-()cos()nfcmnaj mnt=( )()()()fmnfcmcmsaj mnn 第2章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 討

24、論：由上式可見(jiàn) 調(diào)頻信號(hào)的頻譜由載波分量c和無(wú)數(shù)邊頻(c nm)組成。 當(dāng)n = 0時(shí)是載波分量c ，其幅度為aj0 (mf) 當(dāng)n 0時(shí)是對(duì)稱分布在載頻兩側(cè)的邊頻分量(c nm) ，其幅度為ajn (mf)，相鄰邊頻之間的間隔為m；且當(dāng)n為奇數(shù)時(shí)，上下邊頻極性相反； 當(dāng)n為偶數(shù)時(shí)極性相同。 由此可見(jiàn)，fm信號(hào)的頻譜不再是調(diào)制信號(hào)頻譜的線性搬移，而是一種非線性過(guò)程。 ( )()()()fmnfcmcmsaj mnn 第2章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 2.2.4 調(diào)頻信號(hào)的產(chǎn)生與解調(diào) 調(diào)頻信號(hào)的產(chǎn)生 直接調(diào)頻法：用調(diào)制信號(hào)直接去控制載波振蕩器的頻率，使其按調(diào)制信號(hào)的規(guī)律線性地變化。 壓控振蕩器：每個(gè)壓控振蕩

25、器(vco)自身就是一個(gè)fm調(diào)制器，因?yàn)樗恼袷庮l率正比于輸入控制電壓，即方框圖 直接調(diào)頻法的主要優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：可以獲得較大的頻偏。缺點(diǎn)：頻率穩(wěn)定度不高0( )( )iftk m t第2章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 間接法調(diào)頻 阿姆斯特朗（armstrong）法 原理：先將調(diào)制信號(hào)積分，然后對(duì)載波進(jìn)行調(diào)相，即可產(chǎn)生一個(gè)窄帶調(diào)頻(nbfm)信號(hào)，再經(jīng)n次倍頻器得到寬帶調(diào)頻 (wbfm) 信。 方框圖 第2章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 間接法產(chǎn)生窄帶調(diào)頻信號(hào)由窄帶調(diào)頻公式可知，窄帶調(diào)頻信號(hào)可看成由正交分量與同相分量合成的。所以可以用下圖產(chǎn)生窄帶調(diào)頻信號(hào)： ( )os( )sintnbfmcfcstactakmdt ( )

26、m t 載波coscat 積分器 nbfm( )st 2/ 第2章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 調(diào)頻信號(hào)的解調(diào) 非相干解調(diào)：調(diào)頻信號(hào)的一般表達(dá)式為解調(diào)器的輸出應(yīng)為 完成這種頻率-電壓轉(zhuǎn)換關(guān)系的器件是頻率檢波器，簡(jiǎn)稱鑒頻器。 鑒頻器的種類很多，例如振幅鑒頻器、相位鑒頻器、比例鑒頻器、正交鑒頻器、斜率鑒頻器、頻率負(fù)反饋解調(diào)器、鎖相環(huán)(pll)鑒頻器等。 下面以振幅鑒頻器為例介紹： ( )cos( )tfmcfstatkmdo( )( )fm tk m t第2章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 振幅鑒頻器方框圖圖中，微分電路和包絡(luò)檢波器構(gòu)成了具有近似理想鑒頻特性的鑒頻器。限幅器的作用是消除信道中噪聲等引起的調(diào)頻波的幅度起伏 第2章

27、 模擬調(diào)制系統(tǒng) 微分器的作用是把幅度恒定的調(diào)頻波sfm (t)變成幅度和頻率都隨調(diào)制信號(hào)m(t)變化的調(diào)幅調(diào)頻波sd (t)，即包絡(luò)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(diào)輸出式中kd 為鑒頻器靈敏度，單位為v/rad/s ( )( )sin( )tdcfcfs tak m ttkmd o( )( )dfm tk k m t第2章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 相干解調(diào)：相干解調(diào)僅適用于nbfm信號(hào) 由于nbfm信號(hào)可分解成同相分量與正交分量之和，因而可以采用線性調(diào)制中的相干解調(diào)法來(lái)進(jìn)行解調(diào)，如下圖所示。 nbfm( )st lpf bpf )(tsi o( )m t ( )c t 微分 )

28、(tsp ( )dst 第2章 模擬調(diào)制系統(tǒng)設(shè)窄帶調(diào)頻信號(hào)并設(shè)相干載波則相乘器的輸出為經(jīng)低通濾波器取出其低頻分量再經(jīng)微分器，即得解調(diào)輸出可見(jiàn)，相干解調(diào)可以恢復(fù)原調(diào)制信號(hào)。 ( )cos( ) sintnbfmcfcstata kmdtttccsin)( )sin2( ) (1 cos2)22tpcfcaasttkmdt tfddmkats)(2)()(2)(0tmaktmf nbfm( )st lpf bpf )(tsi o( )mt ( )c t 微分 )(tsp ( )dst 調(diào)制調(diào)制方式方式傳輸帶寬傳輸帶寬設(shè)備復(fù)雜設(shè)備復(fù)雜程度程度主要應(yīng)用主要應(yīng)用am2fm簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單中短波無(wú)線電廣播中短波無(wú)

29、線電廣播dsbdsb2fm中等中等應(yīng)用較少應(yīng)用較少ssbssbfm復(fù)雜復(fù)雜短波無(wú)線電廣播、話音頻分短波無(wú)線電廣播、話音頻分復(fù)用、載波通信、數(shù)據(jù)傳輸復(fù)用、載波通信、數(shù)據(jù)傳輸vsbvsb略大于略大于fm 近似近似ssbssb復(fù)雜復(fù)雜電視廣播、數(shù)據(jù)傳輸電視廣播、數(shù)據(jù)傳輸fm中等中等超短波小功率電臺(tái)（窄帶超短波小功率電臺(tái)（窄帶fmfm）；調(diào)頻立體聲廣播等高）；調(diào)頻立體聲廣播等高質(zhì)量通信（寬帶質(zhì)量通信（寬帶fmfm）第2章 模擬調(diào)制系統(tǒng)v2.3 各種模擬調(diào)制系統(tǒng)的比較oo/snoo0am13imssnn foo0dsbimssnn foo0ssbimssnn fmffm) 1(22oo0fm32ifms

30、smnn f第2章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 頻帶利用率 ssb的帶寬最窄，其頻帶利用率最高；fm占用的帶寬隨調(diào)頻指數(shù)mf的增大而增大，其頻帶利用率最低。可以說(shuō)，fm是以犧牲有效性來(lái)?yè)Q取可靠性的。因此， mf值的選擇要從通信質(zhì)量和帶寬限制兩方面考慮。對(duì)于高質(zhì)量通信（高保真音樂(lè)廣播，電視伴音、雙向式固定或移動(dòng)通信、衛(wèi)星通信和蜂窩電話系統(tǒng)）采用wbfm， mf值選大些。對(duì)于一般通信，要考慮接收微弱信號(hào)，帶寬窄些，噪聲影響小，常選用mf 較小的調(diào)頻方式。第2章 模擬調(diào)制系統(tǒng)特點(diǎn)與應(yīng)用am：優(yōu)點(diǎn)是接收設(shè)備簡(jiǎn)單；缺點(diǎn)是功率利用率低，抗干擾能力差。主要用在中波和短波調(diào)幅廣播。dsb調(diào)制：優(yōu)點(diǎn)是功率利用率高，且?guī)捙cam相同，但設(shè)備較復(fù)雜。應(yīng)用較少，一般用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)專用通信。