第2章模擬調(diào)制技術(shù)

1、第一章第一章 復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)1、什么是通信？、什么是通信？ 信息的傳送信息的傳送2、通信分類及工作方式、通信分類及工作方式 單工、半雙工、全雙工單工、半雙工、全雙工3、通信系統(tǒng)組成、通信系統(tǒng)組成 模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)4、主要性能指標(biāo)、主要性能指標(biāo) 有效性和可靠性有效性和可靠性5、信息及其度量、信息及其度量6、碼率、比特率、兩者關(guān)系、碼率、比特率、兩者關(guān)系7、誤碼率、誤信率、誤碼率、誤信率 )b/s(log2MRRBbeP 接收錯(cuò)誤碼元數(shù)目傳輸碼元數(shù)目ebP 接收錯(cuò)誤比特?cái)?shù)目傳輸比特總數(shù)目221loglog( )( )IP xP x 2022年4月23日星期六數(shù)字通信原

2、理第第2 2章章 模擬調(diào)制技術(shù)模擬調(diào)制技術(shù)模擬通信系統(tǒng)模型模擬通信系統(tǒng)模型 4調(diào)制技術(shù)的發(fā)展主流是數(shù)字調(diào)制調(diào)制技術(shù)的發(fā)展主流是數(shù)字調(diào)制引言引言n為什么還要學(xué)習(xí)模擬調(diào)制技術(shù)？為什么還要學(xué)習(xí)模擬調(diào)制技術(shù)？ 理解通信技術(shù)發(fā)展歷程理解通信技術(shù)發(fā)展歷程 從整體上把握通信系統(tǒng)各要素從整體上把握通信系統(tǒng)各要素 掌握通信電子系統(tǒng)分析評(píng)價(jià)方法掌握通信電子系統(tǒng)分析評(píng)價(jià)方法 目前仍存在不少模擬廣播通信系統(tǒng)目前仍存在不少模擬廣播通信系統(tǒng)n模擬通信技術(shù)：模擬通信技術(shù)：“昨日黃花，芳香猶在昨日黃花，芳香猶在” 第第2章章 模擬調(diào)制技術(shù)模擬調(diào)制技術(shù) 本章重點(diǎn)討論用取值連續(xù)的調(diào)制信號(hào)去控制正本章重點(diǎn)討論用取值連續(xù)的調(diào)制信號(hào)去

3、控制正弦載波的參數(shù)（幅度、頻率或相位）的模擬調(diào)制弦載波的參數(shù)（幅度、頻率或相位）的模擬調(diào)制（分為幅度調(diào)制和角度調(diào)制）。（分為幅度調(diào)制和角度調(diào)制）。主要內(nèi)容有：主要內(nèi)容有：v各種已調(diào)信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式、各種已調(diào)信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式、v調(diào)制與解調(diào)的原理、性能特點(diǎn)。調(diào)制與解調(diào)的原理、性能特點(diǎn)。2022年4月23日星期六數(shù)字通信原理模擬調(diào)制概述模擬調(diào)制概述雙邊帶調(diào)制（雙邊帶調(diào)制（DSBDSB）單邊帶調(diào)制（單邊帶調(diào)制（SSBSSB）殘留邊帶調(diào)制（殘留邊帶調(diào)制（VSBVSB）2.6 2.6 角度調(diào)制（非線性調(diào)制）角度調(diào)制（非線性調(diào)制）2.7 2.7 補(bǔ)充知識(shí)補(bǔ)充知識(shí)三角函數(shù)公式三角函數(shù)公式7補(bǔ)充知識(shí)補(bǔ)充知識(shí)-三

4、角函數(shù)公式三角函數(shù)公式8一、基本概念 1. 1. 基帶信號(hào)基帶信號(hào) 從信源輸出的信號(hào)通常是低通型信號(hào)，即該信號(hào)的頻譜特征是從0（或接近0）的頻率到某一截止頻率fm，低通型信號(hào)又稱為基帶信號(hào)，也稱為調(diào)制信號(hào)。如語(yǔ)音信號(hào)。2. 2. 頻帶信號(hào)頻帶信號(hào) 調(diào)制以后的信號(hào)稱為頻帶信號(hào)或已調(diào)信號(hào)，是 基帶信號(hào)對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制后產(chǎn)生的信號(hào)。頻帶信號(hào)大多數(shù)情況下均為窄帶信號(hào)。2.1 模擬調(diào)制概述模擬調(diào)制概述【注】窄帶信號(hào)：若信號(hào)能量集中在0附近，帶寬為，當(dāng)0時(shí)，稱為窄帶信號(hào)。2.1 模擬調(diào)制概述模擬調(diào)制概述信號(hào)頻率：信號(hào)頻率：信號(hào)每秒鐘變化的次數(shù)叫頻率，用赫茲信號(hào)每秒鐘變化的次數(shù)叫頻率，用赫茲（Hz）作單位，信

5、號(hào)的頻率有高有低，低頻到高頻的范）作單位，信號(hào)的頻率有高有低，低頻到高頻的范圍叫信號(hào)頻帶。圍叫信號(hào)頻帶。信號(hào)帶寬：信號(hào)帶寬：信號(hào)自身所占最高頻率與最低頻率之差，用信號(hào)自身所占最高頻率與最低頻率之差，用B來(lái)表示，單位來(lái)表示，單位Hz。信道頻帶：信道頻帶：信道允許傳送的信號(hào)的最高頻率與最低頻率信道允許傳送的信號(hào)的最高頻率與最低頻率之間的頻率范圍之間的頻率范圍。v 如：如： 微波的工作頻率范圍為微波的工作頻率范圍為300MHz300GHz，v 電話雙絞線的工作頻率范圍在電話雙絞線的工作頻率范圍在0到數(shù)百千到數(shù)百千Hz。信道帶寬：信道帶寬：信道能傳送的信號(hào)的最高頻率與最低頻率之信道能傳送的信號(hào)的最高頻

6、率與最低頻率之差，用差，用B來(lái)表示，單位來(lái)表示，單位Hz。 【注意】【注意】只有只有信號(hào)的頻帶在信道的頻帶允許信號(hào)的頻帶在信道的頻帶允許范圍內(nèi)，才能夠在信道中傳輸。范圍內(nèi)，才能夠在信道中傳輸。 大部分需傳送的信號(hào)都位于較低的頻帶上，大部分需傳送的信號(hào)都位于較低的頻帶上，而傳輸信道（如電纜、光纜等）的適用傳輸頻率，而傳輸信道（如電纜、光纜等）的適用傳輸頻率，一般都位于高頻范圍。因此，需一般都位于高頻范圍。因此，需調(diào)制調(diào)制解決二者的解決二者的不匹配。不匹配。2.1 模擬調(diào)制概述模擬調(diào)制概述一、基本概念一、基本概念 3.調(diào)制調(diào)制 把信號(hào)頻譜搬移到較高頻率范圍以適應(yīng)信道頻率傳輸特把信號(hào)頻譜搬移到較高頻

7、率范圍以適應(yīng)信道頻率傳輸特性的過(guò)程。性的過(guò)程。 4.載波載波 作為基準(zhǔn)信號(hào)的正弦信號(hào)或脈沖串或數(shù)字信號(hào)。作為基準(zhǔn)信號(hào)的正弦信號(hào)或脈沖串或數(shù)字信號(hào)。 5.載波調(diào)制載波調(diào)制按基帶信號(hào)的變化規(guī)律改變載波某些參數(shù)的過(guò)程。按基帶信號(hào)的變化規(guī)律改變載波某些參數(shù)的過(guò)程。6.模擬調(diào)制模擬調(diào)制 又稱連續(xù)調(diào)制，調(diào)制信號(hào)的取值是連續(xù)的。又稱連續(xù)調(diào)制，調(diào)制信號(hào)的取值是連續(xù)的。7.數(shù)字調(diào)制數(shù)字調(diào)制 調(diào)制信號(hào)的取值是離散的，如調(diào)制信號(hào)的取值是離散的，如PCM脈沖編碼調(diào)制。脈沖編碼調(diào)制。8.線性調(diào)制線性調(diào)制 已調(diào)信號(hào)的頻譜是調(diào)制信號(hào)的水平搬移及線性變換。已調(diào)信號(hào)的頻譜是調(diào)制信號(hào)的水平搬移及線性變換。9.非線性調(diào)制非線性調(diào)制

8、 已調(diào)信號(hào)的頻譜將產(chǎn)生頻譜的非線性變換，會(huì)有新的頻率已調(diào)信號(hào)的頻譜將產(chǎn)生頻譜的非線性變換，會(huì)有新的頻率分量產(chǎn)生。分量產(chǎn)生。2.1 模擬調(diào)制概述模擬調(diào)制概述二、模擬調(diào)制的目的二、模擬調(diào)制的目的1 1、信道傳輸頻率特征的需要。信道傳輸頻率特征的需要。2 2、實(shí)現(xiàn)信道復(fù)用。、實(shí)現(xiàn)信道復(fù)用。3 3、改善系統(tǒng)的抗噪聲性能，或通過(guò)調(diào)制來(lái)提高系統(tǒng)頻帶、改善系統(tǒng)的抗噪聲性能，或通過(guò)調(diào)制來(lái)提高系統(tǒng)頻帶利用率。采用不同的調(diào)制技術(shù)對(duì)系統(tǒng)性能將產(chǎn)生很大的利用率。采用不同的調(diào)制技術(shù)對(duì)系統(tǒng)性能將產(chǎn)生很大的影響。影響。2.1 2.1 模擬調(diào)制概述模擬調(diào)制概述2022年4月23日星期六數(shù)字通信原理三、調(diào)制模型三、調(diào)制模型載波

9、信號(hào)的三要素：載波信號(hào)的三要素： 振幅、頻率、相位振幅、頻率、相位2022年4月23日星期六數(shù)字通信原理調(diào)調(diào)制制技技術(shù)術(shù)模擬調(diào)制模擬調(diào)制( (連續(xù)調(diào)制連續(xù)調(diào)制) )數(shù)字調(diào)制數(shù)字調(diào)制線性調(diào)制線性調(diào)制( (幅度調(diào)制幅度調(diào)制) )非線性調(diào)制非線性調(diào)制( (角度調(diào)制角度調(diào)制) )DSBDSB：抑止載波雙邊帶調(diào)幅：抑止載波雙邊帶調(diào)幅AMAM：常規(guī)雙邊帶調(diào)幅：常規(guī)雙邊帶調(diào)幅SSBSSB：?jiǎn)芜厧д{(diào)制：?jiǎn)芜厧д{(diào)制VSBVSB：殘留邊帶調(diào)制：殘留邊帶調(diào)制FMFM：頻率調(diào)制：頻率調(diào)制PMPM：相位調(diào)制：相位調(diào)制PCMPCM：脈沖編碼調(diào)制：脈沖編碼調(diào)制數(shù)字載波調(diào)制數(shù)字載波調(diào)制( (鍵控系統(tǒng)鍵控系統(tǒng)) )2ASK2A

10、SK、2PSK2PSK等等多進(jìn)制鍵控系統(tǒng)多進(jìn)制鍵控系統(tǒng)改進(jìn)型數(shù)字調(diào)制改進(jìn)型數(shù)字調(diào)制四、調(diào)制分類四、調(diào)制分類2022年4月23日星期六數(shù)字通信原理 AM AM調(diào)制調(diào)制又稱為又稱為。AMAM（Amplitude Amplitude modulationmodulation）中）中的調(diào)制信號(hào)必須包含一定的的調(diào)制信號(hào)必須包含一定的直直流分量流分量。 設(shè)設(shè)AMAM的的基帶基帶信號(hào)：信號(hào)：設(shè)設(shè)載波載波信號(hào)為：信號(hào)為： max00)()()(tfAtfAtS 且且tc cos2022年4月23日星期六數(shù)字通信原理 則當(dāng)基帶信號(hào)通過(guò)調(diào)制后，得到則當(dāng)基帶信號(hào)通過(guò)調(diào)制后，得到AMAM信號(hào)為：信號(hào)為：ttfAttS

11、tSccAMcos)(cos)()(0振幅調(diào)制振幅調(diào)制調(diào)制信號(hào)調(diào)制信號(hào)已調(diào)信號(hào)已調(diào)信號(hào)tt0t0cF()C()cHHcc000SAM()sA M(t)(Af (t) c(t)Af (t)c(t)2H(a) 載 波(b) 調(diào) 制 信 號(hào)(c) 已 調(diào) 信 號(hào)(d) 載 波 頻 譜(e) 調(diào) 制 信 號(hào) 頻 譜(f) 已 調(diào) 信 號(hào) 頻 譜A0調(diào)幅調(diào)幅AMAM示意圖示意圖( (波形和頻譜波形和頻譜) )2022年4月23日星期六數(shù)字通信原理例：例：AMAM調(diào)制后的頻譜變化調(diào)制后的頻譜變化 )()(21)()()(0ccccAMFFAS 頻域表示：頻域表示：已調(diào)信號(hào)功率：已調(diào)信號(hào)功率：2220( )

12、( ) cosAMAMcPstAm tt( )0m t 令：，即假設(shè)調(diào)制信號(hào)無(wú)直流211cos(1 cos2)22cctt而 220( )22AMcsAm tPPP則 2222200cos( )cos2( )coscccAtm ttA m ttPc載波功率載波功率 Ps邊帶功率邊帶功率222220( )( )sAMAMPmtPAmt令 調(diào) 制 效 率 ：22( )cos,( )2mmmAm tAtmt若調(diào)制信號(hào)：0mAA且 ： （ 100%調(diào) 制 ）13 22202mAMmAAA則 ：說(shuō)明說(shuō)明（1 1）調(diào)制后頻譜在形狀上沒(méi)有改變，只是位置搬移）調(diào)制后頻譜在形狀上沒(méi)有改變，只是位置搬移了了cc，

13、而，而幅度幅度降為原來(lái)的一半。降為原來(lái)的一半。（2 2）AMAM已調(diào)信號(hào)的已調(diào)信號(hào)的帶寬帶寬是基帶信號(hào)帶寬的是基帶信號(hào)帶寬的兩倍兩倍，即，即22AMmbBfB（3）AMAM已調(diào)信號(hào)除已調(diào)信號(hào)除連續(xù)譜外，還包括離散譜線（即連續(xù)譜外，還包括離散譜線（即載波信號(hào)分量）。離散譜線不攜帶信息，但會(huì)占用一載波信號(hào)分量）。離散譜線不攜帶信息，但會(huì)占用一定的發(fā)送信號(hào)功率，因此定的發(fā)送信號(hào)功率，因此AM的調(diào)制效率較低的調(diào)制效率較低。（4）對(duì)于）對(duì)于AM信號(hào)的信號(hào)的解調(diào)解調(diào)可以采用可以采用非相干解調(diào)（包絡(luò)非相干解調(diào)（包絡(luò)檢波法）檢波法）和和相干解調(diào)（同步解調(diào)）相干解調(diào)（同步解調(diào)）。（5）為了使調(diào)制不失真，必須滿足

14、兩個(gè)條件）為了使調(diào)制不失真，必須滿足兩個(gè)條件: (a) 對(duì)于所有對(duì)于所有t，必須滿足，必須滿足 A0+f(t) 0，否則會(huì)出現(xiàn)，否則會(huì)出現(xiàn)包絡(luò)失真。包絡(luò)失真。 (b) 載波頻率應(yīng)遠(yuǎn)大于載波頻率應(yīng)遠(yuǎn)大于f(t)的最高頻率分量的最高頻率分量,即即cm ，否則會(huì)出現(xiàn)頻率交疊。，否則會(huì)出現(xiàn)頻率交疊。根據(jù)基帶信號(hào)和疊加直流信號(hào)大小關(guān)系不同，又可根據(jù)基帶信號(hào)和疊加直流信號(hào)大小關(guān)系不同，又可分為分為 v1.正常調(diào)幅正常調(diào)幅 v2.滿調(diào)幅滿調(diào)幅 v3. 過(guò)調(diào)幅過(guò)調(diào)幅 調(diào)幅系數(shù)（或調(diào)制指數(shù)）的表達(dá)式為調(diào)幅系數(shù)（或調(diào)制指數(shù)）的表達(dá)式為0max)(Atf下圖為幅度調(diào)制信號(hào)波形圖。 當(dāng)1時(shí)，為過(guò)調(diào)幅，此時(shí)不能從s(t

15、)的包絡(luò)中恢復(fù)f(t)。下圖為過(guò)幅度調(diào)制信號(hào)波形圖。 f(t)的最大幅度應(yīng)小于或等于載波振幅的一半。的最大幅度應(yīng)小于或等于載波振幅的一半。調(diào)幅系數(shù)調(diào)幅系數(shù) 為調(diào)制深淺程度的指標(biāo)，考慮受為調(diào)制深淺程度的指標(biāo)，考慮受限條件限條件1，當(dāng)，當(dāng)1時(shí)，若采用包絡(luò)檢波法會(huì)造成解時(shí)，若采用包絡(luò)檢波法會(huì)造成解調(diào)后信號(hào)失真。調(diào)后信號(hào)失真。0max)(Atf例：已知調(diào)制信號(hào)例：已知調(diào)制信號(hào)f(t)=3cos20 t，載波信號(hào)，載波信號(hào)c(t)=cos(20000 t+ /2)，試寫(xiě)出當(dāng)調(diào)制系數(shù)分別為，試寫(xiě)出當(dāng)調(diào)制系數(shù)分別為1.5和和0.5的完全調(diào)制信號(hào)是的完全調(diào)制信號(hào)是s(t) 。v解：當(dāng)調(diào)制信號(hào)f(t)=3cos

16、20t，即 ， 根據(jù)調(diào)制系數(shù)的定義，由于v v v 可寫(xiě)出調(diào)制信號(hào)表達(dá)式v當(dāng)=1.5時(shí)，則A0=2,有s(t)=f(t)+2c(t)=(3cos20t+2)cos(20000t+ /2)當(dāng)=0.5 時(shí)，則A0=6,有s(t)=f(t)+6c(t)=(3cos20t+6)cos(20000t+/2)3)(maxtfmax0)(tfA 解調(diào)：解調(diào)是調(diào)制的逆過(guò)程。通信系統(tǒng)的接收端從已調(diào)信號(hào)中恢復(fù)基帶信號(hào)的過(guò)程就叫解調(diào)。 從頻域上看，解調(diào)就是將調(diào)制時(shí)搬移到載頻附近的調(diào)制信號(hào)頻譜搬回到原來(lái)的位置。 解調(diào)的分類：v 相干解調(diào)（同步檢波法）：從已調(diào)波的相位信息中提取調(diào)制信號(hào)v 非相干解調(diào)（包絡(luò)檢波法）：從已

17、調(diào)信號(hào)的幅度信息中提取調(diào)制信號(hào)解調(diào)方法解調(diào)方法解調(diào)方法解調(diào)方法1. 相干解調(diào)相干解調(diào) 適用所有的線性調(diào)制信號(hào)（對(duì)于適用所有的線性調(diào)制信號(hào)（對(duì)于AM、DSB、SSB及及VSB都適用），沒(méi)有門限效應(yīng)都適用），沒(méi)有門限效應(yīng) 必須使用相干載波必須使用相干載波 2. 非相干解調(diào)非相干解調(diào) 非相干解調(diào)實(shí)現(xiàn)起來(lái)非常簡(jiǎn)單。 常規(guī)調(diào)幅信號(hào)使用包絡(luò)檢波v 包絡(luò)攜帶原調(diào)制信號(hào)信息v 包絡(luò)檢波簡(jiǎn)單有效，不必要用相干解調(diào) 其他線性調(diào)制信號(hào)v 無(wú)載波分量，包絡(luò)不能體現(xiàn)調(diào)制信號(hào)信息無(wú)載波分量，包絡(luò)不能體現(xiàn)調(diào)制信號(hào)信息v 不能采用一般的包絡(luò)檢波方法不能采用一般的包絡(luò)檢波方法 2022年4月23日星期六數(shù)字通信原理解調(diào)方法包絡(luò)

18、檢波法示意圖解調(diào)方法包絡(luò)檢波法示意圖解調(diào)方法（解調(diào)方法（1）包絡(luò)檢波法）包絡(luò)檢波法BPFBPF：為為帶通濾波器帶通濾波器，其作用是在保證信號(hào)順利通過(guò)，其作用是在保證信號(hào)順利通過(guò)的前提下，最大限度地限制噪聲進(jìn)入。的前提下，最大限度地限制噪聲進(jìn)入。 【注】【注】帶通濾波器的響應(yīng)函數(shù)，會(huì)把已調(diào)信號(hào)的頻譜帶通濾波器的響應(yīng)函數(shù)，會(huì)把已調(diào)信號(hào)的頻譜重新搬移回去。重新搬移回去。LEDLED：是是檢波電路檢波電路（半波或全波整流器），它的輸出（半波或全波整流器），它的輸出與輸入信號(hào)的包絡(luò)很相近。與輸入信號(hào)的包絡(luò)很相近。LPFLPF：是是低通濾波器低通濾波器，作用是濾除檢波后信號(hào)中的高，作用是濾除檢波后信號(hào)中的

19、高頻成分。頻成分。2022年4月23日星期六數(shù)字通信原理AMAM信號(hào)的包絡(luò)檢波法電路框圖信號(hào)的包絡(luò)檢波法電路框圖包絡(luò)檢波法說(shuō)明包絡(luò)檢波法說(shuō)明包絡(luò)檢波法的包絡(luò)檢波法的優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn): 解調(diào)電路簡(jiǎn)單。解調(diào)電路簡(jiǎn)單。 AM調(diào)制在調(diào)制在無(wú)線電短波廣播無(wú)線電短波廣播中得到廣泛的應(yīng)用。中得到廣泛的應(yīng)用。包絡(luò)檢波法的包絡(luò)檢波法的缺點(diǎn)缺點(diǎn): 準(zhǔn)確性不太好，抗噪聲性能較差。準(zhǔn)確性不太好，抗噪聲性能較差。 在相同誤碼率情況下，信噪比較相干解調(diào)要高在相同誤碼率情況下，信噪比較相干解調(diào)要高1dB； 抗噪聲性能稍差于相干解調(diào)；抗噪聲性能稍差于相干解調(diào)； 2022年4月23日星期六數(shù)字通信原理解調(diào)方法（解調(diào)方法（2）相干解調(diào)法

20、）相干解調(diào)法 經(jīng)低通濾波器后，可經(jīng)低通濾波器后，可過(guò)濾出過(guò)濾出s(t)。( ) cos( )cos1( ) coscos( ) (1 cos2)2AMcoAMccccSs ttS tSts ttts tt p p相干解調(diào)法說(shuō)明相干解調(diào)法說(shuō)明由于相干解調(diào)需要在接收端提供本地載波信號(hào)，且該由于相干解調(diào)需要在接收端提供本地載波信號(hào)，且該信號(hào)要和已調(diào)信號(hào)中的載波分量信號(hào)要和已調(diào)信號(hào)中的載波分量同頻同相同頻同相，所以要求，所以要求采用采用載波同步技術(shù)載波同步技術(shù)。該技術(shù)需要準(zhǔn)確判別某個(gè)載波信號(hào)的頻率和相位，要該技術(shù)需要準(zhǔn)確判別某個(gè)載波信號(hào)的頻率和相位，要求比較高，設(shè)備比較復(fù)雜。求比較高，設(shè)備比較復(fù)雜。

21、：v實(shí)現(xiàn)困難；實(shí)現(xiàn)困難；v技術(shù)要求高，設(shè)備復(fù)雜；技術(shù)要求高，設(shè)備復(fù)雜； 38 不足不足AM調(diào)制的優(yōu)點(diǎn)與不足：調(diào)制的優(yōu)點(diǎn)與不足：n 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 簡(jiǎn)單易行，成本低廉簡(jiǎn)單易行，成本低廉 應(yīng)用示例：中波無(wú)線電廣播。應(yīng)用示例：中波無(wú)線電廣播。功率利用率低功率利用率低頻率利用率低頻率利用率低抗噪聲性能不佳抗噪聲性能不佳2022年4月23日星期六數(shù)字通信原理雙邊帶調(diào)制（雙邊帶調(diào)制（DSBDSB）DSBDuble side bandAM功率利用率很低。為提高功率利用率，必須去功率利用率很低。為提高功率利用率，必須去除除AM的載波，即采用的載波，即采用DSB。又稱為又稱為DSB/SC。該調(diào)制信號(hào)該調(diào)制信號(hào)中中不含

22、不含直流分量，即頻譜中直流分量，即頻譜中無(wú)離散譜無(wú)離散譜。不能采用包不能采用包絡(luò)檢波法絡(luò)檢波法tttcF()C()cHHcc000Sm()sm(t)c(t) f (t)f (t)c(t)(a) 載 波(b) 調(diào) 制 信 號(hào)(c) 已 調(diào) 信 號(hào)(d) 載 波 頻 譜(e) 調(diào) 制 信 號(hào) 頻 譜(f) 已 調(diào) 信 號(hào) 頻 譜2H000DSB調(diào)制的示意圖-波形和頻譜 DSB調(diào)制效率調(diào)制效率22221( )( )cos( )2DSBDSBcsPstmttmtP1100%sDSBDSBPP 422022年4月23日星期六數(shù)字通信原理調(diào)制后頻譜在形狀沒(méi)有改變，位置搬移了調(diào)制后頻譜在形狀沒(méi)有改變，位置搬

23、移了ccDSB調(diào)制信號(hào)中不包含直流分量，因而已調(diào)信號(hào)頻調(diào)制信號(hào)中不包含直流分量，因而已調(diào)信號(hào)頻譜中不包含離散譜線譜中不包含離散譜線 ，已調(diào)信號(hào)中沒(méi)有載波分量。，已調(diào)信號(hào)中沒(méi)有載波分量。頻帶信號(hào)的頻帶信號(hào)的帶寬帶寬是原始信號(hào)帶寬的是原始信號(hào)帶寬的2 2倍倍由于出現(xiàn)了反相點(diǎn)，由于出現(xiàn)了反相點(diǎn)， DSB DSB信號(hào)的包絡(luò)不再與調(diào)制信號(hào)信號(hào)的包絡(luò)不再與調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律一致，所以不能采用包絡(luò)檢波的方式恢復(fù)的變化規(guī)律一致，所以不能采用包絡(luò)檢波的方式恢復(fù)原來(lái)的信號(hào)。原來(lái)的信號(hào)。一般采用一般采用相干解調(diào)法相干解調(diào)法。DSBDSB的特點(diǎn)的特點(diǎn)bmDSBBfB22 2022年4月23日星期六數(shù)字通信原理單邊帶調(diào)

24、制（單邊帶調(diào)制（SSBSSB） 由于由于DSBDSB信號(hào)的上、下兩個(gè)邊帶是完全對(duì)稱的，信號(hào)的上、下兩個(gè)邊帶是完全對(duì)稱的， 它們都攜帶了調(diào)制信號(hào)的全部信息，因而，從信息它們都攜帶了調(diào)制信號(hào)的全部信息，因而，從信息傳輸?shù)慕嵌葋?lái)考慮，傳輸一個(gè)邊帶就夠了。這種方傳輸?shù)慕嵌葋?lái)考慮，傳輸一個(gè)邊帶就夠了。這種方式稱為單邊帶調(diào)制。式稱為單邊帶調(diào)制。SSBSSB是是在雙邊帶基礎(chǔ)上在雙邊帶基礎(chǔ)上，把其中，把其中 |w|wc （上邊帶上邊帶USB） 或或 |w|wc（下邊帶下邊帶LSB）的部分進(jìn)行調(diào)制。的部分進(jìn)行調(diào)制。SSBSingle side band F() ) mm mm0 0SSSB() ) c c c

25、c0 0SSSB() ) c c c c0 0S SDSBDSB()() -c c c c0 022mmUSBUSBLSBLSB-(a)(a)基帶信號(hào)基帶信號(hào)(b)DSB(b)DSB信號(hào)信號(hào)(c)SSB(c)SSB信號(hào)信號(hào)(USB)(USB)(d)SSB(d)SSB信號(hào)信號(hào)(LSB)(LSB)單邊帶信號(hào)的產(chǎn)生：?jiǎn)芜厧盘?hào)的產(chǎn)生：方法：（方法：（1） 用濾波法形成單邊帶信號(hào)用濾波法形成單邊帶信號(hào) （2） 用相移法形成單邊帶信號(hào)用相移法形成單邊帶信號(hào) （1） 用濾波法形成單邊帶信號(hào)用濾波法形成單邊帶信號(hào) 讓雙邊帶信號(hào)通過(guò)一個(gè)讓雙邊帶信號(hào)通過(guò)一個(gè)邊帶濾波器邊帶濾波器，保留所需要的，保留所需要的一個(gè)邊

26、帶，濾除不要的邊帶。一個(gè)邊帶，濾除不要的邊帶。H()10ccH()0cc1(a)(b)取上邊帶的濾波函數(shù)取下邊帶的濾波函數(shù)-f0HL(f)特性上邊帶(b) 上邊帶濾波器特性和信號(hào)頻譜f00f單邊帶信號(hào)的頻譜上邊帶S(f)上邊帶下邊帶HH(f)特性HH(f)特性(a) 濾波前信號(hào)頻譜(c) 下邊帶濾波器特性和信號(hào)頻譜S(f)S(f)-f00f-f0f0f下邊帶f0上邊帶 濾波法難點(diǎn)：濾波器陡峭截止難濾波法難點(diǎn)：濾波器陡峭截止難49 相移法相移法SSB優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 不需要陡峭截止，不需要陡峭截止， 一次調(diào)制即可一次調(diào)制即可n 不足：不足：實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，寬帶移實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，寬帶移相網(wǎng)絡(luò)難實(shí)現(xiàn)。相網(wǎng)絡(luò)難實(shí)現(xiàn)。

27、可用維弗法解決?？捎镁S弗法解決。)(21tm)(tsSSB2/)(hH)(21tmttmccos)(21ttmccos)(21tccostcsin相移法相移法sinn 應(yīng)用應(yīng)用 短波通信，頻分短波通信，頻分 復(fù)用復(fù)用SSB解調(diào)需采用相干解調(diào)。解調(diào)需采用相干解調(diào)。11( )( )cos( )sin22SSBccstm ttm tt（2 2） 用相移法形成單邊帶信號(hào)用相移法形成單邊帶信號(hào)當(dāng)調(diào)制信號(hào)中含直流或較豐富低頻信號(hào)時(shí)，濾波法當(dāng)調(diào)制信號(hào)中含直流或較豐富低頻信號(hào)時(shí)，濾波法SSBSSB不再適用。不再適用。2022年4月23日星期六數(shù)字通信原理SSBSSB的相干解調(diào)的相干解調(diào)512022年4月23日

28、星期六數(shù)字通信原理殘留邊帶調(diào)幅殘留邊帶調(diào)幅（VSB）VSBVestigial Side Band產(chǎn)生產(chǎn)生單邊帶單邊帶信號(hào)需要信號(hào)需要理想濾波器理想濾波器，這在實(shí)際電路中難，這在實(shí)際電路中難以實(shí)現(xiàn)。以實(shí)現(xiàn)。殘留邊帶殘留邊帶 (VSB) (VSB)濾波器容易設(shè)計(jì)，同時(shí)又能使上下邊濾波器容易設(shè)計(jì)，同時(shí)又能使上下邊帶頻譜巧妙地互補(bǔ)，解調(diào)后得到完整信號(hào)。帶頻譜巧妙地互補(bǔ)，解調(diào)后得到完整信號(hào)。殘留邊帶信號(hào)：保留了下邊帶頻譜的大部分殘留邊帶信號(hào)：保留了下邊帶頻譜的大部分( (僅僅是僅僅是靠近靠近fcfc附近的頻譜有一定衰減附近的頻譜有一定衰減) )，同時(shí)還保留了上邊，同時(shí)還保留了上邊帶信號(hào)的一小部分。帶信號(hào)

29、的一小部分。2022年4月23日星期六數(shù)字通信原理殘留邊帶濾波器的特性殘留邊帶濾波器的特性 殘留邊帶解調(diào)的頻譜示意圖殘留邊帶解調(diào)的頻譜示意圖說(shuō)明說(shuō)明對(duì)對(duì)VSB信號(hào)進(jìn)行信號(hào)進(jìn)行解調(diào)時(shí)解調(diào)時(shí)，只要在，只要在 Wc兩側(cè)位置上的頻兩側(cè)位置上的頻具有具有互補(bǔ)性互補(bǔ)性（即相加后的和保持一定），則通過(guò)低通（即相加后的和保持一定），則通過(guò)低通濾波器解調(diào)出的基帶信號(hào)，就是濾波器解調(diào)出的基帶信號(hào)，就是沒(méi)失真沒(méi)失真的調(diào)制信號(hào)。的調(diào)制信號(hào)。殘留邊帶信號(hào)的帶寬，殘留邊帶信號(hào)的帶寬，介于介于單邊帶和雙邊帶單邊帶和雙邊帶之間之間。VSBVSB信號(hào)的解調(diào)過(guò)程可以采用信號(hào)的解調(diào)過(guò)程可以采用相干解調(diào)相干解調(diào)，也可以在，也可以在V

30、SBVSB信號(hào)中插入強(qiáng)載波，而采用信號(hào)中插入強(qiáng)載波，而采用包絡(luò)檢波法包絡(luò)檢波法解調(diào)，以簡(jiǎn)化解調(diào)，以簡(jiǎn)化接收機(jī)電路。接收機(jī)電路。VSB對(duì)濾波器的要求對(duì)濾波器的要求不是很高不是很高，廣泛用于，廣泛用于PAL制電視制電視系統(tǒng)中。系統(tǒng)中。2022年4月23日星期六數(shù)字通信原理2.6 角度調(diào)制（非線性調(diào)制）角度調(diào)制（非線性調(diào)制）非線性調(diào)制：非線性調(diào)制：已調(diào)信號(hào)頻譜不再是原基帶信號(hào)頻譜的已調(diào)信號(hào)頻譜不再是原基帶信號(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。移不同的新的頻率成分。實(shí)現(xiàn)方法：通過(guò)改變載波的頻率和相位（角度）來(lái)實(shí)實(shí)現(xiàn)方

31、法：通過(guò)改變載波的頻率和相位（角度）來(lái)實(shí)現(xiàn)。即載波的幅度保持不變，而載波的頻率或相位隨現(xiàn)。即載波的幅度保持不變，而載波的頻率或相位隨基帶信號(hào)變化?；鶐盘?hào)變化。分類分類：角調(diào)制可分為：角調(diào)制可分為頻率調(diào)制（頻率調(diào)制（FM）和和相位調(diào)制（相位調(diào)制（PM）。與幅度調(diào)制技術(shù)相比的優(yōu)勢(shì)：角度調(diào)制最突出的優(yōu)勢(shì)與幅度調(diào)制技術(shù)相比的優(yōu)勢(shì)：角度調(diào)制最突出的優(yōu)勢(shì)是其是其較高的抗噪聲性能較高的抗噪聲性能 優(yōu)點(diǎn)：抗噪聲性能好優(yōu)點(diǎn)：抗噪聲性能好 缺點(diǎn)：頻帶占用寬缺點(diǎn)：頻帶占用寬FM調(diào)制與調(diào)制與PM調(diào)制調(diào)制調(diào)相信號(hào)調(diào)相信號(hào)調(diào)頻信號(hào)調(diào)頻信號(hào)PM調(diào)制是指瞬時(shí)相位偏移隨基帶信號(hào)而線性變化 FM調(diào)制是指瞬時(shí)頻率偏移隨基帶信號(hào)而

32、線性變化 可見(jiàn)：FM和PM非常相似，如果預(yù)先不知道調(diào)制信號(hào)的具體形式，則無(wú)法判斷已調(diào)信號(hào)是調(diào)頻信號(hào)還是調(diào)相信號(hào)。 調(diào)調(diào)相相信信號(hào)號(hào)調(diào)調(diào)頻頻信信號(hào)號(hào) 調(diào)頻與調(diào)相并無(wú)本質(zhì)區(qū)別，兩者之間可以互換縮減研究?jī)?nèi)容；為FM、PM信號(hào)的實(shí)現(xiàn)/調(diào)制 、解調(diào)提供了新的方法。（1）一般表達(dá)式）一般表達(dá)式( )cos( )mcstAtt角 度 調(diào) 制 信 號(hào)( )( )其中，：瞬時(shí)相位cttt ( )：相對(duì)于t的瞬時(shí)相位偏移ct ( )( )/：瞬時(shí)頻率ctdttdt ( )/：相對(duì)于的瞬時(shí)頻偏cdtdt K Kp p 調(diào)相靈敏度，量綱：調(diào)相靈敏度，量綱：( )( ),( )( )ptK m ttm t隨作線性變化)

33、(cos)(tmKtAtspcPM( )( )fdtK m tdt，( )( )ftKmd( )cos( )FMcfstAtKmdn相位調(diào)制相位調(diào)制(PM)：n頻率調(diào)制頻率調(diào)制(FM)：K Kf f 調(diào)頻靈敏度，量綱：調(diào)頻靈敏度，量綱：rad/(srad/(s V)V)。rad/Vrad/VfmfmmmK Afmf調(diào)頻指數(shù)調(diào)頻指數(shù)l二者區(qū)別：二者區(qū)別：)(cos)(tmKtAtspcPM( )cos( )FMcfstAtKmdnPM：相位偏移隨調(diào)制信號(hào)線性變化：相位偏移隨調(diào)制信號(hào)線性變化nFM：相位偏移隨調(diào)制信號(hào)的積分呈線：相位偏移隨調(diào)制信號(hào)的積分呈線性變化性變化兩者之間可以互相轉(zhuǎn)換：兩者之間可以互相轉(zhuǎn)換：（a a）直接調(diào)頻）直接調(diào)頻 （b b）間接調(diào)頻）間接調(diào)頻(c) (c) 直接調(diào)相直接調(diào)相 (d) (d) 間接調(diào)相間接調(diào)相 (2）FM與與PM的關(guān)系的關(guān)系窄帶調(diào)頻與寬帶調(diào)頻窄帶調(diào)頻與寬帶調(diào)頻 定義/分類：根據(jù)調(diào)制后載波瞬時(shí)相位偏移的大小，可將頻率調(diào)制分為寬帶調(diào)頻（WBFM）與窄帶調(diào)頻（NBFM）。當(dāng)FM信號(hào)的最大瞬時(shí)相位偏移滿足下