第三章模擬調(diào)制系統(tǒng)

1、準(zhǔn)備知識：信號的傳輸準(zhǔn)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(diào)制：二、調(diào)制： 調(diào)制是讓調(diào)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(diào)制指連續(xù)波調(diào)制。的信號調(diào)制指連續(xù)波調(diào)制。（2 2）已調(diào)信號的表示）已調(diào)信號的表示：0( )( )cos( )tA ttt0( )( )cos( )tA ttt已調(diào)信號由已調(diào)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)三個三個參數(shù)構(gòu)成。改變?nèi)齻€參

2、數(shù)中的任何一個都可實(shí)現(xiàn)調(diào)參數(shù)構(gòu)成。改變?nèi)齻€參數(shù)中的任何一個都可實(shí)現(xiàn)調(diào)制，使之?dāng)y帶消息信號的信息。制，使之?dāng)y帶消息信號的信息。三、調(diào)制分類三、調(diào)制分類角度調(diào)制角度調(diào)制模擬調(diào)制模擬調(diào)制: : 調(diào)制信號是模擬信號調(diào)制信號是模擬信號數(shù)字調(diào)制數(shù)字調(diào)制: : 調(diào)制信號是數(shù)字信號調(diào)制信號是數(shù)字信號注意區(qū)別注意區(qū)別 調(diào)制信號調(diào)制信號 和已調(diào)信號和已調(diào)信號( )f t( ) t模擬調(diào)制模擬調(diào)制幅度調(diào)制幅度調(diào)制角度調(diào)制角度調(diào)制AMAMDSBDSBSSBSSBVSBVSBFMFMPMPM第第3 3章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)3 31 1 幅度調(diào)制幅度調(diào)制作用：作用： 幅度調(diào)制是高頻正弦波的幅度隨調(diào)制信號作線性幅度

3、調(diào)制是高頻正弦波的幅度隨調(diào)制信號作線性變化的過程。從頻譜上看，已調(diào)信號的頻譜僅僅是基變化的過程。從頻譜上看，已調(diào)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(diào)制。線性調(diào)制。分類：分類：基本作用：基本作用：頻率搬移。頻率搬移。目的：進(jìn)行目的：進(jìn)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(shí)現(xiàn)信道的多路復(fù)用?；蛘邔?shí)現(xiàn)信道的多路復(fù)用。3.1.1 3.1.1 標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅(AM)(AM)一、標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅的波形及頻譜一、標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅的波形及頻譜假設(shè)調(diào)制信號為假設(shè)調(diào)制信號為 f(t)f(t)， 載波信號為載波信號為 C(t)C(t)A A0

4、0cos(cos(0 0t t十十0 0) )，則已調(diào)信號可寫為則已調(diào)信號可寫為 000( )( )cos(3.1)AMtAf tt為了求得為了求得已調(diào)波的頻譜已調(diào)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(zhì)，有，由傅里葉變換的頻移性質(zhì)，有000( )( )2jtjtAMeetAf t000000( )()2()jtjtf t eFA eA 0000000000011( )222212AMAFAFAFF 結(jié)論：結(jié)論：(1)(1)調(diào)幅過程使原始頻譜調(diào)幅過程使原始頻譜F()搬移了搬移了。，

5、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。0max( )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(shè)調(diào)制信號設(shè)調(diào)制信號 f(t) 是單音信號是單音信號 式中，式中，Am為振幅，為振幅，m為調(diào)制信號角頻率。又設(shè)載波為為調(diào)制信號角頻率。又設(shè)載波為 試確定已調(diào)信號的表達(dá)式及頻譜。試確定已調(diào)信號的表達(dá)式及頻譜。( )cosmmf tAt00(

6、)cosc tAt0000( )coscos1coscosAMmmAMmtAAttAtt0max( )f tA1AM( )mmmFA 則有：則有： 000000022mAMmmmmmAAA 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(chǎn)生波的產(chǎn)生00( )( )cosAMtAf tt AM波產(chǎn)生原理框圖波產(chǎn)生原理框圖三、三、AM波的功率和效率波的功率和效率由于由于1 1、功率、功率22222200000( )cos( ) cos2( )cosAMAMPtAtf ttA f tt2001cos1 cos22tt0cos20t而而 0f t 調(diào)幅波的總平均功率等于信號調(diào)

7、幅波的總平均功率等于信號 的均方值，即的均方值，即( )AMt因此，式因此，式式中式中2 2、效率、效率220( )22AMcfAf tPPP2022( )2cfAPf tP載波功率載波功率邊帶功率邊帶功率2220( )( )fAMcfPf tPPAf t3.1.2 3.1.2 抑制載波雙邊帶調(diào)幅抑制載波雙邊帶調(diào)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(fèi)掉的。如果將載以上的功率，這部分功率是白白浪費(fèi)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

8、令波中令A(yù)00即可達(dá)到，即可達(dá)到， 這稱為：這稱為： 抑制載波雙邊帶調(diào)幅抑制載波雙邊帶調(diào)幅(DSB)。一、一、DSB數(shù)學(xué)表達(dá)式數(shù)學(xué)表達(dá)式001( )2DSBFF在式在式(31)中，令中，令A(yù)00，便得，便得DSB的時域表達(dá)式的時域表達(dá)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( )( )cosDSBtf tt假定假定00，2( ) /2DSBfPPf t二、二、DSBDSB頻譜頻譜 包絡(luò)形狀不再與包絡(luò)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

9、、三、DSBDSB實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)DSB調(diào)制的數(shù)學(xué)模型3.1.3 3.1.3 單邊帶調(diào)幅單邊帶調(diào)幅(SSB)(SSB)一、一、SSBSSB的頻譜的頻譜SSB 頻譜頻譜 DSB USB二、二、SSBSSB實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)1 1、頻域?qū)崿F(xiàn)方法、頻域?qū)崿F(xiàn)方法SSBSSB信號在時域的表達(dá)式為：信號在時域的表達(dá)式為：0000( )( )cos( )sin(3.26)SSBtf ttf tt下邊帶取“+”；上邊帶取“-”2 2、時域?qū)崿F(xiàn)方法、時域?qū)崿F(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 tt從而可以通過移相法產(chǎn)生從而可以通過移相法產(chǎn)生SSBSSB信號。信號。三、單邊帶調(diào)制特點(diǎn)：

10、三、單邊帶調(diào)制特點(diǎn)：()SSBmB(1)SSB (1)SSB 信號的包絡(luò)更不能反映調(diào)制信號的波形，不信號的包絡(luò)更不能反映調(diào)制信號的波形，不能用包絡(luò)檢波解調(diào)能用包絡(luò)檢波解調(diào). . (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. .21( ) ,14SSBSSBpf tSSBmBW F3 31 14 4 殘留邊帶調(diào)幅殘留邊帶調(diào)幅(VSB,vestigial (VSB,vestigial sideband)sideband) 當(dāng)調(diào)制信號

11、的頻譜當(dāng)調(diào)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SSBSSB調(diào)制傳輸。調(diào)制傳輸。一一、 SSBSSB調(diào)制的局限調(diào)制的局限二二、 VSBVSB調(diào)制調(diào)制)(F)(VSBmmmcc00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(diào)制信號頻譜調(diào)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0cost)(VSBH)(tf)(tVSB0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)(VSBH殘留邊帶信號的產(chǎn)生殘留邊帶信號的產(chǎn)生 VSBVSB通常用濾波法產(chǎn)生

12、，其模型為：通常用濾波法產(chǎn)生，其模型為： 殘留下邊帶殘留下邊帶的濾波器的的濾波器的傳遞函數(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)0000以殘留下邊帶為例以殘留下邊帶為例: : 在接收端經(jīng)解調(diào)過程將兩個頻譜搬到一起就可以在接收端經(jīng)解調(diào)過程將兩個頻譜搬到一起就可以不失真地恢復(fù)信號不失真地恢復(fù)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(bǔ)償條件下，它的形狀與滿足補(bǔ)償條件下，它的形狀與F()F()形狀完全相同。形狀完全相同。)(F)(VSBmmmcc00互補(bǔ)對稱特性互補(bǔ)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

13、和0 0，便得如圖便得如圖3 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(jié)果恒為常數(shù)。即在它們相加，結(jié)果恒為常數(shù)。即在0 0W Wm m范圍內(nèi)范圍內(nèi)式式(3.9)(3.9)是是無失真恢復(fù)原信號無失真恢復(fù)原信號f(t)f(t)的必要條件的必要條件。00cost)(VSBH)(tf)(tVSB003.9VSBVSBHH常數(shù)（）VSB的數(shù)學(xué)模型的數(shù)學(xué)模型三、三、VSBVSB調(diào)制的特點(diǎn)調(diào)制的特點(diǎn)1.1.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2.2.VSBVSB比要求具有陡峭截止特性的比要求具有陡

14、峭截止特性的SSB SSB 濾波器易實(shí)現(xiàn)。濾波器易實(shí)現(xiàn)。 VSBDSBBB3.1.5 3.1.5 調(diào)幅信號的解調(diào)調(diào)幅信號的解調(diào)調(diào)制是將低頻信號的頻譜搬移到載頻位置。解調(diào)就是調(diào)制是將低頻信號的頻譜搬移到載頻位置。解調(diào)就是從已調(diào)信號的頻譜中，將位于載頻的信號頻譜再搬回從已調(diào)信號的頻譜中，將位于載頻的信號頻譜再搬回來。來。調(diào)制和解調(diào)都要完成頻譜搬移調(diào)制和解調(diào)都要完成頻譜搬移。 相干解調(diào)相干解調(diào)1 1、相干解調(diào)、相干解調(diào)2 2、非相干解調(diào)、非相干解調(diào)調(diào)幅信號的解調(diào)調(diào)幅信號的解調(diào)解調(diào)：解調(diào)： 調(diào)制的逆過程叫做解調(diào)。調(diào)制的逆過程叫做解調(diào)。對于標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅信號，其包絡(luò)與調(diào)制信號對于標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅信號，其包絡(luò)與調(diào)制信號

15、f(t)成正比，可成正比，可采用包絡(luò)檢波進(jìn)行解調(diào)采用包絡(luò)檢波進(jìn)行解調(diào) 非相干解調(diào)非相干解調(diào)一、一、相干解調(diào)相干解調(diào) 實(shí)現(xiàn)方法：實(shí)現(xiàn)方法：相干解調(diào)由乘法器和低通濾波器實(shí)現(xiàn)。相干解調(diào)由乘法器和低通濾波器實(shí)現(xiàn)。 關(guān)鍵技術(shù)：關(guān)鍵技術(shù)：為了不失真地恢復(fù)信號，相干解調(diào)要求為了不失真地恢復(fù)信號，相干解調(diào)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(diào)也和接收信號的載波必須保持同頻同相，故相干解調(diào)也叫做同步解調(diào)。叫做同步解調(diào)。相干解調(diào)數(shù)學(xué)模型相干解調(diào)數(shù)學(xué)模型本地載波信號接收信號解調(diào)信號1 1、標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅、標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅(A

16、M)(AM)和雙邊帶信號（和雙邊帶信號（DSBDSB）的相干解調(diào)）的相干解調(diào)(1)(1)、標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅信號、標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅信號(AM)的相干解調(diào)的相干解調(diào)設(shè)相干解調(diào)器的輸入為設(shè)相干解調(diào)器的輸入為AM信號信號000( )( ) cosAMtAf tt與本地載波與本地載波 相乘后得相乘后得0cost00000000( )( ) coscos( )coscos 22putAf tttAf tt令令A(yù) A0 00 0時，通過同樣的分析可得時，通過同樣的分析可得DSBDSB的結(jié)果。的結(jié)果。當(dāng)準(zhǔn)確同步時，解調(diào)輸出信號當(dāng)準(zhǔn)確同步時，解調(diào)輸出信號00( )( ) cos(3.23)2dutAf t低通濾波器濾除低通濾波

17、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(A0/2)，因而可不失真地恢復(fù)信號，因而可不失真地恢復(fù)信號f(t)。(2)(2)、雙邊帶信號（、雙邊帶信號（DSBDSB）的解調(diào)）的解調(diào) 0( )( )(3.24)22dutAf t( )( )(3.25)2dutf t當(dāng)當(dāng) ，即載波同步時，即載波同步時02 2、單邊帶信號的解調(diào)、單邊帶信號的解調(diào)設(shè)相干解調(diào)器的輸入為設(shè)相干解調(diào)器的輸入為SSBSSB信號信號0000( )( )cos( )sin(3.26)SSBtf ttf tt與本地載波與本地載波 相乘后得相乘后得0cost000000( )( )cos( )sin2( )co

18、s 2( )sin 22(3.27)putf tf tf 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(fù)了信號無失真地恢復(fù)了信號f(t)f(t)。 00( )( )cos( )sin2(3.28)dutf tf t當(dāng)當(dāng) 時時0( )( ) 2(3.29)dutf t 包絡(luò)檢波器電路簡單，檢波效率高，幾乎所有調(diào)幅包絡(luò)檢波器電路簡單，檢波效率高，幾乎所有調(diào)幅( (AM) )式接收機(jī)都采用這種電路，包絡(luò)檢波器的輸出基式接收機(jī)都采用這種電路，包絡(luò)檢波器的輸出基本上與輸入信號的包絡(luò)變化呈線性關(guān)系本上與輸入信號的包絡(luò)變化呈線

19、性關(guān)系二、標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅信號的非相干解調(diào)二、標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅信號的非相干解調(diào)檢波器檢波器LPF)(tAM0)(Atf充電充電放電放電)(tAMCR0)()(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)(tud解調(diào)采用包絡(luò)檢波電路很簡單，而且解調(diào)后信號的解調(diào)采用包絡(luò)檢波電路很簡單，而且解調(diào)后信號的幅度比相干解調(diào)的幅度大一倍。幅度比相干解調(diào)的幅度大一倍。0( )( )(3.37)dutAf t二、二、DSBDSB調(diào)幅信號的非相干解調(diào)調(diào)幅信號的非相干解調(diào)同步檢波同步檢波3.1.6 3.1.6 線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能 之前介紹的調(diào)制、解調(diào)過程都是在沒有噪聲的條件之前介

20、紹的調(diào)制、解調(diào)過程都是在沒有噪聲的條件下進(jìn)行分析的，而實(shí)際系統(tǒng)避免不了噪聲的影響，因此下進(jìn)行分析的，而實(shí)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(diào)制系本節(jié)介紹信道在高斯白噪聲的背景下，各種線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能。統(tǒng)的抗噪聲性能。 分析模型分析模型圖中，圖中，sm(t) - - 已調(diào)信號已調(diào)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( )siniccs

21、cn tn ttn tt( )( )cos( )icn tV tttisciNtntntn)()()(222BnNi02oo2oo( )( )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/0022S( )( )imiiStNn t解調(diào)器輸入已調(diào)信號的平均功率解調(diào)器輸入噪聲的平均功率 ( )mst LPF BPF )(tn ( )mst )(tni )(tno o( )m t cosct ( )( )cosmcstm tt211( )cos( )( )cos222ccm ttm tm tto1( )( )2m tm t22oo1( )( )4Sm tm tt

22、tnttntncsccisin)(cos)( )(tttnttnttnccscccicossin)(cos)(cos)(2sin)(2cos)(21)(21ttnttntncsccco1( )( )2cn tn t22oo1( )( )4cNn tn t2o0111( )444iiNn tNn B)(21cos)()(222tmttmtsScmiBntmNSii02)(2122oo01( )( )414im tSm tNn BNBnNi0oo/2/DSBiiSNGSN 單邊帶信號的解調(diào)方法與雙邊帶信號類似，區(qū)別僅在單邊帶信號的解調(diào)方法與雙邊帶信號類似，區(qū)別僅在于解調(diào)器之前的帶通濾波器的帶寬和中

23、心頻率不同。前者于解調(diào)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。2o0111( )444iiNn tNn Bo1( )( )4m tm t22oo1( )( )16Sm tm t22oo01( )( )16144im tSm tNn BNoo/1/SSBiiSNGSN201( )4iimtSNn B而：而：討論：討論：1 1、G GDSBDSB = 2G = 2GSSBSSB，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?yàn)椋瑑烧叩妮斎胄盘柟β什煌?、帶寬不同，在相同的噪聲因?yàn)?，兩者?/p>

24、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(diào)制方式進(jìn)行密度，相同的基帶信號帶寬條件下，對這兩種調(diào)制方式進(jìn)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

25、帶寬僅是DSB的一半，因此的一半，因此SSB得到普遍應(yīng)用。得到普遍應(yīng)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(fù)雜。在殘留部分不大時，其抗率特性形狀不同，計算比較復(fù)雜。在殘留部分不大時，其抗噪聲性能可近似認(rèn)為與噪聲性能可近似認(rèn)為與SSB相同。相同。 3.2 角度調(diào)制角度調(diào)制一、角度調(diào)制一、角度調(diào)制 載波的載波的相角相角受調(diào)制信號的控制而變化的過程叫做受調(diào)制信號的控制而變化的過程叫做角度調(diào)制角度調(diào)制。在角度調(diào)制過程中，載波的振幅保持不。在角度調(diào)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

26、變化。二、角度調(diào)制屬于非線性調(diào)制二、角度調(diào)制屬于非線性調(diào)制 線性調(diào)制是通過改變載波的振幅實(shí)現(xiàn)調(diào)制信號的線性調(diào)制是通過改變載波的振幅實(shí)現(xiàn)調(diào)制信號的頻譜搬移（線性變換）；而非線性調(diào)制中是載波的頻頻譜搬移（線性變換）；而非線性調(diào)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(shí)現(xiàn)調(diào)制信號的頻譜搬移（已調(diào)信號的頻譜與調(diào)位來實(shí)現(xiàn)調(diào)制信號的頻譜搬移（已調(diào)信號的頻譜與調(diào)制信號的頻譜之間不存在線性關(guān)系），會產(chǎn)生與頻譜制信號的頻譜之間不存在線性關(guān)系），會產(chǎn)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(diào)制分類：三、角度調(diào)制分類：四

27、、角度調(diào)制特點(diǎn)：四、角度調(diào)制特點(diǎn)：相位調(diào)制相位調(diào)制(PM)(PM)頻率調(diào)制頻率調(diào)制(FM)(FM)3 32 21 1 基本定義基本定義角調(diào)波可以定義為角調(diào)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)和瞬時相和瞬時相角角(t)(t)，關(guān)系如下，關(guān)系如下( )cos( )(3.45)tAt( )( )(3.46)tdtdt一、調(diào)相波一、調(diào)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(guān)系線性函數(shù)關(guān)系，就稱之為就稱之為PMPM波波。因此

28、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)PMpttK f tmax( )( )(3.48)PMptKf t0( )( )(3.49)ptK df tdtPM波可表示為波可表示為00( )cos( )(3.50)PMptAtK f t 對于單音調(diào)制信號對于單音調(diào)制信號 , ,則則( )cosmmf tAt0000( )coscoscoscos(3.51)PMpmmPMmtAtK AtAtt式中式中(3.52)PMpmKAPMpmK APMPMmpmmK APMm二、調(diào)頻波二、調(diào)頻波若正弦波的瞬時頻率若正弦波的

29、瞬時頻率(t)(t)與信號與信號f(t)f(t)呈線性函數(shù)關(guān)呈線性函數(shù)關(guān)系，則稱之為系，則稱之為FMFM波。因此波。因此0( )( )(3.53)ftK f t00( )( )( )(3.54)ftt dttKf t dt于是于是FMFM波可表示為波可表示為對于單音調(diào)制信號對于單音調(diào)制信號 f(t)Amcosmt ,則則0000( )cossincossin(3.56)FMfmmmFMmK AtAttAtt00( )cos( )3.55FMftAtKf t dt式中式中(3.57)fmFMmmK AFM由式由式(3(353)53)可得調(diào)頻波的可得調(diào)頻波的最大頻率偏移最大頻率偏移對于單音調(diào)制對于

30、單音調(diào)制因此因此max( )(3.58)fKf t(3.59)fmK A(3.60)FMm若將若將f(t)f(t)先積分而后使它對載波進(jìn)行先積分而后使它對載波進(jìn)行PMPM即得即得FMFM，反，反之，若將之，若將f(t)f(t)先微分而后使它對載波進(jìn)行先微分而后使它對載波進(jìn)行FMFM即得即得PMPM，如圖所示。，如圖所示。三、三、FMFM和和PMPM之間的關(guān)系之間的關(guān)系PMPM和和FMFM并無本質(zhì)區(qū)別。并無本質(zhì)區(qū)別。PMPM和和FMFM是密切相關(guān)的。是密切相關(guān)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(diào)制信號線性變化；

31、角度隨調(diào)制信號線性變化；而在而在FMFM中中，角度隨調(diào)制信號角度隨調(diào)制信號的積分線性變化。的積分線性變化。 FM與PM的關(guān)系角度調(diào)制已調(diào)波的頻譜不再保持原來基帶頻譜的角度調(diào)制已調(diào)波的頻譜不再保持原來基帶頻譜的結(jié)構(gòu)，而是產(chǎn)生新的頻譜分量結(jié)構(gòu)，而是產(chǎn)生新的頻譜分量非線性調(diào)制非線性調(diào)制3 32 22 2 角調(diào)波的頻帶寬度角調(diào)波的頻帶寬度 由于由于FM波具有無窮多的邊頻，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(diào)制信號的帶寬取決于相位偏移的大小。角調(diào)制信號的帶寬取決于相位偏移的大小。根據(jù)根據(jù)調(diào)制后載波瞬時相位偏移的大小，可以將角度調(diào)制分調(diào)制后載波瞬時相位

32、偏移的大小，可以將角度調(diào)制分為為寬帶與窄帶寬帶與窄帶兩種。兩種。當(dāng)當(dāng)FM FM 1 1 時時寬帶調(diào)頻寬帶調(diào)頻 BFM 2 f當(dāng)當(dāng)FM FM 1 1 時時窄帶調(diào)頻窄帶調(diào)頻 BFM=2fmBFM=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)MFM的不同，調(diào)頻波的頻譜結(jié)構(gòu)不同。的不同，調(diào)頻波的頻譜結(jié)構(gòu)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）FMmBPM=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(dāng)當(dāng)

33、PM PM 1 1 時時窄帶調(diào)相窄帶調(diào)相 BPM=2fm當(dāng)當(dāng)PM PM 1 1 時時寬帶調(diào)相寬帶調(diào)相 BPM 2PMfm= 2 PM fmPMm3 32 23 3 角調(diào)波的功率角調(diào)波的功率可以證明，角調(diào)波（可以證明，角調(diào)波（FMFM、PMPM）的功率為：）的功率為：可見：可見：角調(diào)波的總功率角調(diào)波的總功率等于未調(diào)的載波功率等于未調(diào)的載波功率，但是，但是，角度調(diào)制影響了信號的角度調(diào)制影響了信號的帶寬帶寬（非線性調(diào)制）（非線性調(diào)制） 。 而在而在AMAM中，調(diào)制過程影響功率的峰值和平均值，而中，調(diào)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(diào)制）。不受影響（線性調(diào)制）。22AP

34、0( )( )ftK f t3 32 24 4 調(diào)頻信號的產(chǎn)生調(diào)頻信號的產(chǎn)生一、直接調(diào)頻法：一、直接調(diào)頻法：用調(diào)制信號直接去控制載波振蕩器用調(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。的頻率，使其按調(diào)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(diào)制器，因?yàn)樗恼袷庮l率正比于輸入控制電壓，調(diào)制器，因?yàn)樗恼袷庮l率正比于輸入控制電壓，即：即：2 2、LCLC振蕩器：用變?nèi)荻O管實(shí)現(xiàn)直接調(diào)頻振蕩器：用變?nèi)荻O管實(shí)現(xiàn)直接調(diào)頻( )f t( )FMt( )f t( )WBFMt( )NB

35、FMt0cosAt間接調(diào)頻法廣泛應(yīng)用于調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)間接調(diào)頻法廣泛應(yīng)用于調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)二、間接法調(diào)頻二、間接法調(diào)頻 阿姆斯特朗（阿姆斯特朗（ArmstrongArmstrong）法）法 原理：原理：先將調(diào)制信號積分，然后對載波進(jìn)行調(diào)相，即先將調(diào)制信號積分，然后對載波進(jìn)行調(diào)相，即可產(chǎn)生一個窄帶調(diào)頻可產(chǎn)生一個窄帶調(diào)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(diào)頻到寬帶調(diào)頻 (WBFM) (WBFM) 信。信。3 32 25 5 調(diào)頻信號的解調(diào)調(diào)頻信號的解調(diào)( )cos( )FMcftAtKf t dto( )( )fm tK f t一、非相干解調(diào)：一、非相干解調(diào)：

36、調(diào)頻信號的一般表達(dá)式為調(diào)頻信號的一般表達(dá)式為解調(diào)器的輸出應(yīng)為解調(diào)器的輸出應(yīng)為完成這種頻率完成這種頻率- -電壓轉(zhuǎn)換關(guān)系的器件是頻率檢波器電壓轉(zhuǎn)換關(guān)系的器件是頻率檢波器鑒頻器。鑒頻器。( )cos( )( )( ) cos( )()( )( )FMcfdcfcfodftAtKf t dttAK f ttKf t dtm tK K f t 調(diào)幅調(diào)頻信號( )FMt( )dt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(diào)頻波的幅度起伏。調(diào)頻波的幅度起伏。( )( )sin( )dcfcftAK f ttKf t dt o( )( )dfm tK K f t 包絡(luò)檢波器則將其幅度變化檢出并濾去直流，再包絡(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)輸出經(jīng)低通濾波后即得解調(diào)輸出微分器的作用是把幅度恒定的調(diào)頻波微分器的作用是把幅度恒定的調(diào)頻波 變成幅度變成幅度和頻率都隨調(diào)制信號和頻率都隨調(diào)制信號f f( (t t) )變化的調(diào)幅調(diào)頻變化的調(diào)幅調(diào)