chap4 模擬調(diào)制系統(tǒng)-new

1、2022-5-8通信原理課件通信原理課件1 2022-5-82022-5-82 2引言引言調(diào)制（調(diào)制（Modulation）1.定義：使載波信號(hào)的某一個(gè)（或幾個(gè)）參量定義：使載波信號(hào)的某一個(gè)（或幾個(gè)）參量隨基帶信號(hào)改變的過程。隨基帶信號(hào)改變的過程。2.實(shí)質(zhì)：頻譜搬移。實(shí)質(zhì)：頻譜搬移。3.作用作用q與信道特性匹配；與信道特性匹配；q實(shí)現(xiàn)多路復(fù)用；實(shí)現(xiàn)多路復(fù)用；q提高抗干擾性。提高抗干擾性。2022-5-82022-5-83 3引言引言4.調(diào)制的分類（詳見第一章表格調(diào)制的分類（詳見第一章表格1-1）q按載波信號(hào)按載波信號(hào)c(t)分分n連續(xù)波調(diào)制連續(xù)波調(diào)制n脈沖波調(diào)制脈沖波調(diào)制q按基帶信號(hào)按基帶信號(hào)

2、m(t)分分n數(shù)字調(diào)制數(shù)字調(diào)制n模擬調(diào)制模擬調(diào)制2022-5-82022-5-84 4引言引言q按調(diào)制器的功能分（以連續(xù)波為例）按調(diào)制器的功能分（以連續(xù)波為例）n幅度調(diào)制幅度調(diào)制如模擬調(diào)幅（如模擬調(diào)幅（AM，DSB，SSB，VSB），脈沖幅度調(diào)制（），脈沖幅度調(diào)制（PAM），幅移鍵控），幅移鍵控（ASK）；）；n頻率調(diào)制頻率調(diào)制如如FM，頻移鍵控（，頻移鍵控（FSK），脈寬調(diào)），脈寬調(diào)制（制（PDM） ；n相位調(diào)制相位調(diào)制如模擬調(diào)相（如模擬調(diào)相（PM），相移鍵控），相移鍵控（PSK），脈位調(diào)制（），脈位調(diào)制（PPM）。）。 2022-5-82022-5-85 5本章綱要本章綱要n4.1 幅度調(diào)

3、制幅度調(diào)制q1.常規(guī)雙邊帶調(diào)幅（常規(guī)雙邊帶調(diào)幅（Amplitude Modulation，AM）q2.雙邊帶抑制載波（雙邊帶抑制載波（Double SidebandSuppressed Carrier，DSBSC）q3.單邊帶調(diào)幅（單邊帶調(diào)幅（Single Sideband，SSB）q4.殘留邊帶調(diào)幅（殘留邊帶調(diào)幅（Vestigial Sideband，VSB）n4.2各種幅度調(diào)制系統(tǒng)的噪聲性能各種幅度調(diào)制系統(tǒng)的噪聲性能2022-5-82022-5-86 6本章綱要本章綱要n4.3角度調(diào)制（角度調(diào)制（Angular Modulation）（非線）（非線性調(diào)制）系統(tǒng)性調(diào)制）系統(tǒng)n4.4調(diào)頻系統(tǒng)的

4、噪聲性能調(diào)頻系統(tǒng)的噪聲性能n4.5各種模擬調(diào)制系統(tǒng)的性能比較各種模擬調(diào)制系統(tǒng)的性能比較n4.6頻分復(fù)用（頻分復(fù)用（FDM）2022-5-82022-5-87 7幅度調(diào)制幅度調(diào)制4.1.1 一般原理一般原理1.概念：用調(diào)制信號(hào)去控制概念：用調(diào)制信號(hào)去控制高頻高頻正弦載波的正弦載波的幅幅度度，使其按調(diào)制信號(hào)的規(guī)律變化的過程。，使其按調(diào)制信號(hào)的規(guī)律變化的過程。2.模型模型 2022-5-82022-5-88 8幅度調(diào)制幅度調(diào)制3.時(shí)域和頻域表達(dá)式時(shí)域和頻域表達(dá)式q時(shí)域時(shí)域q 頻域頻域( ) ( )( )( ) ( )cos( )mcStm tc th tm tth t)()()(21)()(*)(2

5、1)(HMMHCMSccM 2022-5-82022-5-89 9幅度調(diào)制幅度調(diào)制幅度調(diào)制幅度調(diào)制n對(duì)于幅度調(diào)制信號(hào)，對(duì)于幅度調(diào)制信號(hào)，q在波形上，它的幅度隨基帶信號(hào)規(guī)律而變化；在波形上，它的幅度隨基帶信號(hào)規(guī)律而變化；q在頻譜結(jié)構(gòu)上，它的頻譜完全是基帶信號(hào)在頻譜結(jié)構(gòu)上，它的頻譜完全是基帶信號(hào)頻譜結(jié)頻譜結(jié)構(gòu)構(gòu)在頻域內(nèi)的在頻域內(nèi)的簡單搬移簡單搬移(精確到常數(shù)因子精確到常數(shù)因子)。 q由于這種搬移是線性的，因此幅度調(diào)制通常又稱由于這種搬移是線性的，因此幅度調(diào)制通常又稱為為線性調(diào)制線性調(diào)制。n線性調(diào)制線性調(diào)制如各種幅度調(diào)制，幅移鍵控如各種幅度調(diào)制，幅移鍵控(ASK)；n非線性調(diào)制非線性調(diào)制如如FM、P

6、M、頻移鍵控、頻移鍵控(FSK)。2022-5-82022-5-810102022-5-82022-5-81111AM（Amplitude Modulation）1.AM信號(hào)的產(chǎn)生信號(hào)的產(chǎn)生ttmtAttmAScccAMcos)(cos cos)( 00波形波形圖圖2022-5-82022-5-81212AM（Amplitude Modulation）2.線性調(diào)幅的條件線性調(diào)幅的條件n為了解調(diào)時(shí)能使用包絡(luò)檢波法，線性調(diào)幅的為了解調(diào)時(shí)能使用包絡(luò)檢波法，線性調(diào)幅的條件為：條件為：A0|m(t)|max ，即保證，即保證AM信號(hào)的包信號(hào)的包絡(luò)總是為正的。絡(luò)總是為正的。n過調(diào)現(xiàn)象：已調(diào)信號(hào)的包絡(luò)與調(diào)制

7、信號(hào)之間過調(diào)現(xiàn)象：已調(diào)信號(hào)的包絡(luò)與調(diào)制信號(hào)之間已無線性關(guān)系變化可言，包絡(luò)與調(diào)制信號(hào)相已無線性關(guān)系變化可言，包絡(luò)與調(diào)制信號(hào)相比，出現(xiàn)了嚴(yán)重的失真，這種現(xiàn)象通常我們比，出現(xiàn)了嚴(yán)重的失真，這種現(xiàn)象通常我們稱這種現(xiàn)象為稱這種現(xiàn)象為過調(diào)過調(diào)。2022-5-82022-5-81313AM（Amplitude Modulation）3.AM信號(hào)的頻譜特性信號(hào)的頻譜特性)()(21)()()(0ccccAMMMAS頻譜頻譜圖圖2022-5-82022-5-81414AM（Amplitude Modulation）q特點(diǎn)特點(diǎn)n從頻域表達(dá)式可以看出，從頻域表達(dá)式可以看出，AM信號(hào)的頻譜是信號(hào)的頻譜是DSB信號(hào)的頻

8、譜加上載波分量。信號(hào)的頻譜加上載波分量。n在這個(gè)頻譜搬移過程中沒有出現(xiàn)新的頻率分量，在這個(gè)頻譜搬移過程中沒有出現(xiàn)新的頻率分量，因此，該調(diào)制為線性調(diào)制。因此，該調(diào)制為線性調(diào)制。 n帶寬帶寬BAM2fm。 2022-5-82022-5-81515AM（Amplitude Modulation）4.AM已調(diào)信號(hào)的功率分配已調(diào)信號(hào)的功率分配ttmAttmtAttmAtSPccccAMAM20222202202cos)(2cos)(coscos)()( SCAMPPtmAP2)(22202022-5-82022-5-81616-200-150-100-5005010015020000.511.522.5

9、33.5消息信號(hào)頻譜-200-150-100-5005010015020005101520AM信號(hào)頻譜2022-5-82022-5-81717DSBSC4.1.3 抑制載波雙邊帶調(diào)制抑制載波雙邊帶調(diào)制DSBSC (Double Sideband-Suppressed Carrier )1.產(chǎn)生產(chǎn)生ttmtscDSBcos)()(載波反向點(diǎn)載波反向點(diǎn)波形波形圖圖2022-5-82022-5-81818DSBSC2.DSB信號(hào)的頻譜特性信號(hào)的頻譜特性)()(21)(ccDSBMMS上邊帶（上邊帶（USB）：）：|f|fc的的頻率分量頻率分量下邊帶（下邊帶（LSB）：）：|f|fc的的頻率分量頻率分

10、量頻譜頻譜圖圖2022-5-82022-5-81919DSBSCq頻譜特點(diǎn)頻譜特點(diǎn)n1、上、下邊帶均包含調(diào)制信號(hào)的全部信息，在、上、下邊帶均包含調(diào)制信號(hào)的全部信息，在載頻處無載波分量，這就是抑制載波的效果載頻處無載波分量，這就是抑制載波的效果 ；n2、幅度減半，帶寬加倍，、幅度減半，帶寬加倍，BDSB2fm；n3、線性搬移。、線性搬移。 2022-5-82022-5-82020-200-150-100-5005010015020000.511.522.533.5消息信號(hào)頻譜-200-150-100-5005010015020000.511.52DSBSC信號(hào)頻譜例題例題1 1 （教材（教材P9

11、1P91習(xí)題習(xí)題4-24-2）2022-5-82022-5-82222SSB（Single Sideband）4.1.4 單邊帶調(diào)制單邊帶調(diào)制n由于從信息傳輸?shù)慕嵌戎v，上、下兩個(gè)邊帶所由于從信息傳輸?shù)慕嵌戎v，上、下兩個(gè)邊帶所包含的信息相同，因此只傳送一個(gè)邊帶即可以包含的信息相同，因此只傳送一個(gè)邊帶即可以傳送信號(hào)的全部信息。傳送信號(hào)的全部信息。 1.SSB信號(hào)的產(chǎn)生方法有：信號(hào)的產(chǎn)生方法有：濾波法；濾波法；相移法；相移法；混合法（由于電路較為復(fù)雜，因此用途并不廣混合法（由于電路較為復(fù)雜，因此用途并不廣泛）。泛）。 2022-5-82022-5-82323SSB（Single Sideband）濾

12、波法濾波法ccUSBSSBHH ，01)()(ccLSBSSBHH ，01)()()()()(SSBDSBSSBHSS圖圖 4 - 6SSB信號(hào)的頻譜信號(hào)的頻譜2022-5-82022-5-82525SSB（Single Sideband）相移法相移法實(shí)際上是實(shí)際上是SSB信號(hào)表達(dá)式的電路表示信號(hào)表達(dá)式的電路表示ttmttmtSccSSBsin)(21cos)(21)(2022-5-82022-5-82626補(bǔ)充：希爾伯特變換補(bǔ)充：希爾伯特變換ttfdtftf1)()(1)(dttftf)(1)(定義：物理可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)其實(shí)部與虛定義：物理可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)其實(shí)部與虛部之間存在對(duì)應(yīng)的確

13、定關(guān)系稱為部之間存在對(duì)應(yīng)的確定關(guān)系稱為Hilbert變換。變換。Hilbert濾波器，它實(shí)質(zhì)上是一個(gè)濾波器，它實(shí)質(zhì)上是一個(gè)寬帶相移網(wǎng)絡(luò)寬帶相移網(wǎng)絡(luò)，對(duì)對(duì)m(t)中的任意頻率分量均相移中的任意頻率分量均相移-/2。( )( ) jsgnFF 2022-5-82022-5-82727希爾伯特變換希爾伯特變換常用的希爾伯特變換常用的希爾伯特變換例題例題2 2 （教材（教材P91P91習(xí)題習(xí)題4-44-4）)()(Mtm)(sgn)(Mjtm)()(21cos)(cccMMttm)()(2cos)(cccMMjttm)(USBS)(LSBSB點(diǎn)：點(diǎn)：C點(diǎn)：點(diǎn)：D點(diǎn)：點(diǎn)：E點(diǎn)：若將點(diǎn)：若將C點(diǎn)與點(diǎn)與D點(diǎn)

14、的頻譜相減，可得上邊帶頻譜點(diǎn)的頻譜相減，可得上邊帶頻譜若將若將C點(diǎn)與點(diǎn)與D點(diǎn)的頻譜相加，可得下邊帶頻譜點(diǎn)的頻譜相加，可得下邊帶頻譜各點(diǎn)頻譜變換關(guān)系（不計(jì)系數(shù)各點(diǎn)頻譜變換關(guān)系（不計(jì)系數(shù)1/2）：）：A點(diǎn)：點(diǎn)：2022-5-82022-5-83131SSB（Single Sideband）2.SSB信號(hào)的頻率特性信號(hào)的頻率特性qBSSB0.5BDSBfm； q q因因SSB信號(hào)不含有載波信號(hào)不含有載波成分，單邊帶幅度調(diào)制成分，單邊帶幅度調(diào)制的效率也為的效率也為100% 。M()HHSM()ccOO 上邊帶 下邊帶 下邊帶 上邊帶ccO上邊帶頻譜Occ下邊帶頻譜)(41212tmPPDSBSSB20

15、22-5-82022-5-83232-200-150-100-5005010015020000.511.522.533.5消息信號(hào)頻譜-200-150-100-5005010015020000.511.52LSSB信號(hào)頻譜2022-5-82022-5-83333-200-150-100-5005010015020000.511.522.533.5消息信號(hào)頻譜-200-150-100-5005010015020000.511.52USSB信號(hào)頻譜例題例題3 3 （教材（教材P91P91習(xí)題習(xí)題4-14-1）2022-5-82022-5-83434ttAtsAM4010cos2000cos2)(t

16、ttttsDSB444108 . 0cos102 . 1cos 10cos2000cos2)(解：解：AM信號(hào)：信號(hào)： DSB信號(hào)：信號(hào)： 2022-5-82022-5-83535ttsUSB4102 . 1cos)(ttsLSB4108 . 0cos)(2022-5-82022-5-83636VSBVSB（Vestigial SidebandVestigial Sideband）1.定義定義qSSB問題：理想的濾波器難以實(shí)現(xiàn)。問題：理想的濾波器難以實(shí)現(xiàn)。qVSB調(diào)制：殘留邊帶調(diào)制是介于調(diào)制：殘留邊帶調(diào)制是介于SSB與與DSB-SC之間的一種調(diào)制方式，在之間的一種調(diào)制方式，在VSB中除了傳送中

17、除了傳送一個(gè)邊帶之外，還保留另外一個(gè)邊帶的一部分。一個(gè)邊帶之外，還保留另外一個(gè)邊帶的一部分。2.信號(hào)產(chǎn)生信號(hào)產(chǎn)生)()()(21)(VSBccVSBHMMS圖圖 4 - 8DSB、 SSB和和VSB信號(hào)的頻譜信號(hào)的頻譜2022-5-82022-5-83838VSB（Vestigial Sideband）3. HVSB()的頻率特性的頻率特性須從須從VSB信號(hào)的解調(diào)方式入手信號(hào)的解調(diào)方式入手)()()(cVSBcVSBpSSS)()()2(21 )()()2(21)(cVccVcpHMMHMMSttstscVSBpcos2)()(2022-5-82022-5-83939VSB（Vestigial

18、 Sideband）經(jīng)過經(jīng)過LPFLPF后，高頻成份濾掉，這樣解調(diào)輸出為：后，高頻成份濾掉，這樣解調(diào)輸出為： )()()(21)(cVcVOHHMM當(dāng)當(dāng)HVSB(+c)+HVSB(-c)=常數(shù)常數(shù)，|H時(shí)，此時(shí)，時(shí)，此時(shí)，MO()=C*M() ，從，從VSBVSB信號(hào)中無失真地恢復(fù)了原始信信號(hào)中無失真地恢復(fù)了原始信號(hào)。號(hào)。 殘留邊帶濾波器傳輸函數(shù)要求滿足的殘留邊帶濾波器傳輸函數(shù)要求滿足的互補(bǔ)對(duì)稱條件互補(bǔ)對(duì)稱條件。2022-5-82022-5-84040VSB（Vestigial Sideband）4.幾何解釋幾何解釋VSB（Vestigial Sideband）2022-5-82022-5-8

19、4141圖圖4-10殘留邊帶的濾波器特性殘留邊帶的濾波器特性(a)殘留部分上邊帶的濾波器特性殘留部分上邊帶的濾波器特性;(b)殘留部分下邊帶的濾波器特性殘留部分下邊帶的濾波器特性 2022-5-82022-5-84242VSB（Vestigial Sideband）5.VSB的特點(diǎn)及應(yīng)用的特點(diǎn)及應(yīng)用q（1）所需帶寬為）所需帶寬為m 2m；q（2）采用濾波法較易實(shí)現(xiàn)。）采用濾波法較易實(shí)現(xiàn)。q（3）VSB調(diào)制在廣播電視、通信等系統(tǒng)中得調(diào)制在廣播電視、通信等系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。到廣泛應(yīng)用。 例題例題4 4 （教（教材材P91P91習(xí)題習(xí)題4-34-3）)(Ht20000cos解：解：根據(jù)殘留邊帶濾波

20、器在根據(jù)殘留邊帶濾波器在fc處具有互補(bǔ)對(duì)稱特性，從處具有互補(bǔ)對(duì)稱特性，從 圖圖上可知載頻上可知載頻fc=10kHz，因此得到載波，因此得到載波 ，故有，故有ttmAtsAM20000cos)()(0tttAtA20000cos6000sin100sin20000cos0)14000sin()26000sin()19900sin()20100sin(220000cos0ttttAtA)14000()14000( )26000()26000()19900( )19900()20100()20100(2 )20000()20000()(0AjASAM2022-5-82022-5-844440)(71

21、)(1345. 05 . 995. 9)(95. 955. 05 . 905.10)(05.105 . 0)(10HkHzfHkHzfHkHzfHkHzfHkHzf時(shí)，時(shí)，時(shí)，時(shí)，時(shí)，)26000()26000()19900(45. 0 )19900(45. 0)20100(55. 0 )20100(55. 02)20000()20000(2)(0AjASVSB)26000sin(19900sin45. 020100sin55. 022000cos21)(0tttAtAtsVSB解調(diào)（解調(diào)（Demodulation）n解調(diào)是調(diào)制的逆過程。解調(diào)是調(diào)制的逆過程。n作用是從接收的已調(diào)信號(hào)中恢復(fù)原基帶

22、信號(hào)。作用是從接收的已調(diào)信號(hào)中恢復(fù)原基帶信號(hào)。n解調(diào)的方法可分為兩類：解調(diào)的方法可分為兩類：q相干解調(diào)相干解調(diào)q非相干解調(diào)（如包絡(luò)檢波，差分相干解調(diào)等）非相干解調(diào)（如包絡(luò)檢波，差分相干解調(diào)等）2022-5-82022-5-84646相干解調(diào)相干解調(diào)n相干解調(diào)也叫同步檢波。相干解調(diào)也叫同步檢波。n它由相乘器和低通濾波器組成。它由相乘器和低通濾波器組成。n相干解調(diào)適用于所有線性調(diào)制信號(hào)的解調(diào)。相干解調(diào)適用于所有線性調(diào)制信號(hào)的解調(diào)。2022-5-82022-5-84747圖4-11相干解調(diào)器的一般模型相干解調(diào)相干解調(diào)n分析分析2022-5-82022-5-84848對(duì)于抑止載波雙邊帶信號(hào)對(duì)于抑止載波

23、雙邊帶信號(hào) ttmtsccos)()(DSB將其乘上與調(diào)制載波同頻同相的載波將其乘上與調(diào)制載波同頻同相的載波( (稱為相干載波稱為相干載波) )后后, , )2cos1 ( )(21cos)(cos)(2DSBttmttmttsccc經(jīng)低通濾波器濾掉經(jīng)低通濾波器濾掉2 2c c分量后分量后, ,得到解調(diào)輸出得到解調(diào)輸出 )(21)(otmtm相干解調(diào)相干解調(diào)2022-5-82022-5-84949對(duì)于單邊帶信號(hào)（上邊帶信號(hào)或下邊帶信號(hào)）對(duì)于單邊帶信號(hào)（上邊帶信號(hào)或下邊帶信號(hào)） ttmttmtsccsin)(21cos)(21)(SSB與相干載波相乘后得與相干載波相乘后得ttmttmtmttsc

24、cc2sin)(412cos)(41)(41cos)(SSB經(jīng)低通濾波后的解調(diào)輸出為經(jīng)低通濾波后的解調(diào)輸出為)(41)(otmtm載波同步載波同步n相干解調(diào)的關(guān)鍵是必須在已調(diào)信號(hào)接收端產(chǎn)生相干解調(diào)的關(guān)鍵是必須在已調(diào)信號(hào)接收端產(chǎn)生與信號(hào)載波與信號(hào)載波同頻同相同頻同相的的本地載波本地載波。n相干載波的獲取方法是通過相干載波的獲取方法是通過載波同步載波同步電路。電路。n提取相干載波的方法有兩種：提取相干載波的方法有兩種：q直接法（自同步法：發(fā)送端不發(fā)送專門的同步直接法（自同步法：發(fā)送端不發(fā)送專門的同步信息）信息）n平方變換法和平方環(huán)法平方變換法和平方環(huán)法n同相正交環(huán)法（科斯塔斯環(huán)法）同相正交環(huán)法（科

25、斯塔斯環(huán)法）q插入導(dǎo)頻法（外同步法）插入導(dǎo)頻法（外同步法）2022-5-82022-5-85050平方變換法平方變換法n此方法廣泛用于建立抑制載波的雙邊帶信號(hào)的此方法廣泛用于建立抑制載波的雙邊帶信號(hào)的載波同步。載波同步。2022-5-82022-5-85151圖圖 11 1 平方變換法提取載波平方變換法提取載波平方變換法平方變換法2022-5-82022-5-85252設(shè)調(diào)制信號(hào)設(shè)調(diào)制信號(hào)m(t)無直流分量，則抑制載波的雙邊帶信號(hào)為無直流分量，則抑制載波的雙邊帶信號(hào)為ttmtsccos)()(DSB接收端將該信號(hào)經(jīng)過非線性變換接收端將該信號(hào)經(jīng)過非線性變換平方律器件后得到平方律器件后得到ttmt

26、mttmtecc2cos)(21)(21cos)()(222上式的第二項(xiàng)包含有載波的倍頻上式的第二項(xiàng)包含有載波的倍頻2c的分量。若用一窄的分量。若用一窄帶濾波器將帶濾波器將2c頻率分量濾出，再進(jìn)行二分頻，就可獲頻率分量濾出，再進(jìn)行二分頻，就可獲得所需的相干載波。得所需的相干載波。平方環(huán)法平方環(huán)法2022-5-82022-5-85353在實(shí)際中，伴隨信號(hào)一起進(jìn)入接收機(jī)的還有加性高斯在實(shí)際中，伴隨信號(hào)一起進(jìn)入接收機(jī)的還有加性高斯白噪聲，為了改善平方變換法的性能，使恢復(fù)的相干白噪聲，為了改善平方變換法的性能，使恢復(fù)的相干載波更為純凈，圖載波更為純凈，圖 11 - 1 中的窄帶濾波器常用鎖相環(huán)中的窄帶

27、濾波器常用鎖相環(huán)代替，構(gòu)成如圖代替，構(gòu)成如圖 11 - 2 所示的方框圖，稱為平方環(huán)法所示的方框圖，稱為平方環(huán)法提取載波。提取載波。圖圖11-2 平方環(huán)法提取載波平方環(huán)法提取載波同相正交環(huán)法同相正交環(huán)法n同相正交環(huán)法又叫科斯塔斯（同相正交環(huán)法又叫科斯塔斯（Costas）環(huán)。）環(huán)。n在此環(huán)路中，壓控振蕩器（在此環(huán)路中，壓控振蕩器（VCO）提供兩路）提供兩路互為正交的載波，與輸入接收信號(hào)分別在同相互為正交的載波，與輸入接收信號(hào)分別在同相和正交兩個(gè)鑒相器中進(jìn)行鑒相，經(jīng)低通濾波之和正交兩個(gè)鑒相器中進(jìn)行鑒相，經(jīng)低通濾波之后的輸出均含調(diào)制信號(hào)，后的輸出均含調(diào)制信號(hào)， 兩者相乘后可以消兩者相乘后可以消除調(diào)制

28、信號(hào)的影響，除調(diào)制信號(hào)的影響， 經(jīng)環(huán)路濾波器得到僅與經(jīng)環(huán)路濾波器得到僅與相位差有關(guān)的控制壓控，從而準(zhǔn)確地對(duì)壓控振相位差有關(guān)的控制壓控，從而準(zhǔn)確地對(duì)壓控振蕩器進(jìn)行調(diào)整。蕩器進(jìn)行調(diào)整。2022-5-82022-5-85454 圖圖11-3 Costas 環(huán)法提取載波環(huán)法提取載波例題例題5 5 （教材（教材P92P92習(xí)題習(xí)題4-124-12）ttfttftaccsin)(21cos)(21)(11ttfttftbccsin)(21cos)(21)(22ttf11sin)(ttf22sin)(ttftfttftftbtatsccsin)()(21cos)()(21)()()(2121sinsinsi

29、nsin21coscoscoscos212121ttttttttcccc從調(diào)制概念的角度考慮，從調(diào)制概念的角度考慮，s(t)為為f1(t)、f2(t)單邊帶調(diào)制時(shí)的上、單邊帶調(diào)制時(shí)的上、下邊帶之和，所有下邊帶之和，所有a、b點(diǎn)的波形分別為點(diǎn)的波形分別為其中，其中，故故包絡(luò)檢波包絡(luò)檢波n包絡(luò)檢波器一般由半波或全波整流器和低通濾包絡(luò)檢波器一般由半波或全波整流器和低通濾波器組成。波器組成。n包絡(luò)檢波屬于非相干解調(diào)包絡(luò)檢波屬于非相干解調(diào),廣播接收機(jī)中多采廣播接收機(jī)中多采用此法。用此法。2022-5-82022-5-85858整流器整流器LPFSAM(t)So(t)Mo(t)圖圖4-12包絡(luò)檢波器包絡(luò)檢

30、波器 包絡(luò)檢波包絡(luò)檢波包絡(luò)檢波包絡(luò)檢波2022-5-82022-5-86060設(shè)輸入信號(hào)是設(shè)輸入信號(hào)是AM信號(hào)信號(hào) ttmAtsccos)()(0AM在大信號(hào)檢波時(shí)在大信號(hào)檢波時(shí)(一般大于一般大于0.5V)，二極管處于受控的開，二極管處于受控的開關(guān)狀態(tài)。選擇關(guān)狀態(tài)。選擇RC滿足如下關(guān)系滿足如下關(guān)系: cfRCf1H式中式中,fH是調(diào)制信號(hào)的最高頻率；是調(diào)制信號(hào)的最高頻率；fc是載波的頻率。在是載波的頻率。在滿足式滿足式(4.1-17)的條件下的條件下,檢波器的輸出近似為檢波器的輸出近似為 )()(0otmAtm2022-5-82022-5-86161各種幅度調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能各種幅度調(diào)制系統(tǒng)

31、的抗噪聲性能4.2.1 分析模型分析模型1.概念概念q模擬通信系統(tǒng)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)用有效傳輸頻帶（有模擬通信系統(tǒng)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)用有效傳輸頻帶（有效性）和接收端輸出信噪比（可靠性）來衡量。效性）和接收端輸出信噪比（可靠性）來衡量。q調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能是利用解調(diào)器的抗噪聲調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能是利用解調(diào)器的抗噪聲能力來衡量能力來衡量 。q抗噪聲能力通常用抗噪聲能力通常用“信噪比信噪比”來度量。來度量。2022-5-82022-5-86262各種幅度調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能各種幅度調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能2.解調(diào)器模型解調(diào)器模型q注：注：n帶通濾波器的作用是將混合在噪聲中的有用信號(hào)帶通濾波器的作用是將混合在噪聲中的有

32、用信號(hào)過濾出來，同時(shí)，過濾出來，同時(shí)，濾除已調(diào)信號(hào)頻帶外的噪聲濾除已調(diào)信號(hào)頻帶外的噪聲。n 解調(diào)器輸入端的噪聲帶寬與已調(diào)信號(hào)的帶寬是相解調(diào)器輸入端的噪聲帶寬與已調(diào)信號(hào)的帶寬是相同的，但是遠(yuǎn)小于中心頻率。同的，但是遠(yuǎn)小于中心頻率。n加性高斯白噪聲加性高斯白噪聲n(t)的雙邊功率譜密度為的雙邊功率譜密度為n0/2，均，均值為值為0。圖圖 4 14 帶通濾波器傳輸特性帶通濾波器傳輸特性2022-5-82022-5-86464各種幅度調(diào)制系統(tǒng)的噪聲性能各種幅度調(diào)制系統(tǒng)的噪聲性能3.分析模型分析模型q解調(diào)器的輸入噪聲為窄帶高斯白噪聲解調(diào)器的輸入噪聲為窄帶高斯白噪聲q解調(diào)器的輸入噪聲功率解調(diào)器的輸入噪聲功

33、率q輸出信噪比輸出信噪比 BntntntnNscii0222)()()()()(22tntmNSoooo功率解調(diào)器輸出噪聲的平均平均功率解調(diào)器輸出有用信號(hào)的ttnttntncsccisin)(cos)()(2022-5-82022-5-86565各種幅度調(diào)制系統(tǒng)的噪聲性能各種幅度調(diào)制系統(tǒng)的噪聲性能n輸入信噪比輸入信噪比 n信噪比增益也稱為調(diào)制制度增益信噪比增益也稱為調(diào)制制度增益Gn作用：用來衡量同類調(diào)制系統(tǒng)不同解調(diào)器對(duì)輸入作用：用來衡量同類調(diào)制系統(tǒng)不同解調(diào)器對(duì)輸入信噪比的影響。信噪比的影響。 )()(22tntSNSimii功功率率解解調(diào)調(diào)器器輸輸入入噪噪聲聲的的平平均均平平均均功功率率解解調(diào)

34、調(diào)器器輸輸入入已已調(diào)調(diào)信信號(hào)號(hào)的的iiooNSNSG 2022-5-82022-5-86666各種幅度調(diào)制系統(tǒng)的噪聲性能各種幅度調(diào)制系統(tǒng)的噪聲性能4.2.2 線性系統(tǒng)的相干解調(diào)抗噪性能線性系統(tǒng)的相干解調(diào)抗噪性能1.相干解調(diào)的原理相干解調(diào)的原理原理框圖原理框圖2022-5-82022-5-86767各種幅度調(diào)制系統(tǒng)的噪聲性能各種幅度調(diào)制系統(tǒng)的噪聲性能模型分析模型分析ttmtmttmttstscccDSBp2cos)(21)(21 cos)(cos)()(2sp(t)經(jīng)過低通濾波器經(jīng)過低通濾波器LPF，濾掉高頻成份，得，濾掉高頻成份，得)(21)(tmtmo以以DSB信號(hào)為例信號(hào)為例對(duì)對(duì)有用信號(hào)有

35、用信號(hào)：2022-5-82022-5-86868各種幅度調(diào)制系統(tǒng)的噪聲性能各種幅度調(diào)制系統(tǒng)的噪聲性能對(duì)對(duì)噪聲噪聲：通過相乘器的噪聲信號(hào)：通過相乘器的噪聲信號(hào)tttnttnttnccscccicossin)(cos)(cos)(2ttnttntncsccc2sin)(212cos)(21)(21經(jīng)過低通濾波器經(jīng)過低通濾波器LPF，濾掉高頻成份，得，濾掉高頻成份，得)(21)(tntnco2022-5-82022-5-86969DSB調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能2.DSB調(diào)制系統(tǒng)的性能分析調(diào)制系統(tǒng)的性能分析解調(diào)器輸入信噪比解調(diào)器輸入信噪比n已調(diào)信號(hào)的平均功率已調(diào)信號(hào)的平均功率 n輸入噪聲平

36、均功率輸入噪聲平均功率n輸入信噪比輸入信噪比 )(21cos)(222tmttmScimiifBBntnN2, )(02BntmBntmNSii02022)()(5 . 02022-5-82022-5-87070DSB調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能解調(diào)器輸出端信噪比解調(diào)器輸出端信噪比 n輸出信號(hào)平均功率輸出信號(hào)平均功率 n輸出噪聲的平均功率輸出噪聲的平均功率 n輸出信噪比輸出信噪比 )(41)(22tmtmSooBnNtntntnNiico022204141)(41)(41)(BntmNSoo02)(2022-5-82022-5-87171DSB調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能解調(diào)增

37、益解調(diào)增益G（信噪比得益）（信噪比得益）22)()(/0202BntmBntmNSNSGiiooDSB這說明，這說明，DSB信號(hào)的解調(diào)器使信噪比改善了一倍。信號(hào)的解調(diào)器使信噪比改善了一倍。這是因?yàn)椴捎猛浇庹{(diào)，把噪聲中的正交分量這是因?yàn)椴捎猛浇庹{(diào)，把噪聲中的正交分量ns(t)抑制掉了，從而使噪聲功率減半。抑制掉了，從而使噪聲功率減半。2022-5-82022-5-87272SSB調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能3.SSB調(diào)制系統(tǒng)的性能分析調(diào)制系統(tǒng)的性能分析解調(diào)器輸入端信噪比解調(diào)器輸入端信噪比n已調(diào)信號(hào)的平均功率已調(diào)信號(hào)的平均功率 )(21)(2141sin)(cos)(41)(2222t

38、mtmttmttmtSSccSSBi )()( 22tmtm)(41 2tmSi2022-5-82022-5-87373SSB調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能q輸入噪聲平均功率輸入噪聲平均功率q輸入信噪比輸入信噪比miifBBntnN,)(02 BntmBntmNSii02024)()(41注：在這里注：在這里SSB信號(hào)中窄帶加性噪聲的帶寬僅是信號(hào)中窄帶加性噪聲的帶寬僅是DSB系統(tǒng)中的一半，因此系統(tǒng)中的一半，因此SSB解調(diào)器中的窄帶噪解調(diào)器中的窄帶噪聲功率是聲功率是DSB解調(diào)器中的一半。解調(diào)器中的一半。同樣的符號(hào)同樣的符號(hào)Ni在在DSB系統(tǒng)和系統(tǒng)和SSB系統(tǒng)的值不同系統(tǒng)的值不同！2022-

39、5-82022-5-87474SSB調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能解調(diào)器輸出端信噪比解調(diào)器輸出端信噪比 n輸出信號(hào)平均功率輸出信號(hào)平均功率 n輸出噪聲的平均功率輸出噪聲的平均功率 n輸出信噪比輸出信噪比 )(161)(22tmtmSooBnNNio04141BntmBntmNSoo02024)(41)(1612022-5-82022-5-87575SSB調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能解調(diào)增益解調(diào)增益G（信噪比得益）（信噪比得益）14)(4)(/02020BntmBntmNSNSGiioSSBSSB解調(diào)器具有相同的輸入輸出信噪比。這說明，解調(diào)器具有相同的輸入輸出信噪比。這說明，SSB

40、信號(hào)的解調(diào)器對(duì)信噪比沒有改善。這是因?yàn)樵谛盘?hào)的解調(diào)器對(duì)信噪比沒有改善。這是因?yàn)樵赟SB系統(tǒng)中，信號(hào)和噪聲具有相同的表示形式，所系統(tǒng)中，信號(hào)和噪聲具有相同的表示形式，所以相干解調(diào)過程中，信號(hào)和噪聲的正交分量均被抑以相干解調(diào)過程中，信號(hào)和噪聲的正交分量均被抑制掉，故信噪比不會(huì)得到改善。制掉，故信噪比不會(huì)得到改善。 2022-5-82022-5-87676SSB調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能注意注意HiDSBiiDSBiDSBiiDSBDSBoofnSBnSNSNSGNS0022HiSSBiiSSBiSSBiiSSBSSBoofnSBnSNSNSGNS001在相同的噪聲背景和相同的輸入信號(hào)功率

41、條件下，在相同的噪聲背景和相同的輸入信號(hào)功率條件下，DSB和和SSB在解調(diào)器輸出端的信噪比是相等的。在解調(diào)器輸出端的信噪比是相等的。從抗噪聲的觀點(diǎn)，從抗噪聲的觀點(diǎn)，SSB調(diào)制和調(diào)制和DSB調(diào)制是相同的。但調(diào)制是相同的。但SSB調(diào)制所占有的頻帶僅為調(diào)制所占有的頻帶僅為DSB的一半。的一半。 2022-5-82022-5-87777VSB調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能n由于所采用的殘留邊帶濾波器的頻率特性形狀由于所采用的殘留邊帶濾波器的頻率特性形狀可能不同，所以難以確定抗噪性能的一般計(jì)算可能不同，所以難以確定抗噪性能的一般計(jì)算公式。公式。 n在殘留邊帶濾波器滾降范圍不大的情況下，可在殘留邊帶

42、濾波器滾降范圍不大的情況下，可將將VSB信號(hào)近似看成信號(hào)近似看成SSB信號(hào)，即信號(hào)，即SVSB(t)SSSB(t)。在這種情況下，在這種情況下，VSB調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能與調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能與SSB系統(tǒng)相同。系統(tǒng)相同。2022-5-82022-5-87878例題例題5 5 （教材（教材P91P91習(xí)題習(xí)題4-54-5）解：（解：（1）為了保證信號(hào)順利通過和盡可能地濾除噪聲，）為了保證信號(hào)順利通過和盡可能地濾除噪聲，帶通濾波器的寬度等于已調(diào)信號(hào)帶寬，即帶通濾波器的寬度等于已調(diào)信號(hào)帶寬，即kHzfBm8422其中心頻率為其中心頻率為100kHz，故有，故有 為常數(shù)，其中其他，KkHzfkHzKfH

43、010496)(（2）已知解調(diào)器的輸入信號(hào)功率，輸入噪聲功率為）已知解調(diào)器的輸入信號(hào)功率，輸入噪聲功率為)(1032101021082)(26633WfPBNni故輸入信噪比故輸入信噪比 5 .62103210263WWNSii2022-5-82022-5-87979（3）因?yàn)椋┮驗(yàn)镈SB調(diào)制制度增益調(diào)制制度增益GDSB=2，故解調(diào)器的輸出信，故解調(diào)器的輸出信噪比：噪比：1252iiooNSNS（4）根據(jù)相干解調(diào)器的輸出噪聲與輸入噪聲功率關(guān)系）根據(jù)相干解調(diào)器的輸出噪聲與輸入噪聲功率關(guān)系 )(108416WNNio又因解調(diào)器中低通濾波器的截止頻率為又因解調(diào)器中低通濾波器的截止頻率為fm=4kHz

44、，故輸，故輸出噪聲的功率譜密度出噪聲的功率譜密度kHzfHzWfNfPmoNo4)/(1011081082)(336， 思考題（教材思考題（教材P92習(xí)題習(xí)題4-10）n證明證明AM信號(hào)采用相干解調(diào)時(shí)，其制度增益信號(hào)采用相干解調(diào)時(shí)，其制度增益G為為2022-5-82022-5-880802022)()(2AtmtmG2022-5-82022-5-88181證：設(shè)證：設(shè)AM信號(hào)為信號(hào)為式中，式中，輸入噪聲為輸入噪聲為則解調(diào)器輸入的信號(hào)功率則解調(diào)器輸入的信號(hào)功率和噪聲功率和噪聲功率分別為分別為設(shè)同步檢測(cè)（相干解調(diào)）中，相干載波為設(shè)同步檢測(cè)（相干解調(diào)）中，相干載波為則則2022-5-82022-5-

45、88282故輸出有用信號(hào)和輸出噪聲分別為故輸出有用信號(hào)和輸出噪聲分別為所以所以故故2022-5-82022-5-88383AM調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能4.2.3 AM信號(hào)包絡(luò)檢波解調(diào)的抗噪性能信號(hào)包絡(luò)檢波解調(diào)的抗噪性能AM信號(hào)可用相干解調(diào)和包絡(luò)檢波兩種方法解調(diào)。信號(hào)可用相干解調(diào)和包絡(luò)檢波兩種方法解調(diào)。1.包絡(luò)檢波的原理包絡(luò)檢波的原理模型模型2022-5-82022-5-88484AM調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能2.AM系統(tǒng)包絡(luò)檢波的抗噪性能系統(tǒng)包絡(luò)檢波的抗噪性能解調(diào)器輸入端信噪比解調(diào)器輸入端信噪比n已調(diào)信號(hào)的平均功率已調(diào)信號(hào)的平均功率n輸入噪聲平均功率（與輸入噪聲平均功率（

46、與DSB相同）相同）n輸入信噪比輸入信噪比)(2121cos)()(220202tmAttmAtSScAMiBntnNii02)(BntmANSii02202)(2022-5-82022-5-88585AM調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能解調(diào)器輸出端信噪比解調(diào)器輸出端信噪比n解調(diào)器輸出信號(hào)解調(diào)器輸出信號(hào)ttnttntmAttnttnttmAtntScscccsccciAMsin)(cos)()( sin)(cos)(cos)()()(00)(cos)(tttEc包絡(luò)：包絡(luò)：)()()()(220tntntmAtEsc相位：相位：)()()(arctan)(0tntmAtntcs2022-5

47、-82022-5-88686AM調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能q情況一：大信噪比（小噪聲）情況，即情況一：大信噪比（小噪聲）情況，即)()()(220tntntmAsc)()()()( 2)()(22020tntntntmAtmAtEscc200( )2( )( )cAm tAm t n t2100)()(21)(tmAtntmAc)()(1)(00tmAtntmAc)()(0tntmAc1,21)1 (21xxx這里利用了公式這里利用了公式2022-5-82022-5-88787AM調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能q分析：分析：n輸出信號(hào)平均功率輸出信號(hào)平均功率 n輸出噪聲的平均功

48、率輸出噪聲的平均功率 n輸出信噪比輸出信噪比n解調(diào)增益解調(diào)增益 )(2tmSoBntntnNico022)()(BntmNS0200)(2022)()(2AtmtmG2022-5-82022-5-88888AM調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能q結(jié)論：結(jié)論：n在小噪聲情況下，在小噪聲情況下，AM系統(tǒng)的相干解調(diào)與非相干系統(tǒng)的相干解調(diào)與非相干解調(diào)有相同的抗噪性能。解調(diào)有相同的抗噪性能。 n當(dāng)當(dāng)A0=|m(t)|max時(shí)，對(duì)于單音信號(hào)的調(diào)制（簡稱單時(shí)，對(duì)于單音信號(hào)的調(diào)制（簡稱單音調(diào)制）音調(diào)制）m(t)=A0cosmt，此時(shí)此時(shí)G=2/3。 2)(202Atm2022-5-82022-5-88989

49、AM調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能q情況二：小信噪比（大噪聲）情況，即情況二：小信噪比（大噪聲）情況，即)()()(220tntntmAsc)()()()( 2)()(22020tntntntmAtmAtEscc)()(2)()(022tmAtntntncsc)()()()(21)()(22022tntntmAtntntnsccsc)(cos)()( 21)(0ttRtmAtR)(cos)()(1)(0ttRtmAtR)(cos)()(0ttmAtR2022-5-82022-5-89090AM調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能q分析：分析：n包絡(luò)包絡(luò)E(t)中的中的m(t)，m(t)c

50、os(t)是依賴于噪聲變化是依賴于噪聲變化的隨機(jī)函數(shù)，也就是一個(gè)隨機(jī)噪聲。此時(shí)包絡(luò)檢的隨機(jī)函數(shù)，也就是一個(gè)隨機(jī)噪聲。此時(shí)包絡(luò)檢波器把有用信號(hào)擾亂成噪聲。波器把有用信號(hào)擾亂成噪聲。 q結(jié)論：結(jié)論：n在大噪聲情況下，在大噪聲情況下，AM系統(tǒng)包絡(luò)檢波法無法恢復(fù)系統(tǒng)包絡(luò)檢波法無法恢復(fù)原始信號(hào)原始信號(hào)m(t)。 2022-5-82022-5-89191AM調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能n3. 門限效應(yīng)門限效應(yīng)q概念：當(dāng)輸入信噪比小到某一個(gè)特定的數(shù)值時(shí)，概念：當(dāng)輸入信噪比小到某一個(gè)特定的數(shù)值時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)輸出信噪比急劇惡化的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象就會(huì)出現(xiàn)輸出信噪比急劇惡化的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱為稱為門限效應(yīng)門限效

51、應(yīng)，而該特定的數(shù)值稱為門限。，而該特定的數(shù)值稱為門限。q原因：由包絡(luò)檢波器的非線性解調(diào)作用所引起的。原因：由包絡(luò)檢波器的非線性解調(diào)作用所引起的。q注意：非相干解調(diào)有門限效應(yīng)；相干解調(diào)無門限注意：非相干解調(diào)有門限效應(yīng)；相干解調(diào)無門限效應(yīng)。效應(yīng)。q包絡(luò)檢波是一種非線性解調(diào)方法。包絡(luò)檢波是一種非線性解調(diào)方法。 2022-5-82022-5-89292例題例題6 6 （教材（教材P92P92習(xí)題習(xí)題4-114-11）解：解：(1)設(shè)設(shè)AM信號(hào)為信號(hào)為 ，且，且 ttmAtscAMcos)()(0)(tm)(100102802)(222mWPPtmASsci式中，式中，Pc為載波功率，為載波功率，Ps為

52、邊帶功率。為邊帶功率。 )( 1 . 0102105 . 02)(48mWBfPNni又又1000 iiNS2022-5-82022-5-89393（2）假定）假定 ，則理想包絡(luò)檢波輸出為，則理想包絡(luò)檢波輸出為)()(tntmAi)()()(tntmAtEc)(402022)( 2mWPtmSso則則)( 1 . 0)(2mWNtnNico400 ooNS故故（3）制度增益）制度增益 4 . 01000400iiooNSNSG2022-5-82022-5-89494角度調(diào)制角度調(diào)制(Angular Modulation)(Angular Modulation)n頻率調(diào)制頻率調(diào)制（Frequen

53、cy Modulation，F(xiàn)M）：載頻）：載頻fc隨基帶信號(hào)變化。隨基帶信號(hào)變化。n相位調(diào)制相位調(diào)制（Phase Modulation，PM）：載波的相位）：載波的相位隨基帶信號(hào)變化。隨基帶信號(hào)變化。n調(diào)頻和調(diào)相統(tǒng)稱為角度調(diào)制。調(diào)頻和調(diào)相統(tǒng)稱為角度調(diào)制。n角度調(diào)制屬于角度調(diào)制屬于非線性調(diào)制非線性調(diào)制，即調(diào)制后信號(hào)的頻，即調(diào)制后信號(hào)的頻譜不再是調(diào)制前信號(hào)頻譜的線性搬移，而產(chǎn)生譜不再是調(diào)制前信號(hào)頻譜的線性搬移，而產(chǎn)生出很多新的頻率成分。出很多新的頻率成分。2022-5-82022-5-89595角度調(diào)制角度調(diào)制(Angular Modulation)(Angular Modulation)4.3

54、.1 基本概念基本概念1.角調(diào)波的一般表達(dá)式：角調(diào)波的一般表達(dá)式：)(cos)(cos)(ttAtAtscm式中，式中，A為為振幅（恒定）振幅（恒定）瞬時(shí)相位：瞬時(shí)相位：瞬時(shí)角頻率：瞬時(shí)角頻率：瞬時(shí)相位偏移：瞬時(shí)相位偏移：瞬時(shí)角頻率偏移：瞬時(shí)角頻率偏移：)()(tttcdttddttdtc)()()(tcdttt)()()(ctdttdt)()()(2022-5-82022-5-89696角度調(diào)制角度調(diào)制(Angular Modulation)(Angular Modulation)2.調(diào)相調(diào)相瞬時(shí)相位偏移瞬時(shí)相位偏移 基帶信號(hào)幅值基帶信號(hào)幅值)()(tmKtp式中，式中，Kp為調(diào)相靈敏度，單

55、位為為調(diào)相靈敏度，單位為rad/V。則。則)(cos)(tmKtAtspcPMdttdmKtmKtdtddttdtpcpc)()()()(雖然是雖然是PM波，但其角頻率仍與波，但其角頻率仍與m(t)有關(guān)。有關(guān)。2022-5-82022-5-89797角度調(diào)制角度調(diào)制(Angular Modulation)(Angular Modulation)dttdtmKtf)()()(式中，式中，Kf為調(diào)頻靈敏度，單位為為調(diào)頻靈敏度，單位為rad/(s.V )。則。則3.調(diào)頻調(diào)頻瞬時(shí)角頻率偏移瞬時(shí)角頻率偏移 基帶信號(hào)幅值基帶信號(hào)幅值tftdmKdt)()()()(cos)(dmKtAtstfcFM2022

56、-5-82022-5-89898角度調(diào)制角度調(diào)制(Angular Modulation)總結(jié)總結(jié)FM波和波和PM波從波形上無法區(qū)別。波從波形上無法區(qū)別。區(qū)分區(qū)分FM波和波和PM波的方法是考察頻偏還是相移波的方法是考察頻偏還是相移隨基帶信號(hào)的幅值變化。隨基帶信號(hào)的幅值變化。調(diào)頻與調(diào)相之間的關(guān)系調(diào)頻與調(diào)相之間的關(guān)系窄帶調(diào)頻和寬帶調(diào)頻窄帶調(diào)頻和寬帶調(diào)頻2022-5-82022-5-89999角度調(diào)制角度調(diào)制(Angular Modulation)2022-5-82022-5-8100100角度調(diào)制角度調(diào)制(Angular Modulation)4.3.2 窄帶調(diào)頻（窄帶調(diào)頻（NBFM）1.定義定義2

57、.時(shí)域表達(dá)式時(shí)域表達(dá)式3.頻域表達(dá)式頻域表達(dá)式6)(maxtfdmKtdmKttSctfcNBFMsin)(cos)(ccccfccNBFMMMKS)()(2 )()()(2022-5-82022-5-8101101角度調(diào)制角度調(diào)制(Angular Modulation)4.與與AM信號(hào)的頻譜比較信號(hào)的頻譜比較2022-5-82022-5-8102102角度調(diào)制角度調(diào)制(Angular Modulation)4.3.3 寬帶調(diào)頻（寬帶調(diào)頻（WBFM）1.信號(hào)表達(dá)式信號(hào)表達(dá)式tfAtAtmmmmm2coscos)(設(shè)基帶信號(hào)為單音頻信號(hào)設(shè)基帶信號(hào)為單音頻信號(hào)sincos)(tmtAtsmfcWB

58、FMmmmfmfffKAm式中，式中，AmKf為最大角頻偏，記為為最大角頻偏，記為。mf為調(diào)頻指數(shù)為調(diào)頻指數(shù)2022-5-82022-5-8103103角度調(diào)制角度調(diào)制(Angular Modulation)nmcfnFMtnmJts)cos()()(nmcmcfnFMnnmJS)()(調(diào)頻信號(hào)的級(jí)數(shù)展開式：調(diào)頻信號(hào)的級(jí)數(shù)展開式：調(diào)頻信號(hào)的級(jí)數(shù)展開式對(duì)應(yīng)的付氏變換譜：調(diào)頻信號(hào)的級(jí)數(shù)展開式對(duì)應(yīng)的付氏變換譜：調(diào)頻波的帶寬用卡森公式表示：調(diào)頻波的帶寬用卡森公式表示：mmfFMfffmB2122022-5-82022-5-810410401234567891000.511.522.533.5消 息 信

59、 號(hào) 頻 譜-500-400-300-200-100010020030040050000.20.40.60.81FM信 號(hào) 頻 譜Kf=50，fc=250Hz，消息帶寬，消息帶寬W=50Hz則則mf=3，B=4002022-5-82022-5-8105105調(diào)頻信號(hào)的產(chǎn)生與解調(diào)調(diào)頻信號(hào)的產(chǎn)生與解調(diào)1.調(diào)頻信號(hào)的產(chǎn)生調(diào)頻信號(hào)的產(chǎn)生NBFM信號(hào)的產(chǎn)生信號(hào)的產(chǎn)生q直接調(diào)頻：常用壓控振蕩器產(chǎn)生；直接調(diào)頻：常用壓控振蕩器產(chǎn)生；圖圖4-23PLL調(diào)制器調(diào)制器 調(diào)頻信號(hào)的產(chǎn)生與解調(diào)調(diào)頻信號(hào)的產(chǎn)生與解調(diào)n間接調(diào)頻間接調(diào)頻 ：用調(diào)相電路產(chǎn)生調(diào)頻波：用調(diào)相電路產(chǎn)生調(diào)頻波 窄帶調(diào)頻時(shí)域表達(dá)式的電路表示窄帶調(diào)頻時(shí)域表

60、達(dá)式的電路表示 2022-5-82022-5-8106106tdmKttSctfcNBFMsin)(cos)(2022-5-82022-5-8107107調(diào)頻信號(hào)的產(chǎn)生與解調(diào)調(diào)頻信號(hào)的產(chǎn)生與解調(diào)WBFM信號(hào)的產(chǎn)生信號(hào)的產(chǎn)生 先產(chǎn)生一個(gè)先產(chǎn)生一個(gè)NBFM信號(hào)，再經(jīng)過一個(gè)倍頻器，信號(hào)，再經(jīng)過一個(gè)倍頻器，從而產(chǎn)生從而產(chǎn)生WBFM信號(hào)。信號(hào)。 以典型的調(diào)頻廣播的調(diào)頻發(fā)射機(jī)為例。在這種發(fā)射機(jī)中首先以1f =200kHz為載頻， 用最高頻率mf =15kHz的調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生頻偏1f =25Hz的窄帶調(diào)頻信號(hào)。而調(diào)頻廣播的最終頻偏 f =75kHz,載頻cf 在 88-108MHz頻段內(nèi)，因此需要經(jīng)過3000